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芯片材料接力爆发,买它!

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现在的全球半导体行业,处于新一轮景气周期的上行阶段。

年初开始,晶圆大厂们纷纷公布了一大波超预期的资本开支计划。

台积电资本开支从去年的170亿美元增长到300亿美元,接近翻倍,三星未来三年资本开支1000亿美元,中芯、联电、华虹也纷纷公布大额开支计划。

需求端的反应总是快于供给端,在新能源车引领下,汽车产业去年下半年很快走出阴霾,重启对芯片的需求。

由此引发的缺芯潮着实把全行业都整怕了,晶圆厂产能完全不够,只能无奈放弃部分中小客户,优先满足战略合作伙伴的供应。

所以,各大厂本轮资本开支的规模都是前所未见,供给端的景气盛况将在下半年愈演愈烈。

每当半导体景气周期来临的时候,供给这边都会遵循一个规律——“设备先行,制造接力,材料缺货”

如果对之前的半导体景气周期进行复盘,就会发现北美半导体设备销售额是景气度的先行指标。

由于设备售出后需要安装和调试,半导体设备销售额通常领先半导体销售额一个季度左右。

根据SEMI的北美半导体设备出货报告,5月设备出货金额首度突破35亿美元大关,连续5个月创下新高。

今年上半年,半导体设备的同比出货量相比去年增长了50%,设备制造商接单不暇,自有产能供应不足,甚至需要委外生产。

受此影响,国内设备厂商北方华创、长川科技、华峰测控等股价已经率先启动,纷纷创下新高。

设备总龙头北方华创一季度预收款比上季度增加了近15亿元,市值超过1600亿,足以说明本轮扩产对设备的需求程度有多高。

按照设备→晶圆代工→材料的传导顺序,接下来的业绩释放应该会出现在中芯国际为代表的晶圆制造公司,和雅克科技为代表的材料公司。

之前君临对国内的主要上市设备公司做了盘点,这回趁着集体启动前,对半导体材料里的机会做一个梳理。


半导体制造过程相当复杂,先进制程多达500多道工序,需要用到大量材料。

因此,半导体材料也是整个产业链中细分领域最多的,每种材料的技术跨度非常大,下游认证壁垒也非常高。

其中,硅片价值占比最高,超过1/3,其次为电子特气,占比13.2%,光掩模、光刻胶及辅助材料各占比12%左右,其余材料占比均低于10%。


各半导体材料占比来源:SEMI

半导体材料市场基本被日本和美国垄断,由于技术、原料的差异,各材料细分领域的龙头都不相同。

比如,大硅片龙头为日本信越化学,光刻胶龙头为日本合成橡胶,抛光垫老大为陶氏化学,抛光液龙头为卡博特。

半导体材料的配方、生产技术,甚至部分原材料,很多属于商业机密,类似于可口可乐的秘密配方,即所谓的“Know-how”

