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半导体原材料产业链海内外发展状况半导体行业发展迅猛，我国存在严重的供应链安全风险
现在全球半导体行业处于2015年以来的新一轮景气周期的震荡下行阶段。根据Wind消息，台积电CEO魏哲家在2019年Q2业绩披露会上预计下半年业务将大幅强于上半年；3纳米工艺研发进展良好。根据Wind数据显示，2019年Q1全球半导体销售额大幅下滑，但是2019年以来，费城半导体指数屡创历史新高。9月12日，达历史最高点1625.16点，也代表了投资者对未来5G、AI等新增需求的乐观态度。我们预期2019年底将走出周期底部。
放眼国内市场，中国集成电路产业规模高速增长。根据半导体行业协会数据，2007年到2018年，中国集成电路产业规模保持高速增长态势，年均复合增长率为15.8%，远远高于全球半导体市场6.8%的增长率，2018年半导体市场规模达1582亿美元，全球占比达33.72%。与此同时，随着《国家集成电路产业发展推进纲要》的出台和大基金的落地，以及国家生产力布局重大项目的投产，我国集成电路产业将迎来未来发展的黄金时期。
长期以来，我国是世界上最大的集成电路消费市场，但是由于核心技术落后，大部分产品严重依赖进口。海关总署公布的数据显示，从2013年开始，我国集成电路进口额突破2000亿美元，已经连续五年远超原油这一战略物资的进口额，位列我国进口最大宗商品。同时，集成电路贸易逆差持续扩大，2018年逆差额达到1933亿美元。我国高端核心芯片CPU、FPGA、DSP等仍主要依赖进口。在我国核心技术受制于人的局面没有根本改变的情况下，应用和整机企业关键产品部件高度依赖进口，特别是关键材料和设备制于人，产业存在供应链安全风险。
半导体材料位于半导体产业链的最上游
半导体行业具有技术难度高、投资规模大、产业链环节长、产品种类多、更新迭代快、下游应用广泛的特点，产业链呈垂直化分工格局。半导体制造产业链包含设计、制造和封装测试环节，半导体材料和设备属于芯片制造、封测的支撑性行业，位于产业链最上游。
半导体产品的加工过程主要包括晶圆制造（前道）和封装（后道）测试，随着先进封装技术的渗透，出现介于晶圆制造和封装之间的加工环节，称为中道。由于半导体产品的加工工序多，所以在制造过程中需要大量的半导体设备和材料。我们主要以最为复杂的晶圆制造（前道）工艺为例，说明制造过程的所需要的材料。
晶圆生产线可以分成7个独立的生产区域：扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光（CMP）、金属化。每个独立生产区域中所用到的半导体材料都不尽相同。
细分种类众多，单品类集中度高
半导体材料包括半导体制造材料与半导体封测材料，2019年4月2日，SEMIMaterialsMarketDataSubscription公布全球半导体材料2018年销售额为519亿美元，同比增长10.6％，超过2011年471亿美元的历史高位。其中，晶圆制造材料和封测材料的销售额分别为322亿美元和197亿美元，同比增长率分别为15.9％和3.0％。2009年，制造材料市场规模与封测材料市场规模相当，从此至今，制造材料市场规模增速一直高于封测材料市场增速。经过近十年发展，制造材料市场规模已达封测材料市场规模的1.62倍。
半导体制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿法化学品与溅射靶材等。根据SEMI预测，2019年硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品的销售额分别为123.7亿美元、43.7亿美元、41.5亿美元、22.8亿美元，分别占全球半导体制造材料行业37.29%、13.17%、12.51%、6.87%的市场份额。其中，半导体硅片占比最高，为半导体制造的核心材料。
转向区域市场方面，根据SEMI统计数据，台湾凭借其庞大的代工厂和先进的封装基地，以114亿美元连续第九年成为半导体材料的最大消费地区。韩国位列第二，中国大陆位列第三。韩国，欧洲，中国台湾和中国大陆的材料市场销售额增长较为强劲，而北美，世界其他地区和日本市场则实现了个位数的增长。（其他地区被定义为新加坡，马来西亚，菲律宾，东南亚其他地区和较小的全球市场。）
半导体材料市场处于寡头垄断局面，国内产业规模非常小。相比同为产业链上游的半导体设备市场，半导体材料市场更细分，单一产品的市场空间很小，所以少有纯粹的半导体材料公司。半导体材料往往只是某些大型材料厂商的一小块业务，例如陶氏化学公司（TheDOWChemicalCompany），杜邦，三菱化学，住友化学等公司，半导体材料业务只是其电子材料事业部下面的一个分支。尽管如此，由于半导体工艺对材料的严格要求，就单一半导体化学品而言，仅有少数几家供应商可以提供产品。以半导体硅片市场为例，全球半导体硅片市场集中度较高，产品主要集中在日本、韩国、德国和中国台湾等发达国家和地区，中国大陆厂商的生产规模普遍偏小。
2018年前五大硅片供应商日本信越化学株式会社、株式会社SUMCO、德国SiltronicAG、台湾环球晶圆股份有限公司和韩国SKSiltronInc.分别占据全球市场份额的29%、25%、15%、14%和10%，产值合计占据超过93%的市场份额。在中国大陆，仅有上海硅产业集团、中环股份、金瑞泓等少数几家企业具备8英寸半导体硅片的生产能力，而12英寸半导体硅片主要依靠进口，自主率非常低。除硅片市场具有寡头垄断特征外，其他原材料市场亦是如此，我们将于后文进一步阐述。
综合来看，我国半导体材料产业链正历经从无到有、从弱到强的重大变革，也必将为引发历史性的投资机遇，下文我们将对硅片、电子特种气体、掩膜版、抛光材料、光刻胶、湿法化学品等做逐一分析。
硅片：市场规模最大的半导体原材料衬底是具有特定晶面和适当电学，光学和机械特性的用于生长外延层的洁净单晶薄片，按照演进过程可分为三代：以硅、锗等元素半导体材料为代表的第一代，奠定微电子产业基础；以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）等化合物材料为代表的第二代，奠定信息产业基础；以及以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等宽禁带半导体材料为代表的第三代，支撑战略性新兴产业的发展。
硅在地壳中占比约27%，是除了氧元素之外第二丰富的元素，硅元素以二氧化硅和硅酸盐的形式大量存在于沙子、岩石、矿物中，储量丰富并且易于取得。通常将95-99%纯度的硅称为工业硅。沙子、矿石中的二氧化硅经过纯化，可制成纯度98%以上的硅；高纯度硅经过进一步提纯变为纯度达99.9999999%至99.999999999%（9-11个9）的超纯多晶硅；超纯多晶硅在石英坩埚中熔化，并掺入硼（P）、磷（B）等元素改变其导电能力，放入籽晶确定晶向，经过单晶生长，制成具有特定电性功能的单晶硅锭。
熔体的温度、提拉速度和籽晶/石英坩埚的旋转速度决定了单晶硅锭的尺寸和晶体质量，而熔体中的硼（P）、磷（B）等杂质元素的浓度决定了单晶硅锭的电特性。单晶硅锭经过切片、研磨、蚀刻、抛光、外延、键合、清洗等工艺步骤，制造成为半导体硅片。在半导体硅片上可布设晶体管及多层互联线，使之成为具有特定功能的集成电路或半导体器件产品。在生产环节中，半导体硅片需要尽可能地减少晶体缺陷，保持极高的平整度与表面洁净度，以保证集成电路或半导体器件的可靠性。
硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料。根据SEMI统计数据，从半导体器件产值来看，2017年全球95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路采用硅作为衬底材料，而化合物半导体市场占比在5%以内。从衬底市场规模看，2017年硅衬底年销售额87亿美元，GaAs衬底年销售额约8亿美元，GaN衬底年销售额约1亿美元，SiC衬底年销售额约3亿美元。硅衬底销售额占比达85%以上，其主导和核心地位仍不会动摇。
