晶體生長設備行業(yè)投資潛力及發(fā)展前景中國為全球最大半導體市場，國產(chǎn)化提升大勢所趨復盤半導體行業(yè)發(fā)展歷史，共經(jīng)歷三次轉移。第一次轉移：1973年爆發(fā)石油危機，歐美經(jīng)濟停滯，日本趁機大力發(fā)展半導體行業(yè)，實施超大規(guī)模集成電路計劃。1986年，日本半導體產(chǎn)品已經(jīng)超越美國，成為全球第一大半導體生產(chǎn)大國；第二次轉移：20世紀90年度，日本經(jīng)濟泡沫破滅，韓國通過技術引進實現(xiàn)DRAM量產(chǎn)。與此同時，半導體廠商從IDM模式向設計+制造+封裝模式轉變，催生代工廠商大量興起，以臺積電為首的中國臺灣廠商抓住了半導體行業(yè)垂直分工轉型機遇；第三次轉移：2010年后，伴隨國內(nèi)手機廠商崛起、貿(mào)易摩擦背景下國家將集成電路的發(fā)展上升至國家戰(zhàn)略，半導體產(chǎn)業(yè)鏈逐漸向國內(nèi)轉移。中國為全球最大半導體市場，占比約1/3。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，在手機、PC、可穿戴設備等消費電子，以及新能源、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興領域的快速推動下，中國半導體市場快速增長。據(jù)WSTS數(shù)據(jù)顯示，2021年全球半導體銷售達到5559億美元，而中國仍然為全球最大的半導體市場，2021年銷售額為1925億美元，占比34．6%。國產(chǎn)化率極低，提升自主能力日益緊迫。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)分工更加精細化，半導體產(chǎn)業(yè)以市場為導向的發(fā)展態(tài)勢愈發(fā)明顯。從生產(chǎn)環(huán)節(jié)來看，制造基地逐步靠近需求市場，以減少運輸成本；從產(chǎn)品研發(fā)來看，廠商可以及時響應用戶需求，加快技術研發(fā)和產(chǎn)品迭代。我國作為全球最大的半導體消費市場，半導體封測經(jīng)過多年發(fā)展在國際市場已經(jīng)具備較強市場競爭力，而在集成電路設計和制造環(huán)節(jié)與全球領先廠商仍有較大差距，特別是半導體設備和材料。SIA數(shù)據(jù)顯示，2020年國內(nèi)廠商在封測、設計、晶圓制造、材料、設備的全球市占率分別為38%、16%、16%、13%、2%，半導體材料與設備的重要性日益凸顯。光刻膠：半導體工藝核心材料，道阻且長光刻膠是光刻工藝最重要的耗材。光刻膠是一種通過特定光源照射下發(fā)生局部溶解度變化的光敏材料，主要作用于光刻環(huán)節(jié)，承擔著將掩模上的圖案轉化到晶圓的重要功能。進行光刻時，硅片上的金屬層涂抹光刻膠，掩膜上印有預先設計好的電路圖案，光線透過掩膜照射光刻膠。如果曝光在紫外線下的光刻膠變?yōu)槿軇宄罅粝卵谀ど系膱D案，此為正性膠，反之為負性膠。（一）先進制程推動產(chǎn)品迭代，半導體光刻膠壁壘最高光刻膠可以根據(jù)曝光光源波長、顯示效果和化學結構三種方式進行分類。根據(jù)曝光波長的不同，目前市場上應用較多的光刻膠可分為g線、i線、KrF、ArF和EUV5種類型。光刻膠波長越短，加工分辨率越高，不同的集成電路工藝在光刻中對應使用不同波長的光源。隨著芯片制程的不斷進步，每一代新的光刻工藝都需要新一代的光刻膠技術與之相匹配。g/i線光刻膠誕生于20世紀80年代，當時主流制程工藝在0．8-1．2μm，適用于波長436nm的光刻光源。到了90年代，制程進步到0．35-0．5μm，對應波長更短的365nm光源。當制程發(fā)展到0．35μm以下時，g/i線光刻膠已經(jīng)無法制程工藝的需求，于是出現(xiàn)了適用于248納米波長光源的KrF光刻膠，和193納米波長光源的ArF光刻膠，兩者均是深紫外光刻膠。EUV（極紫外光）是目前最先進的光刻膠技術，適用波長為13．5nm的紫外光，可用于10nm以下的先進制程，目前僅有ASML集團掌握EUV光刻膠所對應的光刻機技術。根據(jù)顯示效果的不同，光刻膠可分為正性和負性。如果光刻膠是正性的，在特定光線照射下光刻膠會發(fā)生反應并變成溶劑，曝光部分的光刻膠可以被清除。