澳5计划(www.eth0808.vip):为何芯片产业落后的日本却能握住全球行业“命脉”?
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近日,日本富士胶片株式会社官网显示,将收购半导体材料厂商Entegris旗下开展半导体工艺化学 (HPPC) 业务的集团企业CMC Materials KMG Corporation(以下简称“KMG”)的100%股权,交易金额为7亿美元(约合人民币48.71亿元)。
半导体制程化学品是半导体工艺中的核心产品,其主要应用于半导体清洗、干燥工艺中的异物去除,以及蚀刻(Etching)工艺中的金属、油脂的去除。目前,半导体高性能化的提升在不断推动半导体的微缩化、多层化发展,因此其制造工艺也愈来愈复杂。
资料显示,富士胶片产品范围极广,涵盖半导体工艺的前后制程,如光刻胶、光刻材料、CMP浆料、CMP后清洁剂、薄膜工艺前驱体、聚酰亚胺和Wave Control Mosaic(WCM)等。
而KMG为Entegris集团下属子公司,在全球范围内开展半导体制程方向化学品(Process Chemical)业务,已在美国、法国、意大利、新加坡等七地建立生产基地,制造了高纯度硫酸、双氧水、氢氧化铵、异丙醇 (IPA) 和氢氟酸等半导体工艺化学品,并供应给全球主要半导体制造商。
富士胶片表示,通过收购Entegris旗下相关业务实体,将扩大自身产品阵容、加强向客户提出建议的能力、构建更强大的全球制造系统,进一步加快电子材料业务的增长速度。
此外,此次收购还将为富士胶片提供KMG分布在另外12个工厂的约560名世界级人才,包括位于美国、欧洲和新加坡的七个制造基地,其中一个将是富士胶片在东南亚的首个电子材料制造基地。
日本把握全球半导体市场“命脉”
日本半导体产业已经不像30多年前那样辉煌,但年老的雄狮依旧有着锐利的“獠牙”。在产业链上游的芯片制造环节,硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿法化学品、溅射靶材等多种关键半导体材料的生产都要高度依赖日本企业。日本企业在许多关键半导体材料方面全球领先。
3月16日在日本东北地区发生的地震,也“震动”了全球半导体产业链。在这一地带分布有胜高、信越化学、东芝等多家日本半导体企业的生产基地,这次地震影响了这些企业的生产,让硅片、光刻胶和电子气体等产业链上游环节产品的生产受到影响。
更让人记忆犹新的是,2019年7月,日本修改了对韩国关键半导体材料的出口管理条例。该条例宣布,自7月4日起,开始限制向韩国出口“氟聚酰亚胺”“光刻胶”和“高纯度氟化氢”这三种半导体材料。在修改公告发出一个月后,日本再次通过新版《出口贸易管理令》,将韩国从出口“白名单国家”上剔除,为韩国半导体产业带来一定不利影响。
从数据上看,在DRAM关键原材料领域,日本企业占据全球70%以上的市场份额。就硅片市场而言,日本企业信越和胜高几乎垄断大尺寸硅片市场,在该领域占据全球份额的60%左右。在光刻胶领域,日本厂商同样“当仁不让”,在全球前五大光刻胶龙头企业中独占四席,占据了光刻胶70%的市场份额。在光刻胶的细分领域—Arf光刻胶中,日本企业甚至可以占据93%左右的市场份额,呈现高度寡头垄断格局。ABF也是由日本味之素一家独大,市场占有率超99%+。
在一些略显冷门的半导体材料领域,日本企业同样有着很强的实力。以半导体封装环节中使用的光阻剂为例,日本JSR Micro及东京应化工业(ToK)是全球前两大供应商。在IC封装载板、ABF基板层介电材料、制造封装基板核心层材料、环氧树脂固态封装材料、导线架、焊线材、底部填充剂等方面,不少历史悠久的日本厂商仍是独占鳌头。
创道投资咨询总经理步日欣向《中国电子报》记者表示,硅片、光刻胶、电子特气等半导体材料的核心基础是基础化工,大部分电子级材料对纯度的要求比较高。再加上相关领域的品类繁多,细分领域的市场规模受限,所以不太可能形成多寡头局面,日本在全球半导体材料市场的领先优势明显。
为了进一步提升自身在半导体材料领域的市占率,日本厂商做出了不少努力,近两年相继增强产能。赛迪顾问集成电路中心高级咨询顾问池宪念向记者介绍,硅片厂商胜高增产最先进的直径300毫米硅片;富士胶片提高最尖端的EUV光刻胶产能;住友电木投资25亿日元建设新生产线。
日本为什么能够在半导体材料方面一直处于领先?