半导体产业链的最上游是硅片制造厂，硅片是生产半导体所用的载体，是半导体最重要的上游原材料。
半导体硅片分类及制造工艺介绍
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硅片市场空间巨大，12英寸硅片市占率快速提升
2017年以来，受益于半导体终端市场需求强劲，下游传统应用领域计算机、移动通信、固态硬盘、工业电子市场持续增长，新兴应用领域如人工智能、区块链、物联网、汽车电子的快速发展，半导体硅片市场规模不断增长，并于2018年突破百亿美元大关。根据SEMI统计数据，2016年至2018年，全球半导体硅片销售金额从72.09亿美元增长至114亿美元，CAGR达25.75%。与此同时，2016至2018年，全球半导体硅片出货面积从107.38亿平方英寸增长至127.32亿平方英寸，CAGR达8.89%。
硅片销售情况受下游半导体市场影响较大，全球硅片出货面积与半导体销售额呈强正相关关系，且波动幅度紧密相关。根据Wind统计数据，2019年第二季度全球硅片出货面积为2983百万平方英寸，同比下降5.60%，环比下降2.33%。根据Wind消息，台积电CEO魏哲家在2019年Q2业绩披露会上预计下半年业务将大幅强于上半年；3纳米工艺研发进展良好。我们预计集成电路产业需求有望于2019年底走出谷底。因此作为集成电路产业链基础原材料的硅片需求量短期承压，随着下游需求的回暖，未来持续看好。
根据SEMI统计数据，就当前市场占有率最高的8英寸硅片和12英寸硅片而言：2011年开始，8英寸硅片市场占有率稳定在25%-27%。2016年至2017年，由于汽车电子、智能手机用指纹芯片、液晶显示器市场需求快速增长，8英寸硅片出货面积随之快速增长，同比增长14.68%。2018年，受益于汽车电子、工业电子、物联网等应用领域的强劲需求，以及功率器件、传感器等生产商将部分产能从150mm转移至200mm，8英寸硅片继续保持6.25%的增长。
12英寸硅片方面，自2000年全球第一条12英寸芯片制造生产线建成以来，12英寸硅片市场需求迅速增加，出货面积不断上升。2008年，12英寸硅片出货量首次超过8英寸硅片；2009年，12英寸硅片出货面积超过其他尺寸硅片出货面积之和。2000年至2018年，由于移动通信、计算机等终端市场持续快速发展，12英寸硅片市场份额从1.69%大幅提升至2018年的63.31%，成为硅片市场最主流的产品。2016至2018年，由于人工智能、区块链、云计算等新兴终端市场的蓬勃发展，12英寸硅片继续保持强劲增长态势，年均复合增长率为7.51%。
转向国内市场，2008年至2013年，中国大陆硅片市场发展趋势与全球硅片市场一致。2014年起，随着中国各半导体制造生产线投产、制造技术的不断进步与终端产品市场的飞速发展，中国大陆半导体硅片市场步入了飞跃式发展阶段。根据SEMI统计数据，2016年至2018年，中国大陆半导体硅片销售额从5.00亿美元上升至9.96亿美元，年均复合增长率高达41.17%，远高于同期全球增速。
产能逐步释放，12英寸硅片仍供不应求
半导体器件大部分是由中游的晶圆代工厂生产，代工厂的产量及稼动率代表了对上游半导体硅片的需求量。根据SUMCO数据，未来3-5年内全球12寸硅片的供给和需求依旧存在缺口，并且缺口会随着半导体周期的景气程度回暖而越来越大，到2022年将会有100万片/月的缺口。
根据ICinsights提供的数据，前八大晶圆制造厂中有台积电、联电和力晶来自中国台湾地区，格罗方德（GlobalFoundry）来自美国，三星来自韩国，中芯国际和华虹宏力来自中国大陆，Towerjazz来自以色列。在周期景气及28nm工艺演进到7nm工艺的情况下，各大代工厂纷纷扩产，产能已经开始逐步释放。其中国内新增26条晶圆线，有4个8英寸产线，其余均为12英寸产线，产能将在2019年起逐步释放。
硅片生产线的建设周期一般为2-3年，且收回投资成本时间较长，投资回收期约为6-7年，在未来的一段时间内大硅片产能不具备快速提升的基础，在需求快速增长的同时，大尺寸硅片市场将出现供不应求的局面。根据SUMCO和SEMI的统计，2017年全球8英寸和12英寸硅片的需求分别为558万片/月和557万片/月，8英寸和12英寸硅片的出货量分别为530万片/月和550万片/月，硅片厂商在满产的状态下仍不能满足需求。保守预计到2020年8英寸和12英寸的终端市场需求量将分别超过630万片/月和620万片/月。
中国晶圆破局希望—上海硅产业集团
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12英寸硅片自给率低，未来有望实现国产替换
根据电子行业协会统计，2016年中国大陆企业在4-6英寸硅片（含抛光片、外延片等）的产量约为5200万片，基本可以满足国内4-6英寸的晶圆需求。但是8英寸-12英寸的大硅片，国内自供率仍然比较低。国内具有8英寸硅片和外延片生产能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰、北京有研新材、南京国盛、CECT46所以及上海新傲，合计月产能为23.3万片/月。2018年国内对8英寸硅片的月需求量预计为80万片，仍有较大的缺口。目前国内8英寸硅片主要适用于分立器件，但先进制程的集成电路用8英寸硅片的产业化技术尚有待改善。
12英寸硅片则一直依赖于进口，2018年国内的总需求量为50万片/月，预计到2018年后总需求量为110-130万片/月。目前国内在制作大硅片的超纯硅原料、单晶炉、切磨抛设备、检测设备等领域均依赖于进口。近年来，我国在8英寸和12英寸集成电路级硅片的研发上取得了重大突破，国家在政策和资本等各方面给予大力支持，中国本土企业在市场、政策、资金的推动下开始快速发展，未来有望逐步实现国产替代。
由此可见，国内新增fab产能对半导体大硅片的需求非常强劲。但无奈国内自给率非常低，大部分依赖海外进口，上海硅产业集团的半导体大硅片未来进口替代空间巨大。上海硅产业集团未来业绩主要驱动力为国内新增fab产能的增加及公司自身技术的提升。
主要竞争对手分析：群雄割据，集中度持续提升
2018年全球半导体硅片（包括抛光片、外延片、SOI硅片）行业销售额合计为120.69亿美元。其中，行业前五名企业的市场份额分别为：日本信越化学市场份额29%，日本SUMCO市场份额25%，德国Siltronic市场份额15%，中国台湾环球晶圆市场份额为14%，韩国SKSiltron市场份额占比为11%。硅产业集团（含新傲科技）占全球半导体硅片市场份额2.20%。
由于半导体硅片行业具有技术难度高、研发周期长、资金投入大、客户认证周期长等特点，全球半导体硅片行业进入壁垒较高，行业集中度高。2018年，全球前五大半导体硅片企业合计销售额718.78亿元，占全球半导体硅片行业销售额比重高达93%。
2016年至2018年，全球半导体硅片行业集中度持续提高，信越化学、SUMCO、Siltronic、环球晶圆、SKSiltron五家企业市场份额从85%上升至93%。
日本信越(Shin-Etsu)
信越化学是全球集成电路用硅片制造商巨头。信越化学工业株式会社作为一家原材料生产商，从50年前推出有机硅制造和销售以来，“信越有机硅”在全世界所开展的最高品质有机硅产品的研究和生产业务取得了巨大的业绩。为了满足日益扩大的产品要求，“信越有机硅”在日本、美国、荷兰、中国台湾、韩国、新加坡以及中国浙江和上海建立全球范围的生产和销售网络，以较低的成本向客户提供高效率的服务。
公司FY2019收入为1594.05亿日元，同比增长10.59%。毛利554.06亿日元，对应毛利率为34.76%，同比提升1.57个百分点。