如果為負性光刻膠，曝光的光刻膠反應不再是溶劑，未曝光的光刻膠被清除。光分解型光刻膠采用含有重氮醌類化合物材料作為感光劑，光線照射后發(fā)生光分解反應，由油性變?yōu)樗匀軇?，可制造正性光刻膠。光交聯(lián)型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯作為光敏材料，光線照射后形成一種網(wǎng)狀結構的不溶物，可起到抗蝕作用，適用于制成負性光刻膠。化學放大型光刻膠使用光致酸劑作為光引發(fā)劑，光線照射后，曝光區(qū)域的光致酸劑會產(chǎn)生一種酸，并在后熱烘培工序期間作為催化劑移除樹脂的保護基團，使樹脂變得可溶?；瘜W放大光刻膠對深紫外光源具有良好的光敏性，具有高對比度、分辨率等優(yōu)點。（二）光刻膠市場穩(wěn)定增長，ArFi占比最高半導體光刻膠市場增速穩(wěn)定。伴隨芯片制程工藝的升級，光刻膠市場需求量也隨之增加。根據(jù)TECHECT數(shù)據(jù)，2021年全球光刻膠市場規(guī)模約為19億美元，同比增長11%，預計2022年將達到21．34億美元，同比增長12．32%。具體來看，在7nm制程的EUV技術成熟之前，ArFi光刻膠仍是市場主流，占比高達36．8%，KrF和g/i光刻膠分別占比為35．8%和14．7%。（三）光刻膠供應緊張，正當時目前國內(nèi)從事半導體光刻膠研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)包括晶瑞股份、南大光電、上海新陽、北京科華等。主要以i/g線光刻膠生產(chǎn)為主，應用集成電路制程350nm以上。KrF光刻膠方面，北京科華、徐州博康已實現(xiàn)量產(chǎn)。南大光電ArF光刻膠產(chǎn)業(yè)化進程相對較快，公司先后承擔國家02專項高分辨率光刻膠與先進封裝光刻膠產(chǎn)品關鍵技術研發(fā)項目和ArF光刻膠產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目，也是第一家ArF光刻膠通過國內(nèi)客戶產(chǎn)品驗證的公司，其他國內(nèi)企業(yè)尚處于研發(fā)和驗證階段。全球半導體材料制造及晶體生長設備市場競爭格局晶體生長設備下游應用領域為半導體材料制造（硅片/碳化硅襯底），下游應用行業(yè)具有技術壁壘高、研發(fā)周期長、資金投入大、下游驗證周期長等特點，市場集中度較高。全球硅片和碳化硅襯底市場份額主要以美國、日本和歐洲等企業(yè)為主：硅片市場份額主要被日本信越化學、日本勝高、中國臺灣環(huán)球晶圓、德國世創(chuàng)和韓國SK五大企業(yè)占據(jù)，五大企業(yè)占全球硅片市場份額約為90%；碳化硅襯底市場份額則主要以、美國Ⅱ-Ⅵ和德國SiCrystal等企業(yè)為主，占全球碳化硅襯底市場份額約為90%。晶體生長設備技術水平是半導體材料制造性能優(yōu)劣的基礎決定因素之一，為保證晶體生長設備及半導體材料制造工藝技術方案的適配性，國際主要半導體材料廠商經(jīng)過數(shù)十年積累的先進工藝和控制策略，基于晶體生長工藝的匹配性及半導體材料制造質(zhì)量、性能的穩(wěn)定性，其使用的晶體生長設備均主要為自行研發(fā)生產(chǎn)（如日本信越化學和日本勝高），未對外采購及銷售。其他國際主流廠商主要通過自制及向國際晶體生長設備供應商（如PVATePlaAG、S-TECHCo．，Ltd．等）采購的方式實現(xiàn)晶體生長設備供應。國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)鏈起步較晚，晶體生長設備及半導體材料制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對落后。一方面，晶體生長設備長晶制備的硅片/襯底經(jīng)下游不同應用領域器件端認證后，才可逐步實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)。針對特定設備，客戶需結合不同下游產(chǎn)業(yè)應用領域，實施材料定制化工藝開發(fā)，可達到的工藝開發(fā)能力與水平、下游器件端認證及量產(chǎn)進度與特定設備的產(chǎn)業(yè)應用時間及驗證經(jīng)驗顯著相關。