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2020年中國半導體材料行業發展的影響因素、發展機遇及市場銷售額預測[圖]

2020年04月20日 13:47:07字號:T|T

    一、半導體材料發展的影響因素

    半導體材料是一類具有半導體性能(導電能力介于導體與絕緣體之間,電阻率約在1mΩ•cm~1GΩ•cm范圍內)、可用來制作半導體器件和集成電路的電子材料。以下對半導體材料發展前景分析。

    從歷史數據可以看到,半導體材料市場與行業變化情況相關性強。半導體材料市場會根據半導體行業的變化而變化。目前,2015 年全球半導體材料市場產值已達到434 億美元,約占據半導體整體產業的13%,其規模巨大。

    近幾年,由于市場需求的不斷擴大、投資環境的日益改善、優惠政策的吸引及全球半導體產業向中國轉移等等原因,我國集成電路產業保持較高增長率。整個半導體行業快速發展,這也要求材料業要跟上半導體行業發展的步伐。可以說,半導體整體市場發展為半導體支撐材料業帶來前所未有的發展機遇。

半導體材料發展的有利因素

1
資金扶持及政策驅動
近年,隨著《國家集成電路產業發展推進綱要》的頒布實施,集成電路、半導體產業發展上升為國家戰略,各地發展集成電路的熱情高漲,上海、南京、安徽、福建、重慶和成都等地紛紛推出集成電路產業發展基金,為產業發展助力并提供資金支持。2016年11月-12月,國務院相繼發布《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》及《“十三五”國家信息化規劃》、國家發改委聯合工信部發布《信息產業發展指南》等一系列政策,旨在推動產業能力實現快速躍升,大力推進集成電路創新突破,著力提升集成電路設計水平、建成技術先進且安全可靠的集成電路產業體系;2017年4月,科技部發布《國家高新技術產業開發區“十三五”發展規劃》,不斷優化產業結構,推進集成電路及專用裝備關鍵核心技術突破和應用;“十三五”期間,科技部制定的《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》也在戰略性電子材料發展方向對第三代半導體材料技術進行了系統布局,在新材料技術發展方面,重點發展戰略性電子材料、先進結構與復合材料、新型功能與智能材料,滿足戰略性新興產業的發展需求。
2
部分關鍵技術突破加快
在大規模集成電路制造裝備、成套工藝專項以及相關產業政策的推動下,近年來我國半導體設備產業取得較快進步,部分關鍵設備從無到有,實現了與國際先進技術水平的同步發展。同時,部分國產設備進入大生產線,在產業化進程上取得突破。結合半導體細分領域的技術水平、全球競爭力,以及國產化進度等方面來看,我國在靶材、封裝基板、CMP拋光材料等方面,部分產品技術標準已經達到了全球一流水平,本土產線已實現中大批量供貨;在硅片、電子氣體、化合物半導體、掩模版等方面,個別產品技術標準達已經到全球一流水平,本土產線也已實現小批量供貨。
3
)產能轉移帶動半導體材料需求擴大
近年來我國在芯片制程技術和高端電子產品等方面不斷發展,半導體大硅片國產需求迫切。然而,中國芯片自給率并不高,國內芯片發展同美國、日本、韓國等國家相比依然存在著較大的差距,中國半導體市場當前已成為全球增長引擎,下游半導體行業未來3年全球產能轉移的趨勢已然明確,本土的制造、封測、設計環節的產業規模全球占比也將迅速提升,帶動著上游材料需求的迅速擴大。同時,隨著近年一系列政策落地實施,半導體成為國家戰略,國產替代進入黃金時代,國家集成電路產業投資基金開始運作,中國集成電路產業保持了高速增長,政府的政策支持在集成電路產業發展中起到了決定性的作用。在政策與需求擴增的雙重推動作用下,本土半導體材料需求不斷擴大,市場發展為半導體支撐材料業帶來了前所未有的發展機遇。

