1.1.具备全球竞争力的电子材料平台型厂商
雅克具备优异的全球化外延能力,海内外客户资源优质。2016年以来,公司通过一系列外延并购陆续进军了半导体材料硅微粉、电子特气、前驱体以及新型显示材料TFT光刻胶、彩色光刻胶业务,证明了自身全球化外延能力。其中,公司于2016年收购韩国前驱体厂商UPChemical,因而成为SK海力士的核心供应商;并且,公司通过收购LG光刻胶事业部、Cotem成为LG显示的核心供应商。并且,公司已进入合肥长鑫、长江存储、京东方相关材料供应商,海内外客户资源优质,为后续业绩放量打下了坚实的基础。
以电子材料为主的产品布局,后续新增产能众多。公司电子材料业务涉及的产品主要有半导体前驱体、电子特气、光刻胶、硅微粉和LDS等。其中,前驱体主要应用在集成电路存储芯片、逻辑芯片的薄膜沉积环节;电子特气,主要是六氟化硫和四氟化碳;光刻胶产品主要应用于显示面板的三色子像素制作和TFT制作;硅微粉主要运用于集成电路封装材料等;LDS输送系统主要用于前驱体材料等化学品的输送。
大基金加持,股权结构集中合理。由沈琦、沈馥、沈锡强、骆颖、窦靖芳组成的沈氏家族成员为公司控股股东、实际控制人,合计持有公司股权45.06%。同时,2017年国家集成电路产业投资基金出资5.5亿元取得公司5.73%的股权,目前持有公司5%股权。公司主要通过子公司涉足电子材料业务,其中江苏先科控股韩国UPChemical主营前驱体;江苏科特美控股Cotem主营光刻胶;科美特主营电子特气;华飞电子主营硅微粉。
1.2.电材业务占比提升,盈利能力成长性持续增强
2017年以来业绩持续高增长。2021年,公司实现营业收入37.82亿元,同比增长66%。自2017年开始进军电子材料业务以来,公司实现了高速成长。2017年至2021年,公司营业收入、归母净利润分别实现复合增速35.2%、75.9%。2021年,受到所持基金净值变化(-8901万元)以及资产减值(-325万元)影响,公司净利润下滑。然而该金融资产净值后续进一步下降空间有限,在公司主业强劲的增量贡献下,预计将持续高增长。
电子材料业务贡献高盈利、高成长。随着磷系阻燃剂业务增长放缓,公司2014至2016年收入增长乏力。2016年,公司开始进军电子材料业务,收入结构开始迅速发生变化。2017年以来,阻燃剂占公司收入比例由79.7%逐步下降至12.1%。2021年,电子材料相关业务已占公司收入达73.7%,占公司利润达76.3%,并在2018年以来贡献了公司主要的业绩成长。在公司电子材料业务中,前驱体和电子特气是已披露毛利率板块中,盈利能力最强的业务板块,2021年分别实现毛利率40.88%、40.17%;成长性方面,前驱体是公司增长最快的业务,受核心客户SK海力士订单增长拉动,前驱体业务2017年以来实现45.6%的复合增速,营收由2018年的2.73亿元增长至2021年8.45亿元。
盈利能力随业务结构的变化而抬升,趋势持续。公司2020/2021/2022Q1分别实现毛利率35.5%/25.8%/31.9%。受益于良好的费用控制能力,公司销售费用率2020年开始明显下降,公司2020/2021/2022Q1分别实现净利率18.2%/9.0%/16.0%。后续受益于前驱体、高性能硅微粉等业务的强势增长,预计盈利能力将持续抬升。
2.1.晶圆资本开支加速增长,半导体材料拥抱黄金时代
半导体是在众多新型产业驱动下持续增长的巨大产业。半导体的终端需求主要包括计算机(34%)、无线通讯(30%)、消费(14%)、工业(8%)、汽车(8%),2021年全球市场规模5560亿美元,同比增长26.3%。未来,半导体产业将在物联网、AI、大数据中心、汽车电动化发展的驱动下持续成长。预计2030年,全球半导体市场规模将超过10000亿美元,大数据、云计算、汽车电子、AI等新兴产业将驱动行业持续扩张。
我国坐拥全球超过60%的下游需求产业,全球晶圆产能持续向中国大陆转移。随着通讯、大数据、计算机等下游产业持续向我国转移,目前我国已拥有全球超过60%的半导体下游消费产业。然而半导体产能仍高度依赖进口,2021年贸易逆差达2788亿元,仅次于原油。这将是促使未来全球半导体产业持续向我国转移的驱动力。预计2030年中国大陆半导体市场份额将超过20%,将成为全球未来十年增速最快的市场。
历经芯片短缺,全球半导体资本开支加速增长。经历2020年以来的芯片短缺后,全球半导体产业资本开支加速增长。2021年,全球半导体资本开支达到1531亿美元,同比增长35.4%,ICInsights预计全球半导体资本开支2022年将达到1904亿美元。资本开支的加速增长意味着大量的晶圆厂投产,2022-2024年全球将会有超过25家8寸晶圆厂、超过60座12寸晶圆厂投放新产能。另一方面,全球半导体资本开支越来越多地集中在亚太地区,2019年,亚太已占全球资本开支63%,其中以中国大陆地区和中国台湾地区为主。2021、2022年,全球有29座晶圆厂开始建设,其中8座位于中国大陆。
中国大陆晶圆扩产速度快于全球,2024年全球占比将提升至19%。根据KnometaResearch,截至2021年底,全球晶圆产能达2160万片/月(8英寸当量,下同),其中中国大陆产能约350万片/月,占全球总产能约16%。在过去,中国大陆晶圆产能的全球占比持续提升,目前相比2011年已提升7pct。由于中国大陆具有相比全球更多的新增产能,预计2024年,中国在全球IC晶圆产能份额将提升至19%。
来自本土厂商的产能占比将提升,拉动本土材料供应商份额。目前中国大陆的晶圆产能约有一半来自台积电、联电、三星、SK海力士等海外厂商,SK海力士一家就占我国产能17%。而未来中国大陆大部分新增产能来自中芯国际、合肥长鑫、长江存储等中国大陆的芯片厂商。在逻辑芯片方面,中芯国际是本土厂商中扩产的主力军。截至2021年底,中芯国际拥有月产能62.1万片,然而其北京、上海、深圳、天津现有工厂均有扩产规划,再加上逻辑芯片28nm制程规划新工厂,中芯国际目前已统计的未来新增产能达129.7万片/月;存储芯片NAND方面,长江存储目前产能10万片/月,后续规划总产能超过30万片/月;存储芯片DRAM方面,合肥长鑫目前产能6万片/月,后续规划总产能同样超过30万片/月。预计本轮晶圆厂扩产后,我国本土厂商产能占中国大陆晶圆产能比重将大幅提升,对本土材料需求将带来巨大拉动。
晶圆扩产拉动我国半导体材料进一步高增。2021年,全球半导体材料市场规模约643亿美元,其中中国大陆市场规模约119亿美元。近年来,我国半导体材料市场占全球份额持续增长,由2010年10%上升至2021年19%。未来,预计一方面在全球半导体产业资本开支加速增长的背景下,材料需求有望加速增长。另一方面在我国晶圆产能占全球比重持续增长的趋势下,我国半导体材料有望实现快于全球平均的需求增长。
2.2.行业特点:细分赛道多而分散,下游客户集中而认证壁垒高
