半导体原材料全景剖析：国产半导体材料的新机遇.pdf

谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 1 证券研究报告 行业 研究 /深度研究 2019 年 10 月 13 日 电子元器件 增持（维持） 集成电路 增持（维持） 胡剑 执业证书编号： S0570518080001 研究员 021-28972072 hujianhtsc 王林 执业证书编号： S0570518120002 研究员 wanglin014712htsc 1电子元器件 : 华为重构想象，光学和天线超预期 2019.09 2电子元器件 : 新机纷至沓来， 3C 产业链热度不减 2019.09 3电子元器件 : 5G 应用大幕拉开， VR/AR渐行渐近 2019.09 资料来源： Wind 国产半导体材料的新机遇 半导体原材料全景剖析 伴随国产替代逐步推进，半导体材料将迎来历史性机遇 半导体材料是现代集成电路产业的基础，是集成电路制造的物质载体，具有重要的战略意义。随着中芯国际、长江存储等国内晶圆厂制造产能的增加，对半导体材料的需求也会相应增长。日韩半导体材料事件也为国内半导体产业敲响了警钟，半导体材料亟待国产替换。国内半导体材料的发展经历了从 0 到 1 的过程，已经能够部分实现国产替代，我们认为未来半导体材料的国产化进程将加速。 硅片是 市场规模 最大的半导体原材料 硅片是生产 集成电路 所用的载体，是 市场规模最大的半导体 原材料 ， 2018年全球市场规模为 121.2 亿美元 。 主要被日本厂商胜高、信越等 公司 垄断，市场集中度高 。 上海硅产业集团、中环股份、金瑞泓等 公司 率先实现国产半导体硅片的生产和销售 。 电子特气用途广泛，市场广阔 电子特气应用于集成电路制造的多个环节，主要包括氮气、氢气等大宗气体及沉积、掺杂、刻蚀等工艺气体 ， 2018 年全球市场规模为 42.7 亿美元 。主要被美日等企业垄断，国内华特气体、南大光电、杭氧股份等能实现部分电子特气国产替换。 CMP 抛光垫抛光液 、湿化学品 国产替代初现 化学机械抛光 (CMP)是集成电路制造平坦化工艺的关键技术，抛光垫、抛光液是重要的 CMP 材料，美日企业垄断高端领域抛光 垫、抛光液市场，我国抛光垫龙头鼎龙股份、抛光液龙头安集科技突破关键技术， CMP 抛光垫、 CMP 抛光液国产化初现曙光。 湿电子化学品主要应用在清洗、电镀等各个工艺制程。在全球范围内，欧、美、日是湿电子化学品的主要供应商，中国大陆在湿电子化学品领域的发展速度较快，目前氢氟酸、双氧水等湿化学品已能达到 G5 级别。 光掩膜、光刻胶基础薄弱，国产替换任重道远 光掩膜、光刻胶直接决定了集成电路制造的制程线宽。半导体光刻胶 、光掩膜 主要被欧美日企业 垄断 市场，我国企业市占率较低，工艺技术与国外差距较大 ，仅有部分非先进制程用光刻胶实现小批量销售。 投资建议 我们建议关注半导体材料国产化进程较快的 上海硅产业集团 （未上市） 、 中环股份、鼎龙股份、南大光电、晶瑞股份、华特气体 （未上市） 、清溢光电（未上市） 等。 风险提示： 技术进展不及预期；上下游产业链配套；验证周期不及预期。 股票代码 股票名称 收盘价 (元 ) 投资评级 EPS (元 ) P/E (倍 ) 2018 2019E 2020E 2021E 2018 2019E 2020E 2021E 002129 中环股份 12.44 增持 0.23 0.37 0.51 0.72 51.67 33.25 24.54 17.31 300346 南大光电 15.08 增持 0.19 0.19 0.26 0.40 120.72 81.15 58.03 38.08 300054 鼎龙股份 10.74 增持 0.31 0.39 0.46 0.56 35.18 27.70 23.50 19.15 资料来源：华泰证券研究所 (18)019375518/09 18/11 19/01 19/03 19/05 19/07(%)电子元器件 集成电路 沪深 300重点推荐 一年内行业 走势图 相关研究 行业 评级： 行业 研究 /深度研究 | 2019 年 10 月 13 日 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 2 正文目录 半导体原材料产业链海内外发展状况 . 6 半导体行业发展迅猛，我国存在严重的供应链安全风险 . 6 半导体材料位于半导体产业链的最上游 . 8 细分种类众多，单品类集中度高 . 10 国内半导体材料产业链从无到有、从弱到强 . 