（一）半导体材料是产业底层基础，全球市场规模近600亿美元
根据半导体制造的工艺流程，半导体材料可以被分为制造材料和封装材料两大类。制造材料主要包括硅片、化合物半导体、光刻胶、光掩模、电子特气、CMP材料、溅射靶材和湿电子化学品，用于IC制造；封装材料主要包括封装基板、键合金丝、引线框架、塑封材料等等，用于IC封装测试。
全球半导体材料市场规模持续，中国大陆成为全球第二大半导体材料市场。根据SEMI统计，2015年全球半导体材料市场规模433亿美元，2020年达到553亿美元，年复合增速达5.01%，其中晶圆制造材料复合增速达7.78%。2021年全球半导体材料市场预计可达到565亿美元，同比增长4.82%，继续保持增长趋势。分地域看，2020年中国台湾地区半导体材料市场规模为123.8亿美元，继续位居全球第一，中国大陆市场规模超过韩国达97.63亿美元，跃居全球第二，其次是韩国市场规模为92.31亿美元，前三占比合计超总市场规模的一半。
晶圆制造材料占比逐步提高，硅片是最大的半导体材料单一市场。从半导体材料结构分布来看，2020年晶圆制造材料规模达349亿美元，占总材料比重从2015年的55%增长到2020年的63%。根据SEMI数据，2020年硅片市场规模达122亿美元，占据晶圆制造材料总规模的35%，远超其他制造材料稳居第一，是最大的半导体材料单一市场，电子特气和光掩模市场规模位列第二、三位，分别为45和42亿美元，而其他制造材料占比均不足10%。
（二）国产替代空间广阔，大陆市场规模超100亿美元
中国大陆半导体材料市场规模增速远超全球平均水平。2020年，中国大陆半导体材料市场规模全球占比为17.65%，相较2016年上升了7.65个百分点，仅次于中国台湾（22.39%）位列全国第二。回望2009-2019年全球半导体材料销售额，中国大陆半导体材料销售额从32.70亿美元增长至86.90亿美元，年复合增长率为10.27%，同比增速整体高于全球。根据SEMI统计，2020年中国大陆市场规模同比增速达12%，高出全球增速7.1个百分点，市场增长势头强劲。
（三）全球晶圆厂扩产趋势下，半导体材料景气度持续向上
制程的进步推动半导体材料价值量增加，需求相应进一步提升。摩尔定律是指集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。在摩尔定律下，芯片工艺制程的技术节点不断向前迈进，半导体制造材料的成本也不断上升，从而推动半导体材料的需求提升。根据IBS数据显示，每当向前推进一个节点时，流片成本将提升50%，其中很大部分是由于半导体制造材料价值提升所致。以光掩模为例，在16/14nm制程中，所用掩模成本在500万美元左右，到7nm制程时，掩膜成本迅速升至1500万美元。
全球晶圆厂扩产趋势明显，大陆新增产能尤为可观，拉动半导体材料需求。根据SEMI数据显示，2017-2020年全球新增半导体产线共计62条，其中中国大陆有26条产线，占比超40%。此外，全球半导体制造商将于2021年底前开始建设19座新的高产能晶圆厂，并在2022年再开工建设10座，以满足市场对芯片的加速需求。其中，中国和中国台湾地区将各建有8座，处于全球新建晶圆厂数量领先地位，其次是美洲紧随其后，共建有6座。在8英寸晶圆方面，SEMI预计2021年全球8英寸晶圆厂设备支出将进一步扩大，逼近40亿美元，而中国大陆将以200mm的产能居全球领先地位，其市场份额将达到18％，其次是日本和中国台湾地区，分别达到16％。全球晶圆厂扩产背景下，中国大陆作为晶圆制造产能的新兴领域，将进一步拉动上游半导体材料需求。