全球半导体材料规模643亿美元,前端制造材料加速增长。半导体材料市场主要集中在制造和封测两个环节。2021年整体的材料销售额达到643亿美元,其中晶圆前端制造环节用到的材料达到404亿美元(占制造成本的15~20%),后端封测环节用到的材料达到239亿美元。半导体材料包括硅片、特种气体、光刻胶、光掩模、湿电子化学品等。相比晶圆封装,晶圆制造工艺迭代速度更快,制程不断向更微小演变,从而拉动晶圆制造材料用量及质量需求的提升。且随着材料的演进,竞争格局将愈加集中。
行业特点为认证壁垒高、下游集中、细分赛道多,而单赛道天花板明显。一方面,半导体材料细分赛道多,包括了8个大类产品和成百上千个细分产品,产品差异化程度高。若生产企业仅涉足单一赛道,则天花板较为明显。然而,半导体材料的下游客户集中度高。储存芯片方面,DRAM前三大厂商三星、SK海力士、美光2021年Q3市场份额合计占95.4%;NANDFlash前四大厂商三星、铠侠(原东芝存储)、WDC、SK海力士2021年Q2市场份额合计占79.4%;逻辑代工方面,台积电、三星、联电三家厂商2021年Q1合计占79%份额。并且,半导体材料的产品质量对下游产业的正常生产影响巨大。若材料发生质量问题,将导致整条生产线产品报废,造成巨额损失。因此电子材料具有较高的认证壁垒、认证周期长,一旦形成合作后能形成客户粘性。整体看来,半导体材料具有认证壁垒高、下游集中、细分赛道多且单赛道天花板明显的特点。
2.3.雅克路径:对标海外巨头默克,形成多种电子材料“一站式供应”
立足优质客户资源形成“一站式供应”,是基于行业特点的有效战略。外延整合是默克、法液空等海外巨头布局多种材料的快速有效路径。基于半导体材料单赛道天花板明显、下游客户集中等特点,立足核心客户资源持续进行交互式研发,形成多种材料的“一站式供应”是可以在研发投入、客户资源上形成协同的战略。放眼全球,法国液化空气集团、德国默克均通过一系列并购成为行业龙头。其中,默克起家于医药业务,在电子材料领域进行的一系列的并购,逐步奠定了默克全球领先电子材料厂商的地位,其中代表性的案例包括:
收购Avecia(英国)Covion(德国)的OLED和电子化学品事业部。公司于2005年以4930万美元现金并购Avecia(英国)Covion(德国)的OLED和电子化学品事业部。默克目前是全球OLED有机发光材料重要的参与者,在空穴传输层(HTL)材料、磷光绿色材料、新型喷墨式的可打印OLED材料中占据重要的市场地位。
收购前驱体、面板光刻胶厂商AZElectronics,前驱体地位进一步增强。公司于2014年以15.7亿英镑收购电子材料厂商AZElectronics。AZElectronics在2012年半导体材料、显示面板材料分别占公司收入比重68%、30%。半导体材料板块中,公司拥有前驱体、CMP抛光液、光刻胶等产品;显示面板材料方面,公司生产光刻胶、显影液等。收购AZElectronics增强了默克在前驱体等业务的地位,2017年默克成为全球第五大前驱体厂商。
收购电子特气、前驱体、CMP抛光液厂商VersumMaterilas,晋级前驱体全球龙头。Versum的主要产品包括前驱体、高纯电子特气、CMP抛光液、清洗液(用于CMP后、以及用于刻蚀后),同时,Versum还拥有运输、储存电子特气以及CMP抛光液的系统。Versum在2017年是全球数一数二的前驱体厂商,收购Versum后,默克成为全球最大的前驱体厂商。
雅克立足前驱体的优质海内外客户资源,中长期有望进军关联制程材料,成为“一站式”材料供应商。雅克通过收购UPChemical进入SK海力士供应链,是雅克在半导体材料业务的核心竞争力。目前,公司在前驱体领域已经具备了全球性的竞争力,有望打入SK海力士以外的下游客户。并且,公司通过收购华飞电子切入半导体封装材料领域,通过收购科美特布局含氟电子特气,通过收购LG的光刻胶事业部和Cotem成为了面板光刻胶的重要供应商。历史上,公司已经充分证明了自身的全球性的外延扩张能力。未来,公司作为具有全球外延能力的电子材料平台型公司有望对标海外巨头默克的成长路径,打通薄膜沉积相邻制程的半导体材料,为大客户提供半导体材料“一站式供应”,并在研发、客户资源上形成协同,远期空间巨大。
3.1.前驱体是用于先进制程薄膜沉积的先进材料
前驱体是用于制作氧化层的材料,主要用于晶圆制造中的薄膜沉积环节。晶体管是芯片中的基础结构单位,形成类似“开关”的功能。随着摩尔定律的发展,目前晶体管已达到人头发直径万分之一大小,一个指甲大小的芯片拥有超过10亿个晶体管。MOSFET晶体管是运用最广泛的晶体管结构,全称为金属氧化物半导体场效应晶体管,结构包括金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)。其中“氧化物”层为前驱体材料通过化学反应等方式在集成电路晶圆表面形成具有特定电学性质的薄膜,覆盖在集成电路芯片基底表面,形成集成电路中的电容介质或栅极电介质,起到绝缘的功能。如果没有了前驱体,晶体管的核心功能将无法实现。
摩尔定律下晶体管体积持续缩小,传统氧化层材料SiO2逐渐无法满足要求。从上世纪70年代开始,SiO2一直是主流的氧化层材料,受到广泛应用超过四十年时间。随着时间的发展,单个芯片上的晶体管数量持续增加,单个晶体管越来越小。在上世纪70年代,栅极宽度达10000nm,栅极氧化层(上图中绝缘薄膜)厚度达到12nm。本世纪初,氧化层厚度已薄至1.2nm。然而SiO2材料的氧化层极限厚度为1.5nm,低于该厚度会出现隧穿现象,导致漏电,且漏电现象随着厚度减小呈现指数增长。然而,由于SiO2介电常数低(3.9),因此当晶体管制程缩小至90nm时,SiO2厚度就已达到1.2nm,对于1.2nm厚的SiO2,栅极漏电密度达到100A/cm2,该级别的漏电在大部分应用中已无法接受。到了70nm制程时,所需要的栅极氧化层厚度大约0.7nm,仅有两原子层的SiO2的厚度,已经达到多数SiO2氧化层的极限厚度。同时当氧化物厚度降低至2nm以下时,伴随退火处理温度的升高,会出现硼扩散现象,从而对器件性能带来影响。晶体管器件尺寸缩小后,需要更高的电容来产生所需的驱动电流。由于电容与栅层厚度成反比,因此前驱体作为栅介质材料其厚度必须要降低。
High-k前驱体能在先进制程中替代SiO2减少漏电现象。High-K前驱体具有更高的介电常数,使得材料在栅介质等效氧化层厚度(EOT)相同的前提具有更高的物理厚度,从而降低栅漏电流密度。相比传统工艺,High-K金属栅极介电质可使漏电减少10倍左右,使功耗也能得到很好的控制,理论性能可提升20%左右。举例看,对于k值为20的材料,其物理厚度可达SiO2的5倍,用其替代SiO2可使漏电流减小2至3个数量级。而栅介质厚度与介电常数呈正比,因此在相同电容要求情况下,High-K材料可以增加栅介质层的物理厚度,从而大大减小隧穿效应和电场强度,提升半导体的性能。High-k前驱体可理解为传统前驱体SiO2的替代物,SiO2替代物可分为硅的氮氧化物、金属氧化物、狭义High-K介质三类:
