全球芯片月销售额自2019年下半年起持续复苏并不断创出新高,半导体材料的下游需求结构正在发生显著分化:晶圆代工产能利用率接近满载,先进制程与成熟制程对材料用量和品类的拉动各有不同,而新能源车、AI芯片、IoT等终端应用则从需求端重塑着材料消耗的构成。整体来看,供给紧张的压力已从终端传导至材料端,国产半导体材料正迎来景气度上行与国产替代加速叠加的窗口期。
景气度向上传导,材料端供需趋紧
半导体行业的景气度向上传导需要时间,通常从终端品牌厂商逐级传递至组装、模组、芯片设计,最后才到制造、封测及上游的材料和设备。从全球半导体月度销售额看,行业自2019年下半年开始复苏,随后晶圆厂开始超负荷运转。以中芯国际、联电、华虹为代表的晶圆代工厂产能利用率在多个季度维持在接近或超过100%的水平,显示出下游制造环节对材料的需求持续旺盛。
由于晶圆厂需要先安装设备并调试,材料环节的业绩爆发通常落后于设备两到三个季度。随着新建晶圆厂陆续投产,供给压力逐渐转移至材料端。以12英寸硅片为例,下游晶圆厂此前持续消耗库存,库存周转天数一度降至较低水平;进入2022年后,更多晶圆厂投产带动硅片消耗量直线上升,进一步加剧供给紧张,硅片现货价格持续上涨。
需求结构分化:先进制程与成熟制程各有拉动
半导体材料品类多且分散,硅片是规模最大的细分品类,特种气体因在每个环节都有应用而市场规模紧随其后,之后依次是光掩模、CMP材料(抛光液和抛光垫)、光刻胶等。不同制程对材料的消耗逻辑并不相同:
| 制程类型 | 需求特点 |
|---|---|
| 先进制程 | 工艺环节更复杂,对光刻胶、特种气体、前驱体材料等的纯度与品类要求更高,单位晶圆材料消耗量更大 |
| 成熟制程 | 受益于新能源车、IoT等终端应用放量,产能利用率高企,对硅片、抛光液等基础材料的用量拉动明显 |
从全球半导体材料市场规模看,2021年市场规模达到643亿美元,同比增速15.9%,其中晶圆制造材料约400亿美元,封装材料约230亿美元。受益于产业链转移趋势,国内半导体材料市场增速更高,2021年同比增长22%,达到约120亿美元,但占全球比例约20%,低于设备占比,主要原因是国内已投产的制造产能相对较少。随着新建产能逐步落地,材料需求有望进一步增长。
常见问题
为什么半导体材料的需求增长会滞后于设备?
因为晶圆厂扩产的顺序是先建厂房、再装设备,设备经过调试测试后才开始消耗硅片等材料,所以材料环节的业绩爆发一般落后于设备两到三个季度。随着新建晶圆厂陆续投产,材料端的供给压力才开始显现。
先进制程和成熟制程对材料需求有什么不同?
先进制程工艺环节更复杂,对光刻胶、特种气体、前驱体等材料的品类和纯度要求更高;成熟制程则更多依靠新能源车、IoT等终端应用放量带来的产能高利用率,对硅片、抛光液等基础材料的用量拉动更直接。两者共同推动半导体材料需求总量增长。
国产半导体材料的认证周期有什么变化?
以往晶圆厂对国产材料验证不够积极,一款光刻胶产品从研发立项到完成认证一般需要2至3年。在贸易摩擦和供给紧张背景下,国内晶圆厂对自主可控需求高涨,不仅加快验证进度,还会派出技术人员与材料企业合作改进,新产品量产时间明显缩短。