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瘋狂出擊的日本半導體材料軍團

“蘋(píng)果官網(wǎng)下單要等50天才發(fā)貨?!蹦呐乱呀?jīng)到了2022年,身邊的朋友依舊遭受著(zhù)“缺芯”所帶來(lái)的超長(cháng)發(fā)貨期,“拍下隔天就送達”這個(gè)在此前看來(lái)是理所應當的事情,現在已經(jīng)變成了一種奢望。在2020年年初,疫情爆發(fā)的時(shí)候,誰(shuí)也不會(huì )料想到,這只“蝴蝶的翅膀”會(huì )煽動(dòng)到芯片行業(yè),并且將愈演愈烈。

“蘋(píng)果官網(wǎng)下單要等50天才發(fā)貨?!蹦呐乱呀?jīng)到了2022年,身邊的朋友依舊遭受著(zhù)“缺芯”所帶來(lái)的超長(cháng)發(fā)貨期,“拍下隔天就送達”這個(gè)在此前看來(lái)是理所應當的事情,現在已經(jīng)變成了一種奢望。在2020年年初,疫情爆發(fā)的時(shí)候,誰(shuí)也不會(huì )料想到,這只“蝴蝶的翅膀”會(huì )煽動(dòng)到芯片行業(yè),并且將愈演愈烈。




在全球轟轟烈烈進(jìn)行“造芯運動(dòng)”的時(shí)候,作為芯片制造所需的材料市場(chǎng)也在極致旺盛的產(chǎn)業(yè)需求之下不斷成長(cháng)。據TECHET在8月30日發(fā)布的統計分析數據,2021年世界半導體材料市場(chǎng)將超過(guò)570億美元,同比將增長(cháng)11.8%;預計到2025年約為660億美元,半導體材料市場(chǎng)銷(xiāo)售額平均復合增長(cháng)率約為5.3%,增長(cháng)最快的材料為硅晶圓、清洗材料、CMP材料和光刻膠。



毫無(wú)疑問(wèn),作為半導體產(chǎn)業(yè)鏈的基石,半導體材料行業(yè)已經(jīng)迎來(lái)了其快速發(fā)展的黃金期。



材料:芯片制造的基石


位居產(chǎn)業(yè)鏈最上游,半導體材料可以說(shuō)是細分領(lǐng)域最多的一個(gè)環(huán)節,種類(lèi)繁多。按應用環(huán)節的不同,半導體材料可以分為制造材料和封裝材料,分別對應晶圓制造與封裝的各個(gè)環(huán)節。其中,制造材料主要包括硅片、電子氣體、光掩膜、光刻膠配套化學(xué)品、拋光材料、光刻膠、濕法化學(xué)品與濺射靶材等;封裝材料則包括芯片封裝切割過(guò)程中所用到的CMP材料、引線(xiàn)框架、封裝基板、塑封料、鍵合線(xiàn)等。


從市場(chǎng)份額來(lái)看,半導體制造材料中,硅片占比最大(約33%),其次是氣體和光刻膠及配套試劑。半導體封裝材料中,封裝基板占比最大(約40%),其次是引線(xiàn)框架和鍵合線(xiàn)。


  • 硅片


硅片可以說(shuō)是晶圓廠(chǎng)采購材料中最重要的環(huán)節,同時(shí)也是制造材料中成本占比最高(超過(guò)1/3)的核心材料。在摩爾定律的驅動(dòng)下,大尺寸是硅片制造技術(shù)進(jìn)步的方向,直徑越大,在單片硅片上可制造的芯片數量就越多,單位芯片的成本也就越低,但同時(shí)對設備和工藝的要求也會(huì )隨之越高。毫無(wú)疑問(wèn),全球硅片市場(chǎng)已進(jìn)入大硅片時(shí)代,超90%的半導體硅片都是大尺寸硅片,12英寸是其中最為主流的尺寸。

圖片來(lái)源:前瞻經(jīng)濟學(xué)人


當前硅片市場(chǎng)需求依舊火熱,根據SUMCO數據顯示,2020至2024 年全球硅片需求有望保持 5.1%的復合增長(cháng)率。


  • 電子氣體


自半導體問(wèn)世以來(lái),高純度氣體的可靠供應對電子行業(yè)來(lái)說(shuō)一直是至關(guān)重要,在一定程度上,半導體器件性能的優(yōu)劣與電子氣體的質(zhì)量息息相關(guān),因此電子氣體被稱(chēng)為集成電路、液晶面板、LED 及光伏等材料的“糧食”。


