“蘋果官網下單要等50天才發貨。”哪怕已經到了2022年，身邊的朋友依舊遭受著“缺芯”所帶來的超長發貨期，“拍下隔天就送達”這個在此前看來是理所應當的事情，現在已經變成了一種奢望。在2020年年初，疫情爆發的時候，誰也不會料想到，這只“蝴蝶的翅膀”會煽動到芯片行業，并且將愈演愈烈。
在全球轟轟烈烈進行“造芯運動”的時候，作為芯片制造所需的材料市場也在極致旺盛的產業需求之下不斷成長。據TECHET在8月30日發布的統計分析數據，2021年世界半導體材料市場將超過570億美元，同比將增長11.8%；預計到2025年約為660億美元，半導體材料市場銷售額平均復合增長率約為5.3%，增長最快的材料為硅晶圓、清洗材料、CMP材料和光刻膠。
毫無疑問，作為半導體產業鏈的基石，半導體材料行業已經迎來了其快速發展的黃金期。
材料：芯片制造的基石
位居產業鏈最上游，半導體材料可以說是細分領域最多的一個環節，種類繁多。按應用環節的不同，半導體材料可以分為制造材料和封裝材料，分別對應晶圓制造與封裝的各個環節。其中，制造材料主要包括硅片、電子氣體、光掩膜、光刻膠配套化學品、拋光材料、光刻膠、濕法化學品與濺射靶材等；封裝材料則包括芯片封裝切割過程中所用到的CMP材料、引線框架、封裝基板、塑封料、鍵合線等。
從市場份額來看，半導體制造材料中，硅片占比最大（約33%），其次是氣體和光刻膠及配套試劑。半導體封裝材料中，封裝基板占比最大（約40%），其次是引線框架和鍵合線。
硅片
硅片可以說是晶圓廠采購材料中最重要的環節，同時也是制造材料中成本占比最高(超過1/3)的核心材料。在摩爾定律的驅動下，大尺寸是硅片制造技術進步的方向，直徑越大，在單片硅片上可制造的芯片數量就越多，單位芯片的成本也就越低，但同時對設備和工藝的要求也會隨之越高。毫無疑問，全球硅片市場已進入大硅片時代，超90%的半導體硅片都是大尺寸硅片，12英寸是其中最為主流的尺寸。
圖片來源：前瞻經濟學人
當前硅片市場需求依舊火熱，根據SUMCO數據顯示，2020至2024 年全球硅片需求有望保持 5.1%的復合增長率。
電子氣體
自半導體問世以來，高純度氣體的可靠供應對電子行業來說一直是至關重要，在一定程度上，半導體器件性能的優劣與電子氣體的質量息息相關，因此電子氣體被稱為集成電路、液晶面板、LED 及光伏等材料的“糧食”。
2021年7月，臺積電5nm工藝生產工廠南科18a廠就曾因半導體制程必備的氧氣中混入了氬氣，導致部分產線停擺，雖然臺積電即時調度其他氣體供應，并盡快全數恢復受影響產線的生產，但在這芯片供應極度緊張的當時，還是引起了業界極大的關注。這一示例也顯示出了電子氣體的重要性。
techcet數據顯示，2020年全球電子氣體市場規模約為58.5億美元，其中電子特氣的市場規模為41.9億美元，占比71.6%。隨著未來疫情的緩解、能源革命與計算革命帶動的半導體行業景氣持續，預計2025年全球電子氣體市場規模將超過80億美元，年復合增速預計達到6.5%。
光刻膠
眾所周知，光刻機是芯片制造所需的關鍵設備，而光刻膠正是光刻機所需的最重要的材料之一，是光刻工藝的核心，其性能直接影響下游應用產品的集成度、功耗性能、成品率及可靠性。
隨著半導體制造分辨率的不斷提高，人們對先進光刻膠的要求也越來越迫切，但當前光刻膠行業壁壘高，研發突破難度較大。對于研發團隊而言，單一項光刻機的投入就在千萬美金以上，而缺乏對應的光刻機，研制光刻膠就成了紙上談兵，因此企業難以承擔如此大的資金、時間和人力成本。