这其实与日本对细分领域的专注研发密不可分。针对这点,张彬磊对记者表示,日本企业更擅长钻研某一类细分市场或者产品,而不是像全球大多数企业一样,不断扩展产品线类型。
在单体领域“赫赫有名”的大阪有机化学,或许是日本企业专注细分领域的代表性案例之一。根据记者了解,单体是半导体材料光刻胶中包含的液体,是合成聚合物所用低分子的原料,在芯片生产过程中起到关键性的辅助作用,能够让光照部分的光刻胶凝固。
在大阪有机化学的发展初期,日本半导体材料市场的竞争非常激烈。由生产合成纤维材料起家的大阪有机化学,很清楚自己很难在与巨头企业的直接竞争中占据优势,所以为了避免“以卵击石”,大阪有机化学选择了市场较小、利润较低,但是所需技术较为高端的单体领域。因为单体在整个半导体材料领域过于细分,所以大型企业基本不会涉足该领域。在这一背景下,大阪有机化学在“夹缝”中生存,并逐步成长为细分领域的“大树”。如今,大阪有机化学在单体领域垄断了全球70%的市场,全球的电子产品基本都在使用大阪有机化学的单体产品。
除了专注于细分领域,日本企业在半导体材料领域取得领先的另一个原因是起步早。由于起步早、技术积累雄厚,日本企业在半导体材料行业有较为深厚的技术基础。池宪念就向记者提到,得益于此,日本企业在硅片、光刻胶、化合物半导体、陶瓷封装基材等半导体材料领域的技术领先优势较为明显。
凸版印刷作为半导体光掩模市场中的佼佼者,正是拥有先发优势的代表性日本企业之一。上世纪30年代,日本工业受到大萧条余波影响出现严重衰退,日本印刷业自然也无法独善其身。在这一决定公司未来发展方向的危机时刻,凸版印刷时任社长决定带领公司建设全球领先的现代化工厂。
自1961年起,凸版印刷开始发力光掩膜业务。在不断探索之下,凸版印刷在2005年以6.5亿美元收购了杜邦光掩膜公司。在此之后,凸版印刷又发动了多起收购,不断进行技术整合。一路走来,凸版印刷在光掩膜技术储备方面大幅度提升,成为当前全球最大的独立第三方光掩膜生产商,大约占有全球32%的第三方市场份额,在日本、欧美和亚洲其他地方等地均设有生产基地。
国产替代环节
在半导体材料市场构成方面,硅片占比最大,占比为32.9%。其次为气体,占比为14.1%,光掩膜排名第三,占比为12.6%。此外,抛光液和抛光垫、光刻胶配套试剂、光刻胶、湿化学品、溅射靶材的占比分别为7.2%、6.9%、6.1%、4%和3%。整体来看,各细分半导体材料市场普遍较小。
硅片环节
大硅片占比最大,占整个半导体材料比为32.9%。8英寸国产化率约为20%~30%,12英寸硅片目前已初步填补国内空白,但总体国产率不足10%。
目前国内老大是沪硅产业、中环股份、立昂微。由于12英寸才是未来几年的主流,同时国产替代率最低,12英寸环节的产能规划情况值得关注。
电子特气体
电子特气体,占整个半导体材料比为14.1%,预计2022年我国电子特气市场规模将达231亿元。
中国特种气体市场主要由海外龙头企业占据,2020年以空气化工、普莱克斯、林德集团、液化空气和大阳日酸五大公司为首的外资企业占据85%市场份额。
根据中国工业气体工业协会统计,目前集成电路生产用的特种气体,我国仅能生产约20%的品种,对外依赖较为严重。
近年来国产企业发展迅速,细分领域产品具备优势,国内企业华特气体、金宏气体、南大光电、雅克科技为第一梯队,2020年市场份额分别为1.9%、1.6%、1.5%和1.3%,但气体品种单一,纯度不足,仍和海外龙头存在差距。
目前看华特气体增速最为迅猛,是国产替代的急先锋。
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光掩膜
光掩膜排名第三,占整个半导体材料比为12.6%,市场规模约目前平板显示和半导体掩膜版的国产化率分别为10-15%。
掩膜版作为“半耗材”,呈现逆下游周期属性。
光掩膜生产应商可以分为晶圆厂/IDM厂自行配套的工厂和独立第三方光掩膜厂商两大类,包括英特尔、三星、台积电、中芯国际、华润微(迪思微)等均有自制掩模版业务。
45nm 以上等比较成熟的制程所用的标准化程度更高的掩膜版,Foundry厂为了降低成本,更倾向于向独立第三方掩膜版厂商进行采购。而国内面板和芯片市场规模全球占比分别约为54%和23%。130nm 及以下制程半导体掩膜版制备所需的电子束光刻机进口 受限且尚未实现国产、主要掩膜版厂商的拓产安排等因素,我们认为 130nm 及以下制程半导体掩膜版的国产化短期内难以实现。
目前国内主要是清溢光电和路维光电。
抛光液和抛光垫
2021 年抛光液和抛光垫市场规模分别为 22 和 13 亿元。
抛光液,2021年安集科技占据国内市场份额约为33%。
抛光垫,CMP抛光垫仅陶氏市占率就达80%左右,其中鼎龙股份发展较快。
光刻胶及配套试剂
光刻胶及配套试剂,占整个半导体材料比为13%,预计2022年我国光刻胶市场规模可达98.6亿元。目前国产替代率不足8%.
