封装测试服务行业市场需求与投资规划

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1、封装测试服务行业市场需求与投资规划一、 光刻胶：半导体工艺核心材料，道阻且长光刻胶是光刻工艺最重要的耗材。光刻胶是一种通过特定光源照射下发生局部溶解度变化的光敏材料，主要作用于光刻环节，承担着将掩模上的图案转化到晶圆的重要功能。进行光刻时，硅片上的金属层涂抹光刻胶，掩膜上印有预先设计好的电路图案，光线透过掩膜照射光刻胶。如果曝光在紫外线下的光刻胶变为溶剂，清除后留下掩膜上的图案，此为正性胶，反之为负性胶。（一）先进制程推动产品迭代，半导体光刻胶壁垒最高光刻胶可以根据曝光光源波长、显示效果和化学结构三种方式进行分类。根据曝光波长的不同，目前市场上应用较多的光刻胶可分为g线、i线、KrF、ArF和

2、EUV5种类型。光刻胶波长越短，加工分辨率越高，不同的集成电路工艺在光刻中对应使用不同波长的光源。随着芯片制程的不断进步，每一代新的光刻工艺都需要新一代的光刻胶技术与之相匹配。g/i线光刻胶诞生于20世纪80年代，当时主流制程工艺在08-12m，适用于波长436nm的光刻光源。到了90年代，制程进步到035-05m，对应波长更短的365nm光源。当制程发展到035m以下时，g/i线光刻胶已经无法制程工艺的需求，于是出现了适用于248纳米波长光源的KrF光刻胶，和193纳米波长光源的ArF光刻胶，两者均是深紫外光刻胶。EUV（极紫外光）是目前最先进的光刻胶技术，适用波长为135nm的紫外光，可用

3、于10nm以下的先进制程，目前仅有ASML集团掌握EUV光刻胶所对应的光刻机技术。根据显示效果的不同，光刻胶可分为正性和负性。如果光刻胶是正性的，在特定光线照射下光刻胶会发生反应并变成溶剂，曝光部分的光刻胶可以被清除。如果为负性光刻胶，曝光的光刻胶反应不再是溶剂，未曝光的光刻胶被清除。光分解型光刻胶采用含有重氮醌类化合物材料作为感光剂，光线照射后发生光分解反应，由油性变为水性溶剂，可制造正性光刻胶。光交联型光刻胶采用聚乙烯醇月桂酸酯作为光敏材料，光线照射后形成一种网状结构的不溶物，可起到抗蚀作用，适用于制成负性光刻胶。化学放大型光刻胶使用光致酸剂作为光引发剂，光线照射后，曝光区域的光致酸剂会产

4、生一种酸，并在后热烘培工序期间作为催化剂移除树脂的保护基团，使树脂变得可溶。化学放大光刻胶对深紫外光源具有良好的光敏性，具有高对比度、分辨率等优点。（二）光刻胶市场稳定增长，ArFi占比最高半导体光刻胶市场增速稳定。伴随芯片制程工艺的升级，光刻胶市场需求量也随之增加。根据TECHECT数据，2021年全球光刻胶市场规模约为19亿美元，同比增长11%，预计2022年将达到2134亿美元，同比增长1232%。具体来看，在7nm制程的EUV技术成熟之前，ArFi光刻胶仍是市场主流，占比高达368%，KrF和g/i光刻胶分别占比为358%和147%。目前国内从事半导体光刻胶研发和生产的企业包括晶瑞股份

5、、南大光电、上海新阳、北京科华等。主要以i/g线光刻胶生产为主，应用集成电路制程350nm以上。KrF光刻胶方面，北京科华、徐州博康已实现量产。南大光电ArF光刻胶产业化进程相对较快，公司先后承担国家02专项高分辨率光刻胶与先进封装光刻胶产品关键技术研发项目和ArF光刻胶产品的开发和产业化项目，也是第一家ArF光刻胶通过国内客户产品验证的公司，其他国内企业尚处于研发和验证阶段。二、 半导体材料景气持续，市场空间广阔半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。无论从科技或经济发展的角度来看，半导体都至关重要。2010年以来，全球半导体行业从PC时代进入智能手机时代，成为全球创新最为活跃的