信越化工目前主要包括六大事业部，分别为PVC/氯碱业务（全球第一）、有机硅业务（全球第四）、特种化学品业务（纤维素衍生物-全球第二、金属硅、聚乙烯醇等）、半导体硅材料业务（全球第一）、电子功能材料业务（稀土、封装材料、LED涂层、光致抗蚀剂、光掩膜、合成石英、氧化物单晶、光阻剂-全球第二等）、多元化经营业务（加工塑料、技术出口、设备、工程）。
日本胜高（Sumco）
日本SUMCO前身为成立于1937年的OsakaSpecialSteel公司，1992年和1998年先后合并了Kyushu电子金属公司和SumitomoSitix集团，1998年更名为住友金属工业公司。1999年，住友金属工业与三菱材料和三菱硅材料公司成立300mm硅片制造企业——联合硅制造公司。2002年，住友金属工业的硅制造部门、联合硅制造公司以及三菱硅材料公司合并成立住友三菱硅公司，2005年更名为SUMCO集团。
公司的主营业务为半导体硅片的制造，目前产品类型包括高纯单晶硅锭、高质量抛光硅片、AW高温退火晶片、EW外延片、JIW结隔离硅片、SOI绝缘体上硅、RPW再生抛光硅片。高纯抛光硅片、退火晶片和外延片方面可以提供300mm大尺寸产品，SOI硅片可以提供200mm尺寸产品。
公司FY2019收入为325.06亿日元，同比增长24.72%。毛利114.10亿日元，对应毛利率为35.10%，同比提升8.97个百分点。
2017年8月，SUMCO宣布投资约3.97亿美元增产旗下伊万里工厂，是近十年来首次大规模增产，预计于2019年上半年将12寸硅晶圆的月产能提高11万片。
台湾环球晶圆(GlobalWafer)
环球晶圆的前身为SAS中美硅晶制品股份有限公司的半导体事业处，中美硅晶集团于1981年成立于新竹科学工业园区，是目前台湾地区最大的3寸至12寸半导体硅晶圆材料供应商，同时也提供优质的太阳能晶圆及晶棒。为使旗下事业部各自有更大的成长动能与更显著的经营绩效，中美硅晶于2011年10月1日完成企业体的独立分割，正式将半导体事业处分割独立而成为环球晶圆股份有限公司。
环球晶圆在台湾、中国大陆、日本与欧美等地均有布局，公司已与日本半导体设备厂Ferrotec合作建置上海8英寸硅晶圆厂，初期月产能约达10万片。同时，双方也已洽商在杭州另行兴建8英寸厂，初步规划于2019年底时可开始生产。
公司FY2018收入为64.78亿台币，同比增长3.38%。毛利24.72亿台币，对应毛利率为39.45%，同比提升1.69个百分点。
德国世创(Siltronic)
全球第四大硅晶圆厂商Siltronic总部位于德国慕尼黑，公司在德国拥有150/200/300mm的产线，在美国有一座200mm的晶圆厂，在新加波则拥有200和300mm的产线。
SiltronicAG前身是成立于1968年的Wacker-ChemitronicGmbH，1994年更名为WackerSiltronicGmbH，2004年再次更名为SiltronicAG。Slitronic是全球首个推出300mm晶圆的公司。
目前公司的生产基地位于德国布格豪森、弗莱贝格、美国波特兰和新加坡。自2014年1月起，公司与三星成立合资公司（公司持股78%），在新加坡运行了全球最大的200mm（23万片/月）和300mm（32.5万片/月）硅片厂。
Siltronic目前为全球前二十大晶圆制造工厂供应硅片，2015年其中前十大客户占公司收入的65%。在2008年公司的产能利用率仅仅为60%，2016下半年的产能利用率已经达到100%。
公司FY2019收入为1.46亿欧元，同比增长23.73%。毛利0.63亿欧元，对应毛利率为43.38%，同比提升11.93个百分点。
韩国LGSiltron
LGSiltron是LG旗下制造半导体芯片基础材料半导体硅晶片的专门企业。LGSiltron是韩国国内唯一一家本土半导体硅片生产商，公司成立于1993年。1991年公司合并了韩国LuckyAdvancedMaterials的硅片业务部门，1995年合并了韩国DongyangElectronicMetals的硅片部门。1996年推出商业化量产的200mm硅片，2002年推出300mm硅片，2014年推出450mm硅片。SK集团于2017年1月份收购了LGSiltron51%的股份，以此打入半导体材料和零件领域。
公司FY2018收入为1346.19亿韩元，同比增长44.27%。毛利428.49亿韩元，对应毛利率为31.83%，同比提升13.92个百分点。
电子特气：衡量半导体技术的核心产品电子特气应用于IC制造多个环节
气体是工业经济发展的血液，覆盖社会生产的各个领域，牵动着科学技术的发展。电子气体是指用于半导体及其它电子产品生产的气体。与传统的工业气体相比，电子气体特殊在气体的纯净度要求极高，所以也称为电子特种气体。特种气体是随着电子行业的兴起而在工业气体门类下逐步细分发展起来的新兴产业，广泛应用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆、新能源汽车、航空航天、环保、医疗等领域。中国电子气体的发展对我国半导体芯片产业的发展起着至关重要的作用，也直接关系到国民经济发展和国家战略安全。
电子气体在多个集成电路制造环节具有重要作用，尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用，是形成薄膜的主要原材料之一。
电子特种气体种类多，应用领域广泛。根据SEMI统计数据，电子特种气体在半导体整个制程应用中成本占比仅为5%~6%，但是由于其品种繁多，在半导体制程工艺中覆盖广泛，因此成为衡量半导体技术的核心产品。在制备特种气体供应环节所涉及的市场依然是国内外公司积极布局的方向。
特种气体分类及生产工序
特种气体的分类方式很多种，例如按照气体本身化学成分可分为：硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。按照在集成电路中的作用可分为掺杂气体、外延气体、离子注入气体、发光二极管用气体、刻蚀气体、化学气相沉积（CVD）用气体、载运稀释气体七类。同时，以上分类存在交叉，例如四氯化硅（SiCl4）既属于硅系气体，又属于外延气体，同时在化学气相沉积(CVD)中也存在应用。
特种气体的主要生产工序包括气体合成、气体纯化、气体混配、气瓶处理、气体充装、气体分析检测。气体合成是将原料在特定压力、温度、催化剂等条件下，通过化学反应得到气体粗产品。气体纯化是通过精馏、吸附等方式将粗产品精制成更高纯度的产品。气体混配是将两种或两种以上有效组分气体按照特定比例混合，得到多组分均匀分布的混合气体。气瓶处理是根据载气性质及需求的不同，对气瓶内部、内壁表面及外观进行处理的过程，以保证气体存储、运输过程中产品的稳定。气体充装是指通过压力差将气体充入气瓶等压力容器；气体分析检测即为对气体的成分进行分析、检测的过程。
在上图所示工序中，特种气体提纯是制备工艺的核心技术壁垒。特种气体纯度的提高，能够有效提高电子器件生产的良率和性能。电子特气中水汽、氧等杂质组易使半导体表面生成氧化膜，影响电子器件的使用寿命，含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。而伴随半导体工业的不断发展，产品的生产精度越来越高。以集成电路制造为例，其电路线宽已经从最初的毫米级，到微米级甚至纳米级，对应用于半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。
电子特气纯度提升的影响因素较多，难度较大。电子特气纯度提升的影响因素较多，主要包括三个方面：
1）气体的分离和提纯。电子特气的分离和提纯方法原理上可分为精馏分离、分子筛吸附分离以及膜分离三大类，在实际提纯分离过程中，为了达到更好的分离效率，往往会利用多种分离方法进行组合，工艺更为复杂。
