半導體材料產(chǎn)業(yè)鏈全面盤點
半導體材料產(chǎn)業(yè)鏈全面盤點
來源：半導體材料與工藝設備
半導體產(chǎn)業(yè)鏈可以大致分為設備、材料、設計等上游環(huán)節(jié)、中游晶圓制造，以及下游封裝測試等三個主要環(huán)節(jié)。
半導體材料是產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)中非常重要的一環(huán)，在芯片的生產(chǎn)制造中起到關鍵性的作用。
根據(jù)半導體芯片制造過程，一般可以把半導體材料分為基體、制造、封裝等三大材料，
基體材料——————————————————————————
根據(jù)芯片材質(zhì)不同，分為硅晶圓片和化合物半導體，其中硅晶圓片的使用范圍最廣，是集成電路IC制造過程中最為重要的原材料。
硅片
硅晶圓片全部采用單晶硅片，對硅料的純度要求較高，一般要求硅片純度在99.9999999%（9N）以上，遠高于光伏級硅片純度。
先從硅料制備單晶硅柱，切割后得到單晶硅片，一般可以按照尺寸不同分為6-18英寸，目前主流的尺寸是8英寸（200mm）和12英寸（300mm），18英寸（450mm）預計至少要到2020年之后才會逐漸增加市場占比。
全球龍頭企業(yè)主要是信越化工、SUMCO、環(huán)球晶圓、Silitronic、LG等企業(yè)。
相關上市公司主要有：上海新陽、晶盛電機、中環(huán)股份、保利協(xié)鑫（港股）
化合物半導體
化合物半導體主要指砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等第二、第三代半導體，相比第一代單質(zhì)半導體（如硅（Si）、鍺(Ge）等所形成的半導體），在高頻性能、高溫性能方面優(yōu)異很多。
三大化合物半導體材料中，GaAs占大頭，主要用在通訊領域，全球市場容量接近百億美元；GaN的大功率和高頻性能更出色，主要應用于軍事領域，目前市場容量不到10億美元，隨著成本下降有望迎來廣泛應用；SiC主要作為高功率半導體材料，通常應用于汽車以及工業(yè)電力電子，在大功率轉(zhuǎn)換領域應用較為廣泛。
相關上市公司主要有：三安光電、海威華芯
制造材料——————————————————————————
拋光材料
拋光材料一般可以分為拋光墊、拋光液、調(diào)節(jié)器和清潔劑，其中前二者最為關鍵。拋光墊的材料一般是聚氨酯或者是聚酯中加入飽和的聚氨酯，拋光液一般是由超細固體粒子研磨劑（如納米級二氧化硅、氧化鋁粒子等）、表面活性劑、穩(wěn)定劑、氧化劑等組成。
全球拋光墊市場幾乎被陶氏壟斷，拋光液市場則主要由日本的Fujimi和Hinomoto Kenmazai，美國的卡博特、杜邦、Rodel、EKA，韓國的ACE等企業(yè)占領絕大多數(shù)市場份額。
相關上市公司主要有：鼎龍股份（拋光墊）、安集科技（拋光液）
掩膜版
掩膜版通常也被稱為光罩、光掩膜、光刻掩膜版，是半導體芯片光刻過程中的設計圖形的載體，通過光刻和刻蝕，實現(xiàn)圖形到硅晶圓片上的轉(zhuǎn)移。
全球生產(chǎn)掩膜版的企業(yè)主要是日本的TOPAN、大日本印刷、HOYA、SK電子，美國的Photronic等。
相關上市公司主要有：菲利華、石英股份、清溢光電
濕電子化學品
濕電子化學品，也通常被稱為超凈高純試劑，是指用在半導體制造過程中的各種高純化學試劑。