6、领域，广泛应用于计算机、消费类电子、网络通信和汽车电子等核心领域。半导体产业主要由集成电路、光电子、分立器件和传感器组成，据WSTS世界半导体贸易统计组织预测，到2022年全球集成电路占比8422%，光电子器件、分立器件、传感器占比分别为741%、510%和326%。半导体工艺复杂，技术壁垒极高。芯片生产大体可分为硅片制造、芯片制造和封装测试三个流程。其中硅片制造包括提纯、拉单晶、磨外圆、切片、倒角、磨削、CMP、外延生长等工艺，芯片制造包括清洗、沉积、氧化、光刻、刻蚀、掺杂、CMP、金属化等工艺，封装测试包括减薄、切割、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋成型、终测等工艺。整体而言，硅片制造和芯

7、片制造两个环节技术壁垒极高。目前多晶硅厂商多采用三氯氢硅改良西门子法进行多晶硅生产。具体工艺是将氯化氢和工业硅粉在沸腾炉内合成三氯氢硅，通过精馏进一步提纯高纯三氯氢硅，后在1100左右用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上，进而得到电子级多晶硅。目前8寸和12寸硅片大多通过直拉法制备，部分6寸和8寸硅片则通过区熔法制得。直拉法是将高纯多晶硅放入石英坩埚内，通过外围的石墨加热器加热至1400，随后坩埚带着多晶硅融化物旋转，将一颗籽晶浸入其中后，由控制棒带着籽晶作反方向旋转，同时慢慢地、垂直地由硅融化物中向上拉出，并在拉出后和冷却后生长成了与籽晶内部晶格方向相同的单晶硅棒。区熔法利用高频

8、线圈在多晶硅棒靠近籽晶一端形成熔化区，移动硅棒或线圈使熔化区超晶体生长方向不断移动，向下拉出得到单晶硅棒。单晶硅棒研磨成相同直径，然后根据客户要求的电阻率，多采用线切割将晶棒切成约1mm厚的晶圆薄片。三、 功率器件行业发展情况（一）功率器件行业的新技术发展情况与趋势1、模块化功率器件行业集成化的技术发展趋势随着功率器件应用场景不断拓展，下游产品对其电能转换效率、稳定性、高压大功率需求及复杂度提出了更高要求。功率器件的组装模块化和集成化能有效满足要求，有助于优化客户使用体验并保障产品配套性和稳定性，功率器件的组装模块化和集成化将成为行业技术发展的主流趋势。同时，随着工艺技术的不断升级，更高性能、

9、更小体积的功率器件为模块化和集成化创造了技术条件。2、第三代半导体材料有望实现突破当前功率器件产业正在发生深刻的变革，其中新材料成为产业新的发展重心。以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等材料因其宽禁带、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等优异的性能成为新型的半导体材料，属于新兴领域，具有极强的应用战略性和前瞻性。目前美欧、日韩及中国台湾等地区已经实现SiC、GaN等新材料功率器件的量产。部分境内企业通过多年的技术和资本积累，依托国家产业政策的重点扶持，也已开始布局新型半导体材料领域。由于新型半导体材料属于新兴领域，国内厂商与国际巨头企业的技术差距不断缩小，因此有望抓住机遇、实现突破并抢占未来市场

10、。（二）功率器件行业的新产业发展情况1、功率器件行业新能源汽车与充电桩发展情况新能源汽车普遍采用高压电路，需要频繁进行电压变化，对电压转换电路需求大幅提升。IGBT、MOSFET等功率器件用于主驱动系统的逆变器、变压器、换流器等，其需求相应增大。除了动力系统，功率器件在新能源汽车上应用还涵盖了安全配置、电动门窗及后视镜、人车交互系统、仪表盘、车灯、娱乐系统及底盘系统等。汽车电子随着新能源汽车的发展呈越来越热的趋势，汽车内部电子系统数量的需求不断攀升，越来越多汽车制造商都在逐步加大电动汽车技术的研发投入。新能源汽车充电桩为功率器件另一大增量，根据中国汽车充电基础设施促进联盟的统计，2016年至2