2）气体杂质检测和监控。随着电子特气的纯度越来越高，对分析检测方法和仪器提出了更高的要求，检测限从最早的ppm级已经发展到ppt级。目前国外电子气体的分析己经经历了离线分析、在线分析(on-line)，原位分析(insitu)等几个阶段。对于高纯度电子气体的分析，国外已开发出系统完整的分析测试方法和现场分析仪器。而由于我国电子特气行业一直重生产而轻检测，因此分析方法和分析仪器同国外厂商相比都比较落后。
3）气体的运输和储存。高纯电子特气得来不易，在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口，确保避免二次污染。而我国加工工艺整体落后以及不符合国际规范，市场主要被国外公司占据。国内电子特气纯度仍有待提升。目前国外电子特气的纯度一般在6个“9”（即99.9999%），而国内多在4—5个“9”之间，少数能达到6个“9”。
电子特气市场空间广阔，国外垄断格局明显
外企垄断市场，特气国产化势在必行
国内特种气体于20世纪80年代随着国内电子行业的兴起而逐步发展，并且随着医疗、食品、环保等行业的发展应用领域和产品种类不断丰富，由于技术、工艺、设备等多方面差距明显，发展初期特种气体产品基本依赖进口。
根据卓创资讯数据，随着技术的逐步突破，国内气体公司在电光源气体、激光气体、消毒气等领域发展迅速，但与国外气体公司相比，大部分国内气体公司的供应产品仍较为单一，用气级别不高，尤其在集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等高端领域，2017年空气化工集团、液化空气集团、大阳日酸株式会社、普莱克斯集团、林德集团等国外气体公司的市场占比超过80%，空气化工集团、液化空气集团、大阳日酸株式会社、普莱克斯集团、林德集团分别占比25%、23%、17%、16%、7%，国内气体公司仅占12%。
自20世纪80年代中期特种气体导入中国市场，中国的特种气体行业已经经过了30年的发展和沉淀，随着不断的经验积累和技术进步，业内领先企业已在部分产品上实现突破，达到国际通行标准，逐步实现了进口替代，特种气体国产化具备了客观条件。在需求层面，国内近年连续建设了多条8寸、12寸大规模集成电路生产线、高世代面板生产线等，为保障供货稳定、服务及时、控制成本等，特种气体国产化的需求迫切。此外，近年来国家相继发布《“十三五”国家战略新兴产业发展规划》、《新材料产业指南》等指导性文件，旨在推动包括特种气体在内的关键材料国产化。因此，在技术进步、需求拉动、政策刺激等多重因素的影响下，特种气体国产化势在必行。
华特股份：特种气体国产化先锋
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化学机械抛光（CMP）：平坦化主要工艺化学机械抛光工艺简介
化学机械抛光技术(CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段，这种工艺是为了能够获得既平坦、又无划痕和杂质玷污的表面而专门设计的。与传统的纯机械或纯化学的抛光方法不同，CMP工艺是通过表面化学作用和机械研磨的技术来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的去除，从而达到晶圆表面的高度（纳米级）平坦化效应，使下一步的光刻工艺得以进行。
CMP的主要工作原理是在一定的压力及抛光液的存在下，被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动，借助纳米磨料的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用之间的高度有机结合，使被抛光的晶圆表面达到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。根据不同工艺制程和技术节点的要求，每一片晶圆在生产过程中都会经历几道甚至几十道的CMP抛光工艺步骤。
CMP的主要检测参数包括研磨速率、研磨均匀性和缺陷量。研磨速率是指单位时间内圆片表面材料被研磨的总量。研磨均匀性又分为圆片内研磨均匀性和圆片间研磨均匀性。圆片内研磨均匀性是指某个圆片研磨速率的标准方差与研磨速率的比值；圆片间研磨均匀性用于表示不同圆片在同一条件下研磨速率的一致性。对于CMP而言，主要的缺陷包括表面颗粒、表面刮伤、研磨剂残留等，它将直接影响产品的成品率。
CMP工艺后的器件材料损耗要小于整个器件厚度的10%。也就是说不仅要使材料被有效去除，还要能够精准地控制去除速率和最终效果。随着器件特征尺寸的不断缩小，缺陷对于工艺控制和最终良率的影响愈发的明显，降低缺陷是CMP工艺的核心技术要求。
CMP技术所采用的设备及消耗品包括：抛光机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。CMP设备主要分为两部分，即抛光部分和清洗部分，抛光部分由4部分组成，即3个抛光转盘和一个圆片装卸载模块。清洗部分负责圆片的清洗和甩干，实现圆片的“干进干出”。
抛光垫：CMP工艺技术核心
抛光垫是输送和容纳抛光液的关键部件，在化学机械抛光的过程中，抛光垫的作用是：1）把抛光液有效均匀地输送到抛光垫的不同区域；2）将抛光后的反应物、碎屑等顺利排出，达到去除效果；3）维持抛光垫表面的抛光液薄膜，以便化学反应充分进行；4）保持抛光过程的平稳、表面不变形,以便获得较好的晶片表面形貌；
按是否含有磨料抛光垫可分为有磨料抛光垫和无磨料抛光垫；按材质可分为聚氨酯抛光垫、无纺布抛光垫和复合型抛光垫；按表面结构可分为平面型抛光垫、网格型抛光垫和螺旋线型抛光垫。此外，抛光垫也可以分为硬质抛光垫和软质抛光垫两种。一般，硬质的抛光垫可较好地保证工件表面的平整度和较高的材料去除率，软质的抛光垫可获得加工变质层和表面粗糙度都很小的抛光表面。其中，硬质抛光垫包含有各种粗布垫、纤维织物垫、聚乙烯垫等，软质包含有各种绒毛垫、聚氨酯垫和细毛毡垫等。
由于CMP基于对抛光表面凸峰材料选择性去除的工作原理，因此较硬的抛光垫更有利于材料去除，且能获得较高的平面度，但硬度过高则容易引起表面损伤和材料去除不均匀等问题。而较软的抛光垫虽然可以获得表面粗糙度和加工变质层都很小的光滑表面，但其接触表面容易发生变形，不具备对凸峰材料的选择性去除，因此抛光效率低且平面度差。
抛光垫的物理特性与CMP的效率和质量有着密切关系：（1）抛光垫硬度很大程度上决定着其面形精度的保持能力，较硬的抛光垫有利于获得平面度较好的抛光表面，而较软抛光垫可以保证良好的表面质量和较浅的加工变质层。（2）抛光垫的弹性模量和剪切模量是影响加工性能的关键因素。高弹性模量的抛光垫承受接触载荷的能力强，抛光效率高。剪切模量决定抛光垫抵抗旋转方向向上力的能力，材料去除率与之成反比，而且温度对抛光垫剪切模量会产生影响，弹性模量和剪切模量保持能力强的抛光垫寿命长、抛光效果好。（3）抛光垫与晶圆表面的贴合程度受其压缩性能影响，抛光效率和加工表面的平面度与此有着密切关系。
为达到高的抛光效率，抛光垫应对工作表面凸起部分进行选择性去除，而且尽可能避免与表面凹陷部分发生作用。可压缩性好的抛光垫可避免与凹区表面发生接触，更好的对凸峰材料进行选择性去除，因而抛光效率高。不过抛光垫的可压缩性太大则不利于抛光表面材料的均匀去除，因而可压缩性应控制在适当范围。
抛光液：CMP技术中成本最高的部分
抛光液是一种不含任何硫、磷、氯添加剂的水溶性抛光剂，具有良好的去油污，防锈，清洗和增光性能，并能使金属制品超过原有的光泽。产品性能稳定、无毒，对环境无污染。抛光液的主要产品可以按主要成分的不同分为以下几大类：金刚石抛光液（多晶金刚石抛光液、单晶金刚石抛光液和纳米金刚石抛光液）、氧化硅抛光液（即CMP抛光液）、氧化铈抛光液、氧化铝抛光液和碳化硅抛光液等几类。