據Reportlinker機構預測，2019-2026年全球光刻膠消費量的復合年增長率為6.3%，至2026年，全球光刻膠行業市場規模將突破120億美元。
封裝基板
IC封裝基板直接用于搭載芯片，不僅為芯片提供支撐、保護、散熱作用，同時為芯片與PCB母板之間提供電子連接。不同于普通的多層基板，封裝基板的制造工藝不僅需要精細的電路形成，而且在高速傳輸處理和散熱措施方面，還需要多維度的生產管理和可靠性。
隨著市場需求的擴大，封裝電路板和印刷線路板市場正在蓬勃發展。亞化咨詢預測，全球IC封裝基板市場穩步增長，2022年將破100億美元。
雖然筆者僅介紹了幾類占比較大的材料，但可以確認的是每一種材料都在半導體產業鏈中有著舉足輕重的作用，一旦材料受到污染，也會引起產業鏈的震蕩。拿近日鎧俠和西部數據經營的 NAND 生產工廠來說，因制造過程中使用的材料受到污染，導致位于日本的兩座閃存（NAND Flash）芯片工廠停工。Ace Research Institute的分析師強調，閃存價格肯定會上漲，這次污染事件只會加劇供應短缺和組件價格上漲趨勢，可謂“牽一發而動全身”。
日本：“把脈”全球半導體材料行業
雖然日本半導體已不如30年前那么輝煌，臺積電在日本建廠更被認為是重新向上攀爬的最后一根藤蔓，但哪怕是虛弱的雄獅依舊有著鋒利的獠牙，材料和設備就是日本半導體的兩大殺手锏，依舊“把脈”著全球半導體產業。
2019年日韓“半導體之爭”就是日本顯出“獠牙”，證明其在材料領域龍頭地位的典型事例。2019年7月1日，日本經濟產業省發布公告稱，日本修改了對韓國的出口管理條例，自7月4日起，開始限制向韓國出口“氟聚酰亞胺”、“光刻膠”和“高純度氟化氫”這3種半導體材料。在出口管理條例公告發出的一個月后，8月日本內閣會議再次決定修改政令，并通過了新版《出口貿易管理令》，將韓國剔除在安全保障出口管理上設置了優惠待遇的“白名單國家”。雖然移除白名單，不等于拉入黑名單，但也給當時已經簽下大量訂單的韓國半導體帶來了連鎖影響。
日韓“半導體之爭”打響后，韓國也開始試圖減少對日本半導體材料的依賴，韓國政府領導曾公開表示韓國已經成功地減少了對日本的三種高科技半導體材料的依賴。拿光刻膠來說，韓國政府官員表示：“由于從比利時進口的產品不斷增加，我們對日本的 EUV 光刻膠依賴程度有所降低?！?/span>
但《日經》卻直接指出，韓國從比利時進口的這些光刻膠是由日本材料制造商 JSR 的比利時子公司制造。歸根結底，韓國依舊沒能擺脫對日本半導體材料的依賴。不僅如此，報道還指出，韓國2020年從日本進口的光刻膠整體實際增長 22% 至 3.2829 億美元，然后在 2021 年前六個月同比增長 3%，日本產品仍占進口總額的 80% 以上，也就是說，韓國對日本光刻膠的依賴性可能還在增加。
除了韓國外，我國也曾受到日本材料霸權的影響。2021年5月下旬，市場傳出消息稱，全球光刻膠龍頭企業日本信越化學出現產能緊張，將限制向大陸芯片廠商供貨KrF光刻膠。消息一出，讓上海新陽等本土光刻膠企業成為了熱門股。
上述例子不難看出，時至如今，日本依舊是世界最大的半導體原料出口國，在芯片材料領域具有不可撼動的地位。比如作為DRAM關鍵原料的高純度氟化氫，日本占據其全球70%以上的市場份額；大硅片市場日本也高度壟斷，Shin-Etsu和SUMCO大尺寸硅片占全球份額約60%；光刻膠領域，日本廠商也一家獨大，全球前5大光刻膠龍頭企業中，日本占據了前4大，約占光刻膠70%市場份額，其中在Arf光刻膠上日本企業甚至可以占據到93%市場份額，呈現高度寡頭壟斷格局；ABF也是由日本味之素一家獨大，市場占有率超99%+。
