半导体材料全球市场供需两旺,国内市场规模扩大。
2016-2018 年全球半导体材料市场规模持续增长。据 SEMI 数据,除 2019 年半导体市场供需失衡短暂下降 1.1%以外,其余年份均稳步上涨,2018 年以来 每年均超过 500 亿美元,2021 年全球半导体市场规模达到 643 亿美元,达到历 史最高。2016-2021 年半导体材料市场 CAGR 为 8.5%。 国内半导体材料市场规模逐年增长,2015-2020 年 CAGR 为 9.03%。与全 球市场基本保持同步。2019 年在全球半导体市场普遍下降的背景下,中国大陆 是唯一增长的地区。中国大陆在 2020 年成为全球第二大原材料市场。半导体材料行业主要分为封装市场和晶圆制造材料市场。晶圆制造材料结构 方面,2020 年,硅片占比 32.9%位列第一,特种气体占比 14.1%位列第二,光 掩膜占比 12.6%位列第三,之后依次为抛光液和抛光垫,光刻胶配套试剂,光刻 胶,湿化学品,溅射靶材。

全球晶圆制造市场持续增长强劲。2022 年行业规模预计达到 1321 亿美元, 同比增长 19.98%。2021 年市场总销售额突破 1000 亿美元大关,预计直至 2025 年总销售额将达到 1706 亿美元。主要系下游应用市场需求增长拉动,汽车电子, 工业控制,AIOT 等行业高速发展带动市场规模持续扩大。 中国大陆晶圆制造市场规模持续增长。据 SEMI 数据,2019-2024 年间全球 将会有 38 座新建 12 寸晶圆厂投入运行,其中中国大陆新建 8 座,至 2024 年中 国大陆所占市场份额将会有显著上升。2016-2020 中国大陆晶圆制造市场 CAGR 为 23.52%。
人工智能产业快速发展,数据处理需求量激增。2022 年 Chatgpt 的问世点 燃了整个 AIGC 产业,国内外大厂纷纷投入海量资金,试图推出属于自己的 AI 大 模型,以此跟上时代发展的浪潮。在此背景下拥有短时超大数据处理能力和超快 传输速率的 HBM 成为了半导体行业新的增长点。 HBM(High Bandwidth Memory),意为高带宽存储器,是一种面向需要 极高吞吐量的数据密集型应用程序的 DRAM,其作为传统 GDDR 的替代品,是 使用 3D 堆叠技术将 DDR 芯片堆叠在一起后和 GPU 封装在一起,实现大容量, 高位宽的 DDR 组合阵列,此外 HBM 结构使得 DRAM 与 GPU 的距离更近,大大 提高了传输速率,3D 堆叠结构也节省了超过 90%的表面积。

TSV,Bump 等先进技术的应用推动前驱体材料需求增长。TSV(through silicon via)即硅通孔技术,通过在芯片上制作硅通孔,连接上下层芯片。该封 装技术主要用于 2.5D 封装与 3D 封装,如今 HBM 结构主要使用 3D 封装技术。 台积电将该技术称为 SolC,即在每层 DRAM 之间穿插硅中介板,通过沉积,刻 蚀等方法在中介板上制造穿孔,并在孔中填满导体作为电线,该工艺替代了传统 封装工艺中由 DRAM 连接到 PCB 上的金属线,新工艺使用化学方法制造,前驱 体材料的用量显著增长。
HBM 多采用覆晶封装(Flip Chip Package),化学方法制造凸点。为了实 现更快的传输速率与更强的数据处理能力,HBM 结构舍弃传统的打线封装 (Wire Bonding),取消了连接到 PCB 上的金属线,转而采用化学方法制造金属 凸块(Bump)将晶片连接到导线载板上,随后通过球格阵列(BGA)连接到 PCB 上。该结构将晶片倒装,大大增加了连接点的数量,传统封装一般只有 20 个左右的连脚,而覆晶封装则拥有上千个连脚,大大提高了传输速率的上限。SK 海力士,三星引领 HBM 发展。2021 年十月 SK 海力士成功开发全球首 款 HBM3,如今 SK 海力士提供两种 HBM 产品,一个是 12 层硅通孔技术垂直堆 叠的 24GB(196Gb),另一个则是 8 层堆叠的 16GB(128Gb),均为 819 GB/s 的带宽。相较于上一代 HBM 产品,HBM3 的带宽提高了 78%,可靠性也大大提 高。此外,三星的 HBM3 产品也在 2022 年实现量产。