全球市場主要由歐美和日本企業(yè)主導，其中德國的巴斯夫和HenKel、美國的Ashland、APM、霍尼韋爾、ATMI、Airproducts、日本的住友化學、宇部興產(chǎn)、和光純藥、長瀨產(chǎn)業(yè)、三菱化學等公司。
相關上市公司主要有：多氟多、晶瑞股份、巨化股份、嘉化能源、濱化股份、三美股份、江化微
電子特氣
電子特氣是指在半導體芯片制備過程中需要使用到的各種特種氣體，按照氣體的化學成分可以分為通用氣體和特種氣體。另外按照用途也可以分為摻雜氣體、外延用氣體、離子注入氣、發(fā)光二極管用氣、刻蝕用氣、化學氣相沉積氣和平衡氣。
全球電子特氣的龍頭企業(yè)主要是美國的空氣化工和普萊克斯、法國液空、林德集團、日本大陽日酸。
相關上市公司主要有：雅克科技、華特氣體、南大光電、中環(huán)裝備、昊華科技、三孚股份、巨化股份
光刻膠
光刻膠是圖形轉(zhuǎn)移介質(zhì)，其利用光照反應后溶解度不同將掩膜版圖形轉(zhuǎn)移至襯底上。目前廣泛用于光電信息產(chǎn)業(yè)的微細圖形線路加工制作，是電子制造領域關鍵材料。
光刻膠一般由感光劑（光引發(fā)劑）、感光樹脂、溶劑與助劑構成，其中光引發(fā)劑是核心成分，對光刻膠的感光度、分辨率起到?jīng)Q定性作用。
光刻膠根據(jù)化學反應原理不同，可以分為正型光刻膠與負型光刻膠。
光刻工藝約占整個芯片制造成本的35%，耗時占整個芯片工藝的40-60%，是半導體制造中最核心的工藝。
全球光刻膠市場主要被歐美日韓臺等國家和地區(qū)的企業(yè)所壟斷。
相關上市公司主要有：上海新陽、強力新材、蘇州瑞紅、南大光電、飛凱材料、容大感光、永太科技
濺射靶材
半導體芯片的單元器件內(nèi)部由襯底、絕緣層、介質(zhì)層、導體層及保護層等組成，其中，介質(zhì)層、導體層甚至保護層都要用到濺射鍍膜工藝。
集成電路領域的鍍膜用靶材主要包括鋁靶、鈦靶、銅靶、鉭靶、鎢鈦靶等，要求靶材純度很高，一般在5N（99.999%）以上。
全球濺射靶材的龍頭企業(yè)主要是美國的霍尼韋爾和普萊克斯，日本的日礦金屬、住友化學、愛發(fā)科、三井礦業(yè)和東曹。
相關上市公司主要有：阿石創(chuàng)、有研新材、隆華科技、江豐半導體
封裝材料——————————————————————————
半導體封裝是指將通過測試的晶圓按照產(chǎn)品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。整個封裝流程需要用到的材料主要有芯片粘結(jié)材料、陶瓷封裝材料、鍵合絲、引線框架、封裝基板、切割材料等。
芯片粘結(jié)材料
芯片粘結(jié)材料是采用粘結(jié)技術實現(xiàn)管芯與底座或封裝基板連接的材料，在物理化學性能上要滿足機械強度高、化學性能穩(wěn)定、導電導熱、低固化溫度和可操作性強的要求。
在實際應用中主要的粘結(jié)技術包括銀漿粘接技術、低熔點玻璃粘接技術、導電膠粘接技術、環(huán)氧樹脂粘接技術、共晶焊技術。
環(huán)氧樹脂是應用比較廣泛的粘結(jié)材料，但芯片和封裝基本材料表面呈現(xiàn)不同的親水和疏水性，需對其表面進行等離子處理來改善環(huán)氧樹脂在其表面的流動性，提高粘結(jié)效果。
相關上市公司主要有：飛凱材料、聯(lián)瑞新材、宏昌電子
陶瓷封裝材料