數據來源:公開資料整理

半導體材料發展的不利因素

1
行業起步晚,基礎不足
一方面,由于我國半導體行業起步較晚,而半導體產業投入成本又相對高,受到資金及技術等多方面因素的約束限制,我國在半導體行業的早起投入不足,因此,較美國、韓國、日本等國家而言,中國的半導體行業基礎不足,相關產業發展水平亦相對落后,與上述國家存在較大差距。另一方面,半導體產業是高技術行業,缺少高端集成電路人才,在晶圓長制造工藝方面,短缺嚴重的問題更加凸顯。中國半導體行業要想實現快速健康發展以期達到先進國家的水平或超越世界領先水平,還需政府和企業持續發力,再者,半導體是一個集成性的行業,單單一個芯片的產生就需要近乎萬人的工作量,同時也需要多年的經驗積累和創新。
2
技術短板明顯,尚未掌握核心技術
半導體行業是典型的“金字塔”結構,越上游的企業反而越少,產值越大,技術難度也越高。由于起步晚、相關技術缺少,我國半導體發展受限,尤其是在許多核心技術方面,尚未掌握其關鍵。同時,受體制問題和西方國家的抵制,關鍵設備(如光刻設備(光刻機))禁止向中國出售最新設備,導致我國集成電路核心技術受制于人,核心產品和技術的市場占有率偏低,雖然有一定份額,但基本分布在中低端市場,企業實力較弱,整體創新水平很低,產品附加值、同質化競爭等方面都與美、日、韓等國存在很大差距。中國擁有全球最大的半導體消費市場,但因核心技術缺少,到目前為止,關鍵芯片領域仍然依賴于外國進口。“國產化”是未來發展的一大趨勢,要想推進我國半導體產業快速穩健發展,解決我國半導體核心技術顯得尤為迫切。
3
人才結構性短缺
隨著全球集成電路產業進一步走向成熟期,半導體并購放緩,半導體集成電路人才的極度缺失浮出水面,中國亦不例外。雖然經過多年的發展,我國培養出了一批人才隊伍,但是無論是從數量上還是從質量上來說,都遠不足以滿足我國當前產業快速發展的迫切需要。具體來說,我國目前的人才結構性短缺主要體現在以下兩個方面:一是缺乏高端領軍人才;二是缺乏集成電路領域的基礎性人才。雖然可以通過高薪挖角、海外引進人才等方式可以在短時間彌補一定的國內半導體產業高端領軍人才缺口,但要解決基礎性人才缺失,仍然需要依靠加強教育培養和企業培訓。解決我國半導體人才短缺問題,要抱著改革的心態,通過供給側結構性改革的方式,改變當前存在的機制體制問題,只有這樣才能建立起長效的發展機制。

數據來源:公開資料整理

    工信部等部門聯合發布的《制造業人才發展規劃指南》也強調高素質勞動人才的重要性,并且對人才發展機制做出了頂層設計。只有充分解決了半導體行業人才缺失問題,才能更好的發展中國的半導體產業,在今后超越發達國家,也是大有希望的。

    二、半導體市場有望回暖產業轉移造就歷史性機遇

    半導體材料主要分為晶圓制造材料和封裝材料,其中晶圓制造材料包括硅片(37%)、光刻膠、光刻膠配套試劑、濕電子化學品、電子氣體、 CMP 拋光材料、以及靶材等;芯片封裝材料包括封裝基板(39%)、引線框架、樹脂、鍵合絲、錫球、以及電鍍液等。

    可以看出,和光伏鋰電不同,半導體材料是半導體產業鏈中細分領域最多的環節,且技術路徑相去甚遠,材料成本合計占比僅10%。

半導休制造材料市場構成

數據來源:公開資料整理

半導休封裝材料市場構成

數據來源:公開資料整理

    智研咨詢發布的《2020-2026年中國半導體材料行業市場前景規劃及銷售渠道分析報告》顯示:半導體材料行業是半導體產業鏈中細分領域最多的產業鏈環節,其中晶圓制造材料包括硅片、光掩模、光刻膠、光刻膠輔助材料、工藝化學品、電子特氣、靶材、CMP拋光材料(拋光液和拋光墊)及其他材料,封裝材料包括引線框架、封裝基板、陶瓷基板、鍵合絲、包封材料、芯片粘結材料及其他封裝材料,每一種大類材料又包括幾十種甚至上百種具體產品,細分子行業多達上百個。

2016-2019年全球晶圓制造材料市場規模及增長率(億美元、%)

數據來源:公開資料整理

2016-2019年全球晶圓制造材料市場結構(億美元)

