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半导体全面分析:千亿市场,三代四大材料,国内三大梯队!

2021-01-14 16:06
史晨星
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抛光垫传输抛光液,传导压力和打磨发生化学反应的材料表面,材料通常为聚氨酯或聚酯中加入饱和的聚氨酯,技术壁垒在于沟槽设计及提高寿命改良

全球陶氏化学、嘉柏微电子、3M、卡博特、日本东丽、台湾三方化学等,中国成都时代立夫、湖北鼎龙、宁波江丰电子、苏州观胜半导体、深圳嵩洋微电子等

CMP 修整盘将金刚石颗粒镶嵌在金属胎体上,在抛光过程中对抛光垫进行修正,以保证抛光工艺的稳定性和重复性,全球美国3M、韩国Saesol、中国台湾中砂等

93. 靶材:金属、合金、化合物

靶材是溅射工艺中原材料,溅射利用离子源产生的离子轰击固体表面,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体称为溅射靶材

按照成分不同可分为金属靶极(纯金属铝、钛、铜、钽等)、合金靶极(镍铬合金、镍钴合金等)和陶瓷化合物靶极(氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等)

靶材制备工艺主要包含熔炼铸造法、粉末烧结法两大技术路径

市场规模全球 130 亿美元,中国 280 亿元

全球日本日矿金属、东曹、住友化学、爱发科、美国霍尼韦尔、普莱克斯等

中国宁波江丰、北京有研、福建阿石创、河南隆华节能等

二十六、封装材料

94. 分类:基板、框架、焊线、树脂、陶瓷等

封装材料是指在晶圆上形成有引出管脚和钝化保护壳的独立芯片过程中用到的各类材料和工具,主要包含基板、引线框架、键合丝、陶瓷封装材料、封装树脂、粘晶材料等

市场规模全球 200 亿美元,基板占比最大

95. 基板:无机、有机、复合

封装基板作为芯片封装核心材料,一方面能够保护、固定、支撑芯片,增强芯片导热散热性能,保证芯片不受物理损坏,另一方面封装基板的上层与芯片相连,下层和印刷电路板相连,以实现电气和物理连接、功率分配、信号分配,以及沟通芯片内部与外部电路等功能

随着封装技术向多引脚、窄间距、小型化的趋势发展,封装基板逐渐取代传统引线框架成为主流封装材料

全球市场规模 100 亿美元,中国 100 亿元

材料分类:无机基板、有机基板、复合基板三大类

无机基板由各种无机陶瓷制成,耐热性好、布线较易且尺寸稳定,但成本高、材料毒性,逐渐被有机基板和复合基板取代,主要应用于对可靠性要求较高的领域,如军工产业

有机基板由有机树脂、环氧树脂等有机材料制成,介电常数较低且易加工,适用于导热性要求不高的高频信号传输,可分为刚性和柔性两种,刚性应用于基带芯片、应用处理器芯片、功率放人器芯片、数字模块芯片等领域,柔性应用于晶体管液晶显示器芯片等领域

复合基板则是根据不同需求的特性来复合不同有机、无机材料

与 PCB 工艺类似但技术难度更高,封装基板工艺分为减成法、加成法、半加成法等三大类

加成法以化学镀铜的方法在胶板上镀出铜线路图形,形成以化学镀铜层为线路的印制板,主要用于制造廉价的双面板

半加成法采用覆铜板制作印制线路板,让通孔中形成铜连接层,将双层或多层板之间的线路连接起来

减成法在覆铜板上印制图形后,将图形部分保护起来,再将印有抗蚀膜的多余铜层腐蚀掉,以减掉铜层的方法形成印制线路

全球中国台湾、韩国、日本三地占据 90% 份额,全球前十大封装基板厂商占据 80%

中国大陆深南电路、珠海越亚、兴森科技、丹邦科技等

96. 封装材料:引线框架、键合丝、陶瓷封装、芯片粘结材料等

引线框架是一种借助于键合丝实现芯片内部电路引出端与外部电路(PCB)的电气连接,形成电气回路的关键结构件,类型有 TO、DIP、SIP、SOP、SSOP、QFP、QFN、SOD、SOT 等,主要用模具冲压法和蚀刻法进行生产,国内康强电子等

键合丝是用来焊接连接芯片与支架,承担着芯片与外界之间关键的电连接功能,根据应用领域以及需求的不同,可以选择金、银、铜、铝各种不同的金属复合丝,全球市场规模 35 亿美元,中国 45 亿元,全球日本贺利氏、田中贵金属、新日铁等,中国康强电子等

陶瓷封装材料用于承载电子元器件的机械支撑、环境密封和散热等功能,耐湿性好,良好的线膨胀率和热导率,在电热机械等方面性能极其稳定,但是加工成本高,具有较高的脆性,技术路线 BeO→Al2O3→AIN,全球市场规模 25 亿美元,中国 35 亿元,全球日本京瓷、住友化学、NTK 公司等,中国三环集团等