这就导致半导体材料的国产化进程非常缓慢,只能通过不断的试错性试验,和长期的积累,研发成果也具有一定“偶得性”。

根据各细分产品竞争力及国产化程度,大致可以把国内半导体材料产业分为三个梯队。

CMP抛光材料、靶材国产化程度最高,部分产品技术标准已到达世界一流水平,本土公司已实现批量供货。

大硅片、电子气体国产进程相对较缓,部分公司实现小批量供货。

IC光刻胶国产化程度最弱,主流的ArF光刻胶仍没有实现量产。


国内半导体产业梯队

总体上,半导体材料具有很高的技术和资本壁垒,需要依靠政府的专项政策和产业资金进行支持,这也导致业内公司非经常性损益(政府补助)较多。

在政策引导和产业基金的支持下,国内也出现了一批有竞争力的材料企业,比如硅产业、雅克科技、安集科技等。


硅片是集成电路制作中最为重要的原材料,市场规模最大。

光刻胶技术壁垒高,是进口替代空间最大的材料之一。

CMP抛光材料毛利高,认证时间长,客户黏性强,竞争格局也相对较好。

从上升空间、市场关注度、行业格局等因素综合分析,这三个细分领域的机会更容易把握。


(1)待腾飞的大硅片

晶圆材料大致可分为三代:第一代为锗、硅为代表;第二代主要是砷化镓、磷化铟;第三代为氮化镓、碳化硅等,目前仍以硅为主要原材料

硅片的趋势是不断往大尺寸发展,尺寸越大,单位晶圆的生产效率越高,12英寸(300mm)硅片的单位成本大致为8英寸(200mm)硅片的70%~80%。


12英寸硅片的市场份额接近70%,主要由手机、PC等消费电子产品驱动。

8英寸硅片主要用于汽车电子、功率器件等产品,是本次缺芯的重灾区,跟12英寸合计占比超过90%。

由于摩尔定律逐渐逼近物理极限,工艺有放缓趋势,给了国内材料厂商很大的追赶机会。

以晶圆尺寸来说,自2001年出现12英寸硅片以来,出于经济性考虑,一直没有向18英寸发展,国内厂商便可以趁机发育,加速在12英寸的布局。

当前全球50%以上的硅材料产能集中在日本,前五大厂商份额超过90%,国内规模最大的是沪硅产业。

沪硅产业是国内大硅片的领头羊,率先实现300mm硅片规模化生产,打破了大硅片0国产化僵局。

另外两家规模较大的半导体硅片上市公司是中环股份立昂微

沪硅产业是纯正的半导体硅片公司,技术、产能国内领先,公司200mm及以下半导体硅片认证的产品数量持续增加,300mm硅片实现了14nm及以上工艺节点的全覆盖。

沪硅收入结构仍以200mm及以下产品为主,占比近68%,300mm硅片占比为17%。

但公司目前有两个很大的问题,一是产能利用率低,二是不赚钱。

沪硅300mm硅片产能在20年底已经达到20万片/月,但全年生产量仅为103.36万片,产能利用率不到一半,突破缓慢。

不过,产能利用率还是小问题,公司20年300mm销量比19年多了40%,只要销量在涨,利用率就会提高。

大问题是300mm产品根本不赚钱,毛利率为-34.82%,主要就是因为设备固定成本高,利用率又低,导致折旧费用高。


简单概括就是,前期设备投资大,但产能过小,还没有实现规模效应,盈利能力差。

去年如果不是因为中芯国际上市,收获了1.7亿元的公允价值变动损益,沪硅全年是要亏8000多万的。

相比之下,中环股份和立昂微的基本面就要好很多,三家的收入结构有很大的差异。

中环以光伏硅片为主,占比接近90%,半导体硅片仅占总收入6%,20年底8英寸跟12英寸产能分别为50万片/月和7万片/月。

虽然规模不大,但是中环半导体硅片产能提升很快,12英寸将在21~23年持续放量,产能预计将超过60万片/月。

目前中环还是家光伏属性的公司,上半年业绩大增也归功于光伏端产能上升、降本成功,未来随着半导体大硅片陆续投产,对收益的贡献也将越来越大。

立昂微除了半导体硅片,还有功率器件和射频芯片业务,硅片以200mm和150mm为主,二者各占一半。


对比三家硅片厂毛利率,立昂微最高,超过40%,沪硅、中环均在30%以下。

主要由于立昂微硅片产品尺寸较小,且具备抛光片-外延片-功率器件的一体化优势,因此毛利率更高。

沪硅产品技术指标领先,产能也最高,但尚未实现规模效应,折旧费用高,盈利水平还有待提高。

中环光伏和新能源布局可以实现协同,未来大硅片产能释放,具备龙头溢价空间。

立昂微优势是从硅片至芯片链条打通,产品毛利率高,15万片/月的12寸硅片预计今年底建设完成。

(2)材料中的“明珠”—光刻胶

之所以称为“明珠”,源于光刻胶的高壁垒和高价值量。

光刻胶主要原料为树脂、溶剂和其他添加剂,被均匀涂布在硅片,用来形成与掩膜版完全对应的几何图形。

按下游产品,光刻胶可以分为半导体光刻胶、面板光刻胶和PCB光刻胶三类,市场规模差不多。


目前,PCB光刻胶基本实现国产化,国产化率约50%,面板光刻胶、半导体光刻胶国产化率很低,与国际先进水平差距巨大。

半导体光刻胶代表了光刻胶发展的最高水平,针对不同的工艺制程,需要用到不同感光波长的光刻胶。

高端光刻胶市场基本被日本企业所把持,使用量最高的KrF光刻胶和ArF光刻胶,国产化率低于5%。

其中,应用制程在45~7nm的ArF浸没光刻胶,由于技术附加值高,价格昂贵,占据最大的市场份额,这块国内基本没有实现量产。


由于空间巨大,国内厂商纷纷布局KrF光刻胶和ArF光刻胶。

比如,晶瑞股份子公司苏州瑞红高端KrF(248nm)光刻胶完成中试,建成了中试示范线;南大光电ArF光刻胶产品2020年底通过客户认证,成为国内通过产品验证的第一只国产ArF光刻胶。