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2018年全球晶圓制造材料市場細分產品結構

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    2019年,全球半導體行業實現銷售總收入4090億美元,同比下降12.8%。集成電路的細分項存儲器收入大幅下滑是拖累產業進入低谷的首要因素。集成電路是半導體行業的最大組成部分,2019年收入3304億,占比達到80.8%,同比下降16.0%。集成電路的萎靡直接導致了半導體行業的景氣度下滑。集成電路又可細分為存儲器、邏輯電路、微處理器及模擬電路四個主要組成部分,2019年的收入分別為1059億/1046億/657億/542億,占比依次為32.1%/31.7%/19.9%/16.4%。在過去一年,集成電路各細分市場均出現了不同程度的下滑,其中首當其沖是存儲器板塊,全年收入同比降低33.0%,成為拖累整個半導體產業進入低谷的首要因素。供給側來看,2018年,三星、SK以及Micron等全球存儲器芯片巨頭在創新技術上展開激烈競爭,在投資、建廠、擴產等方面紛紛布局,導致了產能過剩,2018-2019年上半年,DRAM和NANDFlash價格大幅下滑;需求側來看,全球智能手機、服務器等需求動能趨于疲軟。疊加中美貿易戰影響持久,2019年全球半導體產業出現了十年以來的最大降幅。

集成電路占半導體行業收入超過80%(美元)

數據來源:公開資料整理

    動態來看,2019年下半年全球半導體市場開始復蘇,預計2020年市場將持續增長。經過調整,目前半導體行業供應鏈庫存情況已較大幅度改善,DRAM及NAND的價格呈現觸底回升趨勢。2019年下半年起,全球半導體行業呈現復蘇態勢。展望2020年,在5G、AI以及云計算等新興技術的應用下,下游市場需求有望回暖并實現增長,推動全球半導體產業重回上升周期。國際上多家市場調研機構對2020年全球半導體市場做出了預測,除ObjectiveAnalysis認為全球市場有可能出現下滑外,其余機構普遍看好2020年的增長。在統計預測結果中,對2020年全球半導體市場增速預測的中位數為5.9%。

DRAM及NAND價格觸底回升

數據來源:公開資料整理

國外機構對2020年增速預測中位數為5.9%

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    近年來,半導體市場穩步發展,2018年全球半導體行業總銷售額達到4687.78億美元,同比增長13.72%。

全球半導體銷售額及增長率

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    細化來看,半導體設備總銷售額為645.3億美元;半導體材料總銷售額為519.4億美元,約占半導體行業整體的11%。集成電路方面,IC設計行業總銷售額為1139億美元,IC制造與封測市場規模2794億美元。

2018年全球半導體細分行業銷售額和市場規模

數據來源:公開資料整理

    二、濺射靶材市場前景可期

    (一)、芯片制備的關鍵一環

    濺射工藝是制備電子薄膜的主要技術之一,它利用離子源產生的離子,在高真空中經過加速聚集,而形成高速度能的離子束流,轟擊固體表面,離子和固體表面原子發生動能交換,使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面,被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料,稱為濺射靶材。主要應用場景包括超大規模集成電路制造等。

    靶材產業鏈主要分金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜、終端應用四個環節。其中濺射鍍膜是整個產業鏈中技術要求最高的環節。濺射薄膜的品質對下游產品的質量具有重要影響。市場長期被美國、日本跨國集團壟斷,主要設備提供商包括AMAT(美國)、ULVAC(日本)、ANELVA(日本)、Varian(美國)、ULVAC(日本)等行業內知名企業。

濺射靶材產業鏈

數據來源:公開資料整理

    (二)、需求:預計市場規模將繼續提升

    在PVD兩大系列鍍膜產品中,濺射鍍膜已成為最主要的薄膜材料制備方法,濺射靶材也是目前市場應用量最大的PVD鍍膜材料。隨著消費類電子產品等終端應用市場的快速發展,濺射靶材市場規模也日益擴大。2016年全球高純濺射靶材市場規模約113.6億美元,其中平板顯示、記錄媒體、太陽能電池和半導體分別占34%、29%、21%、10%。到2019年全球濺射靶材市場規模將超過163億美元,增幅43%,年復合增長率13%。

    2017年我國靶材需求市場規模202.2億元,其中顯示市場占比接近一半,磁記錄、半導體和太陽能市場分別占比28%、9%、8%。這顯示出我國顯示市場需求明顯大于全球平均,而太陽能市場低于全球平均。預測2018-2020年國內靶材市場需求增速預計達到20%以上,市場規模將繼續提升。

全球濺射靶材市場規模(億美元)

