深度金选｜芯片战争如何突围？第三代半导体材料有望揭晓答案！

　　在当前频繁上演脱钩断链、国产化进入深水区的背景下，半导体材料作为芯片的基石，其战略价值不断凸显。

　　目前半导体周期即将复苏上行观点逐渐成为主流共识，以史为鉴，日本仅凭几百亿规模的半导体材料，便足以影响下游上万亿规模的电子市场。

　　而我国材料国产替代空间大，基础较好，周期反转的当下具有巨大的增长空间、投资潜力。尤其是第三代半导体有望成为我国半导体产业突围先锋，助力实现弯道超车。

　　1、大厂虎视眈眈，本土企业化身战狼

　　《芯片战争》在半导体领域享有盛誉，其作者美国塔夫茨大学教授克里斯托弗·米勒在书中对芯片推崇备至，在大国竞争背景下，芯片和贸易、科技、资本等一样，成为战略竞争的重要内容。

　　大国崛起的背后，是全球大分工的重新洗牌，是对高端产业链主导权的争夺。随着全球各科技大国围绕半导体领域的博弈加剧，半导体领域的竞争向上游延伸，半导体材料逐渐成为关键的“卡脖子”环节。

　　

　　制图：和讯上市公司研究部

　　半导体材料种类繁多，根据SIA数据统计，在半导体主要材料当中，硅片占比最高为41%，而靶材占比最低仅为4%。根据工艺流程，可以分为晶圆制造材料和封测材料，根据国产替代的进程，可以划分为替代率较高和替代率较低的两类。

　　首先，在替代率较低的一类中，主要以光掩膜、光刻胶、硅片、CMP抛光材料为代表，技术壁垒相对较高，且材料本身需要随制程突破需要不断迭代，导致国内厂商追赶的进程相对较慢。特别在先进制程领域，基本尚未实现技术突破。

　　从细分领域的典型代表企业来看，在下游制造厂商扶持和材料厂商不断加码的研发投入下，涌现出一批头部的本土企业，带领行业不断破除国际大厂的“围追堵截”。

　　如在硅片领域，沪硅产业、西安奕斯伟已实现12英寸大尺寸硅片的批量化供应；在光刻胶领域，北京科华的KrF光刻胶已通过中芯国际的认证；在CMP抛光材料领域，安集科技(688019)14nm技术节点产品已进入客户认证阶段。

　　

　　来源：股市通

　　其次，在替代率较高的一类中，主要包括电子特气、靶材和湿电子化学品等，相比之下目前国产化率可以达到20-30%。一方面是这些材料的技术路线延续性较强，不需要频繁地更新换代，产品品质的关键在于材料纯度的提高，因此材料厂商可以集中力量对单类产品进行打磨。

　　比如氟化氢技术的迭代，本质是不断提升纯度，将小数点后面的9越做越多的过程，主打一个精益求精。韩国虽实现了氟化氢的国产化，但其纯度只有99.99999999%（小数点后8个9），日本企业却能做到小数点后10个9。看上去相差无几，但如果乘上几十上百道工序，最终结果会千差万别。

　　另一方面是这些材料除了半导体应用，往往还可以用于光伏、显示等其他领域，复用价值较大。这使得材料厂商可以先依靠光伏、显示等领域打开市场、获取利润，形成一定的资金储备和产业化基础，再向技术难度更高的半导体领域延伸。

　　从国产化率相对较高的领域来看，实现批量供货的本土企业相对较多，代表性企业包括电子特气领域的华特气体、靶材领域的江丰电子(300666)、湿电子化学品领域的江化微(603078)等，纷纷加速替代海外供应商的步伐进程。

　　以靶材为例，全球溅射靶材市场集中度高，由于溅射靶材在材料纯度、致密性、晶粒尺寸及均匀性、组织结构等方面有严格要求，因此加工工艺难度大，需求和利润主要依赖高端材料加工设备。

　　溅射靶材市场长期由美国、日本的少数企业寡头垄断，国内市场形成了“低端靶材自给，高端靶材依赖进口”的局面。JX日矿金属、霍尼韦尔、东曹、和普莱克斯四家厂商占据了整个市场的约八成份额。

　　当前竞争格局下，国产龙头江丰电子进展较大，但是挑战颇多，受限于国外对部分高纯原料的垄断，近几年来，江丰电子营收主要依赖钽靶、钛靶和铝靶三大品类，随着市场需求变化，亟需从横向拓展上补足种类单一的短板。

　　另外，除了靶材生产能力以外，原材料的自主供应亦是靶材行业内企业核心竞争力的体现，江丰电子原材料依赖外采的问题也亟待解决。

　　事实也充分证明，原材料依赖外采问题的缓解，在盈利层面的变化和贡献几乎是立竿见影，江丰电子2023年1季度毛利率环比提升，改善的主因得益于上游原材料本土厂商的发展，使得材料采购的国产化率快速提高，对外依赖有所减弱。

　　

　　2、 第三代半导体，芯片战的突围先锋

　　从供给格局来看，当前全球各类半导体材料几乎全部被日美两国厂商所垄断，各类材料的CR5普遍在80%以上。根据SEMI数据，当前中国半导体材料自给率仅有10-15%，虽然自给率呈现逐年提升态势，但整体水平依然较低。

　　根本原因在于我国半导体产业发展较晚，而半导体材料在技术、专利、客户认证等方面存在极高的壁垒，国产厂商较难在短时间内完成追赶。

　　从替代动机来看，随着美国不断升级对我国半导体产业的制裁，半导体材料国产化诉求强烈，细分材料龙头验证导入及产品放量速度明显加快，越来越多的国产厂商走上牌桌参与博弈。