但总体而言,国内光刻胶技术落后严重,技术水平跟国际相差两三代以上。

我国的光刻胶研究起步于上世纪70年代,基本跟日本同时开始,起初与国际先进水平相近,但后来差距越拉越大,目前正在加速追赶。

当下国内能够生产半导体光刻胶的企业寥寥无几,主要包括晶瑞股份、上海新阳、南大光电等,但规模尚小,营收不及日本龙头企业的1/10。

雅克科技是半导体材料中的平台型企业,类似北方华创在设备中的地位,业务包括半导体化学材料,电子特气,光刻胶等等。


雅克通过收购LG化学和江苏科美特,进入了面板光刻胶业务,虽然没有量产半导体光刻胶,但正在积极布局。

华懋科技通过投资徐州博康,彤程新材通过收购北京科华,双双进入半导体光刻胶市场。

北京科华实力很强,是唯一被SEMI列入全球光刻胶八强的中国光刻胶公司,2020年营收8928万元,也是国内销售额最高的光刻胶公司。

其中,KrF(248nm)光刻胶销售286万元,是唯一可以批量供应KrF光刻胶给8寸和12寸客户的本土光刻胶公司,打入中芯、长存、华虹等国内厂商。

其他拥有相关技术的公司还有晶瑞股份、南大光电、上海新阳,拟通过可转债、定增等方式,准备实现KrF、ArF光刻胶产业化。

总体上,国内企业在中高端半导体光刻胶上均未实现大规模量产,光刻胶营收占比也较低,尚未实现从0到1的突破。

从现有格局看,具有核心材料一体化的雅克科技、华懋科技,以及具备先发优势实现批量供货的彤程新材,更值得关注。

(3)CMP抛光材料

CMP即化学机械抛光,通过化学试剂腐蚀和机械研磨结合,使晶圆表面变得光滑平整,跟我们平常汽车抛光、手表抛光是一个原理。

抛光液和抛光垫是CMP抛光的主要材料,属于高价值易耗品,国内龙头分别是安集科技和鼎龙股份。

产品价值上,抛光液高一些,占总材料成本49%,抛光垫占33%,其他材料合计不到20%。


抛光液的技术含量很高,能实现量产的公司不多,全球市场主要被日美企业把持,卡博特、日立、富士美、VSM、杜邦CR5%占据近80%市场。

国内市场中,安集科技有一定竞争力,2020年抛光液收入3.75亿元,市场份额超过20%,仅次于卡博特。


抛光液有两大技术难点——专用性高和种类多。

同一技术节点,不同客户集成技术不同,对抛光液的要求也不同,产品通常需要抛光液厂商和客户共同开发。

此外,半导体技术进步也对抛光液工艺有了更高的要求,90nm制程仅需要5、6种抛光液,14nm制程的需求就超过20多种。

抛光液研发需要和下游合作,了解客户需求,经过长期试错后,才能得到理想的抛光液配方,因此抛光液厂商基本会与大客户进行绑定。

根据招股书,安集18年的前五大客户分别为中芯国际、台积电、长江存储,华润微、华虹半导体,都是晶圆制造大厂。


2020年没有公开客户排名,不过长江存储产能大幅爬升,也验证了安集多款产品,已经超过台积电成为第二大客户。

抛光液研发成本高,从立项到销售周期长,不过产品一旦经客户验证后,出于供应稳定性考虑,双方一般会长期合作。

安集跟国内大厂中芯国际、长江存储的合作很紧密,参与了中芯IPO的战略配售,对长江存储也在进一步渗透。

目前,安集在国内没有对手,绑定大客户后未来增速也很有保证, 作为抛光液的唯一标的值得关注。

相比于抛光液的多龙头格局,抛光垫陶氏杜邦一家独大,垄断全球市场。


国内抛光垫龙头是鼎龙股份,也是唯一实现放量的公司,万华化学、江丰电子目前在规划产能,后续也会进入。

鼎龙主要是做打印复印耗材的,近年来开始布局半导体材料。

深耕多年的抛光垫去年开始放量,目前在中芯、长存、长鑫都有较好的评价,去年收入有一半以上来自长存。

一季度鼎龙抛光垫实现销售收入4000万,利润1000万,已经成为长存的一供,对中芯也在持续放量。

公司目前月产1万片,后期产能建设完成后可达30万片/年,到22年抛光垫的营收预计达6亿元,占总体比重超过20%。

抛光液和抛光垫的发展历史不同,两种材料也有很大的差异性。

不同的技术节点对于抛光垫的影响不是非常大,到了28nm才有比较大的改进、技术上的革新,因此下游厂商更换动力不大。

而抛光液不一样,随着制程的演进,抛光液的种类一直在扩展,技术难度也变得更为复杂,客户需求多样,一家公司很难满足所有需求,所以会给新进入者机会。

因此,抛光垫在于先发优势,抛光液看重技术研发,对于寻求替代机会的国产厂商,安集科技可能会有更大的机会和空间。

小结

目前,各类半导体材料的国产化进程不同,大硅片、CMP抛光材料、靶材等领域技术已经逐渐跟上国际水平,正在步入从1到10的放量阶段,值得紧密跟踪企业产能对业绩的贡献。

而半导体光刻胶仍处在从0到1的技术突破阶段,对公司业绩贡献很小,市场以概念炒作为主,需要更加关注短期风险。


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