11、021年，我国公共充电桩和专用充电桩的保有量由588万个增长至11470万个，呈爆发式增长，带动了核心零部件IGBT、MOSFET等功率器件的市场需求。2、功率器件行业工业和智能电网发展情况工业领域是功率器件另一大需求市场。工业领域中，数控机床、牵引机等电机对功率器件需求较大，主要使用的功率器件是IGBT。随着工业40不断推进，工业的生产制造、仓储、物流等流程改造对电机需求不断扩大，工业功率器件需求增加。太阳能、风能等新能源发电过程中产生的电能，需要经过IGBT、MOSFET等功率器件的变换，之后才能入网传输。功率器件作为智能电网的核心部件，可以增强电网的灵活性与可靠性，使得智能电网实现电力高

12、效节能的传输。未来新能源市场的快速发展和智能电网建设的推进将催生出对功率器件需求的稳步增长。四、 CMP：半导体平坦化核心技术，国内龙头放量在即CMP，又名化学机械抛光，是半导体硅片表面加工的关键技术之一。CMP是半导体先进制程中的关键技术，伴随制程节点的不断突破，CMP已成为035m及以下制程不可或缺的平坦化工艺，关乎着后续工艺良率。CMP采用机械摩擦和化学腐蚀相结合的工艺，与普通的机械抛光相比，具有加工成本低、方法简单、良率高、可同时兼顾全局和局部平坦化等特点。其中化学腐蚀的主要耗材为抛光液，机械摩擦的主要耗材为抛光垫，两者共同决定了CMP工艺的性能及良率。（一）CMP系统复杂，抛光液和抛

13、光垫为核心CMP系统主要耗材可分为抛光液和抛光垫，分别占据抛光材料成本的49%和33%。其他抛光材料还包括抛光头、研磨盘、检测设备、清洗设备等。抛光液是一种由去离子水、磨料、PH值调节剂、氧化剂以及分散剂等添加剂组成的水溶性试剂。在抛光的过程中，抛光液中的氧化剂等成分与硅片表面材料产生化学反应，在表面产生一层化学反应薄膜，后由抛光液中的磨粒在压力和摩擦的作用下将其去除，最终实现抛光。抛光液可根据应用工艺环节、配方中磨粒、PH值的不同进行分类。根据配方中磨粒的不同，可分为二氧化硅、氧化铈、氧化铝磨粒等三大类。二氧化硅磨粒活性强、易于清洗且分散性及选择性好，多用于硅、SiO2层间介电层的抛光。缺点

14、是硬度大，容易对硅片表面造成损伤，且抛光效率较低。氧化铝磨粒抛光效率高，但硬度强、选择性低且团聚严重，因此抛光液中常需加入各类稳定剂和分散剂，导致成本相对较高。氧化铈磨粒硬度低，抛光效率高，平坦度高，清洁无污染，但团聚严重，也需加入各类稳定剂和分散剂，且铈属于稀有金属，成本较高。根据PH值的不同，可分为酸性抛光液和碱性抛光液。酸性抛光液具有抛光效率高、可溶性强等优点，多用于对铜、钨、铝、钛等金属材料进行抛光。其缺点是腐蚀性较大，对抛光设备要求高，所以常选择向抛光液中添加抗蚀剂（BTA）提高选择性，但BTA的添加容易降低抛光液的稳定性。不同于酸性抛光液，碱性抛光液具有腐蚀性小、选择性高等优点，多