硅的氮氧化物:通过在SiO2中引入氮得到Si3N4,该材料可将氧化硅的k值由3.9提升至7,因此可以增加物理厚度从而达到减小漏电流和防止硼扩散等目的。硅的氮氧化物防止硼扩散的原因是,Si界面较高密度的Si-O-N相对于SO2形成一个很好的阻挡层。硅的氮氧化物的EOT约1.67nm,相对于同厚度的SO2减小了2个数量级的漏电流。Si3N4的缺点在于其厚度下限为1.5nm,在更薄的情况下仍然会出现漏电流、硼扩散。
金属氧化物:金属氧化物前驱体包括Cd2O2、TiO2、Ta2O2、Al2O3等,被广泛的应用于存储电容和微波领域。金属氧化物优点在于具备较高介电常数,如Ta2O5的k值为26、TiO2的k值为80。但金属氧化物禁带宽度普遍较低,如Ta2O2的带宽为4.3、TiO2的带宽为3.5。同时金属氧化物前驱体普遍在和硅直接接触时热稳定性较差,如Ta2O5与衬底硅材在后处理的高温环境下会形成约2nm的SiO2界面。因而这些材料往往需要添加有效的阻挡层,而这又增加了系统的复杂程度,并且降低整体栅介质的有效性。
狭义High-k介质:狭义High-k介质主要包括Y2O、La2O3、ZrO2、HfO2,以及Zr或Hf的硅酸盐。相比金属前驱体,这些材料具有良好的热稳定性,同时拥有较高的禁带宽度,相比SiO2又具备更高的介电常数。
综合看来,High-k前驱体的k值应大于12,最好在25-35之间。并且,前驱体的k值与禁带宽度(BandGap)之间需要有一个协调平衡,一般要求禁带宽度大于5eV。满足上述k值以及禁带宽度要求的主要包括Al2O3、ZrO2、HfO2、Y2O3、La2O3、镧系元素以及它们的硅酸盐、铝酸盐。
前驱体市场规模将继续以快于行业整体的速度增长。法液空把前驱体称为AirliquideAdvancedMaterials,默克把前驱体称为AdvancedDepositionMaterials,两家国际巨头都强调了“先进材料”,因为只有当晶体管小到一定程度、氧化层厚度低于1.5nm至3nm时,High-k前驱体才开始得以迅速广泛地应用。因此我们认为,随着芯片制程持续发展,前驱体市场规模将继续以快于半导体材料整体的增速增长。
High-k前驱体种类随制程发展持续迭代。结合材料不同特性,目前使用较广泛的HighK前驱体主要包括HfO2、ZrO2、TiO2、Al2O2。1990年至2000年Al2O3为最主要非硅基前驱体,2000年后,Zr基、Ti基、Hf基材料市占率持续提升。目前HfO2、ZrO2是基于拥有k值与禁带宽度(BandGap)之间的良好平衡,是目前最主流的High-k前驱体。
High-k前驱体主要应用于PECVD、ALD沉积。晶圆构造复杂,包括多种材料通过不同方式进行叠层,同时因为集成电路尺寸较小,因此作用要求精细程度较高。薄膜沉积环节本质上是将晶圆上各层功能性材料附着在衬底表面的技术,是下一步光刻、刻蚀工艺的前提。目前主流的半导体薄膜沉积技术包括PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、ALD(原子层沉积)等技术路线。
PVD沉积:生长速度慢,份额较小。利用物理现象进行薄膜淀积,主要有真空蒸发法和溅射法,利用荷能粒子轰击靶材,使靶材表面原子或原子团逸出,在基体的表面形成于靶材成分相同的薄膜。优点在于反应温度低、与集成技术兼容性好。PVD技术缺点在于溅射速率低、生长速度慢、物理损伤较大,目前市场份额较小;
CVD沉积:薄膜相对厚,是目前份额最大的沉积方式。CVD通过把含有构成薄膜元素的化合物或单质气体供给基板,借助气相反应在基板表面生成所需要的固体薄膜。所制备的薄膜具有成膜速率较高、薄膜纯度高、致密性好、应力小以及表面平滑等优点。CVD技术缺点在于沉淀Hgih-K前驱体时易含杂质,且膜厚,在纳米量级不容易控制;
ALD沉积:受先进制程带动,份额持续提升。两种或多种前驱体在不同时间进入腔体进行反应,通过充惰性气体分离。这种饱和式反应使得薄膜可以自限制生长,并且可以在原子级别控制薄膜生长。ALD技术的优势在于沉积厚度可达原子级,同时大面积膜的平整性、保型性更好。同时ALD工艺温度较低,一般都400℃以下,是Hgih-K前驱体最主流的沉积方法。ALD在自对准多重图案化中起着关键作用,它用于形成小于当前光刻技术可以生产的图案。在这种技术中,薄垫片沉积在预定义的特征上。该间隔膜必须高度共形且非常均匀,因为它将最终定义最终图案的关键尺寸。
ALD、PECVD沉积份额持续增长。包括氧化硅、氮化硅在内的绝缘前驱体、high-k前驱体主要应用于ALD、PECVD沉积。ALD、PECVD份额持续提升,目前已占据薄膜沉积技术路线中的大部分份额,带动前驱体市场规模迅速增长。
2021年全球前驱体市场19.45亿美元,随制程迭代规模迅速扩张。雅克为进入下游大晶圆厂供应链稀缺的本土厂商,在我国本土晶圆产能扩张背景下,有望迎来放量机遇。根据QYResearch,2021年全球半导体前驱体销售额为19.45亿美元,预计2028年将增长至36.60亿美元。全球前驱体行业竞争格局集中,全球领先厂商为默克、法液空,合计占全球超过一半份额。默克是全球最大的半导体用前驱体制造商,占有超30%的市场份额,其他核心企业有液化空气集团和SKMaterials等。前驱体用量和硅片数量之间不存在标准的对应关系,但是跟产线的先进性相关,相对落后的产线用量会相对减少。在前驱体中,卡脖子的产品以逻辑芯片的High-k材料为主。因为其早期的技术研发主要来源于美国。其次,High-k材料的生产厂商多数为美国公司,用户跟美国关系更为密切。而在存储芯片领域,卡脖子问题相对较小,因为其技术主要来源于日韩。得益于下游客户的发展,带动了上游材料行业的快速发展。在全球销售额排名前十的前驱体厂商中,雅克科技(UPChemical)是唯一中国大陆厂商,因此成为我国前驱体自主可控国产化的主力。在下游长鑫、长存放量爬坡的背景下,有望迎来放量机遇。
SOD是前驱体外另一重要介质材料,用于浅沟槽隔离填充物。完整的电路由分离的器件通过特定电学通路连接而成,在集成电路制造中必须要把相互干扰的器件隔离开来,否则会造成漏电、击穿等电路缺陷。随着器件向深亚微米发展,原有的隔离技术逐渐显现出不足,于是出现了更先进的浅沟槽隔离技术(STI,ShallowTrenchIsolation),该技术能实现更安全、更强效的隔离,在0.25微米及以下技术节点中被广泛使用。SOD作为STI环节隔离材料,具备较强的绝缘性能和填洞能力,用于填充微电子电路之间的沟槽,能够在器件性能保持不变的前提下,使得隔离区变得更小,在DRAM芯片中还能起到芯片层间绝缘的作用,实现高密存储电路的技术工艺,提升电路效率。
3.2.前驱体随先进制程发展而增长、迭代