芯片粘结材料是采用粘结技术实现管芯与底座或封装基板连接的材料,在物理化学性能上要满足机械强度高、化学性能稳定、导电导热、低固化温度和可操作性强的要求,包括银浆粘接技术、低熔点玻璃粘接技术、导电胶粘接技术、环氧树脂粘接技术、共晶焊技术,环氧树脂是应用比较广泛的粘结材料,全球市场规模 8 亿美元,中国 25 亿元,飞凯材料、联瑞新材、宏昌电子等

二十七、产业化

97. 全球:美日欧主导,龙头各不相同

从行业竞争格局看,全球半导体材料产业依然由日、美、台、韩、德等国家占据绝对主导,国产半导体材料的销售规模占全球比重不到 5%

半导体材料行业细分领域众多,技术上存在较大差异,因此各个子行业龙头各不相同

美国科锐 Cree:化合物材料龙头

美国科锐 Cree 成立于1987年,1993年上市,2018 年以 3.5 亿欧元收购英飞凌 RF 部门,全球 GaN on SiC 龙头,全球最大的 GaN 射频器件供应商,2018 年营收 14.9 亿美元

日本 JSR 合成橡胶:光刻胶龙头    

1957年成立,1977 年进入半导体光刻胶业务,2017 年与比利时 IMEC 微电子研究所成立 EUV RMQC 光刻胶制备和认证中心

美国空气化工 Air Products:电子特气龙头

美国空气化工核心业务是工业气体以及相关设备,1987 年进入中国在深圳蛇口设立气体工厂,是西方气体公司在中国成立的第一家合资企业

德国巴斯夫 BASF:化学品龙头

1865 年成立,是全球最大的化工公司,也是全球主要的半导体材料制造商之一,半导体材料产品主要包括抛光材料、超净高纯试剂、电镀液等

美国卡博特 Cabot:抛光材料龙头

卡博特微电子 Cabot Microelectronics 是全球第一大抛光液和第二大抛光垫供应商,2004 年与中国蓝星(集团)公司成立了气相金属氧化物合资企业

日本日矿金属:靶材龙头

日本揖斐电:封装基板龙头

日本揖斐电(IBIDEN)创立于 1912 年,电子板块主要从事印刷电路板(PCB)、封装衬底、PCB 设计,在 IC 封装基板方面,CavityBGA、FCPGA 封装基板占全球 40%的份额

98. 中国大陆:三大梯队

根据我国半导体材料细分产品竞争力,分为三大梯队:

第一梯队:靶材、封装基板、CMP 抛光材料、湿电子化学品,引线框等部分封装材料,部分产品技术标准达到全球一流水平,本土产线已实现中大批量供货 第二梯队:电子气体、硅片、化合物半导体、掩模版,个别产品技术标准达到全球一流水平,本土产线已小批量供货或具备较大战略意义

第三梯队:光刻胶,技术和全球一流水平存在较大差距,目前基本未实现批量供货

晶圆材料:群雄混战,龙头未显

北京科华:光刻胶龙头

北京科华成立于 2004 年 8 月,I 线365nm光刻胶产能 500 吨/年、KrF 248nm 光刻胶产能10 吨/年,ArF 193nm 干法光刻胶中试产品完成测试,EUV 13.5nm 光刻胶完成关键材料设计、制备和合成工艺研究、配方组成和制备,与国际先进水平只差一代

华特股份:电子特气龙头

1999 年成立于广东省佛山市南海区里水镇,主营工业气体生产,以氟碳类气体见长,2017 年 Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne 和 Kr/F/Ne 等 4 种混合气通过全球最大的光刻机 ASML 产品认证,中国第一,全球前四,2019年登陆科创板

江华微:化学品龙头

目前国内生产规模最大、品种最齐全、配套性最强的超高纯湿电子化学品专业集成服务提供商,建有年产 8 万吨的超高纯湿电子化学品生产基地,硝酸、氢氟酸、氨水等细分产品达到 G4、G5 行业水平

安集微电子:CMP 抛光材料龙头

安集微电子2006年成立于上海,2019年科创板上市,主要产品为化学机械抛光液、清洗液、光阻去除液、抛光垫等,抛光液覆盖 130nm~28nm,进入 16-10nm 产品研发阶段

江丰电子:靶材龙头

江丰电子主营高纯溅射靶材的研发、生产和销售,主要有四种:铝、钛、钽、钨钛靶,应用于半导体、平面显示以及太阳能等,在14/16  纳米技术节点实现批量供货,完成国家 02 重大专项(300mm 硅片工艺用Al、Ti、Ta 靶材制造技术研发与产业化)项目验收

深南电路:基板龙头

PCB 、封装基板、电子装联三大业务,硅麦克风微机电系统封装基板全球市场占有率超过 30%,公司已授权专利 223 项,人才数量达1194 人

最后一张图总结


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