因晶體生長設備及半導體材料制造產(chǎn)業(yè)認證及量產(chǎn)應用存在一定時間周期，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于早期階段，導致產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較國外成熟產(chǎn)業(yè)相對緩慢。另一方面，半導體產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的技術要求、精密程度及穩(wěn)定性要求極高，通常來說，下游芯片廠商對已通過認證的半導體設備及制備工藝均會進行稽核，硅片/襯底材料廠商對半導體設備和制備工藝的改動均需通知下游芯片廠商，待其進行審核后方可進行。因產(chǎn)業(yè)認證壁壘、廠商更換成本、風險等因素，國內(nèi)晶體生長設備供應商尚未實現(xiàn)全球主流硅片廠商的設備供應。以上產(chǎn)業(yè)發(fā)展因素導致國內(nèi)半導體材料制造及晶體生長設備占全球市場份額比重相對較低。截至目前，國內(nèi)半導體級硅片廠商、碳化硅襯底廠商產(chǎn)出規(guī)模占全球市場份額均不足10%。在半導體級單晶硅制造領域，國內(nèi)半導體級硅片廠商主要向S-TECHCo．，Ltd．等國際供應商采購晶體生長設備，國內(nèi)晶體生長供應商占國內(nèi)硅片廠商采購份額的比重僅為30%左右。半導體材料制造及晶體生長設備市場均存在較大的進口替代空間。電子特氣：半導體制造的血液電子特種氣體又稱電子特氣，是電子氣體的一個分支，相較于傳統(tǒng)工業(yè)氣體，純度更高，其中一些具有特殊用途。電子特氣下游應用廣泛，是集成電路、顯示面板、太陽能電池等行業(yè)不可或缺的支撐性材料。在半導體領域，電子特氣的純度直接影響IC芯片的集成度、性能和良品率，在清洗、氣相沉積成膜（CVD）、光刻、刻蝕、離子注入等半導體工藝環(huán)節(jié)中都扮演著重要的角色。（一）電子特氣種類較多，廣泛應用于半導體工藝電子特氣可以根據(jù)其化學成分本身和用途的不同進行分類。根據(jù)化學成分的不同，電子特氣可分為氟系、硅系、硼系、鍺系氧化物和氫化物等幾大類別。（二）電子特氣占比僅次于硅片，國內(nèi)市場規(guī)模快速增長半導體市場發(fā)展迅速，為上游電子特氣市場打開成長空間。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，在晶圓材料328億美元的市場份額中，電子特氣占比達13%，43億美元，是僅次于硅片的第二大材料領域。近年來，伴隨下游晶圓廠的加速擴張，特氣市場景氣度向好，需求量有望持續(xù)擴容。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2020年全球晶圓制造電子氣體市場規(guī)模為43．7億美元。在全球產(chǎn)業(yè)鏈向國內(nèi)轉移的趨勢下，中國電子特氣市場規(guī)模在過去十年快速增長，2020年達到了173．6億元。特氣市場毛利率高、盈利能力強。在各半導體材料領域中，電子特氣公司的平均毛利率處于較高水平。對比半導體產(chǎn)業(yè)鏈來看，晶圓廠的盈利能力最強，例如世界最大晶圓代工廠臺積電的毛利率為51．6%，國內(nèi)晶圓廠龍頭中芯國際的毛利率約為30%。而對于特種氣體公司來說，電子特氣平均毛利率能達到近50%。世界第二的法國液化空氣集團，2010年-2019年的毛利率穩(wěn)定在60%-65%，而一般化工氣體或大宗氣體的毛利率僅在20-30%水平。國內(nèi)企業(yè)電子特氣毛利率相對較低，約為30%-40%，相較國際巨頭有一定差距，未來成長空間廣闊。伴隨技術研發(fā)的進步和需求量的增長，電子特氣廠商盈利能力有望持續(xù)升級。（三）純度為特種氣體重要指標，提純?yōu)楹诵募夹g瓶頸特種氣體純度提升為核心技術瓶頸。集成電路對電子特氣的純度有著苛刻的要求，因為在芯片加工過程中，極微量的雜質(zhì)也可能導致產(chǎn)品重大缺陷，特種氣體純度越高，產(chǎn)品的良率越高、性能越優(yōu)。