氧化硅抛光液（CMP抛光液）是以高纯硅粉为原料，经特殊工艺生产的一种高纯度低金属离子型抛光产品。广泛用于多种材料纳米级的高平坦化抛光，如：硅晶圆片、锗片、化合物半导体材料砷化镓、磷化铟，精密光学器件、蓝宝石片等的抛光加工。CMP抛光液的主要作用是为抛光对象提供研磨及腐蚀溶解。
在化学机械抛光过程中，抛光液与晶片之间发生化学反应，在晶片表面形成一层钝化膜,然后由抛光液中的磨料利用机械力将反应产物去除，所以抛光液对抛光效率和加工质量有着重要影响。
CMP抛光液的主要成分一般包括：去离子水、磨料、pH值调节剂、氧化剂、抑制剂和表面活性剂等。
此外，抛光液的流速对抛光效果也有很大的影响。当抛光液的流速过小时，晶片、磨料及抛光垫三者之间的摩擦力增大，温度升高，导致加工表面粗糙度加大，表面平整度降低；当流速较大时，能够使反应产物及时脱离加工表面，还可以降低加工区域的温度，使得加工表面温度相对一致，从而获得较好的表面质量。但抛光液流速过大时，又会破坏加工表面平整度，降低抛光效率。目前很多公司广泛运用的一种方法是抛光开始阶段采用较小的流速，随着加工区域温度的升高，流速逐渐提升至平均值，最后阶段采用较大的流速。
技术进步为CMP抛光材料带来增长机会
半导体集成电路技术不断进步，必然出现多种新技术和新衬底材料，这些新技术和新衬底材料对抛光工艺材料提出了许多新的要求。
具体而言，更先进的逻辑芯片工艺会要求抛光新的材料，为CMP抛光材料带来了更多的增长机会，例如14nm以下逻辑芯片工艺要求的关键CMP工艺将达到20步以上，使用的抛光液将从90nm的五六种抛光液增加到二十种以上，种类和用量迅速增长；7nm及以下逻辑芯片工艺中CMP抛光步骤甚至可能达到30步，使用的抛光液种类接近三十种。此外，存储芯片由2DNAND向3DNAND技术变革，也会使CMP抛光步骤近乎翻倍。即使是同一技术节点，不同客户的技术水平和工艺特点不同，对抛光材料的需求也不同。
CMP材料国产率低，进口替代空间大
根据ICInsights统计数据，2018年全球CMP抛光材料市场规模为20.1亿美元，其中抛光液和抛光垫市场规模分别为12.7亿美元和7.4亿美元，中国抛光液市场规模约16亿人民币，预计2017-2020年全球CMP抛光材料市场规模年复合增长率为6%。
抛光垫一家独大，抛光液美日垄断
根据立鼎产业研究中心数据，CMP抛光垫市场主要供应商为美国陶氏化学，市场份额高达79%，陶氏的20英寸抛光垫占据了85%的市场份额，30英寸的市占率则更高。排名第二的是美国Cabot公司，所占市场份额为5%，其次是ThomasWest、FOJIBO、JSR，所占市场份额分别为4%、2%、1%。国内企业在该领域基本没有话语权。如同其他的半导体核心原材料，CMP抛光垫具有技术门槛高、客户认证周期长、供应链上下游利益联系紧密、行业集中度高、产品更新换代快的特征。这就大大加大了该行业的进入门槛和产品附加值。
陶氏化学成立于1987年，是一家以科技为主的跨国性公司，陶氏在世界50多个国家和地区建有工厂。主要研制及生产系列化工产品、塑料及农化产品，其产品广泛应用于建筑、水净化、造纸、药品、交通、食品及食品包装、家居用品和个人护理等领域。公司业务涉及180个国家和地区。
2018年，陶氏化学公司的营收603亿美元，比2017年的555亿美元增长了9%。陶氏化学的主要经营业务有涂料和性能单体、建筑化学品、消费者解决方案、作物保护、电子与成像、能源解决方案、碳氢化合物和能源、工业生物科学、工业解决方案、营养与健康、包装和特种塑料、聚氨酯和CAV、安全与施工等。
在电子与成像业务(ElectronicsImaging)中，陶氏化学提供广泛的半导体和高级封装材料组合，包括化学机械平面化（CMP）垫和浆、光刻用光阻剂和高级涂层、用于后端高级芯片封装的金属化解决方案以及用于发光二极管（LED）封装和半导体AP的硅酮。2018年，电子与成像业务收入26.15亿美元，占总营收的4.71%。
抛光液方面，长期以来，全球化学机械抛光液市场主要被美国和日本企业所垄断，包括美国的CabotMicroelectronics、Versum和日本的Fujimi等。根据公司年报，美国的Cabot全球抛光液市场占有率最高，但已从2000年约80%下降至2017年约35%，这表明全球抛光液市场朝向多元化发展，地区本土化自给率提升。
Cabot是全球领先的化学机械抛光液供应商和第二大化学机械抛光垫供应商。2018年度，Cabot销售总收入5.9亿美元，其中，钨抛光液、电介质抛光其他金属抛光液销售收入4.61亿美元，总占比78.28%，分别占比42.88%、23.65%、11.75%。与2017相比，钨抛光液、电介质抛光液、抛光垫、其他金属抛光液的收入分别增长了14.3%、16.1%、21%、10.3%。Cabot的客户主要来自于亚洲，亚洲的营业收入份额占到了全部市场的79.85%，其次是美国和欧洲，分别占到了总营业收入的13.39%、6.76%。
根据安集微电子招股说明书，国内市场芯片用抛光液主要由Cabot、陶氏化学、Fujim和安集微电子等主导。2017年，国外厂商的销量市场总占有率超过65.7%，呈现寡头垄断的格局。2017年，中国CMP抛光液产量达到了538万升，预计2025年将达到4100万升，2017年产值为1.37亿元，预计2025年达到10亿元，2018-2025年复合增长率为21.9%。
与国外巨头相比，我国抛光液市场国产化程度较低且产品主要用于中低端领域，在该领域重要地位的厂商还有上海新安纳电子科技有限公司、湖北海力天恒纳米科技有限公司、湖南皓志科技股份有限公司等。
鼎龙股份是我国抛光垫行业龙头
湖北鼎龙控股股份有限公司创立于2000年，是一家从事集成电路芯片及制程工艺材料、光电显示材料、打印复印耗材等研发、生产及服务的国家高新技术企业。
鼎龙股份主营业务具体细分为：打印复印通用耗材业务和光电半导体工艺材料业务。其中：
打印复印通用耗材业务主要产品包括：彩色聚合碳粉、耗材芯片、显影辊、通用硒鼓、胶件等；光电半导体工艺材料业务为公司近年新的业务延展方向，主要产品包括：化学机械CMP抛光垫、清洗液及柔性显示基材PI浆料的研发、生产制造及销售。
鼎龙建成国内唯一、国际先进的集成电路芯片CMP抛光垫产研基地
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安集科技突破国外CMP抛光液垄断局面
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光掩膜：半导体制造的重要环节光掩膜一般也称光罩、掩膜版，是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版，由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形，并通过曝光将图形转印到产品基板上。光掩膜主要由两部分组成：基板和不透光材料。作为半导体、液晶显示器制造过程中转移电路图形“底片”的高精密工具，光掩膜是半导体制程中非常关键的一环。
光掩膜上游主要包括图形设计、光掩膜设备及材料行业，下游主要包括IC制造、IC封装、平面显示和印制线路板等行业，应用于主流消费电子、笔记本电脑、车载电子、网络通信、家用电器、LED照明、物联网、医疗电子等终端产品。
光掩膜产业位于电子信息产业的上游，其主导产品光掩膜是下游电子元器件制造商（生产制造过程中的核心模具，起到桥梁和纽带的作用，电子元器件制造商的产品则广泛应用于消费电子、家电、汽车等电子产品领域。
光掩膜工艺简介
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寡头垄断严重，国内企业仅能满足中低档需求
根据清溢光电招股说明书数据，半导体光掩膜市场集中度高，寡头垄断严重，Photronics、大日本印刷株式会社DNP和日本凸版印刷株式会社Toppan三家占据80%以上的市场份额。我国的光掩膜版行业仅能够满足国内中低档产品市场的需求，高档光掩膜版则由国外公司直接提供。近年来，我国光掩膜市场规模保持稳步增长，2015年我国光掩膜版需求市场规模为56.7亿元，2016年国内需求市场规模增长至59.5亿元，规模较上年同期增长4.9%。
