晶圆厂产能利用率超100%意味着下游需求高度旺盛,半导体材料作为制造环节的上游,其需求正从传统消费电子向汽车电子、AI服务器等高增长领域迁移。从需求结构看,终端电子设备含硅量的提升叠加半导体工艺升级,正在带动半导体材料总量快速增长,而汽车芯片等新应用场景的放量,是推动需求结构变化的关键力量。
景气度向上传导,材料端迎来供给压力
半导体行业的景气度从终端向上游传导需要时间:终端品牌厂商→组装厂→芯片设计→制造封测→设备材料。当晶圆厂产能利用率突破100%(如部分头部代工厂一度达到100%以上),意味着制造环节已满负荷运转,随后晶圆厂加大资本开支,设备环节业绩率先爆发,而材料环节的业绩爆发通常落后设备两到三个季度——因为晶圆厂需先安装调试设备,再开始消耗硅片等材料。
随着新建晶圆厂陆续投产,供给压力正传导至材料端。以12英寸硅片为例,由于新增产能有限,下游晶圆厂持续消耗库存,库存周转天数一度降至较低水平;进入新一年后,更多晶圆厂投产使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。硅片巨头胜高(SUMCO)认为供需失衡将至少持续到2023年底,并计划将长约价格提高30%。
下游应用迁移:从消费电子到汽车与AI
半导体材料广泛应用于晶圆制造的各个环节——扩散、光刻、刻蚀、薄膜生长、抛光、金属化等,所需材料涵盖硅片、光刻胶、特种气体、CMP材料、靶材等十余个品类。其中硅片是规模最大的细分品类,占比约32.9%,特种气体以14.1%的占比位居第二,其后是光掩模(12.6%)、CMP材料(7.2%)、光刻胶配套试剂(6.9%)等。
需求结构的变化体现在两个维度:一是总量增长——终端电子设备含硅量提升,每辆车、每台服务器搭载的芯片数量和价值量都在增加;二是品类分化——汽车芯片对可靠性、温度范围要求更高,AI服务器则追求更高算力密度,两者都推动先进制程和特色工艺的产能扩张,进而拉动硅片、特种气体、光刻胶等材料的消耗量。相比之下,传统消费电子的材料需求增速趋于平稳,结构性增长机会更多来自汽车电子、AI芯片等新兴下游。
国产替代加速,认证周期大幅缩短
在贸易摩擦和供给紧张的双重影响下,半导体材料的国产替代明显提速。以往晶圆厂对国产光刻胶验证并不积极,一款产品从研发立项到完成认证通常需要2-3年;而现在晶圆厂不仅加快验证节奏,甚至会派出技术人员与材料企业合作改进,新产品量产时间缩短至6个月左右。国内半导体材料市场2021年同比增长22%,规模达到119.3亿美元,增速高于全球水平(2021年全球半导体材料市场规模643亿美元,同比增速15.9%)。
常见问题
晶圆厂满产对半导体材料意味着什么?
晶圆厂产能利用率超100%说明制造环节供不应求,会驱动晶圆厂加大资本开支、建设新产能。由于材料消耗滞后于设备安装,材料环节的业绩爆发通常落后设备两到三个季度,因此满产传导到材料端存在时间差,但方向确定——供给紧张的压力正从设备端转向材料端。
汽车芯片如何改变材料需求结构?
汽车电动化、智能化显著提升单车含硅量,且车规芯片对可靠性要求更高,需要更多特色工艺产能支撑。这类产能的扩张直接拉动硅片、特种气体、CMP材料等消耗,使汽车电子成为半导体材料需求结构中增速较快的增量来源之一。
哪些材料品类最值得关注?
从市场规模看,硅片占比约32.9%、特种气体约14.1%、光掩模约12.6%,是体量最大的三个品类。从国产替代空间看,光刻胶的国产化率仍处于极低水平,在国产化率目标(50%-70%)的牵引下,技术突破并成功量产的企业将掌握主动权——半导体材料行业的核心逻辑是技术为王。