半导体材料和设备是半导体产业链的基石,是推动集成电路技术创新的引擎。晶圆厂必须购买设备和材料并获取相应的制程工艺才能正常运作。另一方面,三者相互制约,材料的改进常常需要设备和工艺的同步更新,才能有效避免木桶效应。
在半导体产业链中,半导体材料位于制造环节上游,和半导体设备一起构成了制造环节的核心上游供应链。
不同于其他行业材料,半导体材料是电子级材料,对精度纯度等都有更为严格的要求,因此,芯片能否成功流片,对工艺制备过程中半导体材料的选取及合理使用尤为关键。今天呢,飞鲸投研就来分析一下半导体材料行业。
一、半导体材料市场概况
半导体材料市场规模大,近两年市场空间增长迅速。
2015-2019年全球半导体材料行业市场规模呈波动变化趋势,2019年受半导体产业整体大环境影响,全球半导体材料行业市场规模约521.4亿美元,同比下降1.12%。
但是2020与2021年受到全球半导体产品的强烈需求的影响,半导体材料市场规模快速上升。2021年达到643亿美元,同比增长15.86%,超过了在2020年创下的555亿美元市场高点。分产品来看,晶圆制造材料占比较封装材料更高,2018-2020年占比均超过60%。
中国大陆是全球第二大半导体材料市场。2021年占比达到18.6%,市场规模约为119.3亿美元,同比增长21.9%。
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。
二、半导体材料
1.分类
半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要材料。按照工艺的不同,可分为晶圆制造材料和封装材料。
晶圆制造材料:主要包括硅片、特种气体、掩膜版、光刻胶、光刻胶配套材料、(通用)湿电子化学品、靶材、CMP抛光材料等。
封装材料:主要有封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料等。
2.用途
晶圆制造材料中,硅片为晶圆制造基底材料;光刻胶用于图形转移;电子特气用于氧化、还原、除杂;抛光材料用于实现平坦化。
封装材料中,封装基板与引线框架起到保护芯片、支撑芯片、连接芯片与PCB的作用,封装基板还具有散热功能;键合丝则用于连接芯片和引线框架。
3.各成本占比
半导体硅片又称硅晶圆片,在半导体材料中市场占比达到35%,是半导体第一大材料。
通过对硅片进行光刻、离子注入等手段,可以制成集成电路和各种半导体器件。半导体硅片是半导体材料中成本占比最高,在产业链中最关键的半导体材料。
三、材料细分领域公司
从全球角度看,硅片的市场规模已超过100亿美元,光罩、特气的规模则约为40亿美元。这些细分行业中,海外龙头均占据着主要地位,国产公司的市场份额则相对较少。
国内企业虽然处于相对落后位置,但国内半导体产业链生态圈已经开始壮大发展。在当前国产替代需求下,国内产业链重塑,为国内半导体打造更加安全、可靠、先进的发展环境,相关的各个子行业涌现出多个具有竞争力的企业。
1.沪硅产业
沪硅产业主要从事半导体硅片的研发、生产和销售,是中国大陆规模最大的半导体硅片制造企业之一,是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业。
沪硅产业自设立以来,坚持面向国家半导体行业的重大战略需求,坚持全球化布局,坚持紧跟国际前沿技术,突破了多项半导体硅片制造领域的关键核心技术,打破了我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的局面。
2.立昂微
重组延伸半导体硅片,增强市场竞争力。公司前身为立立电子,2011年更名为浙江金瑞泓科,后于2015年与杭州立昂微签订增资认购协议,换股立昂微电股份。
立昂微电主营业务为半导体分立器件芯片的设计、开发、制造和销售;浙江金瑞泓主营业务为半导体硅研磨片、硅抛光片、硅外延片的制造和销售。资产重组后,公司通过向半导体硅片产业链上游延伸,扩展了自身的业务领域,增强了自身市场竞争力。
3.TCL中环
TCL中环新能源科技股份有限公司长期专注于半导体和新能源光伏两大产业,主营业务围绕硅材料研发与制造展开。
公司主要产品包括半导体材料,光伏硅片,光伏电池、组件,光伏电站。产品广泛应用于光伏发电、集成电路、消费类电子、电网传输、风能发电、轨道交通、新能源汽车、航空、航天、工业控制等领域。
四、总结
国产替代已经成为中国半导体行业的主要诉求,下游厂商有更强的意愿为半导体材料厂商提供市场,以实现“获取市场→改善产品→进一步获取市场”的良性循环。
2024属龙人全年运势芯东西( :aichip001)
| 高歌
编辑 | 心缘