而在国产替代的过程中,我们仍要解决很多问题,首先就是光刻胶的种类非常多,而生产一种制程或者芯片,又要用到多种光刻胶。比如说,某种芯片需要用到20种光刻胶,你研发解决了19种,哪怕有一种没有解决,光刻胶的卡脖子问题都没有被真正解决。
光刻胶是消耗品,一旦断供就会让之后所有的芯片生产步骤陷入停顿。光刻胶是耗材,是每天都要在光刻机上使用的。
晶瑞股份:i线光刻胶已向中芯国际、合肥长鑫等知名大尺寸半导体厂商供货;Krf光刻胶分辨率达到0.25μm~0.13μm的技术要求,已通过重要客户测试,计划年底批量供货;Arf光刻胶研发有序进行中。
彤程新材:半导体光刻胶方面,今年上半年公司新增6支Krf光刻胶、7支I-line光刻胶,Krf新产品持续开发导入中;公司通过子公司彤程电子自筹6.99亿元,投资建设“Arf高端光刻胶研发平台”;Arf光刻胶有望在不久的将来突破并实现量产。
目前公司的光刻胶产品已批量供货给18家12寸以及16家8寸IC制造企业。面板光刻胶方面,22H1北旭电子在国内最大面板厂商京东方的占有率达到约45%-50%以上;新产品4-mask高感度光刻胶产品不断扩展新客户和扩大销售中;AMOLED用高分辨率光刻胶已完成批量试验。
雅克科技:光刻胶业务方面,公司为三星电子、LGDisplay、京东方、惠科等知名面板厂商批量供应光刻胶产品,且顺利推进多家客户的认证工作。
南大光电:ArF光刻胶已经进入关键攻坚导入期。公司于2017-2018年取得国家光刻胶02专项已先后于2020-2021年通过国家02专项组验收。
宁波南大光电的几款重点研发产品也已经通过了关键客户的技术验证,另外还有几款产品在配合客户走验证和调整流程。
理论而言,如推进顺利,在目前国内晶圆厂的自主化需求带动下,公司当下年产25吨的产线的产能消化是水到渠成的,期待公司在光刻胶以及配套材料领域的持续进阶。
容大感光:推出的主要是面向中低端市场的PCB光刻胶、显示用光刻胶,以及g/i线光刻胶产品。
华懋科技:徐州博康成立于2007年,深耕光刻材料领域十余年,实现了从单体、光刻胶专用树脂、光酸剂及终产品光刻胶的国产化自主可控的供应链,在KrF、ArF光刻胶的验证、导入、量产进展效率瞩目,为国内半导体光刻胶领域少有的垂直一体化企业,2021年公司通过产业基金的形式布局光刻材料业务板块,子公司东阳凯阳持有徐州博康约26%股份,是徐州博康第二大股东。
湿化学品
湿化学品,占整个半导体材料比为4%,2021年,我国湿电子化学品行业市场规模达到137.8亿元。我国集成电路用湿电子化学品整体国产化率35%。
溅射靶材
溅射靶材,占整个半导体材料比为3%。预计2022年我国半导体靶材市场规 模将达到 23亿元。
半导体靶材国产化率仅 20%。
我国的半导体材料仍然集中在后端封装材料上,前端晶圆制造材料核心优势仍然不足。
2019年我国半导体封装材料占比约66.82%,晶圆制造材料占比约33.18%。我国芯片制造主要存在三大短板:核心原材料不能自给自足、芯片制造工艺尚弱、关键制造装备依赖进口。随着中国晶圆制造产能的提升,晶圆制造材料占比有望不断提升。
来源:全球半导体观察,中国电子报,逆周期竞争力投研
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