數據來源:公開資料整理

    1、半導體:中國市場增速更加穩定,國產替代前景可期

    半導體集成電路的每個單元器件內部由襯底、絕緣層、介質層、導體層及保護層等組成,其中介質層、導體層、保護層均需用到濺射鍍膜工藝。而集成電路領域鍍膜用靶材主要則包括鋁靶、鈦靶、銅靶、鉭靶、鎢鈦靶等,一般來說,110nm晶圓技術節點以上使用鋁導線,配合鈦材料做阻擋層,而110nm晶圓技術節點以下使用銅導線,配合鉭材料做阻擋層。此外,隨著技術進步,14nm晶圓技術節點中還大量使用鈦材作為高介電常數的介質金屬柵極技術的主要材料。

    近年來半導體市場穩步發展,2018年全球半導體材料銷售額519億美元,其中晶圓制造材料銷售322億美元,封裝材料銷售197億美元,總銷售額同比增長10.65%,增速較2017年繼續增加。濺射靶材市場約占晶圓制造材料的2.6%,約占封裝材料的2.7%,因此可測算出2018年全球半導體用靶材市場規模約13.69億美元。

    目前,全球的靶材制造行業,特別是高純度的靶材市場,呈現寡頭壟斷格局,主要由幾家美日大企業把持著,如日本的三井礦業、日礦金屬、日本東曹、住友化學、日本愛發科,以及美國霍尼韋爾、普萊克斯等。

    據估算,日礦金屬是全球最大的靶材供應商,靶材銷售額約占全球市場的30%,霍尼韋爾在并購Johnson Mattey、整合高純鋁、鈦等原材料生產廠后,占到全球市約20%的份額,此外,東曹和普萊克斯分別占20%和10%。

全球靶材市場被幾大美日制造商把持

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    2006-2018年中國半導體材料銷售額穩步增長,銷售額從2006年的23.8億美元上升至2018年的84.4億美元,從增長率角度來看增速穩定性也大于全球。截止2018年中國半導體用靶材市場規模約19.48億元,同比增長為11.64%,增速略高于全球均值。

    預期2019年全球半導體材料市場將增長2%,如采用該增速預測,則可測算出2019年全球半導體用靶材市場規模約在13.96億美元,中國半導體用靶材市場規模約在19.87億元。

半導體用靶材市場規模及增長率

數據來源:公開資料整理

    2、平板顯示:維持平穩增長態勢

    平板顯示器種類繁多,包括液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器(PDP)、有機發光二極管顯示器(OLED)以及在LCD基礎上發展起來的觸控(TP)顯示產品等。濺射靶材主要用于鍍膜,是平板顯示產業基礎環節主要材料。

    平板顯示用濺射靶材的主要品種包括鈮、硅、鉬、鋁、鋁合金、銅、銅合金和氧化銦錫(ITO)等,靶材純度需達99.999%(5N)以上,工藝難度僅次于半導體靶材。

全球液晶電視面板出貨量及同比增速

數據來源:公開資料整理

全球移動PC面板出貨量及同比增速

數據來源:公開資料整理

    全球液晶電視面板出貨量在2018年達到2.89億片,同比增長9.1%;2019年1-8月出貨量1.91億片,增速有所放緩,但仍維持1.81%的正增長。全球移動PC消費有所放緩,2018年面板出貨量2.84億片,同比增長4.49%;2019年1-8月出貨量為1.78億片,同比減少3.05%。

    3、太陽能電池:2019年有望迎來復蘇

    太陽能電池用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及ITO靶、AZO靶等,純度一般要求在99.99%以上。從分類來看,鋁靶、銅靶用于導電層薄膜,鉬靶、鉻靶用于阻擋層薄膜,ITO靶、AZO靶用于透明導電層薄膜。

    全球光伏市場有望在2019年迎來復蘇,達到129GW的光伏裝機量,同比增長25%,中國以外的市場如美國、歐洲等市場將貢獻增量。預計2019年全球太陽能電池用濺射靶材市場容量將達到40.2億美元。

全球太陽能光伏裝機容量

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    三、中國半導體材料市場銷售額預測

    2017年,中國(大陸地區)半導體材料銷售額為76.2億美元。預計,2018年我國半導體材料市場銷售額將達到85億美元,未來五年(2018-2022)年均復合增長率約為8.87%,2022年將達到120億美元。

2018-2022年中國半導體材料市場銷售額預測

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