2021年7月,臺積電5nm工藝生產(chǎn)工廠(chǎng)南科18a廠(chǎng)就曾因半導體制程必備的氧氣中混入了氬氣,導致部分產(chǎn)線(xiàn)停擺,雖然臺積電即時(shí)調度其他氣體供應,并盡快全數恢復受影響產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn),但在這芯片供應極度緊張的當時(shí),還是引起了業(yè)界極大的關(guān)注。這一示例也顯示出了電子氣體的重要性。


techcet數據顯示,2020年全球電子氣體市場(chǎng)規模約為58.5億美元,其中電子特氣的市場(chǎng)規模為41.9億美元,占比71.6%。隨著(zhù)未來(lái)疫情的緩解、能源革命與計算革命帶動(dòng)的半導體行業(yè)景氣持續,預計2025年全球電子氣體市場(chǎng)規模將超過(guò)80億美元,年復合增速預計達到6.5%。


  • 光刻膠


眾所周知,光刻機是芯片制造所需的關(guān)鍵設備,而光刻膠正是光刻機所需的最重要的材料之一,是光刻工藝的核心,其性能直接影響下游應用產(chǎn)品的集成度、功耗性能、成品率及可靠性。


隨著(zhù)半導體制造分辨率的不斷提高,人們對先進(jìn)光刻膠的要求也越來(lái)越迫切,但當前光刻膠行業(yè)壁壘高,研發(fā)突破難度較大。對于研發(fā)團隊而言,單一項光刻機的投入就在千萬(wàn)美金以上,而缺乏對應的光刻機,研制光刻膠就成了紙上談兵,因此企業(yè)難以承擔如此大的資金、時(shí)間和人力成本。


據Reportlinker機構預測,2019-2026年全球光刻膠消費量的復合年增長(cháng)率為6.3%,至2026年,全球光刻膠行業(yè)市場(chǎng)規模將突破120億美元。


  • 封裝基板


IC封裝基板直接用于搭載芯片,不僅為芯片提供支撐、保護、散熱作用,同時(shí)為芯片與PCB母板之間提供電子連接。不同于普通的多層基板,封裝基板的制造工藝不僅需要精細的電路形成,而且在高速傳輸處理和散熱措施方面,還需要多維度的生產(chǎn)管理和可靠性。


隨著(zhù)市場(chǎng)需求的擴大,封裝電路板和印刷線(xiàn)路板市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展。亞化咨詢(xún)預測,全球IC封裝基板市場(chǎng)穩步增長(cháng),2022年將破100億美元。


雖然筆者僅介紹了幾類(lèi)占比較大的材料,但可以確認的是每一種材料都在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中有著(zhù)舉足輕重的作用,一旦材料受到污染,也會(huì )引起產(chǎn)業(yè)鏈的震蕩。拿近日鎧俠和西部數據經(jīng)營(yíng)的 NAND 生產(chǎn)工廠(chǎng)來(lái)說(shuō),因制造過(guò)程中使用的材料受到污染,導致位于日本的兩座閃存(NAND Flash)芯片工廠(chǎng)停工。Ace Research Institute的分析師強調,閃存價(jià)格肯定會(huì )上漲,這次污染事件只會(huì )加劇供應短缺和組件價(jià)格上漲趨勢,可謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。


日本:“把脈”全球半導體材料行業(yè)


雖然日本半導體已不如30年前那么輝煌,臺積電在日本建廠(chǎng)更被認為是重新向上攀爬的最后一根藤蔓,但哪怕是虛弱的雄獅依舊有著(zhù)鋒利的獠牙,材料和設備就是日本半導體的兩大殺手锏,依舊“把脈”著(zhù)全球半導體產(chǎn)業(yè)。