13 硅片：市场规模最大的半导体原材料 . 16 半导体硅片分类及制造工艺介绍 . 17 工艺制程的持续改进，对硅片的要求越来 越高 . 19 硅片市场空间巨大， 12 英寸硅片市占率快速提升 . 20 产能逐步释放， 12 英寸硅片仍供不应求 . 22 中国晶圆破局希望 上海硅产业集团 . 25 专注国产大硅片，产业链完整齐全 . 25 控股性公司，股权分散充分制衡 . 26 营收快速增加，获利能力亟待改善 . 27 12 英寸硅片占比持续提升，布局全球目光长远 . 28 12 英寸硅片自给率低，未来有望实现国产替换 . 30 主要竞争对手分析：群雄割据，集中度持续提升 . 30 日本信越 (Shin-Etsu) . 32 日本胜高（ Sumco） . 33 台湾环球晶圆 (GlobalWafer) . 34 德国世创 (Siltronic) . 34 韩国 LGSiltron . 35 电子特气：衡量半导体技术的核心产品 . 36 电子特气应用于 IC 制造多个环节 . 36 特种气体分类及生产工序 . 36 电子特气市场空间广阔，国外垄断格局明显 . 38 外企垄断市场，特气国产化势在必行 . 38 华特股份：特种气体国产化先锋 . 39 公司稳中有进，经营业绩持续向好 . 40 专注气体行业，致力于特种气体及设备的研发 . 41 化学机械抛光（ CMP）：平坦化主要工艺 . 43 化学机械抛光工艺简介 . 43 抛光垫： CMP 工艺技术核心 . 44 抛光液： CMP 技术中成本最高的部分 . 45 技术进步为 CMP 抛光材料带来增长机会 . 46 CMP 材料国产率低，进口替代空间大 . 47 抛光垫一家独大，抛光液美日垄断 . 47 鼎龙股份是我国抛光垫行业龙头 . 49 鼎龙建成国内唯一、国际先进的集成电路芯片 CMP 抛光垫产研基地 . 50 抛光垫产品布局全面，开始贡献收入 . 50 安集科技突破国外 CMP 抛光液垄断局面 . 52 营收持续增长，毛利率处于高位 . 52 产品收入结构调整，光刻胶占比提升 . 53 光掩膜：半导体制造的重要环节 . 55 光掩膜工艺简介 . 56 寡头垄断严重，国内企业仅能满足中低档需求 . 58 清溢光电：国内光掩膜领跑者 . 59 主打石英掩膜版和苏打掩模版，营收稳健增长 . 59 石英掩膜版占比提高，产品结构优化 . 61 湿电子化学品：细分产品繁多，应用领域广泛 . 63 主要应用于半导体、平板显示、太阳能电池等领域 . 63 半导体用湿化学品工艺 技术要求最高 . 64 国外湿电子化学品发展现状：欧美日占据主要市场份额 . 65 国内湿电子化学品市场增长迅速，未来空间广阔 . 66 光刻胶：微细图形加工的关键 . 68 行业 研究 /深度研究 | 2019 年 10 月 13 日 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 3 光刻胶技术原理及分类 . 68 行业壁垒明显，三大板块助推蓬勃发展 . 69 半导体光刻胶：内资企业市场份额低，发展潜力大 . 70 LCD 光刻胶：下游面板产能刺激 LCD 光刻胶稳定发展 . 72 国外市场状况：欧美日长期垄断，国产替代之路任重道远 . 73 国内发展趋势：高端领域研发迫在眉睫，政策支持响应 . 74 投资建议 . 76 风险提示 . 77 图表目录 图表 1： 2018 年全球半导体市场区域分布 . 6 图表 2： 20162021 年全球半导体各应用市场的年均复合增速预测 . 7 图表 3： 2012-2018 年半导体占全球 GDP 比重持续攀升 . 7 图表 4： 费城半导体指数及半导体销售额（单位：十亿美元） . 7 图表 5： 2000 年 -2018 年全球半导体产业市场产值 . 8 图表 6： 中国集成电路与原油进口额对比 . 8 图表 7： 半导体产业链 . 9 图表 8： IC 制造流程 . 9 图表 9： 晶圆生产线各区域所需半导体材料 . 10 图表 10： 全球半导体制造材料与封测材料销售额 . 11 图表 11： 2018 年全球半导体原材料各细分市场份额 . 11 图表 12： 2016-2018 年全球半导体原材料各细分领域产值（单位：亿美元） . 12 图表 13： 2016-2018 年全球主要半导体原材料各细分领域产值对比 . 12 图表 14： 2018 年全球各地区半导体材料销售额（单位：十亿美元） . 12 图表 15： 2018 年全球前五大硅晶圆供应商概况 . 13 图表 16： 国内外半导体原材料产业链 . 