根据清溢光电招股说明书数据，从需求上看，我国掩膜版需求增长稳定，2011年掩膜版需求量为5.09万平方米，2016年，我国光掩膜版需求量达7.98万平方米，年复合增长率达到9.41%。从供给上看，2011年我国光掩膜版生产规模为0.87万平方米，2016年生产规模增长至1.69万平方米，复合增长率达到14.20%。
清溢光电：国内光掩膜领跑者
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湿电子化学品：细分产品繁多，应用领域广泛湿电子化学品，又称工艺化学品或超净高纯试剂。其种类繁多，应用广泛，是微电子、光电子湿法工艺制程中使用的各种电子化工材料。作为电子技术与化工材料相结合的创新产物，具有技术门槛高、资金投入大、产品更新换代快等特点。超净高纯试剂一般要求尘埃颗粒粒径控制在0.5µm以下，杂质含量低于ppm级（10-6为ppm，10-9为ppb，是10-12为ppt）的化学试剂，是化学试剂中对颗粒粒径控制、杂质含量要求最高的试剂。目前广泛运用于半导体、太阳能硅片、LED和平板显示等电子元器件的清洗和蚀刻等工艺环节。
湿化学品的制备必须严格遵守国际半导体材料和设备组织（SEMI）的标准，SEMI根据应用领域的不同制定了相应的超纯实际的要求等级，其中包含了对金属杂志、颗粒大小、颗粒个数、适应IC线宽范围等指标做出了规定。G1等级属于低端产品，G2属于中低端，G3属于中高端产品，G4和G5则属于高端产品。
主要应用于半导体、平板显示、太阳能电池等领域
湿电子化学品按用途主要分为通用化学品和功能性化学品。其中通用化学品是指单一的高纯试剂，在集成电路、液晶显示器、太阳能电池、LED制造工艺中被大量使用，主要包含是各种酸碱和溶剂。其中酸类有：过氧化氢、氢氟酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、乙酸（醋酸）、乙二酸（草酸）等；碱类包含：氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化纳、氟化铵等；溶剂类包含：甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、甲苯、二甲苯、环己烷、三氯乙烷、三氯乙烯等。功能性化学品指通过复配手段达到特殊功能、满足制造中特殊工艺需求的配方类或复配类化学品，主要包括显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等。
按应用领域划分的湿电子化学品主要集中在半导体、平板显示、太阳能电池等多个领域。即按下游产品应用的工艺环节分，主要包含平板显示制造工艺的应用、半导体制造工艺的应用及太阳能电池板制造工艺的应用。其中平板显示制造领域对湿电子化学品的需求量最高，半导体制造工艺用湿电子化学品是技术要求最高，主要集中SEMI3、G4的标准。国内目前有少数企业产品技术可达到G2的等级，部分公司完成G3等级产品的送样。
半导体用湿化学品工艺技术要求最高
根据下游行业的技术要求，半导体制造工艺用湿电子化学品的要求最高，一般在G3级以上。半导体工业线宽的要求逐渐提升也促使相应配套的湿电子化学品纯度要求的逐渐提高，因此满足纳米级集成电路加工需求是超净高纯试剂未来发展方向之一。半导体产业分为集成电路和分立器件两大分支，根据工艺流程主要分为芯片设计、前段晶圆制作和后段封装测试。前段晶圆制作是整个半导体制造的核心工艺，而其中光刻和蚀刻技术是晶圆制作的关键技术，其所需的湿电子化学品的技术要求非常之高通常达到G3，G4级以上。
在整个晶圆制造的过程中，湿电子化学品自始至终需要参与晶圆制造中出现的清洗、光刻、蚀刻等工艺流程。在半导体集成电路的制造流程中，湿电子化学品主要参与半导体集成电路前段的晶圆制造环节，也是技术要求的最高环节。并且随着集成电路的集成度不断提高，要求线宽不断变小，薄膜不断变薄，对湿电子化学品的技术水平要求也更高。同时，为了能够满足芯片尺吋更小、功能更强大、能耗更低的技术性能要求，高端封装领域所需的湿电子化学品技术要求也越来越高。
半导体集成电路制造工艺用超净高纯试剂是湿电子化学品下游行业技术的要求的最高水平。其次是平板显示领域。在半导体生产过程中，大规模集成电路工艺有几十道工序，工艺制造过程中的空气、水、各种气体、化学试剂、工作环境、电磁环境噪声以及微振动、操作人员、使用的工具、器具等各种因素都可能带来污染物，这些污染物可能会是微粒杂质、无机离子、有机物质、微生物以及气体杂质等物质。而这些污染物都需要相关的超净高纯试剂去除。当污染物数量超过一定限度时，就会使集成电路产品发生表面擦伤、图形断线、短路、针孔、剥离等现象。这会导致漏电、电特性异常等情况，轻者影响电路使用寿命，严重时可导致电路报废。
国外湿电子化学品发展现状：欧美日占据主要市场份额
在全球范围内，欧、美、日是湿电子化学品的主要供应商。根据智研咨询数据，欧美传统湿电子化学品企业占据约33%的市场份额，代表企业有德国巴斯夫公司、美国亚什兰集团、德国公司、美国霍尼韦尔公司等。这些老牌化工企业拥有极强的技术优势，产品等级可达到SEMIG4及以上级别，与半导体制造业发展几乎保持同一步调；第二板块是由日本的十家左右的湿电子化学品企业占据全球市场份额的约27%，日本化工业的发展虽然晚于欧美的老牌企业，但发展速度快，目前工艺技术水平基本与欧美企业持平。
目前，湿电子化学品行业及高端市场主要由欧美和日本企业占主导；第三板块是由韩国和大中华地区的湿电子化学品市场所占领，约占市场份额的38%。韩国和台湾地区的湿电子化学品生产技术和工艺水平较高，在高端市场领域可与欧美和日本生产技术相竞争。中国大陆的湿电子化学品企业与世界整体水平目前还有一定的差距。
根据智研咨询数据，国际上的大型湿电子化学品厂商主要有德国的公司、美国的Ashland公司、Sigma-Aldrich公司、MallinckradtBaker公司、日本的Wako、Summitomo等，2018年这几家产能占全球的80%。通过研究发达国家化学试剂行业的经营模式，例如美国、德国、日本、瑞士等国家。化学试剂行业的发展要经历三个阶段。第一个阶段，企业需要通过自主经营实现产品的自产自销；第二个阶段，向配套设备、试剂、服务方向发展，实现全产品线供应；第三个阶段，国际化学试剂大型企业的研发能力、营销网络及资金实力在竞争中优势明显，行业呈现结盟合作、重组兼并的格局，市场集中度迅速提升。
国内湿电子化学品市场增长迅速，未来空间广阔
在国内市场上，外资依旧占有较大份额，湿电子化学品主要被欧美、日韩企业、台湾的企业所占据。近几年中国大陆、中国台湾和韩国在湿电子化学品生产能力和工艺水平发展迅猛，有与欧美和日本同类企业相竞争的趋势，此外在市场上占有的份额也逐渐变大。中国大陆在湿电子化学品的发展方面，尤其是高端市场的发展潜力最大。最近几年中国大陆企业开始发力，体现在向高端IC应用的逐渐迈进。目前中国大陆的湿化学品厂商如苏州晶瑞生产的双氧水、氨水、硝酸已达到SEMIG5的标准；上海新阳生产的电镀硫酸铜溶液已经能在8~12英寸的产线中应用；凯圣氟已经可以提供12寸产线的氢氟酸；格林达化学生产的正胶显影液不仅填补了国内空白，还大量出口海外。
根据瞻产业研究院数据，我国湿电子化学品市场规模十年期间由2009的15.02亿元到2018年的79.62亿元，年复合增长率为20.36%。2018年，国内湿电子化学品需求量约90.51万吨。到2020年，我国湿电子化学品市场规模有望超过105.00亿元，需求量将达到147.04万吨，复合增长率有望达到27.46%。三大行业的需求量都会不同程度增加，面板行业需求量约69.10万吨，半导体领域需求量为43.53万吨，太阳能市场需求约34.41万吨。