芯东西5月20日报道,上周,文在寅亲自访问了位于京畿道平泽市的三星半导体制造中心,参与了“K—半导体战略报告大会”,并发表了演讲。
在演讲中,文在寅提到,全球半导体竞争正变得越来越激烈,半导体竞争已经超越了公司层面,成为了角力的一大战略领域。企业未来10年将投资510万亿韩元(约合3万亿),也会提供全方位支持,建设半导体强国。
当天,存储芯片供应商与晶圆代工厂商三星宣布将增加系统LSI和晶圆代工业务的投资,总额将达到171万亿韩元(约9737亿);随后,存储芯片供应商SK海力士也声明,将首先投资8英寸晶圆代工业务,以缓解全球芯片短缺问题。
官媒韩联社评论,半导体制造在非内存芯片领域落后于世界同行,要在保住内存芯片市场地位的同时,实现逻辑芯片制造能力的提升。此外,韩联社还援引了三星落后于台积电的例子。
芯片工艺主要分为逻辑芯片和存储芯片,两种芯片的核心部件、晶体管结构都有区别,两者工艺制程的命名方式也存在差异。我们通常提到的3nm、5nm一般都指的是应用在手机SoC、电脑CPU、GPU等逻辑芯片的制程。
但实际上,的逻辑芯片制造份额仅次于中国,为全球第二。由此可见,本次半导体产业恐怕会在芯片制造领域向中国发起挑战。
芯东西将整理三星、SK海力士和三方的最新动态,解析为何三星会被台积电创始人视为强劲对手,探究芯片制造的潜力究竟如何。
文在寅在活动现场进行演讲( :青瓦台)
一、三星、SK海力士发力芯片制造
在文在寅访问三星半导体制造中心、发表有关加强逻辑芯片制造演讲的当天,三星宣布,将在2030年前增加38万亿韩元(约2163亿)对系统LSI(半导体和软件)和晶圆代工业务的投资,总投资额将达到171万亿韩元(约9737亿)。
三星称,该计划有望帮助公司在2030年成为世界逻辑芯片者的目标,在过去两年里,三星已经加强了与半导体设计公司、设备制造商及学术界的合作,正朝着这个目标迈进。
另外,三星也将在平泽建设一条新的产线,配备了最新的P3设施,将采用极紫外(EUV)光刻技术生产14nm DRAM颗粒和5nm逻辑芯片。
三星副董事长兼设备解决方案部主管Kinam Kim说:”整个半导体行业都面临着分水岭,现在是制定长期战略和投资计划的时候了。”
三星平泽芯片工厂( :三星)
相比于三星,SK海力士在逻辑芯片制造领域较为落后,其非内存产品和代工业务收入仅占总营收的2%。
在13日当天,SK海力士联合首席执行官兼副董事长称,SK海力士将首先投资8英寸(200mm)晶圆代工业务。
另外,3月份SK集团的并购专家被正式任命为SK海力士的联合首席执行官。因为该并购专家曾参与了SK海力士对日本芯片厂商铠侠(前身为东芝存储)和英特尔NAND业务的两次收购,有业内人士预计,SK海力士未来可能会通过并购扩大非内存业务。
同时,之一座SK海力士还计划在首尔以南的龙仁市的一个半导体集群再建设四个晶圆厂,之一座预计于2024年开工,最早可能在2025年实现生产。
二、日美欧材料设备厂商陆续布局
因为担忧贸易关系紧张,也有多家日本半导体材料厂商于建厂。2022 年,关东电化学工业公司开始在天安市生产氟化氮(NF3),该气体通常在微电子领域用作清洗剂或刻蚀剂。
本月,据外媒报道,半导体材料巨头东京应化在的光刻胶产能将增加一倍。光刻胶是芯片制造的重要材料、难度较高,也是贸易中被日本出口到的三种半导体材料之一。至今仍需大量进口日本光刻胶。
日本氟供应商大金工业计划在新建工厂来生产半导体制造工序使用的气体。该公司将与的半导体制造设备厂商共同成立合资企业,并投资40亿日元(约2.4亿)在当地建设工厂。新工厂将从2022年10月开始生产用于半导体蚀刻工序的气体。
此外,荷兰光刻机供应商AL准备在建造一个EUV再制造工厂。再制造工厂可以将对老旧光刻机进行修复、升级,提升EUV光刻机产能。美国杜邦也决定在生产用于EUV的感光材料。
这些材料厂商纷纷布局,从某种程度上证明了半导体产业发展确实被很多业界人士看好,也加强了半导体材料、设备这个薄弱环节。
SK海力士的存储工厂( :韩联社)
三、:构建全球规模更大的半导体产业带
为了在世界半导体竞争中取得优势,计划在2030年内构建全球规模更大的半导体产业带——“K-半导体产业带”,将包括半导体生产、原材料、零部件、设备和设计各个环节。
该产业链从西部北起依次经板桥、器兴、华城、平泽、温阳等城市纵向相连,东部覆盖利川、龙人、清州,呈“K”字形。其中板桥为无晶圆半导体产业的中心,器兴将作为晶圆代工业务的枢纽,华城和平泽继续充当存储芯片生产。
K半导体产业带示意图( :韩联社)
和国有的电力公司将承担该产业带电力设施建设50%的成本。
根据规划,将为芯片厂商提供各种税收和补贴。例如,将为芯片研发投资提供40%-50%的税收抵免,并为相关设施提供10%-20%的税收,而目前企业设施投资仅有3%的税收抵免。