（一）硅片是半导体制造的基石，高纯度大尺寸为主流方向
根据晶胞的排列方式，硅可被划分为单晶硅和多晶硅。其中，单晶硅的晶胞是有序、有规律的，而多晶硅的晶胞是无序、无规律的。相比于多晶硅，单晶硅由于其晶胞规则有序，导电能力较强，同时光电转换效率更高，被广泛应用于太阳能和电子领域。从制作工艺来讲，多晶硅是单晶硅的上游材料，单晶硅棒是利用直拉法或区熔法对多晶硅的原子结构进行重组而获得。上游多晶硅原料的主要成本为电力，国内半导体硅料的主要厂商为黄河水电，国际企业主要有德国瓦克。
硅片根据其下游应用可以主要分为半导体硅片和光伏硅片，半导体硅片比光伏硅片的要求更高，其中纯度为最大不同，纯度要求决定制作工艺的难易。光伏领域同时使用单晶硅及多晶硅，纯度要求为99.9999%左右（4-6N），由于对纯度、曲翘度等参数要求较低，其制造过程也相对简单。半导体领域只使用单晶硅，随着其制程的不断缩小，芯片制造工艺对硅片缺陷密度与缺陷尺寸的容忍度也在不断降低，要求其纯度达到99.999999999%（11N）以上，以通过国际主流晶圆厂的审核认证。半导体硅片技术要求高，叠加下游需求旺盛因素，通常附加值也较高，因此更具投资潜力。
（二）需求推动下硅片量价齐升，2021硅晶圆出货面积预计创新高
下游需求带动硅片需求持续增长，2021年出货面积将创新高，硅片价格将保持高位。半导体硅片在半导体制造材料中占比为37%，是占比最高的半导体材料。90%的芯片都需要硅片作为基础，所以半导体硅片市场规模与半导体市场规模变化趋势具有一致性。随着半导体市场规模的增长，对应全球硅片出货面积从2011年的90亿平方英寸增至2020年的125亿平方英寸，CAGR为3.7%。从硅片价格来看，自2011年开始，全球半导体硅片价格因产能过剩持续下滑，直至2016年拐点出现，2017年重回上升通道，2019年价格升至0.95美元/平方英寸。考虑后疫情时代下各应用领域对各类芯片需求提升，硅片供应持续紧张，全球半导体硅片大厂陆续展现涨价意愿。2020年12月，环球晶圆表示公司目前全产能满载，并透露已调涨300mm晶圆现货价，其余产品现货价也将逐步调涨。2021年3月全球第一大半导体硅片厂商信越化学宣布从2021年4月起对其所有硅产品的销售价格提高10%-20%，主要是原材料金属硅的成本上升和中国市场需求的强劲增长导致供应短缺。考虑到全球晶圆厂大幅扩产带来的增量需求，预计硅片价格仍将保持高位。
12英寸硅片出货量比重超过60%，未来仍将继续提升。随着终端芯片的先进制程占比持续增加，对12英寸硅片的需求也相应扩张，全球12英寸半导体硅片占总体出货量的比重从2010年的50%增至2020年的63%，整体呈现稳定上升趋势。由此可预计未来下游晶圆厂将继续集中于12英寸硅片的研发和扩产，12英寸硅片出货占比还将进一步增加。
（三）行业格局呈寡头垄断，国产替代蓄势待发
全球半导体硅片行业市场主要由四家厂商占据，占比高达86.6%，整体呈现寡头垄断格局。半导体硅片行业市场集中度较高，根据SEMI数据，2020年全球前五大半导体硅片厂商分别为日本的信越化学、日本盛高(SUMCO)、中国台湾地区的环球晶圆、德国SiltronicAG以及韩国的SKSiltron。其中，日本的信越化学和SUMCO合计份额为49.04%，前五大厂商一共占据全球半导体硅片市场超过85%的份额，但相较2019年市场占比总和有所下降。2021年2月，环球晶圆公开收购SiltronicAG50.8%股份，按合并后营收规模来看，环球晶圆市场份额居第二位，占比26.26%，此后半导体硅片市场寡头变为四家。
