#高純石英
關稅衝擊半導體產業,此細分領域可能影響最大
在美國政府掀起的新一輪關稅戰下,中美雙方都宣佈對原產於兩國的進口商品加征關稅至125%。目前業界討論最多的還是晶片等終端產品。但晶片的生產離不開上游裝置和材料的支撐。半導體材料是半導體產業的基石,細分種類眾多,貫穿半導體生產的前道晶圓製造與後道封裝測試全流程。在晶圓製造環節,矽片、電子特氣、光掩膜版、拋光材料等用量可觀;封裝測試階段,封裝基板等則是關鍵材料。然而,當前中國半導體材料國產化率偏低,CMP 拋光材料、光刻膠和電子氣體等領域更是短板,國產化率不足30%,成為限制中國半導體產業發展的瓶頸。隨著國內半導體產業在全球版圖中佔比逐步提升,產能加速向國內轉移,半導體材料在供應鏈中的地位愈發關鍵。而關稅戰的爆發,極有可能導致進口材料價格飆升,成本壓力沿著供應鏈傳導至下游代工廠,為整個產業帶來沉重負擔。那麼那些材料會受影響呢?01 光刻膠光刻膠是光刻工藝的核心材料,技術壁壘主要體現在原料端(中國高端樹脂的國產化量產供應量嚴重不足)和製造端。中國晶圓廠建設步伐加快,晶片製程不斷提升,推動半導體光刻膠市場空間快速擴張。全球半導體製程正向更先進、更精細化的方向發展,帶動半導體製造對光刻膠的需求成長。光刻膠藉由光化學反應,經曝光、顯影、刻蝕等工序,將掩範本上的精細圖形精準轉移至待加工基片。依應用領域不同,光刻膠分為 PCB 光刻膠、LCD 光刻膠及半導體光刻膠,其中半導體光刻膠技術門檻最高。依照曝光波長差異,半導體光刻膠又細分為G 線、I 線、KrF、ArF 及EUV 等類型,曝光波長越短,加工解析度越高,能夠實現更小尺寸和更精細的圖案製作,目前最先進的光刻膠已進入極紫外光(EUV)時代。在原料方面,光刻膠的原料包括樹脂、光酸、加入劑及溶劑,中國原料自給率普遍較低,尤其是佔成本近50% 的樹脂原料,高端樹脂國產化量產供應嚴重不足。製造端,光刻膠配方複雜,難以逆向推導,驗證周期漫長,需要與客戶密切協作,且高階光刻機裝置購置和維護成本高昂,對企業資金和技術實力要求很高。當前,中國光刻膠生產能力主要集中在PCB光刻膠等中低端產品,高端半導體光刻膠市場被美日企業所壟斷。資料顯示,美國杜邦公司光刻膠市場佔有率排名中國第二。 (其他多為日本企業,如東京應化、住友化學、富士膠片等)02 CMP 拋光材料CMP是一種將化學腐蝕與機械研磨相結合的半導體表面平坦化工藝,在積體電路晶圓製造過程中扮演著實現晶圓全域均勻平坦化的角色。在晶圓製造的各個階段,為確保晶圓表面的完全平坦,均需進行平坦化處理。隨著超大規模積體電路製造線寬的持續細化,對平坦化的要求日益提高,CMP在先進工藝過程中的重要性愈發凸顯且不可取代。在化學機械拋光環節中,CMP拋光墊與拋光液作為核心耗材,其中拋光液的材料成本佔比最高。根據SEMI提供的資料,全球CMP材料成本中,拋光液的使用量最大,佔比達到49%,拋光墊佔比33%,二者合計佔比高達82%,而鑽石碟佔比9%,清洗液佔比則為5%。市場上排名前五名的廠商分別是Cabot Microelectronics、德國Merck (Versum Materials)、日立、富士美和美國陶氏,它們合計佔據了超過80%的市場份額。然而,值得注意的是,拋光液市場格局正呈現出分散化的趨勢,為國產廠商提供了更大的替代機會。作為全球拋光液市場的領導企業,美國的Cabot Microelectronics在2000年時曾佔據了高達80%的市場份額。至2017年其全球市佔率已降低至36%。這一變化表明,拋光液市場的分散程度相對較高,且多元化發展的趨勢日益明顯,為國產廠商實現市場替代提供了較大的空間。但目前仍可能受到關稅影響。而拋光墊該市場主要由陶氏化學(註:杜邦與陶氏化學於2017年完成合併,成立陶氏杜邦公司,後來又分拆為了杜邦、陶氏化學和農業公司科迪華三家公司)所主導,其佔據了全球79%的市場份額;而美日五家主要廠商合計佔據了91%的市場份額。CMP拋光墊為例,杜邦在全球佔據了約60%的市場份額,在中國市場這一比例甚至更高。以往,中國國內CMP拋光墊的使用幾乎完全依賴進口。目前國內已有一小部分廠商也可以生產拋光墊了。03 電子特氣電子特種氣體又稱為電子特氣,相對於傳統工業氣體,純度更高,其中一些具有特殊用途。