此外，日本在光罩、保護涂膜、封裝材料以及引線架等14種重要材料方面，均占有50%以上的市場份額。
圖片來源：選股寶
日本半導體在材料領域的“獠牙”依舊鋒利如初。
“磨牙利爪”的日本材料廠商
面對當前全球范圍內旺盛的芯片需求，日本材料廠商自然也要開始“磨牙利爪”，包括大日本印刷、信越化學等在內的龍頭企業接連舉起擴產大旗。
三菱瓦斯化學
據《日經》近日報道，三菱瓦斯化學將在中國新建半導體清洗液工廠，該產品用于在半導體的生產過程去除微小雜質。中國新工廠計劃最早于2022年上半年投產，投資額未予公開，主要生產“超純過氧化氫”。
預計中國的年產能將達到9萬噸，據介紹，三菱瓦斯化學已開始在日本、韓國、臺灣、美國、新加坡等國家和地區生產超純過氧化氫，加上中國大陸的產能，全球總體年產能將增加16％，達到64.4萬噸。
大日本印刷
據《日經》近日報道，光掩模頭龍之一的大日本印刷將在2023年度之前向設在日本、中國大陸和臺灣的生產工廠投資近100億日元來增加生產線。日本工廠面向日本國內和韓國市場生產用于汽車等的中端半導體制造所使用的光掩模，產能將比2021年度提高兩成。
海外方面，大日本印刷在臺灣、中國大陸和意大利與當地企業建立了合資公司，今后將通過增資等方式提高產能，構建可根據供求情況在短期內交貨的生產體制。
住友化學
2021年9月，住友化學宣布將加強最先進制程用光刻膠生產，計劃在日本大阪工廠增設ArF及EUV用光刻膠產線，預計在2023年上半年啟用生產。同時，其位于韓國益山市的全資子公司Dongwoo Fine-Chem也將興建浸潤式ArF用光刻膠產房，預計在2024年上半年啟用生產。
此外，同為光刻膠龍頭的信越化學直江津工廠也預計在2022年2月開始運作，將提高20％的產能。
SUMCO
2021年9月30日，硅晶圓廠商SUMCO宣布投資2287億日元，增產最先進的直徑300毫米晶圓。新工廠將投入2015億日元，建在左賀縣伊萬里市的現有工廠的相鄰地點，預計2022年開始建設廠房和設置生產線，2023年下半年分階段投入運行，2025年實現滿負荷生產。還將投入合計272億日元，增強國內子公司的生產設備。
富士膠片控股（HD）
2021年8月，富士膠片控股（HD）將在到2023財年（截至2024年3月）的3年里，向半導體材料業務投資700億日元。核心是在硅晶圓上轉印電路圖案的光刻設備使用的光刻膠（感光材料），此外，富士膠片將向靜岡縣工廠投入45億日元，提高最尖端的EUV（極紫外）光刻膠的產能。
住友電木
2021年12月，住友電木為了推進增產半導體封裝材料， 將在世界范圍內增強半導體封裝材料的產能，將在中國臺灣建設新工廠，使產能翻番；在中國大陸引進新生產線；還計劃在歐洲和美國等地推進增強產能，不斷在全球擴大供應量。
寫在最后
在日本半導體失去往日勢頭，中美經濟摩擦日趨激烈的背景下，材料成為日本經濟安保的重要王牌，如何繼續保持原材料領域的優勢成為了不得不攻克的問題。
如同早稻田大學教授藤本隆宏指出的那樣，“在日本擁有優勢的行業和產品方面，日本政府要為（比中國等）往前看兩步三步的戰略行動提供支持，這一點很重要”。因此，日本半導體材料廠商不僅需要在尖端材料領域發起攻勢，更要守住已有材料的優勢，只有這樣，才能讓原材料產業持續保持競爭力。
文章轉載自微信公眾號：DT新材料