（一）光刻胶是半导体制造关键材料，产业链涉及范围广泛
光刻胶又称光致抗蚀剂，由成膜剂、光敏剂、溶剂和添加剂等主要化学品成分和其他助剂组成，是半导体制造的关键性材料。光刻胶通常应用在光刻工艺中，光刻工艺历经硅片表面脱水烘烤、旋转涂胶、软烘、曝光、曝光后烘烤、显影、坚膜烘烤、显影检查等工序。在光刻过程中，光刻胶被均匀涂布在衬底上，经过曝光、显影与刻蚀等工艺，将掩膜版上的图形转移到衬底上，形成与掩膜版完全对应的几何图形。光刻工艺约占整个芯片制造成本的35%，耗时占整个芯片工艺的40-50%，是半导体制造中最核心的工艺。
（二）半导体光刻胶市场规模近20亿美元，海外企业长期垄断
半导体光刻胶市场增速高于整体，尤其高端半导体光刻胶需求旺盛，中国半导体光刻胶市场高速增速。近5年，全球半导体光刻胶市场呈快速增长趋势，市场规模从2015年的13亿美元提高到2020年的约21亿美元（不包括EUV光刻胶），其中负胶和g线光刻胶市场规模增长幅度较小，高端半导体光刻胶ArF、KrF光刻胶市场规模占比逐步提升，合计占比超过总体的75%。中国半导体光刻胶市场规模快速增长，从2015年约10亿元提高到2020年的约25亿元，复合增速达到20%。
在半导体光刻胶细分领域，日本市场仍具有较高话语权，尤其是ArF光刻胶和EUV光刻胶领域。日本JSR、信越化学、东京应化和住友化学占据ArF光刻胶市场前四，市占率分别为25%、23%、20%和15%，合计市场份额高达83%。而在EUV光刻胶领域，日本企业合计市场占比近90%，掌握极高主导权，其中日本JSR作为可实现量产的厂商之一，将于2021年10月底完成对美国Inpria的收购，继续增强技术优势。Inpria一直致力于开发基于金属的EUV光刻胶，该金属基光刻胶在干蚀刻过程中的图案转移性能方面优于传统光刻胶，非常适合半导体量产工艺。此外，在g/i线光刻胶和KrF光刻胶，日本也分别占据全球64%和74%的份额。
（三）供需关系变化带来新机遇，国产替代迎来机遇期
放眼全球市场，晶圆扩产增与先进制程占比提升增加光刻胶需求，海外供应链不稳定加剧供需紧张关系。从需求端来看，光刻工艺是芯片制作过程中不可缺少的一环，光刻胶在半导体制造材料中占有稳定比例，光刻胶及光刻胶辅助材料合计占比可达总成本的14%。随着下游各大晶圆厂纷纷扩产，对半导体光刻胶的需求也相应逐年提升。此外，随着芯片制程逐渐往先进制程发展，高价值量的ArF、KrF光刻胶市场占比也会相应提升，从而带动整个光刻胶市场规模的进一步增长。2021年2月13日，日本福岛地震事件使信越化学在当地的KrF生产线受到较大破坏，导致其对中国大陆多家一线晶圆厂限制供货KrF光刻胶，并通知对更小规模晶圆厂停止供货KrF光刻胶，反映出海外供应链给供给端带来的不稳定性。
半导体光刻胶行业过去主要面临原材料、设备、技术和客户认证四大壁垒。原材料壁垒和设备壁垒主要是指光刻胶上游产业链的资源主要被海外垄断，国内供给和定价受限，以致前期投资规模巨大。除进口基本原料外，大部分光刻胶专用试剂和配方由于技术限制目前无法实现国产化。高端光刻设备方面，荷兰ASMAL、韩国NIKON、CANON三家大厂实现寡头垄断，市场规模合计占比超九成且定价昂贵，单台EUV光刻机售价可超过1亿欧元，致使国内高端光刻机面临严重短缺的局面。技术壁垒是进入光刻胶行业的最大壁垒，主要是指研发光刻胶产品所面临的各种难题，包括差异化需求的产品配方，高品质的化学品用料以及复杂的工艺过程和严格的参数结果要求等等。客户认证壁垒主要在于企业打破技术壁垒之后会面临较长的客户认证周期，认证周期和下游客户对原有生产厂商的黏性无疑给光刻胶生产厂商带来较大的资金压力。