前驱体主要应用于逻辑芯片、存储芯片DRAM和NAND。半导体产品可分为集成电路、分立器件、光学器件、传感器,其中集成电路是最主要的产品类型。根据WSTS数据,集成电路市场规模约占全球半导体产品的约82%。集成电路产品按份额排序主要分为存储芯片、逻辑芯片、微处理器、模拟芯片,其中存储芯片与逻辑芯片占比最高,分别为27.8%、27.7%。存储芯片按存储机制和功能可分为易失性存储器(VolatileMemory)、非易失性存储器(Non-volatileMemory)。其中易失性存储器在设备掉电状态下会丢失数据,一般用于PC、手机等设备的移动存储或系统存储。DRAM是最主流的易失性存储器,其优点在于具有较低的单位容量价格。非易失性存储器在掉电下可以存储数据,被广泛用于移动硬盘等领域。易失性存储器容量较大,一般用于PC、手机的闪存以及移动硬盘。易失性存储器可分为只读存储器(ROM)和闪存存储器(FlashMenory),其中闪存存储器允许多次擦写,运用较为广泛。NAND是最主流的非易失性存储器,优点在于NAND串中没有金属触点,因此存储效率高、体积小。根据Yole,2020年DRAM、NAND分别占全球存储芯片份额的52%、44%。前驱体主要应用于DRAM存储芯片、逻辑芯片、NAND存储芯片领域。
随着半导体工艺的进步迭代,前驱体在晶圆制程中的用量、价值量持续提升。单位面积容量的提升是芯片产业发展的必然趋势,具体实现方式包括缩小尺寸、增加堆叠层数。根据ASML数据,目前DRAM存储芯片制程已由2017年的1X迭代至1Z,并将于2024-2025年迭代至1B;逻辑芯片制程已由2017年的10nm迭代至2021年的5nm,并将于2024-2025年迭代至2nm;NAND存储芯片的叠层数已由2017年的64层提升至128层,并将于2024-2025年突破300层。半导体制程的进步将催化前驱体材料用量以及产品价值量的提升,具体分析如下:
3.2.1.3DNAND堆叠层数增加,带动前驱体需求增长
NAND堆叠层数增加拉动前驱体用量成倍提升。NAND存储器主要用于存储大容量数据,广泛用于闪存盘、SSD硬盘,因此对于存储容量要求高于DRAM等易失性存储器。但随着容量的提升,2D平面已无法容纳所需的电容,因此3DNAND应运而生。3DNAND类似于盖楼房,在2DNAND的基础上进行堆叠,从而在面积不变的情况下成倍提升存储容量。2013年三星交付了首款采用MIC技术的24层V-NAND产品,2018年3D-NAND供应商均宣布将使用96层NAND,目前长江存储等国产厂商已实现128层3DNAND的堆叠,2022-2023年行业有望迭代至192层。由于每一层NAND都要进行薄膜沉积,因此对于前驱体的需求将同步成倍增长。
ALD沉积适用于3DNAND的三维结构,拉动High-k前驱体需求。3DNAND储存设备中的三维结构需要高度的工艺可变性控制,ALD非常适用在储存器孔的侧壁上形成介电薄膜。金属ALD也用于替换栅极方案中的字线填充,这需要横向沉积来完全填充狭窄的水平特征。
3.2.2.DRAM深宽比提升,拉动High-k前驱体需求
同样,DRAM存储器容量也处于持续提升中。传感器信号的传递速度、工作效率通过减少栅的宽度(L)来提升。根据Omidia,目前全球主流DRAM容量为8Gb,占比约70%,预计2025年16Gb占比将超过50%。根据ASML,目前DRAM主流产品制程为1Z(12-14nm),预计2022-2023年将达到1A(10nm以内)。伴随器件尺寸的缩小,DRAM深宽比持续提升,所需前驱体介电常数更高。因此DRAM制程的进步,将持续打开High-K前驱体的需求空间。
3.2.3.FinFET晶体管结构渗透,拉动High-k前驱体需求
传统平面型晶体管进入先进制程易产生漏电现象。传统晶体管结构为Planner(平面型晶体管),控制电流通过的闸门,只能在闸门的一侧控制电路的接通与断开。一直以来,传感器信号的传递速度、工作效率通过减少栅的宽度(L)来提升。然而这个策略在先进制程中受到了挑战,当宽度接近20nm时,栅极对电流的控制能力将出现大幅下降。当栅的宽度降低到了大约20nm及以下时,会出现“短沟道效应”(shortchanneleffect),产生漏电现象,让芯片的发热和耗电失控。
FinFET带动ALD沉积份额提升,拉动high-k前驱体需求。为延续摩尔定律,避免短沟道效应的产生,另一种晶体管的设计结构——FinFET(鳍式场效应晶体管)诞生了。在FinFET的架构中,闸门成类似鱼鳍的叉状3D架构,可于电路的两侧控制电路的接通与断开。这种设计可以大幅改善电路控制并减少漏电流现象,也可以大幅缩短晶体管的栅长。FinFET中的薄栅极侧墙必须形成均匀的厚度且无真空,基于此特点需要用到ALD沉积,将控制栅极和三维鳍结构分开,进一步带动High-k前驱体份额提升。
3.3.UPChemical具备全球竞争力,有望尽享晶圆扩张红利
2016年,雅克联合国家集成电路产业大基金、华泰瑞联等成立江苏先科,收购韩国前驱体厂商UPChemical,2018年4月雅克实现了对UPChemical的100%控股。UPChemical是全球领先的半导体级SOD和前驱体产品供应商,是全球顶级储存芯片厂商SK海力士的核心供应商。
产品结构方面,High-k前驱体、SOD是公司产品的主要构成,其中High-k前驱体占42%,SOD占27%。2017年H1公司High-k前驱体实现毛利率52.54%,相比氧化硅及氮化硅前驱体(27.24%)、SOD(36.85%)业务具有更强的盈利能力。未来High-k前驱体业务的扩张是公司的核心增长点。客户资源方面,全球储存芯片龙头SK海力士是UPChemical的核心客户,2017年H1占公司收入约69%。公司的销售分为韩国销售和海外销售,韩国国内主要销售给SKHynix及三星电子,海外销售主要销售给SK海力士半导体(中国)。未来,进入其它储存芯片龙头客户将会是公司核心增长点。
UPChemical拥有领先的研发团队。UPChemical建立了一支具有领先水平的技术研发团队,团队的核心成员由具有化学专业背景丰富产业经验的归国博士、行业专家及资深业内人士组成。截止2017年6月30日,UPChemical的技术研发人员人数为26名,占公司总人数的比例为17.93%。半导体前驱体材料的生产技术为UPChemical具备的最为核心的竞争力。公司已对大部分技术成果申请了专利。对于部分未申请专利保护的技术,公司建立了严格的保密制度。公司与所有研发人员签订了《保密协议》和《竞业禁止协议》,并严格管理研究所所在楼层的外部人员出入,明确研发人员的保密职责。与韩国Foures合资成立雅克福瑞,主营前驱体输送系统,完善产业链。同时,公司与韩国Foures合资成立雅克福瑞进军LDS输送系统,产品用于半导体和显示面板企业的前驱体材料的输送,完善产业链。