伴隨IC芯片制程技術的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的生產(chǎn)精度越來越高，用于集成電路制造的電子特氣亦提出了更高的純度要求。電子特氣的純度主要受三個因素影響：一是提純技術。電子特氣的分離和提純原理上可分為精餾分離、分子篩吸附分離以及膜分離三大類。在實際提純分離過程中，為提升效率和良品率，會利用多種方法進行組合，配置工藝更為復雜，還需保證產(chǎn)品配比精度，因此抬高了研發(fā)壁壘。二是氣體檢測技術。隨著電子特氣的純度越來越高，對分析檢測方法和儀器提出了更高的要求。目前國外電子氣體的分析己經(jīng)經(jīng)歷了離線分析、在線分析、原位分析等幾個階段，對于高純度電子特氣的分析已開發(fā)出完整的測試體系。而由于我國電子特氣行業(yè)重生產(chǎn)而輕檢測，因此分析方法和儀器同國外廠商都有一定差距。三是氣體的儲存和運輸。高純電子特氣運輸為一大難關，在儲存和運輸過程中要求使用高質(zhì)量的氣體包裝儲運容器、以及相應的氣體輸送管線、閥門和接口，以防止氣體二次污染。我國加工工藝整體落后以及不符合國際規(guī)范，大部分市場被國外公司占據(jù)。專業(yè)人才缺乏，技術人員培養(yǎng)目前面臨較大困局。電子氣體生產(chǎn)環(huán)節(jié)較多、操作復雜，因此企業(yè)除了研發(fā)人才，還需要大量掌握生產(chǎn)技術、具有實際操作經(jīng)驗的技術人員。據(jù)統(tǒng)計，培養(yǎng)一名合格的生產(chǎn)技術工人至少需要2年時間，但目前國內(nèi)各大院?；疚丛O立工業(yè)氣體學科，因此企業(yè)需要花費大量時間和資金成本對新進人員進行深度培養(yǎng)，制約了我國企業(yè)技術創(chuàng)新水平的提升速度。（四）外企壟斷電子特氣市場，國內(nèi)企業(yè)本土化優(yōu)勢顯著電子特氣市場正處于穩(wěn)定增長階段，從地理位置上看，亞太地區(qū)是電子特氣的最大消費市場。國內(nèi)電子特氣相關需求一直依賴進口，主要市場由空氣化工、德國林德集團、液化空氣和太陽日酸等國外廠商占據(jù)，CR4約88%，形成寡頭壟斷的局面。國際局勢疊加國內(nèi)新興產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，本土化優(yōu)勢顯著。新興終端市場加速成長，國內(nèi)企業(yè)經(jīng)過多年技術積累有望迎來國產(chǎn)化全面開花。伴隨俄烏戰(zhàn)爭、經(jīng)濟制裁等事件的頻繁發(fā)生，國際局勢變得更加復雜動蕩。在此背景下，進口產(chǎn)品價格昂貴、運輸不便，本土化產(chǎn)品供應穩(wěn)定、性價比高等特點更為顯著，國內(nèi)下游企業(yè)逐步轉向國產(chǎn)供應。電子特氣國產(chǎn)化是必然趨勢，將在市場化因素主導下全面加速。截至2022年Q1，我國擁有眾多生產(chǎn)工業(yè)氣體的企業(yè)，其中約一半位于華東地區(qū)。由于行業(yè)技術壁壘高且客戶粘性大，短期內(nèi)行業(yè)的馬太效應將繼續(xù)延續(xù)，但近些年國家推出的相關支持政策及法律法規(guī)有望在往來助力相關細分行業(yè)的內(nèi)資企業(yè)大力發(fā)展。半導體材料為芯片之基，覆蓋工藝全流程半導體材料包括晶圓制造材料和封裝材料。其中晶圓制造材料包括硅片、掩模版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學品、靶材等，封裝材料包括封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、芯片粘結材料和其他封裝材料。具體來說，在芯片制造過程中，硅晶圓環(huán)節(jié)會用到硅片；清洗環(huán)節(jié)會用到高純特氣和高純試劑；沉積環(huán)節(jié)會用到靶材；涂膠環(huán)節(jié)會用到光刻膠；曝光環(huán)節(jié)會用到掩模板；顯影、刻蝕、去膠環(huán)節(jié)均會用到高純試劑，刻蝕環(huán)節(jié)還會用到高純特氣；薄膜生長環(huán)節(jié)會用到前驅(qū)體和靶材；研磨拋光環(huán)節(jié)會用到拋光液和拋光墊。在芯片封裝過程中，貼片環(huán)節(jié)會用到封裝基板和引