15、数用于抛光硅、氧化物及光阻材料等非金属材料。碱性抛光液的缺点也较为明显，因为不容易找到在弱碱性中氧化势高的氧化剂，所以抛光效率较低。抛光垫是负责输送和容纳抛光液的关键部件。在抛光的过程中，抛光垫具有把抛光液有效均匀地输送到抛光垫的不同区域、清除抛光后的反应物、碎屑等、维持抛光垫表面的抛光液薄膜，以便化学反应充分进行、保持抛光过程的平稳、和晶圆片表面不变形等功能。（二）工艺制程持续升级，CMP市场稳定增长半导体行业高景气带动CMP市场稳定增长。伴随半导体材料行业景气度向上，CMP材料市场有望受下游市场驱动，保持稳健增速。2020年全球抛光液和抛光垫全球市场规模分别为134和82亿美元。中国CMP

16、材料市场涨幅趋势与国际一致，2021年抛光液和抛光垫市场规模分别为22和13亿元。中国正全面发展半导体材料产业，CMP抛光产业未来增长空间广阔。先进制程为CMP材料市场扩容提供动力。随着芯片制程不断微型化，IC芯片互联结构变得更加复杂，所需抛光次数和抛光材料的种类也逐渐变多。在芯片制造过程中，需要将电路以堆叠的方式组合起来，制程越精细，所堆叠的层数就越多。在堆叠的过程中，需要使用到氧化层、介质层、阻挡层、互连层等多个薄膜层交错排列，且每个薄膜层所用到的抛光材料也不相同。此外，随着D存储芯片结构逐渐由2D转向3D，CMP抛光层数和所用到的抛光材料种类也在不断增加。根据美国陶氏杜邦公司公开数据，5

17、nm制程中抛光次数将达25-34次，64层3DD芯片中的抛光次数将达到17-32次，抛光次数均较前一代制程大幅增加。伴随制程工艺的发展，CMP材料市场有望不断扩容，成长空间较大。定制化抛光材料为未来发展趋势。定制化发展有望给国产企业带来更多机遇，国内CMP抛光材料企业可以凭借本土化优势与国内晶圆制造商展开深度合作，专注于具有专用性产品的研发。专用化、定制化有望成为CMP材料制造商产业升级趋势。（三）CMP壁垒较高，产品配方具备较强为匹配晶圆加工制程，CMP技术平整度要求高。CMP抛光材料的技术更新动力源自下游晶圆的技术更新。晶圆制程工艺不断提升，从10nm到现在5nm、3nm，工艺制程迭代速度

18、极快。为了满足精细化程度更高的工艺制程，对CMP材料的要求也随之变高。当前IC芯片要求全局平整落差100A-1000A（约等于原子级10-100nm）的超高平整度。配方的调配为一大技术难点。由于CMP抛光液应用众多，不同的客户有不同的需求，专用性较强，且需要加入氧化剂、络合剂、表面活性剂、缓蚀剂等多种添加试剂，如何调配出合适的抛光液配方需要企业长时间的技术积累和不断的研发尝试。目前许多配方受到专利保护，行业研发壁垒高。试错成本高、认证时间长。企业需要不断找到合适配方、稳定制作工艺及设计图案，从而获得较好的、稳定的抛光速率和抛光效果，因此CMP材料的研究消耗时间成本较高，需要较长时间来试错摸索工

19、艺指标、产品配方等对物理参数及性能的影响，形成较高的行业know-how壁垒。（四）竞争格局高度集中，国内厂商加速追赶CMP抛光液市场，美国Carbot是国际龙头，安集科技为国内龙头。目前全球抛光液市场主要由美日厂商垄断，美国Cabot、美国Versum、日本日立、日本Fujimi和美国陶氏杜邦五家美日厂商占据全球抛光液近八成的市场份额，安集科技仅占约3%。国内市场中，美国Cabot占约64%，安集科技市占率为22%。全球抛光垫市场一家独大，稳步前进。当前全球抛光垫市场主要由美国的陶氏杜邦垄断，市占率高达79%，其他公司如美国Cabot、日本Fujimi、日本Hitachi等市占率在5%以内。