14 图表 17： 国家集成电路产业基金投资半导体原材料公司 . 15 图表 18： 衬底材料分类 . 16 图表 19： 硅片尺寸发展历史 . 17 图表 20： 硅片按加工工序分类 . 18 图表 21： 半导体硅片的工艺流程 . 18 图表 22： 半导体单晶硅片尺寸及制程节点演变 . 19 图表 23： 不同尺寸 半导体硅片市场占有率（按面积） . 20 图表 24： 全球半导体硅片市场规模 . 20 图表 25： 全球半导体硅片出货面积 . 20 图表 26： 1Q00-2Q19 全球半导体季度销售额与全球硅片出货面积 . 21 图表 27： 全球和中国大陆半导体硅片市场规模对比 . 22 图表 28： 8 英寸硅片产能情况 . 22 图表 29： 12 英寸硅片产能情况 . 22 图表 30： 12 英寸全球硅片产能及需求预测 . 23 图表 31： 国内现有及新增 12 英寸晶圆产线 . 24 图表 32： 硅产业集团主要产品 . 25 图表 33： 硅产业集团历史沿革 . 25 图表 34： 硅产业集团子公司主营业务 . 26 图表 35： 上海硅产业集团股权结构 . 26 图表 36： 2016-2018 硅产业集团营收、归母净利及增速 . 27 图表 37： 2016-2018 硅产业集团利润率数据 . 28 图表 38： 2016-2019Q1 公司营收结构（按产品） . 28 图表 39： 2018 年公司营收结构（按产品） . 28 图表 40： 2016-2019Q1 公司产品毛利率数据 . 29 图表 41： 2016-2019Q1 公司营收结构（按地区） . 29 图表 42： 2016-2019Q1 公司研发费用及研发费用率 . 30 图表 43： 国内半导体大硅片的月需求量（根据国内 fab 产能预估，单位：万片） . 30 图表 44： 2018 年全球硅片行业竞争格局 . 31 图表 45： 2016 年至 2018 年全球主要半导体硅片制造商产值对比 . 31 图表 46： 2016 年至 2018 年前五大硅片企业市场份额变化情况 . 32 图表 47： FY2002-FY2021 信越化学营收数据 . 32 图表 48： FY2002-FY2021 信越化学利润率数据 . 32 图表 49： FY2019 信越化学业绩拆分 . 33 行业 研究 /深度研究 | 2019 年 10 月 13 日 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 4 图表 50： FY2004-FY2020 SUMCO 营收数据 . 33 图表 51： FY2004-FY2020 SUMCO 利润率数据 . 33 图表 52： FY2012-FY2020 环球晶圆营收数据 . 34 图表 53： FY2012-FY2020 环球晶圆利润率数据 . 34 图表 54： FY2009-FY2020 Siltronic 营收数据 . 35 图表 55： FY2009-FY2020 Siltronic 利润率数据 . 35 图表 56： FY2013-FY2018 LGSiltron 营收数据 . 35 图表 57： FY2013-FY2018 LGSiltron 利润率数据 . 35 图表 58： 电子特气在集成电路制造多个环节具有重要作用 . 36 图表 59： 特种气体按用途分类 . 37 图表 60： 特种气体各工序具体工作 . 37 图表 61： 不同线宽下对应特气所含颗粒杂质要求 . 38 图表 62： 三种分离方法比较 . 38 图表 63： 2017 年特种气体市场格局 . 39 图表 64： 华特股份主要产品 . 39 图表 65： 20162018 华特股份营业收入及增速 . 40 图表 66： 20162018 华特股份归母净利润及增速 . 40 图表 67： 20162018 华特股份主营业务毛利率 . 40 图表 68： 20162018 华特股份营业收入按产品分类 . 41 图表 69： 2018 年华特股份各业务占比 . 41 图表 70： 20162018 华特股份特种气体毛利率 . 42 图表 71： 20162018 华特股份特种气体研发费用及研发费用率 . 42 图表 72： CMP 工艺原理图 . 43 图表 73： 影响抛光效果的因素 . 44 图表 74： 聚氨酯抛光垫 . 44 图表 75： 带绒毛的无纺布抛光垫 . 44 图表 76： CMP 抛光液 . 45 图表 77： CMP 抛光液的主要成分 .