匹配半导体产业集群扩产,享下游扩张红利。无锡拥有历史悠久的造芯传统,1989年2月江苏无锡曾召开“‘八五’集成电路发展战略研讨会”,会议之后,742厂和永川半导体研究所无锡分所合并为无锡华晶硅,试制出了中国第一块256KDRAM芯片。2005年4月,SK海力士在无锡建立一工厂,经过四次增资、三次技术升级,截止2020年SK海力士已累计在中国投资超过200亿美元,未来SK海力士无锡工厂将承担SK海力士DRAM存储半导体生产总量将近一半的份额——约34万片/月。2017年10月,总投资86亿美元的SK海力士无锡二工厂项目上马,2019年4月竣工,技术水平从20nm提升到17nm。2022年初,无锡市和SK海力士签订战略合作协议,海力士将投127亿元用于扩产无锡生产线,将技术等级进一步提升到14-16nm。雅克是SK海力士核心供应商,公司计划投资20.15亿元在宜兴建设电子材料,其中半导体材料投资规模11.65亿元,包括电子特气、前驱体等,匹配大客户扩产需求放量,打开成长空间。
4.1.面板是光刻胶最大的应用市场
光刻胶是图形化工艺的材料。光刻胶是利用光化学反应经光刻工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上的图形转移介质。在光刻工艺中,光刻胶被均匀涂布在硅片、玻璃和金属等不同的衬底上,经曝光、显影和蚀刻等工序将掩膜版上的图形转移到薄膜上,形成与掩膜版完全对应的几何图形。光刻胶按显示的效果,可分为正性光刻胶和负性光刻胶,如果显影时未曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相反,称为负性光刻胶;如果显影时曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相同,称为正性光刻胶。
全球光刻胶市场规模91.8亿美元,面板光刻胶占近三分之一。光刻胶分为用于LCD、OLED显示成像的面板光刻胶、用于半导体集成电路晶圆图形工艺的半导体用光刻胶、以及用于PCB光成像的PCB光刻胶三大类。根据DataBridge,2021年全球光刻胶市场规模达91.8亿美元,其中我国光刻胶销售额占全球总量14.6%。根据法国知名调研机构-Reportlinke,2019年全球光刻胶在面板显示的应用占比最大,约27.8%,约占全球光刻胶市场规模三分之一。
面板光刻胶包括六个细分种类:TFT正性光刻胶(用于制作薄膜晶体管阵列用)、触控用光刻胶(用于触控面板中传感器搭桥走线制作,可以归类为衬垫料的一种)、彩色光刻胶和黑色光刻胶(用于制作彩色滤光片或薄膜)、衬垫料光刻胶(主要指用于制作液晶层隔离支撑作用,还有用于OLED中的隔离柱制作等等)、OC光刻胶(用于LCD、OLED中平坦化绝缘保护层的制作)。除了TFT正性光刻胶以外,其余显示面板光刻胶主要是以负胶为主。LTPS-LCD和OLED面板用TFT正胶需满足高感光度、高分辨率;非晶硅LCD用TFT正胶需满足高感光度、优异的大面积涂布均一性及优良的显影粘附性。根据势银,平坦化层中LCD用负胶多采用PMMA体系,OLED面板多采用PI体系。
子像素点对显示成像作用关键,彩色光刻胶主要用于制作LCD、OLED子像素点。平板显示的技术路线主要包括LCD和OLED两种,其基本原理具有相通之处。显示屏幕画面,如果将其放大由许多微小的像素点组成的,每个像素点由红、绿、蓝三个子像素组成(也有RGBW结构,即红、绿、蓝、白),通过调节红、绿、蓝三个子像素颜色的相对比例,我们可以使每一个像素点呈现一个特定的颜色,而数量众多微小的像素点最终会拼凑成我们所看到的显示画面。OLED和LCD显示路线的主要区别在于用不同的方式实现红、绿、蓝三个子像素颜色的相对比例。OLED通过有机发光化学材料,通电就能分别发出红、绿、蓝三种颜色。可以通过通电量的大小来调节三个子像素点的颜色。
彩色光刻胶是在颜料中配兑了高分子聚合物和感光剂,溶剂等,在紫外线等光线的照射下,具备能够耐受显影液等蚀刻的性能。彩色光刻胶的功能是按照特定的图案,在玻璃基板上涂上红绿蓝(RGB)等3种颜色的彩色光阻剂,即可制成彩色滤光片。但由于各颜色的点(子像素)非常小,只能对特定的部分进行着色。因此,在最初全面涂上红色之后,用显影液洗掉不需要的部分,然后依次涂上绿色,蓝色,再反复进行着色和除去工序,即可形成RGB图案。通过对“所要去除的部分”施以掩膜,只对所要保留的部分照射紫外线使其硬化(不溶化),就可仅使特定的部分保留彩色光阻剂,进而进行RGB构图。
TFT(ThinFilmTransistor薄膜晶体管)用于对液晶施加电压,TFT正胶用于制作TFT。LCD的组成包括背光、偏光板、液晶、滤光片。背光的功能是提供不可调的统一白色光源,光源通过反射膜反射,经绕过背光模组(扩散膜、增亮膜)变得更加柔和、会聚集中。在LCD中有两片偏光板,互相垂直,液晶位于两片偏光板中间。光线通过第一片偏光板后,后只留下一个方向偏振的光线,如果偏振光直接通过第二片偏光板就会被完全阻挡。但是对位于两片偏光板之间的液晶施加电压后,液晶会旋转,改变光线的角度。
而对液晶施加电压的是采用叫TFT(薄膜晶体管)和电容构成的电路,每个像素点有三组液晶,分别对应红、绿、蓝三色滤光片,每一组液晶都有专门的电路控制施加电压。TFT正胶用于制作TFT,其应用是在玻璃上做5层膜,第一层制作扫描线和栅极;第二层制作栅极上的绝缘层和非硅基的小岛;第三层制作源极、漏极、数据电极和沟道;第四层制作绝缘保护层和过孔;最后一层制作透明像素电极ITO。
4.2.全球面板持续向我国转移,卡位OLED光刻胶步入成长快车道
根据Marketstandmarkets,2021年全球面板市场规模约1484亿美元,2026年可达1771亿美元。目前全球显示面板出货以LCD为主,根据群智咨询数据,2021年全球OLED显示面板的营收规模约为407亿美元,占比27.4%。目前OLED主要应用于以智能手机为主的中小尺寸面板,而生产大尺寸OLED面板时再蒸镀等环节仍存在较大技术难题,导致大尺寸OLED面板良率较低。预计未来随着OLED良率增长、成本持续下降,份额将进一步提升。
全球LCD产业持续向中国大陆转移,份额已超50%。从市场份额来看,近5年以来全球显示面板产业持续向中国大陆转移,根据Trendforce,2015至2019年我国面板份额占比由19%持续提升至41%,市场规模约674.7亿美元,增量规模主要来自韩国市场的转移。我国LCD+OLED面板显示的全球份额2021年已提升至41.5%,超越韩国(33.2%)成为全球第一。未来国内显示份额将持续增长,预计到2024年,全球73%的LCD和47%的OLED产能将会集中在中国。