同时,产业通商部宣布,计划加强半导体人力培养,确保发展成半导体强国。
外媒称,产业通商部计划扩大大学配额,并提供诸如学士、硕士、博士教育以及实践教育的支持,计划10年里,培训共有36000名半导体行业人才,包括14400名学术人士、7000名专业人才和13400名。
此外,还计划新设1万亿韩元(约合57亿)的长期帮助半导体度过短缺危机。
还准备制定一项针对半导体的特殊,将加强对核心技术合作伙伴的并购和安全管理,促进汽车半导体供应链安全。
产业通商部部长Seung-wook Moon说:“如果今天宣布的K半导体战略顺利实施,出口有望从2022 年的993亿美元(约6386亿)增加到2030年的2000亿美元(约1.3万亿),半导体行业人数总数将增加到27万人。”
四、芯片制造业潜力可观
芯片制造具有很多独特的优势,其半导体企业实力、重视程度和执行力都很强。而当前的全球半导体供应链生态也对发展芯片制造有一定的帮助。
从企业来讲,经历了长期的半导体分工后,SK海力士和三星都在的引导、帮助下成为了存储领域的龙头,也是全球半导体头部玩家。其中三星是唯二可以量产5nm芯片的头部玩家,在技术上处于之一梯队。
而且SK海力士和三星两家公司都背靠财阀,资金较为充裕,也容易从银行,也舍得砸钱提升技术实力和产能。
从来讲,一向重视半导体产业,曾多次帮助产业发展,成果也比较显著。本次的“K战略”涉及人才、资金、基础建设、技术整合等方面,都是芯片制造中最重要的,体现了在半导体领域的专业性。
此前,台积电的创始人张忠谋曾感慨,中国的晶圆制造优势得来不易,呼吁中国留住这一优势。
他提到,晶圆制造的优势与中国类似,人才调动方便、本国工程师、经理人优秀。
本次的“K战略”无疑会放大这种优势,以三星、SK海力士为核心,构建类似于中国的半导体设计、制造、封测、设备材料供应链。
如果从全球半导体供应链来看,芯片制造份额过于集中在中国,已经引起欧洲、美国、等的焦虑,全球缺芯更是加深了这种焦虑。
为此,各国也在加强本土半导体供应链,保证供应安全,从某种程度上分散了芯片制造投资。
与美国相比,距离中国这个全球更大的半导体市场也更近,运输成本更低,成本竞争力也更强。
台积电创始人张忠谋也认为,美国工程师人才稀少,制造业有所衰落,长期来看晶圆厂运营成本较高。
但是美国具有更多的终端用户,苹果、高通等美国大客户也是台积电和三星争夺的焦点。从这个角度看,美国更容易吸引晶圆厂的投资。事实上,三星、台积电都将赴美建厂。
相比于欧洲,半导体则具有一些优势。比如在逻辑芯片制造领域,三星仅次于台积电,而有意在欧洲建设晶圆厂的英特尔则还无法量产5nm芯片。
另外,英飞凌、恩智浦、意法半导体等欧洲本土芯片企业由于多采用成熟制程,对先进制程投资意向不大。
综合来看,芯片制造潜力较大,未来可能和美国一起挑战的芯片制造地位。值得注意的是,半导体产业在芯片设计、半导体设备材料等方面仍存短板,可能会在发展芯片制造能力的过程中遇到瓶颈。
结语:多国聚焦芯片制造,发展潜力需重视
随着5G、AI、自动驾驶等各类新技术发展迅速,半导体需求也不断加大,已经有专家用石油来类比半导体的重要性。而随着半导体短缺的不断发酵,各国都开始“勘探油井”,想要保证自己的半导体供应安全。
芯片制造作为整个半导体供应链的核心环节,技术难度高,资金投入巨大,成为了各国半导体计划的焦点。其中,因为独特的地理优势、企业积累,在芯片制造行业具有一定的潜力,不可忽视。
参考信源:通信世界全媒体《需求、供应链风险双驱动,日本半导体材料厂商扩大在等地布局》、韩联社《文在寅:力争2030年成为综合半导体强国》、三星官
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这个影响不大不过看你是接触怎么个半导体材料了,是工厂?在工厂的话就影响就大了,因为半导体大部分是晶体硅,我们都知道硅是一种很特殊的东西,它不溶于各种强酸和各种弱酸,就只能溶于氢氟酸,这也就造成了一个现象,当人体吸入硅粉尘的时候,那就很容易就得了尘肺,而且怎么也治不好。不过现在的 *** 作车间都是无尘化,自动化了,不让人去 *** 作了,但还是有很多的间接车间能受到危害,比如说那些检查芯片的,这也是为什么电视上的芯片工人都带着口罩。而不是在工厂的话,就没什么影响了有辐射的是电器,你不通电就没事。而且危害最大的辐射是微波污染,和半导体没什么关系。欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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