晶圆厂超负荷运转,正把供给压力从制造环节传导至上游材料端,半导体材料的市场增长由行业景气度上行与国产替代加速双轮驱动。产能利用率长期贴近甚至突破满产,意味着硅片、特种气体、光刻胶等耗材的消耗同步放大;而材料环节的业绩爆发通常落后设备环节两到三个季度,随着新建晶圆厂陆续投产,需求压力正逐步落到材料端。

产能超负荷如何传导至材料端

从产能利用率看,晶圆代工厂在景气周期中持续逼近满载:中芯国际产能利用率从19Q1的89.0%升至21Q2的100.5%,联电同期从83.0%升至100.0%,华虹从87.0%升至21Q3的111.0%(数据来源:各公司财报,长城证券研究院)。产线跑得越满,单位时间内的材料消耗越大,供给紧张便从晶圆厂向材料端蔓延。

传导存在时滞。终端景气度沿产业链逐级向上,需经品牌厂商、组装厂、模组厂,再到芯片设计、制造与封测,最后才到设备与材料。晶圆厂盖完厂房要先导入设备、经调节测试后才开始跑硅片等材料,因此材料环节的业绩爆发一般落后于设备两到三个季度。

以12英寸硅片为例,由于新增硅片产能有限,下游晶圆厂持续消耗库存,库存周转天数一度降至约1个月(资料来源:SUMCO,国盛证券研究所)。进入晶圆厂密集投产阶段后,硅片消耗量上升,进一步加剧供给紧张;硅片巨头胜高(SUMCO)认为供需失衡至少持续到2023年底,并计划将长约价格提高30%。

市场规模与增长驱动力

据SEMI统计,2021年全球半导体材料市场规模达643亿美元,同比增速15.9%;其中晶圆制造材料400亿美元、封装材料230亿美元(资料来源:SEMI,华创证券)。国内增速更高,2021年同比增长22%,达到119.3亿美元,占全球比例约20%。

细分品类占比
硅片32.90%
气体14.10%
光掩模12.60%
光刻胶配套试剂6.90%
光刻胶6.10%

资料来源:中商产业研究院,华创证券

增长的另一引擎是国产替代。国家提出的目标是到2025年半导体设备和材料国产化率要达到50%—70%,而当前差距仍然很大。以国产化率最低的半导体光刻胶为例,K胶和A胶的国产化率仅1%,若要实现50%—70%的目标,未来几年需实现数十倍增长,材料的成长空间由此可见。

认证提速也在打开窗口。此前一款光刻胶从研发立项到完成认证一般需要2—3年,在晶圆厂自主可控需求高涨的背景下,认证周期已缩短至6个月左右,国产材料正进入跑马圈地阶段。行业壁垒集中在资金、认证与技术三方面,其中技术是核心看点——谁先突破技术壁垒并成功量产,谁就掌握主动权。

常见问题

晶圆厂产能利用率超100%意味着什么?

产能利用率超过100%通常反映产线排产已超出常规满产水平,设备与材料处于高强度运转状态。这会同步放大硅片、特种气体、光刻胶等耗材的消耗,使供给压力从制造端向材料端传导。

半导体材料端的增长空间主要来自哪里?

一是行业景气度上行带来的用量放大,二是国产替代加速带来的份额提升。国内2021年材料销售额同比增长22%,高于全球15.9%的增速,但占全球比例仍约20%,低于设备占比,后续新建产能落地将带动材料需求进一步增长。

材料环节的业绩为什么比设备晚?

晶圆厂建成后需先导入设备并经过调节测试,之后才开始跑硅片和其他材料,因此材料环节的业绩爆发一般落后设备两到三个季度。这一节奏差异是判断材料端景气兑现时点的重要参考。