（一）电子特气是半导体制造的“血液”，市场进入壁垒高
电子特气是半导体制造的“血液”。电子特气的使用穿透半导体制造的整个过程，根据全球晶圆制造材料市场占比分布，电子特气为晶圆制造第二大耗材，占比达13%。根据电子特种气体所参与的工艺环节不同，可将电子特种气体分成六大类，分别为化学气相沉积、离子注入、光刻胶印刷、扩散、刻蚀和掺杂。其中三氟化氮（NF3）是目前应用最广泛的电子特气，占全球电子气体产量的50%，是一种强氧化剂，常应用于半导体的刻蚀环节中。
（二）中国电子特气市场快速增长，2024年规模预计达到230亿元
种气体市场规模呈逐年上升趋势。2011-2018年期间，全球特种气体市场逐年扩张，年均复合增长率达8.8%，近五年的市场规模增速趋近于5%。就中国特种气体市场而言，2011-2020年其年均复合增长率达10.0%，高于全球增速1.2个百分点。从中国占全球市场规模比例来看，2018年中国市场规模为584亿元，占全球比例约为21%，占比变化较稳定。
中国电子特气市场提速明显，2024年规模预计达到230亿元。2020年全球半导体电子特气市场规模约为43亿美元，2021年市场预计将继续扩张，有望超过45亿美元。2020年中国电子特气市场规模为150亿元，年均复合增速高达13%，相较全球水平提速明显。根据中国半导体协会预测，2024年中国电子特气市场规模将达到230亿元。
电子特气市场规模大小与半导体产业发展情况联系紧密。从电子特气的下游应用市场分布来看，半导体是电子特种气体消费量最大的市场。根据Linx统计，半导体所消费的特种气体占全球电子特气总市场的73%，其次为面板显示，占比约20%。我国电子特气市场中，半导体需求占比最高达42%，面板显示紧随其后，占比高达37%，主要与我国半导体领域相较面板、光伏等领域发展相对滞后有关。
（三）电子特气行业高度集中，国际巨头形成寡头垄断
（一）CMP是晶圆制造关键工艺，抛光垫/液是核心耗材
CMP即化学机械抛光（ChemicalMechanicalPolishing，CMP），是在半导体制造过程中通过化学腐蚀和机械研磨作用的有机结合实现晶圆表面全局均匀平坦化的关键工艺，也是制程节点在0.35μm及以下芯片制造中唯一可实现全局平坦化的工艺技术。
硅片作为集成电路芯片的基础材料，其表面粗糙度和平整度是影响集成电路刻蚀线宽的重要因素之一。最初，半导体基片大多采用机械抛光实现平坦化，但这种做法对晶圆表面损伤较为严重，基于淀积技术的溅射玻璃SOG（spin-on-glass）、低压CVD（ChemicalVaporDeposition，化学气相沉积）、等离子体增强CVD、偏压溅射和热回流、淀积-腐蚀-淀积等方法也曾应用于IC工艺，平面化能力从几微米到几十微米不等，均属于局部平坦化技术，无法满足特征尺寸在0.35μm以下的全局平坦化。
抛光液和抛光垫是CMP工艺流程的核心耗材。CMP抛光材料包括抛光液（polishingslurry）、抛光垫（polishingpad）和钻石碟（conditiondisk），耗用量随晶圆产量和CMP平坦化工艺步骤数增加而增加。从价值量占比来看，CMP材料是晶圆制造的核心耗材，占晶圆制造总成本的约7%；而在CMP材料中，抛光液和抛光垫是最核心材料，分别占CMP材料总价值的49%和33%，两者决定了CMP工艺的基础抛光效果，并与设备操作、硅片等因素共同影响最终的抛光效果与效率。