2019年日韓“半導體之爭”就是日本顯出“獠牙”,證明其在材料領(lǐng)域龍頭地位的典型事例。2019年7月1日,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布公告稱(chēng),日本修改了對韓國的出口管理條例,自7月4日起,開(kāi)始限制向韓國出口“氟聚酰亞胺”、“光刻膠”和“高純度氟化氫”這3種半導體材料。在出口管理條例公告發(fā)出的一個(gè)月后,8月日本內閣會(huì )議再次決定修改政令,并通過(guò)了新版《出口貿易管理令》,將韓國剔除在安全保障出口管理上設置了優(yōu)惠待遇的“白名單國家”。雖然移除白名單,不等于拉入黑名單,但也給當時(shí)已經(jīng)簽下大量訂單的韓國半導體帶來(lái)了連鎖影響。


日韓“半導體之爭”打響后,韓國也開(kāi)始試圖減少對日本半導體材料的依賴(lài),韓國政府領(lǐng)導曾公開(kāi)表示韓國已經(jīng)成功地減少了對日本的三種高科技半導體材料的依賴(lài)。拿光刻膠來(lái)說(shuō),韓國政府官員表示:“由于從比利時(shí)進(jìn)口的產(chǎn)品不斷增加,我們對日本的 EUV 光刻膠依賴(lài)程度有所降低?!?/span>


但《日經(jīng)》卻直接指出,韓國從比利時(shí)進(jìn)口的這些光刻膠是由日本材料制造商 JSR 的比利時(shí)子公司制造。歸根結底,韓國依舊沒(méi)能擺脫對日本半導體材料的依賴(lài)。不僅如此,報道還指出,韓國2020年從日本進(jìn)口的光刻膠整體實(shí)際增長(cháng) 22% 至 3.2829 億美元,然后在 2021 年前六個(gè)月同比增長(cháng) 3%,日本產(chǎn)品仍占進(jìn)口總額的 80% 以上,也就是說(shuō),韓國對日本光刻膠的依賴(lài)性可能還在增加。


除了韓國外,我國也曾受到日本材料霸權的影響。2021年5月下旬,市場(chǎng)傳出消息稱(chēng),全球光刻膠龍頭企業(yè)日本信越化學(xué)出現產(chǎn)能緊張,將限制向大陸芯片廠(chǎng)商供貨KrF光刻膠。消息一出,讓上海新陽(yáng)等本土光刻膠企業(yè)成為了熱門(mén)股。


上述例子不難看出,時(shí)至如今,日本依舊是世界最大的半導體原料出口國,在芯片材料領(lǐng)域具有不可撼動(dòng)的地位。比如作為DRAM關(guān)鍵原料的高純度氟化氫,日本占據其全球70%以上的市場(chǎng)份額;大硅片市場(chǎng)日本也高度壟斷,Shin-Etsu和SUMCO大尺寸硅片占全球份額約60%;光刻膠領(lǐng)域,日本廠(chǎng)商也一家獨大,全球前5大光刻膠龍頭企業(yè)中,日本占據了前4大,約占光刻膠70%市場(chǎng)份額,其中在A(yíng)rf光刻膠上日本企業(yè)甚至可以占據到93%市場(chǎng)份額,呈現高度寡頭壟斷格局;ABF也是由日本味之素一家獨大,市場(chǎng)占有率超99%+。


此外,日本在光罩、保護涂膜、封裝材料以及引線(xiàn)架等14種重要材料方面,均占有50%以上的市場(chǎng)份額。


圖片來(lái)源:選股寶


日本半導體在材料領(lǐng)域的“獠牙”依舊鋒利如初。



“磨牙利爪”的日本材料廠(chǎng)商


面對當前全球范圍內旺盛的芯片需求,日本材料廠(chǎng)商自然也要開(kāi)始“磨牙利爪”,包括大日本印刷、信越化學(xué)等在內的龍頭企業(yè)接連舉起擴產(chǎn)大旗。


  • 三菱瓦斯化學(xué)


據《日經(jīng)》近日報道,三菱瓦斯化學(xué)將在中國新建半導體清洗液工廠(chǎng),該產(chǎn)品用于在半導體的生產(chǎn)過(guò)程去除微小雜質(zhì)。中國新工廠(chǎng)計劃最早于2022年上半年投產(chǎn),投資額未予公開(kāi),主要生產(chǎn)“超純過(guò)氧化氫”。