20、内资企业中，鼎龙股份、江丰电子和万华化学具备相应的生产力。其中，鼎龙股份为国内抛光垫龙头企业，生产的抛光垫意在对标美国陶氏杜邦集团。随着国内晶圆厂扩张，需求提升，为确保供应链的稳定，内资企业迎来发展潮。五、 MEMS行业发展概况MEMS是指用微电子加工的方法精密制造的机械装置，其实质是将机械系统微型化。根据Yole统计，2020年全球MEMS行业市场规模为120亿美元，预计2026年市场规模将达到183亿美元，2020-2026年均复合增长率为73%，呈现逐年稳步上升的态势。MEMS产品主要可以分为MEMS传感器和MEMS执行器。其中传感器是用于探测和检测物理、化学、生物等现象和信号的器件，而

21、执行器是用于实现机械运动、力和扭矩等行为的器件。MEMS产品目前以MEMS传感器为主，MEMS执行器中，射频器件市场规模最大。因此，MEMS的大规模应用主要集中在传感器和射频器件。（一）MEMS传感器行业发展概况传感器是物体实现感知功能的主力，通常由传感器模块、微控制器模块、无线通信模块以及电源管理模块四个部分构成。传感器感知状态数据，微控制器存储和处理数据，无线通信模块接收微控制器模块处理的数据之后再通过网络传输到远端的数据采集平台。MEMS技术是将微米级的敏感组件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上，再利用硅基微纳加工工艺进行批量制造，从而形成了MEMS传感器，广泛应用于汽车电子、消

22、费电子、工业、医疗、航空航天、通信等领域。根据Yole统计，2020年全球MEMS传感器市场规模为90亿美元，预计2026年市场规模将达到128亿美元，2020-2026年均复合增长率为61%。消费电子、汽车电子和工业控制是应用MEMS最多的三个下游板块，也是近年最大的增长点。（二）MEMS射频器件行业发展概况MEMS射频器件（RFMEMS）是MEMS技术的重要应用领域之一。MEMS射频器件用于射频和微波频率电路中的信号处理，是一项将能对现有雷达和通讯中射频结构产生重大影响的技术。随着信息时代的来临，在无线通信领域，特别是在移动通信和卫星通信领域，正迫切需要一些低功耗、超小型化且能与信号处理电

23、路集成的新型器件，并希望能覆盖包括微波、毫米波和亚毫米波在内的宽频波段。采用MEMS技术制造的无源器件能够直接和有源电路集成在同一芯片内，实现射频系统的片内高集成，消除由片外分立元件带来的寄生损耗，真正做到系统的高内聚、低耦合，能显著提高系统的性能。MEMS技术在射频领域的应用可分为可动的和固定的两类。可动的MEMS器件包括开关、调谐器和可变电容，固定的MEMS器件包括本体微机械加工传输线、耦合器和滤波器。其中，滤波器是射频前端的关键核心器件之一，约占整个射频前端市场超过60%的份额。根据Yole统计，2020年MEMS射频器件的市场规模为21亿美元，预计2026年市场规模将达到40亿美元。六

24、、 半导体景气度超预期，晶圆厂商积极扩产目前部分终端需求仍然强劲，晶圆代工厂产能利用率维持历史高位，预计全年来看结构性缺货状态依旧严峻。据SEMI于2022年3月23日发布的最新一季全球晶圆厂预测报告，全球用于前道设施的晶圆厂设备支出预计将同比增长18%，并在2022年达到1070亿美元的历史新高。由于半导体材料与下游晶圆厂具有伴生性特点，本土材料厂商将直接受益于中国大陆晶圆制造产能的大幅扩张。成熟制程供需持续紧张，国内晶圆厂扩产规模维持高位。受益于成熟制程旺盛需求及大陆地区稳定的供应链，大陆晶圆厂快速扩产。根据SEMI报告，2022年全球有75个正在进行的晶圆厂建设项目，计划在2023年建设