目前国内湿电子化学品主要通过进口为主，中国在湿电子化学品行业的研究基础和生产工艺相比较发达国家来说有一定程度的落后，长时间无法实现高端产品的生产技术，国内80%的产品都以高价进口为主，国内8英寸及以上集成电路、6代线以上平板显示用超净高纯试剂，主要依赖国外进口。
进入21世纪，国内面板厂商快速扩大生产，因此对上游的湿电子化学品需求逐渐增大，扩大了湿电子化学品的生产，其中液晶面板对湿化学品的需求最大。未来太阳能电池行业的产量将会预期增加，对湿电子化学品的需求也会持续增加。与进口国外产品相比，我国湿电子化学品具有明显的价格优势，并且减少了运输成本，可以解决及时供货的需求。国内的部分企业通过多年的积累在产品的研发上取得了突破性的进步。逐渐打破了国外技术垄断的局面缩小了与外国企业的差距，未来进口替代具有广阔发展空间。
近年来，我国龙头企业发展迅速，资金投入量大，自主创新能力强，有望跻身高端市场。
光刻胶：微细图形加工的关键光刻胶技术原理及分类
光刻胶是由光引发剂（包括光增感剂、光致产酸剂）、光刻胶树脂、单体（活性稀释剂）、溶剂和其他助剂组成的对光敏感的混合液体。经过紫外光、准分子激光、电子束、离子束、X射线等光源的照射或辐射后，其溶解度会发生变化。光刻胶具有光化学敏感性，其经过曝光、显影、刻蚀等工艺，可以将设计好的微细图形从掩膜版转移到待加工基片。光刻胶目前被广泛运用在加工制作广电信息产业的微细图形路线，作为微细加工技术的关键性材料，其在PCB、LCD和半导体晶圆加工生产中起到重要作用。由于受到现有技术的制约，市场中的各类产品被外企占据了主导地位，国产企业正在谋求发展之路。
光刻胶可依据不同的产品标准进行分类。按照化学反应和显影的原理，光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。如果显影时未曝光部分溶解于显影液，形成的图形与掩膜版相反，称为负性光刻胶；如果显影时曝光部分溶解于显影液，形成的图形与掩膜版相同，称为正性光刻胶。在实际运用过程中，由于负性光刻胶在显影时容易发生变形和膨胀的情况，一般情况下分辨率只能达到2微米，因此正性光刻胶的应用更为广泛。
根据感光树脂的化学结构来分类，光刻胶可以分为光聚合型、光分解型和光交联型三种类别。光聚合型，可形成正性光刻胶，是通过采用了烯类单体，在光作用下生成自由基从而进一步引发单体聚合，最后生成聚合物的过程；光分解型光刻胶可以制成正性胶，通过采用含有叠氮醌类化合物的材料在经过光照后,发生光分解反应的过程。光交联型，即采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料，在光的作用下，其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，从而起到抗蚀作用，是一种典型的负性光刻胶。
依照曝光波长分类，光刻胶可分为紫外光刻胶（300~450nm）、深紫外光刻胶（160~280nm）、极紫外光刻胶（EUV，13.5nm）、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。光刻胶在不同曝光波长的情况下，适用的光刻极限分辨率也不尽相同，在加工方法一致时，波长越小加工分辨率更佳。
按照应用领域的不同，光刻胶又可以分为印刷电路板（PCB）用光刻胶、液晶显示(LCD）用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。PCB光刻胶技术壁垒相对其他两类较低，而半导体光刻胶代表着光刻胶技术最先进水平。
行业壁垒明显，三大板块助推蓬勃发展
光刻胶所属产业链覆盖范围广泛，从上游的基础化工材料行业和精细化学品行业，到中游光刻胶制备，再到下游电子加工商和电子产品应用终端。光刻胶是微电子领域微细图形加工核心上游材料，占据了电子材料至高点。
光刻胶专用化学品具有市场集中度高、技术壁垒高、客户壁垒高的特点。相同用途的光刻胶需要大量投资，行业退出壁垒较大，同时光刻胶专用化学品相似特征较多，例如品种多，用量少，品质要求高等特点。又由于市场相比下游行业的市场份额小，因此行业的集中度高；光刻胶用于微小图形的加工，生产工艺复杂，技术壁垒较高。光刻胶主要参数包含分辨率、对比度、敏感度相关因素，同时还需要考虑其粘滞性黏度和粘附性。分辨率的技术参数用来衡量形成的关键尺寸问题；对比度是用来衡量光刻胶从曝光区到非曝光区的陡度；敏感度是用来描述良好图形品质的所需波长光的最小能量值。
多重技术因素综合考虑使光刻胶的技术壁垒较高；光刻胶的客户壁垒较高。市场上光刻胶产品的更新速度较快，光刻胶厂家为了实现技术保密性，从而会与上游的原料供应商保持密切合作关系，共同研发新技术，增大了客户的转换成本。因此光刻胶行业的上下游合作处于互相依赖互相依存的关系，使得客户的进入壁垒较高。
随着集成电路的集成度不断提高，由原来的微米级水平进入纳米级水平，为了匹配集成电路对密度和集成度水平，制备光刻胶的分辨率水平由紫外宽谱逐步至g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、F2（157nm），以及最先进的EUV(13.5nm)线水平。在市场中g线和i线光刻胶是使用量最大的光刻胶，KrF和ArF光刻胶核心技术基本被日本和美国企业所垄断。
半导体光刻胶：内资企业市场份额低，发展潜力大
光刻胶的质量和性能对集成电路性能、成品率及可靠性有至关重要的影响。一般的半导体光刻过程需要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烤、对准曝光、中烘，显影、硬烤、蚀刻、检测等过程。半导体光刻胶根据曝光波长可分为g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）和EUV（13.4nm），曝光波越短，光刻胶的极限分辨率就越高，这样才能应对下游半导体产品小型化、多样化的要求。
以248nmKrF光刻胶作用机理为例，光刻胶中的光致产酸剂曝光下分解出酸，在中烘时，酸作为催化剂催化成膜树脂脱去保护基（正胶）或催化交联剂与成膜树脂发生交联反应（负胶）；在发生上述反应之后，酸又被重新释放出来，继续起催化反应。半导体光刻胶和PCB光刻胶以及LCD光刻胶的构成基本类似，由光刻胶树脂和光引发剂组成。但半导体光刻胶在性能和价格方面远高于其他两类，对树脂和引发剂在性能、质量和规格等方面的要求极其严格。
根据SEMI数据，2016年全球半导体用光刻胶及配套材料市场分别达到14.5亿美元和19.1亿美元，分别较2015年同比增长9.0%和8.0%。2017和2018年全球半导体用光刻胶市场已分别达到16.0亿美元和17.3亿美元。随着12寸先进技术节点生产线的兴建和多次曝光工艺的大量应用，193nm及其它先进光刻胶的需求量将快速增加，2019年，全球半导体光刻胶市场将达到17.7亿美元。
半导体光刻胶作为光刻胶中最高端的组成部分，我国本土企业目前仅占有较低的市场份额。根据中国产业信息网数据，2017年我国半导体光刻胶在市场份额占全球32%，居全球第一位。然而适用于6英寸硅片的g/i线光刻胶的自给率约为20%，适用于8英寸硅片的KrF光刻胶的自给率不足5%，而适用于12寸硅片的ArF光刻胶则完全依靠进口。目前国内半导体光刻胶的市场主要被日本、美国企业所占据，主要体现在高分辨率的KrF和ArF光刻胶核心技术基本被垄断，产品也出自垄断公司。半导体光刻胶在三大产业PCB光刻胶、LCD光刻胶和半导体光刻胶中的市场份额仅为2%，突出体现了我国半导体光刻胶行业的短板。
中国半导体市场全球增速最快，世界半导体产业向中国转移。根据美国半导体产业协会统计的数据，2018年全球半导体市场规模为4691亿美元，同比增长15.80%，增长贡献主要来自于中国；2018年中国半导体市场规模为1581.6亿美元，增速达21.92%，占全球市场的32%。半导体产能正持续向亚太地区尤是中国大陆地区转移，同时随着5G、消费电子、汽车电子等下游产业的进一步兴起，预计中国半导体产业规模将会进一步增长。近些年全球半导体厂商在中国大陆投设多家工厂，如台积电南京厂、联电厦门厂、英特尔大连厂、三星电子西安厂、力晶合肥厂等。诸多半导体工厂的设立，也拉动了国内半导体光刻胶市场需求增长。