　　对于半导体材料而言，他山之石，可以攻玉。韩国在日本严厉制裁下依旧突出重围的反制措施，值得我国半导体材料厂商在当前外贸背景下复刻借鉴。

　　2019年7月，日本政府对韩国发出制裁，限制三种关键的半导体材料出口。毫无疑问，三星受到的冲击最为猛烈，它是在晶圆制造唯一能与台积电抗衡的代工厂。由于7nm及以下芯片必须使用EUV光刻工艺，日本限制材料之一的EUV光刻胶，直接影响了三星3nm工艺的研发进度。

　　随后，韩国政府紧急批了6万亿韩元（约335亿人民币）预算，三星也紧急投资了十几家材料公司，开始寻求国产替代。日本的制裁在日本国内不乏反对声音，比如学者汤之上隆公开表示反对，认为制裁正在亲手摧毁日本的氟化氢产业，堪称“历史性的愚策”。

　　事实也是如此，制裁两年后，韩国本土研发的材料还没来得及进入产线，一家叫做SEMES的韩国半导体设备商已经暗中成长，凭借惊艳的实力，超越日本老牌设备龙头SCREEN，一跃成为全球第六大半导体设备商，而三星正是其母公司。

　　这也表明了在外部封锁之际，只要下游晶圆厂、材料厂商、政府三方合力，也能从0到1的培育出初步满足自用条件的材料供应商，至于良率、性能、工艺等指标，这些从1到100的技术优化调整，则是自然而然的水到渠成。

　　反观日本，制裁措施短期内伤敌一千，自损八百，长期却输的一塌糊涂，不过日本电子产业虽然无法重现昔日辉煌，但是在半导体材料市场领域的霸权地位仍旧难以撼动，仅凭几百亿规模的半导体材料，便足以影响下游上万亿规模的电子市场，因此我国在半导体材料领域国产替代的关键性和紧迫性不言自明。

　　近年来，全球集成电路产业向国内转移趋势明显。根据SEMI数据，预计全球将有82座新厂及产线将在2023-2026年陆续投产，其中中国大陆占比最大，包括中芯国际、华虹宏力、长江存储、长鑫存储、士兰微(600460)等企业正在加速扩产；格科微、鼎泰匠芯、华润微等企业布局的12英寸晶圆生产线也将陆续投产。

　　考虑到生产效率、产品稳定性等性能指标，以及认证时间成本、潜在订单损失风险等因素，当晶圆厂开始产能爬坡后，一般不会轻易改变已定型的产品结构。因此，新建晶圆厂这股风潮，是国内材料企业实现国产替代不可多得的良机，应紧紧抓住当前最佳的窗口红利期。

　　此外，在美国持续升级技术封锁的背景下，第三代半导体有望成为我国半导体产业突围先锋，实现弯道超车。

　　以SiC、GaN为代表的第三代半导体，凭借优异的电气特性，渗透率正在快速提升。为什么第三代半导体能够带来弯道超车的机会？与传统硅基半导体产品相比，第三代半导体产品主要使用成熟制程工艺，而我国布局第三代半导体材料并不滞后，发展现状与海外差距相对较小，并且国家已在“十四五”规划中明确将第三代半导体提升至战略高度。

　　从特斯拉到比亚迪(002594)，SiC越来越多地在新能源汽车中得到应用。2018年，特斯拉的Model 3成为全球第一款搭载全碳化硅（SiC）功率模块逆变器的车型。SiC由于具有高温操作和低损耗等特性，可以令整车能耗更低、尺寸更小、行驶里程更长，不但Model 3的车身比Model S减小了20%，一定程度上还缓解了里程焦虑问题。

　　作为目前全球最大的新能源汽车制造商，比亚迪在2022年底宣布将在短期内将SiC上车比例提升至50%以上。根据CASA数据，预计国内SiC、GaN功率半导体市场在未来3-5年将保持40%以上的年化复合增速，到2026年市场规模有望超过500亿元。其中，新能源汽车及充电基础设施将是下游最大的应用领域。

　　当然，第三代半导体正处于发展初期，并非无懈可击。价格相对高昂是第三代半导体产品最大的制约因素，不过随着各大供应商陆续扩大产能、加快技术研发，第三代半导体将有很大的成长空间，下游应用场景有望随产品单价下降而持续扩大。

　　目前，我国第三代半导体产能已初具规模，衬底、外延、器件产能已经可以初步实现国产的供需内循环,众多优秀的标杆企业脱颖而出，掀起投资研发的热潮。

　　近期，国内第三代半导体材料行业利好不断，2023年6月，三安光电(600703)与意法半导体联合宣布，拟投资32亿美元在重庆共同建立全新的8英寸碳化硅器件合资制造工厂，该笔投资有望进一步推进中国碳化硅生态系统发展，是第三代半导体领域极高景气度的一个缩影。

　　碳化硅衬底龙头天岳先进近日表示，公司6英寸导电型碳化硅衬底产品已经开始供货，而8英寸导电型碳化硅衬底目前也已经具备批量化生产的能力，这意味着国内导电型碳化硅衬底产业已经驶入快车道。

　　放眼碳化硅衬底的市场，目前国外厂商掌握话语权，但伴随国内产业链公司加速布局，我国市场份额将逐步扩大，天岳先进便是其中的典型代表，下游客户包括国际上知名半导体企业英飞凌、博世等，一旦通过客户验证，碳化硅衬底的放量，尤其是导电型碳化硅衬底的批量供货，对于公司业绩的驱动无疑将立竿见影。

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