陶瓷封裝材料是電子封裝材料的一種，用于承載電子元器件的機械支撐、環(huán)境密封和散熱等功能。
相比于金屬封裝材料和塑料封裝材料，陶瓷封裝材料具有耐濕性好，良好的線膨脹率和熱導率，在電熱機械等方面性能極其穩(wěn)定，但是加工成本高，具有較高的脆性。
目前用于實際生產(chǎn)和開發(fā)利用的陶瓷基片材料主要包括Al2O3、BeO和AIN等，導熱性來講BeO和AIN基片可以滿足自然冷卻要求，Al2O3是使用最廣泛的陶瓷材料，BeO具有一定的毒副作用，性能優(yōu)良的AIN將逐漸取代其他兩種陶瓷封裝材料。
全球龍頭企業(yè)主要是日本企業(yè)，如日本京瓷、住友化學、NTK公司等。
相關上市公司主要有：三環(huán)集團
封裝基板
封裝基板是封裝材料中成本占比最大的一部分，主要起到承載保護芯片與連接上層芯片和下層電路板的作用。
封裝基板能夠保護、固定、支撐芯片，增強芯片的導熱散熱性能，另外還能夠連通芯片與印刷電路板，實現(xiàn)電氣和物理連接、功率分配、信號分配，以及溝通芯片內(nèi)部與外部電路等功能。
封裝基板通?？梢苑譃橛袡C、無機和復合等三類基板，在不同封裝領域各有優(yōu)缺點。
有機基板介電常數(shù)較低且易加工，適合導熱性能要求不高的高頻信號傳輸；無極基板由無機陶瓷支撐，耐熱性能好、布線容易且尺寸穩(wěn)定性，但是成本和材料毒性有一定限制；復合基板則是根據(jù)不同需求特性來復合不同有機、無機材料。
未來預計有機和復合基板將是主流基板材料。
全球封裝基板龍頭企業(yè)主要是日本的Ibiden、神鋼和京瓷、韓國的三星機電、新泰電子和大德電子、中國臺灣地區(qū)的UMTC、南亞電路、景碩科技等公司。
相關上市公司主要有：興森科技、深南電路
鍵合絲
半導體用鍵合絲是用來焊接連接芯片與支架，承擔著芯片與外界之間關鍵的電連接功能。鍵合絲的材料已經(jīng)從過去的單一材料，逐步發(fā)展為金、銀、銅、鋁用相關復合材料組成的多品種產(chǎn)品。
全球半導體用鍵合絲的龍頭企業(yè)主要是主要是日本的賀利氏、田中貴金屬和新日鐵等。
相關上市公司主要有：康強電子
引線框架
引線框架作為半導體的芯片載體，是一種借助于鍵合絲實現(xiàn)芯片內(nèi)部電路引出端與外部電路（PCB）的電氣連接，形成電氣回路的關鍵結(jié)構件。引線框架起到了和外部導線連接的橋梁作用，絕大部分的半導體中都需要使用引線框架，是電子信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎材料。
引線框架的通常類型有TO、DIP、SIP、SOP、SSOP、QFP、QFN、SOD、SOT等，主要用模具沖壓法和蝕刻法進行生產(chǎn)。
相關上市公司主要有：康強電子
切割材料
半導體晶圓切割是半導體芯片制造過程中重要的工序，在晶圓制造中屬于后道工序，將做好芯片的整片晶圓按照芯片大小切割成單一的芯片井粒，稱為芯片切割和劃分。
目前主流的切割方法分為兩類，一類是用劃片系統(tǒng)進行切割，另一種利用激光進行切割。其中劃片系統(tǒng)切割主要包括砂漿切割和金剛石材料切割，該技術起步較早市場份額較大，金剛石鋸片或者金剛石線是此類常見的劃片系統(tǒng)切割工具，但機械力切口較大，易導致晶圓破碎。激光切割屬于新興無接觸切割，切割表面光滑平整，適用于不同類型晶圓切割。
相關上市公司主要有：岱勒新材
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