我国LCD光刻胶国产化率不到15%,在面板降价、且已大幅国产化背景下,国产替代有望加速。根据势银,目前我国企业在LCD用光刻胶领域已实现各类光刻胶的下游供应,但综合市场占有率不到15%。我国彩色和黑色光刻胶市场国产化率较低,仅为5%左右,主要由CHEIL、日本DNP、JSR、TokyoInk、住友化学、三菱化学、新日铁化学等日本和韩国外资品牌垄断。然而,LCD产业链毛利率呈现“微笑曲线”,面板厂商位于中游环节,毛利率在产业链中处于相对较低水平。在面板已实现大规模国产化、面板持续降价的背景下,LCD面板厂商将材料国产化的诉求强烈,LCD材料有望加速实现国产化。
OLED面板成本有持续下降空间,未来渗透潜力巨大。目前处于竞争的显示技术路线主要包括LCD、RGBOLED、MiniLEDLCD、wOLED等。从目前成本构成看,在LCD、RGBOLED、MiniLEDLCD三种路线中,MiniLED成本最为高昂,OLED其次,普通LCD成本最低。OLED在过去成本持续下降,2016年成本约1100美元/平米,我们预计随着单位折旧成本的下行,有机发光材料等化学材料的持续国产化,2025年OLED面板成本有望下降至100美元/平米以下。然而,LCD的折旧占成本比重约11%,且如背光模组、偏光板等LCD主要原材料,目前国产化程度已经较高,后续成本下降空间有限。未来RGBOLED行业规模进一步增长、有机发光材料等关键原材料进一步国产化后,将有望具有和普通LCD匹敌的成本优势。
此外,在性能上OLED显示相比LCD具有显著优势,首先,LCD通过背光发光,而OLED采用自发光,因此对比度优势显著,同时画面显色灵敏度高。其次,由于LCD通过背光模组提供光源,因此即使在显示黑屏时,背光模组仍然处于运行状态,导致耗电高。同时,OLED面板结构没有背光模组,因此可以做得更轻薄,腾出更多空间给电池等其它组件。因此我们认为,随着OLED成本下降、大尺寸面板工艺进步下良率提升,届时有望凭借对比度、显色灵敏度等优势,实现渗透率的大幅提升。
全球OLED面板由三星、LG显示主导,竞争格局较LCD更集中。OLED面板企业主要集中在中国大陆及韩国地区,韩国三星占据了中小尺寸主要市场,LG垄断了大尺寸显示市场。全球OLED市场份额被韩国厂商LG、三星主导。其中LG主导大尺寸OLED市场、三星主导中小尺寸OLED市场。2021年国内OLED面板的出货量和出货份额都迎来增长,全球出货份额攀升到20.2%,同比增长3.7%。韩国地区OLED面板出货份额接近80%。从材料的采购份额看,根据UBIReserch,2021年OLED有机发光材料的采购份额中,三星占46%、LG显示占29%,京东方占14%。三星、LG显示、京东方是OLED光刻胶的主要下游客户。
公司OLED光刻胶是韩国、中国主要面板厂商核心供应商,有望享受OLED渗透β。通过收购LG化学光刻胶事业部和LG显示的长期供应商Cotem,公司成为LG显示的主要供应商,同时公司已成为京东方、华星光电等国内OLED面板厂商核心供应商,成为了全球领先的OLED光刻胶供应商。目前OLED光刻胶占面板光刻胶份额较小,公司卡位OLED光刻胶,有望享受OLED渗透β,业务成长空间巨大。
5.1.硅微粉是EMC芯片封装用量最大的材料
半导体封装材料对于保护集成电路芯片收到外部环境的损害,有着关键作用,并确保芯片和电路板的线路连接。伴随着人工智能、云计算、汽车电动化等的高速发展,人们对于高速、集成化、低能耗集成电路的消耗需求日益增加。并且,由于智能手机和可穿戴设备带来电子小型化、轻薄化的需求,芯片封装被提出了高密度、多层的要求。芯片封装作用是通过包裹半导体芯片以实现对芯片的机械保护,包括外部物理作用,如冲击、压力等;外部化学作用,如潮气、热能、紫外辐照等;同时还为芯片提供散热通道以及充当芯片内部与外界电路沟通的桥梁,对于实现芯片良好的工作性能具有关键作用。
封装材料随芯片封装方式的演进持续迭代。随着芯片封装方式的演化,其要求开始在三个方面体现:1)封装体积更小、密度更大;2)引线数目逐渐增加,以适应集成多样化的功能;3)高散热性能和高电性能,以支撑芯片的强大的功能,封装材料随之迭代。
EMC封装占比达97%,硅微粉占EMC成分70%-90%。塑料封装成本低、适合大规模生产、效率高。2019年全球集成电路封装中的97%采用EMC(环氧塑料封装)作为外壳材料,而其中的70%-90%为硅微粉。EMC组成成分主要包括环氧树脂及其他聚合物、添加剂、填料,硅微粉作为主要的填料占比60%-90%,为达到无限接近于芯片的线性膨胀系数,硅微粉在集成电路封装材料的填充量通常在75%以上,硅微粉企业通常将平均粒径为0.3微米-40微米之间的不同粒度产品进行复配以实现高填充效果。无机填料种类众多,还包括氢氧化铝、滑石粉、云母粉等。然而球形硅微粉形状为球形且粒径小(多为微米级和亚微米级),在流动性、机械性能、树脂体系中的分散性方面都具有优势。并且在介电常数、热膨胀系数和导热系数方面有助于电器器件性能的稳定,因此成为了最主要的封装填料填料。
硅微粉对于EMC功能起关键作用。作为EMC中占比最大的成分,硅微粉对于EMC的性能有关键作用。硅微粉可以使环氧塑封料热膨胀系数、吸水率、成型收缩率及成本降低;耐热性、机械强度、介电性和导热系数提高。好的硅微粉可以降低环氧塑封料的溢料飞边,且具有好的流动性、高的电绝缘性。同时,一方面硅微粉的离子含量会直接影响环氧塑封料的离子含量,对于封装器件来说会腐蚀芯片、铝布线,导致器件失效。因此,要求硅微粉中的粒子含量越小越好,尤其是氯离子、钠离子;另一方面,硅微粉的粒径大小直接影响EMC的粘度、飞边、流动性,在EMC中的含量及封装时对于器件金丝的冲击。
硅微粉分为球形硅微粉、角形硅微粉,球形硅微粉更适用于芯片封装。球形硅微粉是以精选的角形硅微粉作为原料,通过火焰法加工成球形的二氧化硅粉体材料,具有流动性好、应力低、比表面积小和堆积密度高等优良特性。球形硅微粉填充率高于角形硅微粉,能够显著降低覆铜板和环氧塑封料的线性膨胀系数,使其更加接近于单晶硅的线性膨胀系数,从而显著提高电子产品的可靠性;用球形硅微粉制成的环氧塑封料应力集中小、强度高,相较于角形硅微粉更适合用于集成电路芯片封装,同时球形硅微粉可以减少相关产品制造时对设备和模具的磨损。
雅克科技子公司华飞电子产品为球形硅微粉,相比对手产品均价高,主要应用于芯片封装。并且当集成电路的集成度为1M-4M时,环氧塑封料应部分使用球形硅微粉,集成度8M-16M时,则必须全部使用球形硅微球粉。硅微粉用于电子封装是不可替代,集成电路产业使用球形硅微粉代替普通角形硅微粉已是大势所趋。
2021年全球EMC用硅微粉需求约9.7万吨。2018年国内环氧塑封料年产能力约为10万吨。行业实践中,硅微粉在环氧塑封料的填充比例为70%-90%之间,取填充比例的平均值80%进行测算,硅微粉在国内环氧塑封料行业的市场容量为8万吨。假设EMC封装份额维持稳定,全球环氧塑封料需求与全球封测材料需求匹配同步增长,则2021年全球环氧塑封料用硅微粉需求约9.7万吨。
5.2.高端硅微粉被日系企业垄断,国产化空间大