抛光垫：由疏松多孔的材料制成，一般为聚亚氨酯类，有一定弹性，其主要作用包括：存储及传输抛光液至抛光区域，使抛光持续均匀进行；传递机械载荷；将抛光过程中的副产物（如氧化产物、抛光碎屑等）带出抛光区域；形成具有一定厚度的抛光液层，提供化学反应和机械研磨的发生场所。根据制造所用材料，抛光垫可以分为硬质和软质两类。硬质抛光垫有利于实现工件表面较高的平整度；软质抛光垫则可以获得较薄表面损伤层和粗糙度较低的晶圆表面。抛光垫常见表面结构主要有五种，抛光垫表面的沟槽和孔洞直接影响着抛光液的存储、流动和废液的排除，间接影响抛光去除质量。随着CMP工艺的进行，抛光垫的物理和化学性能会发生变化，因此其寿命通常只有45-75小时，需要定时整修与更换以恢复原有性能，属于消耗品。
CMP抛光材料的上游企业主要包括研磨剂企业、化工企业、包装材料企业和滤芯企业，下游的应用领域为半导体制造产业，包括集成电路、分立器件、光电子器件和传感器四个领域。半导体制造流程复杂，对于CMP抛光材料要求高，国外企业掌握着主要原材料研磨剂的制造技术，如日本富士、美国嘉柏等。研磨剂颗粒一般为纳米级，要求均匀成核、生长时抑制二次成核，且必须保持质量稳定、颗粒分布均匀、大小均匀，才能避免使用过程中对硅片或晶圆造成损伤。国内CMP抛光材料制造厂商大多从美国、日本、韩国等国家进口原材料。CMP抛光材料的下游为半导体产业，2000年后中国内地开始承接半导体产业的第三次转移，伴随中国半导体产业的迅速成长，包括CMP抛光材料在内的半导体材料产业有望迎来新一轮增长。
CMP抛光垫/液具有技术、专利及客户认证体系等极高的行业壁垒。技术方面，抛光垫制造的技术难点在于需要通过多次试错寻找合适的材料配方、制作工艺以及表面结构图案，来实现较好且稳定的抛光效率和抛光效果。抛光液的技术难点则主要在于各种组分的质量浓度比例和工艺流程，同样需要企业通过不断试错、优化配方和工艺流程来寻找能够获得最佳抛光效果的方案。除此之外，抛光液/垫下游客户认证也构成另一行业壁垒。由于抛光材料对芯片的良率具有重要影响，且其成本占比相对较低，因此具有资本密集和技术密集属性的晶圆厂为确保半导体材料的高良品率和高稳定性，对原材料供应商的认证门槛极高、认证周期长，一旦确定就很少更换供应商，导致原材料客户认证门槛极高。
（二）下游产能扩张叠加先进制程发展，CMP材料市场前景广阔
先进制程对CMP工艺及材料提出更高要求。随着摩尔定律的发展，芯片集成度持续提高，先进制程为CMP工艺及材料带来更多增长机会。芯片的制程是用以表征集成电路尺寸大小的一个参数，随着技术进步，代工制程节点不断缩小，从1971年10μm一直发展到如今的10nm、7nm、5nm，线宽不断细小化。在集成电路不断推进的过程中，必然出现多种新技术和新材料，相应地对抛光工艺材料提出了许多新的要求，下游客户在制造过程中使用CMP工艺的集成电路比例也在不断增加，为CMP抛光工艺及材料带来更多增长机会。例如，65nm制程的逻辑芯片的制造需要经过约12道CMP工艺，使用的抛光液种类约为5、6种，而7nm制程所需要的CMP工艺则增加至30多道，使用的抛光液种类接近三十种，抛光液的种类和用量随之大幅增加。存储芯片从2DNAND到3DNAND的技术变革使得CMP工艺步骤次数几乎翻倍，从8步增加至16步，也增加了CMP抛光液的用量需求。根据TECHCET，先进封装以及下一代逻辑和存储器件加速了CMP抛光材料的增长，2020年全球晶圆制造用抛光材料市场规模达到16.6亿美元，2021年有望达到18亿美元。
（三）行业壁垒极高，海外巨头垄断市场，国产替代迎发展新机遇