25、62个。2022年有28个新的量产晶圆厂开始建设，其中包括23个12英寸晶圆厂和5个8英寸及以下晶圆厂。分区域来看，中国晶圆产能增速全球最快，预计22年8寸及以下晶圆产能增加9%，12寸晶圆产能增加17%。七、 功率器件行业发展概况功率器件是一种半导体分立器件，主要包括二极管、晶闸管、IGBT、MOSFET等产品，具体用途是变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、开关等。从应用范围来看，MOSFET和IGBT适用范围最广，二者市场规模之和占整体功率器件的一半以上。目前我国已经通过大力研发与外延并购，在芯片设计与工艺上不断积累，一方面实现了二极管、晶闸管等传统的功率器件的突破，具备与国际品牌竞争的水

26、平实力；另一方面在技术壁垒较高的IGBT、MOSFET等产品领域的技术研发和生产制造亦有所成就。在国家政策支持，产业生态逐渐完善，人才水平逐渐提高的背景下，中国本土企业有望进一步向高端功率器件领域迈进。目前国内功率器件产业链日趋完善，相应技术不断取得突破。同时，中国拥有全球最大的功率器件消费市场，伴随国内功率器件行业进口替代的发展趋势，未来中国功率器件行业将继续保持增长。（一）IGBT行业发展概况IGBT全称绝缘栅双极晶体管，是由双极型三极管和MOSFET组成的复合全控型电压驱动式功率器件。IGBT具有电导调制能力，相对于MOSFET和双极晶体管具有较强的正向电流传导密度和低通态压降。IGBT

27、的开关特性可以实现直流电和交流电之间的转化或者改变电流的频率，有逆变和变频的作用，可以应用于逆变器、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。因此，从小家电、数码产品，到航空航天、高铁领域，再到新能源汽车、智能电网等新兴应用都会大量使用IGBT。根据Yole统计，2020年全球IGBT市场规模为54亿美元，预计2026年市场规模将达到84亿美元，2020-2026年均复合增长率为76%。中国目前拥有全球最大的IGBT消费市场，根据Yole统计，2020年我国IGBT市场规模为21亿美元，约占全球IGBT市场规模的39%。IGBT是我国重大科技突破专项中的重点扶持项目，被称为电力电子行业里的C

28、PU。我国IGBT产业起步较晚，目前市场主要被国外产品垄断，未来进口替代空间巨大，目前IGBT在轨道交通领域已经实现了技术突破。此外，在新能源汽车领域，IGBT是电控系统和直流充电桩的核心器件，随着未来新能源汽车等新兴市场的快速发展，IGBT产业将迎来黄金发展期。（二）MOSFET行业发展概况MOSFET全称金属氧化物半导体场效应晶体管，是一种可以广泛使用在模拟与数字电路的场效应晶体管。MOSFET的优点在于稳定性好，具有高频、驱动简单、抗击穿性好等特点，适用于AC/DC开关电源、DC/DC转换器。MOSFET下游的应用领域中，消费电子、汽车电子、工业控制、医疗、国防和航空航天、通信占据了主要

29、的市场份额，其中消费电子与汽车电子占比最高。在消费电子领域，主板、显卡的升级换代、快充、Type-C接口的持续渗透持续带动MOSFET的市场需求，在汽车电子领域，MOSFET在电动马达辅助驱动、电动助力转向及电制动等动力控制系统，以及电池管理系统等功率变换模块领域均发挥重要作用，拥有广泛的应用市场及发展前景。MOSFET是功率器件的最大市场，根据Yole统计，2020年全球MOSFET市场规模为76亿美元，预计2026年市场规模将达到95亿美元，2020-2026年均复合增长率为38%。中国目前拥有全球最大的MOSFET消费市场，根据Yole统计，2020年我国MOSFET市场规模为29亿美元，约占全球MOSFET市场规模的38%。过去国内MOSFET的主流产品以平面栅MOSFET为主，在专利保护众多、市场竞争激烈、市场份额最大的低压沟槽栅MOSFET领域，国内虽有涉足，但多以消费品应用为主，缺乏具有自主知识产权和市场竞争力的高端产品。近年来，国内涌现出一大批以中高端MOSFET为主营业务的专业企业，已开始逐渐取代国外产品，国内MOSFET产业将迎来飞速发展。