全球球形硅微粉约70%被日系厂商垄断。根据中国粉体技术网于2018年3月发布的数据,电化株式会社、日本龙森公司和日本新日铁公司三家企业合计占据了全球球形硅微粉70%的市场份额,日本雅都玛公司则垄断了1微米以下的球形硅微粉市场。
Underfiller、low-α等高端硅微粉价值量远高于普通EMC球形硅微粉,国产化空间大。Underfill硅微粉主要用于倒装芯片的底部填充,用于减少由于芯片与基板热膨胀系数不同带来的应力。由于Underfill材料的应用,芯片焊接点的使用寿命得以大幅提升;用于存储芯片封装需要用到低α射线的硅微粉,避免因α粒子放射带来存储芯片的数据错误,价格可达普通EMC用球形硅微粉的数倍。总体而言,硅微粉等集成电路领域有许多高端品类,目前被日系厂商垄断,国产化空间巨大。
华飞电子在建高端材料3.9万吨,剑指替代日系厂商份额。华飞电子主要产品是球型硅微粉,用于集成电路封装材料(塑封料)、高压电气件的绝缘浇注及分立器件。华飞电子产品主要销售给如住友电木、台湾义典、日立化成、德国汉高、松下电工等国际知名环氧塑封料的生产商,另有部分产品销售给国内从事电气设备制造等行业的客户。产品与日本的同业者日本电气化学工业株式会社、新日铁Micron公司等产品已处于同一水平。公司现有硅微粉产能2万吨,在建产能3.9万吨,新增产品产能囊括目前主要被日系厂商垄断的品种,剑指我国硅微粉国产化先锋。
6.1.电子特气在半导体制程中应用场景广,整体用量大
电子特气按照用途可分为蚀刻气体、清洗气体、成膜气体、掺杂气体、光刻气体等,下游应用包括半导体集成电路、显示面板、LED、太阳能等,其中以集成电路和显示面板为主,占我国电子特种气体需求79%。根据中国半导体行业协会,2020年我国电子气体市场规模为173.6亿元,预计在国产替代的大趋势下,未来行业将加速成长。在电子气体中,含氟电子气体是重要的组成类别,占比约30%,主要用作清洗剂和蚀刻剂。
蚀刻、沉积、清洗是电子特气应用的核心制程。蚀刻工艺主要是有选择性地去除不需要的材料,从而得到想要的图案纹路。蚀刻可分为干法蚀刻和湿法蚀刻,即用电子特气或湿电子化学品与被腐蚀物质发生化学反应,形成挥发性物质。主要利用了蚀刻材料分子中的活性基团(如氟原子活性基);CVD是一种薄膜沉积方式。即把一种或多种蒸汽源原子或分子引入腔室中,在外部能量作用下发生化学反应,并在衬底表面形成所需要的薄膜;清洗工艺主要是去除硅片上的粒子、金属污染物、有机物等杂质,从而减少集成电路再制造过程中遭到尘粒、金属的污染形成短路。
电子特气贯穿半导体的整个制程。在晶圆制程中部分工艺涉及气体刻蚀工艺的应用,主要涉及CF4、NF3、HBr等;掺杂工艺即将杂质掺入特定的半导体区域中以改变半导体的电学性质,需要用到三阶气体B2H6、BF3以及五阶气体PH3、AsH3等;在硅片表面通过化学气相沉积成膜(CVD)工艺中,主要涉及SiH4、SiCl4、WF6等。
一个八寸的晶圆厂每年气体的使用金额约为5000万元。一方面,中国内资晶圆厂,例如长江存储、合肥长鑫等均在扩产,产能的扩张将会带来更大的材料需求;另一方面,制程升级提升气体用量,中国大陆经原产扩产带来更大的气体需求。无论是逻辑电路还是存储电路,更先进的工艺都需要在晶圆制造过程中消耗更大量气体。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。目前我国国内企业所能批量生产的特种气体仍主要集中在集成电路的清洗、蚀刻、光刻等工艺环节,对掺杂、沉积等工艺的特种气体仅有少部分品种取得突破。其中,含氟气体由于性能稳定,被广泛应用于电力设备制造领域,及平板显示、光伏新能源和集成电路等半导体电子产业的清洗、蚀刻、成膜、配线、离子注入等,电子特气家族重要的成员。科美特的核心产品为六氟化硫、四氟化碳,在一个典型的8寸晶圆厂年用量均超过60瓶。
六氟化硫主要应用于电力工业。六氟化硫独特稳定的正八面体分子结构,使其化学性能极不活泼,与铜、钢、铝等材料不起化学反应。在保证纯度的情况下,500℃温度下也不会分解。并且,六氟化硫具有优良的绝缘性能和减弧能力,即使在电弧下发生瞬间分解、电离,但在电弧消减后也能很迅速的恢复到原有的稳定状态。目前,国内外市场上的六氟化硫主要用于电力设备中的输配电及控制设备行业,包括气体绝缘开关设备(即GIS)、断路器、高压变压器、绝缘输电管线、高压开关、气封闭组合电容器、互感器等。
四氟化碳主要应用于半导体等离子蚀刻。四氟化碳化学性质十分稳定,在900℃时,不与铜、镍、钨、钼反应,仅在碳弧温度下缓慢分解,几乎不溶于水。四氟化碳广泛应用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及钨薄膜材料的刻蚀,在集成电路清洗、电子器件表面清洗、深冷设备制冷、激光技术、气相绝缘等方面也大量使用。目前,国内外市场上的四氟化碳主要用于半导体工业中的等离子刻蚀。其工作原理是四氟化碳中的氟处于等离子状态下,与被刻蚀材料表面的硅离子等物质发生化学反应,产生易挥发的硅化合物,从而实现刻蚀的目的。四氟化碳的广泛应用,得益于其具有多方面性能:化学性质极其稳定、能够延长设备使用寿命,在对设备侧壁保护的情况下可进行深度刻蚀,刻蚀效果优良,生产成本相对低廉等。
电子特气主要被外企垄断,国产替代空间巨大。在全球及我国,电子气体市场被几大海外巨头高度垄断。2018年,林德集团、美国空气化工集团、法国液化空气集团、日本太阳日酸株式会社占我国电子气体市场88%份额。国内主要企业包括中巨芯、中船718所、昊华黎明院、华特气体等。目前我国电子特气企业产品供应仍较为单一,但在政策扶持及下游需求的拉动下,我国电子特气企业体量、产品品种迅速发展,国产替代已拉开序幕。电子气体具有非常可观的市场空间,2021年,全球四大气体工业巨头林德、法液空、空气产品、大阳日酸均实现可观电子板块营收。
电子气体对纯度等参数要求高,技术壁垒、认证壁垒高:电子气体纯度每提高一个数量级,都会极大地推动半导体器件质的飞跃。根据中船718所,在集成电路的刻蚀和清洗过程中,即使电子气体中百万分之几的微量杂质气体进入工序中就能导致产品质量下降,使每个元件存储的信息量减少,从而使高密度集成电路产品的不合格率增加。
同时,电子特气认证壁垒高。特种气体的产品质量对下游产业的正常生产影响巨大,对晶圆加工生产商而言,一条8寸晶圆生产线月产5万片,若生产用的气体产品发生质量问题,将导致整条生产线产品报废,造成巨额损失。因此,极大规模集成电路客户气体供应商的选择极为审慎、严格。一方面,客户对气体供应商的选择均需经过审厂、产品认证2轮严格的审核认证,其中集成电路领域的审核认证周期长达2-3年;另一方面,为了保持气体供应稳定,客户在与气体供应商建立合作关系后不会轻易更换气体供应商,且双方会建立反馈机制以满足客户的个性化需求,客户粘性不断强化。
6.2.科美特是国内领先的含氟电子气体厂商