電子特氣下游應用廣泛,是積體電路、顯示面板、太陽能電池等產業不可或缺的支撐性材料。在半導體領域,電子特氣的純度直接影響IC晶片的整合度、性能和良品率,在清洗、氣相沉積成膜(CVD)、光刻、刻蝕、離子注入等半導體工藝環節中都扮演著重要的角色。因其對純度和雜質含量的嚴苛要求,具有較高的經濟價值,佔據了晶圓製造成本的13%。與一般工業氣體相較,電子特氣對純度、品質的穩定性和一致性以及包裝容器等方面的要求都更為嚴苛,因此其技術難度相對較高。電子特氣產業的核心競爭力主要包括精良的提純技術、獨特的混合配方以及多品類的供應潛力。電子特氣多達數百種,主要應用於光刻、刻蝕、成膜、清洗、摻雜、沉積等關鍵環節。其中,又主要包括清洗氣體如三氟化氮,以及金屬氣相沉積氣體如六氟化鎢等。但目前全球電子特氣市場被美德法日壟斷,合計佔據約90%以上的市場份額,中國進口依賴較高,特別是超高純特氣更是幾乎全部依賴進口。美國空氣化工在中國電子特氣產業中佔據領先地位,前幾家國際廠商佔據較大市場份額,而其他廠商共同佔據一定份額。中國電子特氣龍頭企業華特氣體在2024年報中表示,在中國電子特種氣體市場中,88%的市場份額為外資所壟斷。截至2024年,海外氣體巨頭依然佔據國內特氣市場的主導地位,公司在國內的市場份額佔不到5%。不過,以華特氣體為代表的國內氣商不斷髮展,目前華特氣體已實現了55個產品的進口替代,超過20個產品供應到14nm、7nm等先進製程產線,部分產品氟碳產品、氫化物產品更是進入5nm工藝。其也是國內唯一經ASML公司、GIGAPHON認證的氣體公司,在光刻氣產品方面具有較強的技術優勢。04 高純石英作為世界稀缺、中國高度依賴進口的戰略性資源,高純石英礦具有耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹性、高絕緣性和透光性這些特點,是半導體、太陽能等戰略性新興產業必不可缺少的關鍵基礎材料,在國家高科技競爭中起到至關重要的作用。目前中國高純石英高端產品、甚至中高端產品,主要依賴產品和礦石進口,仍處於被處處掣肘的狀態。作為晶片等關鍵領域的卡脖子材料,近年來中國一直在強化高純石英資源的勘查評價體系。這種石英用於製造坩堝,坩堝中盛放熔融的矽,然後將其製成矽錠,再將矽錠切割成晶片並製成晶片。石英需要非常純淨,以防止雜質滲入矽中,而Spruce Pine正是這種非常純淨的石英的產地。石英坩堝對於大多數半導體製造來說確實是必需的,而Spruce Pine 是這種石英的大部分產地。 Spruce Pine 石英並不是半導體製造中不可取代的關鍵。但替代品都是尚未開發、品質不太好、價格不太便宜的組合。切斷Spruce Pine 石英的供應可能不會完全切斷半導體的供應,但這意味著產量下降,成本上升。其實該行業也意識到了瓶頸,並且正在開發新的石英來源,並且正在研究新的坩堝材料。如果找到一種新的坩堝材料,將產生特別大的影響:不僅因為它可以消除Spruce Pine 瓶頸,還因為石英是矽錠製造的主要限制因素,而一種新的、更好的材料可能會大幅提高生產效率。近日,自然資源部發佈了《新發現礦種公告》,其中確定了一個新礦種-高純石英礦。它的出現,將改變先前高度依賴進口的局面,並協助相關戰略性新興產業的高品質發展。自然資源部表示,本次設立確定的新礦種叫高純石英礦,是指經選礦、提純可獲得二氧化矽的純度不低於99.995%,雜質、包裹體含量滿足半導體、太陽能等高新領域應用要求的岩石。近年來,中國通過推進新一輪找礦突破戰略行動,在河南東秦嶺、新疆阿勒泰等地區,發現了多處高純石英礦,全國多家企業和科研單位分別開展了技術攻關,成功獲得了4N5級以上中試產品,一些樣品達到4N8級,在高純石英礦調查評價、資源勘查、深度提升產品,一些樣品達到4N8級,在高純石英礦調查評估、資源勘查、深度提升、深度目前來看,半導體材料領域中國仍有諸多掣肘。各種晶片產品,關稅以流片地為原產地,在此情況下,大部分晶片並不被認定為美國產品,實際影響很小。但半導體材料不同,中國對進口依賴度高,美國企業佔比較大,容易受到進口關稅影響。但另一方面,這些材料大部分有日本、中國等國家的產品替代,即使受到衝擊和面臨困難也只是暫時的。 (半導體產業縱橫)