半导体光刻胶市场超过90%市场份额被日本住友、信越化学、JSR、TOK、美国陶氏等公司占据，国内半导体光刻胶技术与国外先进技术差距较大。目前我国半导体光刻胶生产和研发企业仅有五家，分别为苏州瑞红（晶瑞股份子公司）、北京科华、南大光电、容大感光、上海新阳。
根据科技部02专项资料，苏州瑞红承接国家重大科技项目02专项“I线光刻胶产品开发及产业化”，率先在全国范围内实现I线光刻胶的量产，目前正胶产能100吨/年、厚膜光刻胶产能20吨/年，248nm（KrF）光刻胶进入中试阶段；北京科华可实现I线光刻胶产能500吨/年、248nm（KrF）光刻胶产能10吨/年，其参与的国家科技重大专项极紫外（EUV）光刻胶项目已通过验收；南大光电拟投资6.56亿元，3年建成年产25吨193nm（ArF干式和浸没式）光刻胶生产线，该启动项目已获得国家02专项正式立项。
LCD光刻胶：下游面板产能刺激LCD光刻胶稳定发展
面板光刻胶在LCD的加工中主要用于制作显示器像素、电极、障壁、荧光粉点阵等。在加工制作大屏幕、高分辨率平板显示器的过程中，为了缩小印制精度误差，只有通过光刻技术来实现。在LCD制造中，图形加工大多使用紫外正性光刻胶，即由感光胶、碱溶性树脂和溶剂组成，是一种透明红色粘性液体，紫外正性光刻胶可使用醇、醚、酯类等有机溶剂稀释，在遇水后会产生沉淀，受热和光发生分解，是一种可燃性液体。其基板粘附性好，具有较好的曝光宽容度和显影宽容度，显影后留膜率高，具有良好的涂覆均匀性。
LCD光刻胶技术壁垒较高，目前LCD光刻胶市场主要被日韩厂商垄断。LCD光刻胶技术壁垒高，长期被外国垄断。根据中国产业信息网数据，TFT正性光刻胶主要生产厂家有日本东京应化（TOK）、美国罗门哈斯、韩国AZ和DONGJINSEMICHEM、台湾永光化学；彩色光刻胶市场主要由日本、韩国厂商垄断，主要生产商有JSR、LG化学、CHEIL、TOYOINK、住友化学、奇美、三菱化学，七家公司占全球产量逾90%；黑色光刻胶行业的集中度更高，日本、韩国仍为主要生产地区，主要生产商有TOK、CHEIL、新日铁化学、三菱化学、ADEKA，占全球产量亦超过90%。
国外市场状况：欧美日长期垄断，国产替代之路任重道远
进入20世纪以来，光刻胶进入了高速发展的阶段，全球光刻胶的产值从2010年55.5亿美元增长至2018年的约85.5亿，年复合增长率约为6%。据IHS预测，光刻胶未来消费量以年均5%的速度增长，至2022年全球光刻胶市场规模可超过100亿美元。
光刻胶产能集中于欧美日等国家，2018年前五大厂商占据全球市场约87%的市场份额。根据SEMI数据，日本的光刻胶行业形成龙头领跑的状态，日本JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率合计达到72%。大陆内资企业所占市场份额不足10%。光刻胶下游应用较为平均，PCB、LCD、半导体光刻胶及其他占比基本都在25%左右。
国内发展趋势：高端领域研发迫在眉睫，政策支持响应
近几年全球光电产业、消费电子产业、半导体产业向我国转移的趋势愈加明显，随着下游产品PCB、LCD、半导体等产业迅速发展，国内市场对半导体的需求量迅猛增加。并且我国光刻胶行业发展和起步时间较晚，应用结构较为单一，主要集中于PCB光刻胶、TN/STN-LCD光刻胶中低端产品。高端产品则需要从国外大量进口，例如TFT-LCD、半导体光刻胶等。
根据中国产业信息网数据，从下游市场应用结构来看，我国PCB光刻胶产值占比为94.4%，而LCD和半导体用光刻胶产值占比分别仅为2.7%和1.6%。2015年中国光刻胶行业前五大外资厂商市占率已达到89.7%，分别为台湾长兴化学、日立化成、日本旭化成、美国杜邦及台湾长春化工。相较之下，中国企业市场份额不足10%，主要有晶瑞股份、北京科华、飞凯材料、广信材料、容大感光等。
为鼓励光刻胶产业发展、突破产业瓶颈，我国出台了多项政策支持半导体行业发展，为光刻胶产业的发展提供了良好的环境氛围。
投资建议国内晶圆厂制造产能的增加带动上游半导体材料需求。半导体产业是现代信息技术的基础，而半导体材料作为半导体产业的直接上游，未来具备一定的国产替代空间。近年来，国内半导体晶圆厂的建设进程加快，晶圆厂建成之后，日常运行对半导体原材料的需求大幅增加。晶圆制造厂的产能增加将带动半导体材料的需求持续增加。半导体材料相对于半导体设备，周期性波动相对较弱，晶圆制造厂建成之后对半导体材料的需求会相对持续稳定。
中芯国际、华虹半导体等晶圆厂先进制程的成熟稳定带动上游半导体材料的技术进步。8月8日，国内最大的晶圆代工厂中芯国际（SMIC）发布了2019年Q2季度财报，宣布公司14nm工艺已进入客户风险量产。在第二季度财报中，赵海军博士和梁孟松博士表示，中芯国际FinFET工艺研发正持续加速，14nm已经进入客户风险量产阶段。首批14nm客户包括汽车电子等领域，目前总计已有超过十个客户采用中芯国际14nm工艺流片，年底将有小批量出货，届时将会贡献一定比例营收，而大规模出货预计会在2021年。
我们认为参考国内LED、LCD、光伏产业链，随着三安光电、京东方、隆基股份等一批产业巨头的成熟稳定，也会拉动上下游配套半导体设备、原材料发展壮大。随着中芯国际14nm先进工艺制程的成熟稳定，也必将会带动上游配套半导体原材料的发展壮大。
日韩半导体材料事件为国产半导体产业链敲响警钟，国内集成电路产业将会更加重视半导体设备和半导体材料等上游环节。根据半导体行业协会的统计，2018年在国内半导体制造环节国产材料的使用率不足15%，先进工艺制程和先进封装领域，半导体材料的国产化率更低，本土材料的国产替代形势依然严峻，且部分产品面临严重的专利技术封锁。未来国内半导体产业的进口替代，没有半导体材料的自主创新，半导体产业的发展也是空中楼阁。没有实现材料与设备在内的产业配套环节的国产替代，我国半导体产业的发展将受制于人。
据新华网18年3月1，大基金二期拟募集1500亿-2000亿元人民币，中央财政、国有企业和地方政府等都有望出资；在大基金一期中对制造、设计、封测、装备材料的投资占总投资的比重分别为63%、20%、10%、7%，可以看出大基金一期还是主要布局国内的半导体制造产业，希望通过半导体制造业的发展来带动整个产业链的发展。
考虑到半导体材料和半导体设备作为半导体产业链的最上游，对于产业的支撑意义明显，具有同等重要的战略意义。半导体材料公司的估值方法可以参考半导体设备企业的估值方法，主要有P/S，P/NormalizedEPS，EV/EBITDA等。P/S通常用在半导体材料企业刚上市的初期，此时的多数企业处于高速成长期，业务尚未形成规模，净利润水平波动较大，销售收入增长趋势相对稳定，可以作为估值的锚。企业半导体行业的周期性通常可以用经常性利润（NormalizedEarnings）来部分修正；而EV/EBITDA可以修正财务杠杆的差异，EBITDA考虑了公司重资产高折旧的属性，以EBITDA大致模拟现金流以评估重资产高折旧的公司的真实价值。
目前国内涉及半导体设备业务的公司主要包括：
半导体硅片：上海硅产业集团（未上市）、中环股份、金瑞泓（未上市）、洛阳超硅（未上市）等；
半导体光刻胶：晶瑞股份、南大光电、飞凯材料、容大感光、北京科华（未上市）等；掩膜版：清溢光电（未上市）、中芯国际等；
电子特气：南大光电、杭氧股份、盈德气体（未上市）、华特股份（未上市）等；
湿化学品：上海新阳、晶瑞股份、巨化股份、江阴润玛（未上市）、江化微等；
抛光垫及抛光液：鼎龙股份、安集微电子等；靶材：阿石创、江丰电子等。
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