科美特是国内最大的六氟化硫生产厂商。公司目前六氟化硫年产能8500吨,是国内中国西电、平高电气、山东泰开等主要电力设备生产商的第一大六氟化硫供应商。并且,公司对含氟气体的电解、净化、精馏等环节已经研发出并掌握了核心生产工艺,气体纯度高、质量稳定,在同行业中处于全球领先水平。2009年,科美特开始向知名气体商如林德气体、昭和电工、关东电化等供应电子特气,通过其销售渠道进入终端半导体制造客户。
公司四氟化碳进入台积电供应链。目前科美特四氟化碳年产能为1200吨。通过积极研发开拓高附加值的IC电子特气产品线,半导体级四氟化碳已实现量产销售。2016年,其半导体级四氟化碳成功进入台积电供应链。
7.1.“双碳“背景下全球LNG贸易量加速增长,运输船订单激增
“碳中和”背景下,天然气作为一次能源需求高增,LNG进口量将加速增长。天然气是最清洁的一次能源,占全球一次能源份额由1965年的15.23%上升至2020年的27.36%。在应用发电领域,天然气排放的温室气体比煤炭少45%-55%,排放的空气污染物不到煤炭的1/10;在钢铁生产中,使用天然气比使用煤炭带来的二氧化碳排放减少36%。而在“碳中和”的背景下,全球能源清洁化将进一步推进,天然气的需求将加速扩张。液化天然气(LNG)是将天然气经压缩,超低温液化制成,体积约为同量气态天然气体积的1/625,通常储存在超低温储罐内,是天然气最常用的运输方式。全球LNG贸易量持续增长,同时我国LNG进口量迅速增长,2021年实现LNG进口7893万吨,同比增长17.6%,已超越日本成为全球最大的天然气进口国。
全球LNG运输船数量持续增长。我国进口的天然气约65%以LNG形式进口,占总供应量约30%。以LNG形式进口天然气需要用到LNG运输船。截至2021年底,全球共有LNG船近703艘,相比2020年增长61艘,相比2020年净新增41艘、2019年净新增38艘增长,历史上LNG运输船当年净新增量持续增长。
我国LNG运输船订单加速增长。全球LNG船订单加速增长。主要的造船订单由韩国的现代三湖重工、现代重工、三星重工、大宇造船等造船厂,以及中国的沪东造船厂、江南造船厂、中集太平洋海工等承接。2021年,全球共有大型LNG运输船订单75艘、中型LNG运输船订单3艘、小型LNG运输船订单12艘,预计将于2023年至2025年集中交货,其中7艘大型、3艘中型、5艘小型LNG船来自于沪东造船厂、江南造船厂、中集太平洋海工、招商局重工等国内造船厂,我国造船厂订单相较往年显著增长。2022年4月29日,招商轮船参与投资建造22艘大型LNG运输船,由大连船舶重工、沪东造船厂等造船厂承接建设。2022年6月2日,江南造船厂与阿布扎比签订3艘17.5亿m³MARKⅢ薄膜型LNG运输船。整体而言我国本土造船厂LNG运输船新增订单迅速增长,以应对全球日益增长的LNG贸易量和我国快速增长的LNG进口量。
俄乌战争或促使欧洲更多地以LNG方式进口天然气,促使LNG运输船订单增长。俄罗斯是全球第二大天然气生产国,是全球最大的天然气出口国。2020年,俄罗斯合计出口天然气2381亿立方英尺,其中83%以管道方式出口。由于俄罗斯的天然气资源主要分布在西西伯利亚和东西伯利亚,长久以来欧洲通过管道运输方式,从俄罗斯大量进口天然气。2021年欧盟有45%的天然气进口自俄罗斯,天然气占欧盟一次能源结构25.2%(2020年)。俄乌战争引发欧盟国家减少对俄罗斯天然气进口的依赖,转而从美国进口LNG。美国是全球最大的天然气生产国,2020年天然气产量高达9477亿立方英尺。然而,从美国运输天然气到欧洲难以通过管道运输,需要以液化天然气LNG形式,这是近期全球LNG运输船订单激增的另一个核心原因。
7.2.LNG复合板材竞争格局极佳,雅克全球先发优势显著
LNG运输船危险系数高、制造难度大,是造船工业“皇冠上的明珠”。液化天然气的密度约430-470kg/m3,常温下气化体积迅速膨胀,是液态的625倍。若在有限空间内泄漏,急剧膨胀会产生物理爆炸。同时,液化天然气温度极低,沸点是-162℃,LNG运输船要长时间维持-163℃的低温。船上的金属管道和连接件容易被低温损伤,导致天然气泄漏或蒸发。因此,LNG运输船被人们称为“沉睡的氢弹”。LNG船需要在-163℃的极低温下运输液化天然气,对运输系统、材料要求极高,是世界造船工业“皇冠上的明珠”。为了满足我国对LNG能源需求的不断增长,保证国家的能源供应安全,目前包括沪东中华造船、江南造船和大连重工等国有大型船厂都重点发展大型LNG海运船。
LNG运输船的主要分为MARKⅢ、NO96两种类型的LNG储罐系统设计。大型LNG运输船舶对LNG液货舱的要求很高,液化天然气接收站在储存LNG过程中由于自身的物性特点,会不断产生蒸发气(BOG)。BOG处理不及时会对整个接收站造成重大的安全隐患。衡量LNG运输船储存系统的核心指标是BOR(boil-offrate),即蒸发气(BOG)产生的比例。由核心指标BOR看,目前最先进的LNG运输船储存系统为MarkⅢ和NO96Super+。
复合板材是LNG薄膜型储罐关键材料,雅克是国内主要供应商,全球极少数供应商之一。无论是在MarkⅢ还是在NO96Super+系统中,LNG板材都是核心材料。LNG储罐运用的增强型绝缘保温复合材料能承受的极限温度可达-170℃(天然气的凝点为161.5℃)。从结构上看,薄膜型储罐的主要部件包括主层薄膜、次层薄膜和预制泡沫板。主层薄膜由预制泡沫板焊接而成,确保了密封性。起隔热保温作用的泡沫板为预制件。墙壁和底部的主层薄膜与次层薄膜之间及次层薄膜与混凝土外罐之间都安装预制的泡沫板。泡沫板为增强硬质闭孔聚氨酯泡沫夹在2层胶合板之间。公司自产聚氨酯泡沫并外购rsb等次层薄膜原材料,制成复合板材进行销售。
复合板材原料RSB、FSB国产化有望带来成本大幅下降。目前以金属箔和玻璃片制成的次层薄膜是MARKⅢ型系统复合板材的核心原材料,包括了用于平面型板材的RSB以及用于边角板材FSB,目前依赖从韩国供应商进口。RSB、FSB占复合板材成本比重高,后续公司若能实现自产,LNG板材业务成本将实现大幅下降。
公司LNG板材在手订单众多,后续随着下游LNG船订单持续增长,空间巨大。公司作为国内首家LNG保温绝热板材的供应商,目前已经取得了LNG保温绝热材料的全系列标准认证,并且拥有完整的自有技术、先进的生产工艺和高度智能化的生产线。公司目前拥有LNG板材LO3+型:12万件;MarkIII/GST型:6万件。公司通过了法国GTT公司、挪威船级社、英国劳氏船级社和美国船级社等所有的造船业国际权威机构的认证,取得了国际船东和大型造船公司的信任。目前,公司已经建立了与沪东中华造船厂、江南造船厂和大连重工等大型船厂的战略合作业务关系,提供包括深冷复合板材、工程技术咨询和设备租赁等服务。同时,公司积极开拓海外市场,目前已全面参与俄罗斯北极二期液化天然气项目储罐建设。
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