預計中國的年產(chǎn)能將達到9萬(wàn)噸,據介紹,三菱瓦斯化學(xué)已開(kāi)始在日本、韓國、臺灣、美國、新加坡等國家和地區生產(chǎn)超純過(guò)氧化氫,加上中國大陸的產(chǎn)能,全球總體年產(chǎn)能將增加16%,達到64.4萬(wàn)噸。


  • 大日本印刷


據《日經(jīng)》近日報道,光掩模頭龍之一的大日本印刷將在2023年度之前向設在日本、中國大陸和臺灣的生產(chǎn)工廠(chǎng)投資近100億日元來(lái)增加生產(chǎn)線(xiàn)。日本工廠(chǎng)面向日本國內和韓國市場(chǎng)生產(chǎn)用于汽車(chē)等的中端半導體制造所使用的光掩模,產(chǎn)能將比2021年度提高兩成。


海外方面,大日本印刷在臺灣、中國大陸和意大利與當地企業(yè)建立了合資公司,今后將通過(guò)增資等方式提高產(chǎn)能,構建可根據供求情況在短期內交貨的生產(chǎn)體制。


  • 住友化學(xué)


2021年9月,住友化學(xué)宣布將加強最先進(jìn)制程用光刻膠生產(chǎn),計劃在日本大阪工廠(chǎng)增設ArF及EUV用光刻膠產(chǎn)線(xiàn),預計在2023年上半年啟用生產(chǎn)。同時(shí),其位于韓國益山市的全資子公司Dongwoo Fine-Chem也將興建浸潤式ArF用光刻膠產(chǎn)房,預計在2024年上半年啟用生產(chǎn)。


此外,同為光刻膠龍頭的信越化學(xué)直江津工廠(chǎng)也預計在2022年2月開(kāi)始運作,將提高20%的產(chǎn)能。


  • SUMCO


2021年9月30日,硅晶圓廠(chǎng)商SUMCO宣布投資2287億日元,增產(chǎn)最先進(jìn)的直徑300毫米晶圓。新工廠(chǎng)將投入2015億日元,建在左賀縣伊萬(wàn)里市的現有工廠(chǎng)的相鄰地點(diǎn),預計2022年開(kāi)始建設廠(chǎng)房和設置生產(chǎn)線(xiàn),2023年下半年分階段投入運行,2025年實(shí)現滿(mǎn)負荷生產(chǎn)。還將投入合計272億日元,增強國內子公司的生產(chǎn)設備。


  • 富士膠片控股(HD)


2021年8月,富士膠片控股(HD)將在到2023財年(截至2024年3月)的3年里,向半導體材料業(yè)務(wù)投資700億日元。核心是在硅晶圓上轉印電路圖案的光刻設備使用的光刻膠(感光材料),此外,富士膠片將向靜岡縣工廠(chǎng)投入45億日元,提高最尖端的EUV(極紫外)光刻膠的產(chǎn)能。


  • 住友電木


2021年12月,住友電木為了推進(jìn)增產(chǎn)半導體封裝材料, 將在世界范圍內增強半導體封裝材料的產(chǎn)能,將在中國臺灣建設新工廠(chǎng),使產(chǎn)能翻番;在中國大陸引進(jìn)新生產(chǎn)線(xiàn);還計劃在歐洲和美國等地推進(jìn)增強產(chǎn)能,不斷在全球擴大供應量。



寫(xiě)在最后


在日本半導體失去往日勢頭,中美經(jīng)濟摩擦日趨激烈的背景下,材料成為日本經(jīng)濟安保的重要王牌,如何繼續保持原材料領(lǐng)域的優(yōu)勢成為了不得不攻克的問(wèn)題。


如同早稻田大學(xué)教授藤本隆宏指出的那樣,“在日本擁有優(yōu)勢的行業(yè)和產(chǎn)品方面,日本政府要為(比中國等)往前看兩步三步的戰略行動(dòng)提供支持,這一點(diǎn)很重要”。因此,日本半導體材料廠(chǎng)商不僅需要在尖端材料領(lǐng)域發(fā)起攻勢,更要守住已有材料的優(yōu)勢,只有這樣,才能讓原材料產(chǎn)業(yè)持續保持競爭力。




文章轉載自微信公眾號:DT新材料

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