半导体材料国内供给缺口巨大，多重因素叠加为CMP材料国产替代提供更多发展机遇，国产替代未来可期。需求方面，随着半导体产业逐步向中国大陆转移，国内半导体材料市场需求将持续增长，但目前国产供给缺口巨大，国产化率仅10%，尤其在中美贸易战背景下，国产替代需求强烈；随着制程节点推进，下游晶圆厂扩产，抛光材料的种类和用量随之增加，市场进一步扩容，国内CMP材料厂商迎来更多发展机遇；供给方面，CMP抛光材料是高价值、高消耗材料，其中抛光液被称为“流动的液体黄金”，毛利润率在55%左右，利润空间叠加需求空间吸引资本加速布局抛光材料制造领域，增加国产产品供给。供需两方面动力助推国产CMP抛光材料市场发展。
（一）靶材市场规模不断扩大，下游需求增长可期
溅射靶材是溅射过程中高速度能的离子束轰击的目标材料，是沉积电子薄膜的原材料。溅射是指利用离子流产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面的过程。按使用的原材料材质不同，溅射靶材可以分为金属或非金属单质靶材、化合物靶材、合金靶材等。
靶材产业链呈金字塔分布，可以分为金属提纯、靶材制造、溅射镀膜、终端应用四个环节。金属原材料铝、钛、硅、坞等经过金属提纯，形成高纯金属，即上游原材料。高纯金属通过靶材制造环节，形成溅射靶材。靶材主要包括靶坯、背板等，其中靶坯是溅射靶材的核心部分，背板则主要起到固定溅射靶材的作用，保证各类材质的靶坯在严苛的溅射环境中正常工作。在溅射镀膜过程中，靶坯被高速离子束流轰击，其表面原子溅射出来，沉积于基板从而制成电子薄膜。薄膜材料最终应用于半导体芯片、平板显示器、信息存储、光学元器件等领域。
靶材产业链下游包括半导体芯片、太阳能、显示面板等领域。智研咨询的数据显示，全球靶材下游市场中，平板显示占比最高，达34%，其次是记录媒体和太阳能电池，分别达29%、21%，半导体则占10%。中国靶材应用市场中，占比较高的同样为平板显示、记录媒体，分别达49%、28%，半导体和太阳能电池则分别占9%、8%。下游应用领域市场的不断发展和扩大，将为靶材市场提供新的增长动力，推动靶材产业的发展。
全球半导体用靶材市场规模平稳增长。半导体市场规模的扩大给半导体用靶材市场提供了巨大的增长空间。中研普华产业研究院的数据显示，2013-2016年，全球半导体用靶材市场规模相对稳定，大约11.5亿美元。2017-2020年，半导体用靶材市场规模出现了较大幅度的提升，由2017年的12.4亿美元提升至2020年的15.7亿美元，年复合增长率为8.18%。
中国平板显示靶材市场规模不断扩大。平板显示器的组成部分包括金属电极、绝缘层、发光层、透明导电极等，是溅射靶材的应用领域之一。2016-2020年，中国面板显示市场规模保持稳定，仅2017年出现小幅度波动，但随着技术使用的提高，中国平板显示靶材市场规模保持稳步增长，2019年市场规模同比增长21.43%。根据智研咨询的数据，未来其市场规模仍将保持快速增长，预计在2022年市场规模突破200亿元。
（二）行业壁垒高，国产化替代稳步推进
高纯溅射靶材产品技术含量要求高，流程复杂。在金属提纯环节中，往往需要经过熔炼、合金化和铸造等步骤，最大限度地去除杂质，满足生产过程中对大小尺寸、金属成分的要求。溅射靶材制造环节则需要根据不同性能需求进行工艺设计，并反复进行塑性变形、热处理，工序精细且繁多。溅射镀膜对技术工艺和生产设备的要求最高，在这一过程中，溅射靶材需要在机台中完成溅射反应，溅射机台往往对溅射靶材的形状、尺寸和精度存在诸多限制。不同应用领域对金属材料的选择和性能要求也存在差异。