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石化转型之时代机遇(二):中国半导体上游材料之粘结材料

发布时间:2023-09-27 09:26   来源:隆众资讯  责任编辑:毕雁飞

石化转型之时代机遇(二):中国半导体上游材料之粘结材料

前言:中国半导体行业中的半导体材料

半导体产业链具体包括上游半导体原材料与设备供应、中游半导体产品制造和下游应用。其中,半导体材料处于上游供应环节,材料品类繁多,按制造流程可细分为前端制造材料和后端封装材料。


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半导体材料是半导体产业链中重要一环,集成电路、芯片制造等每一个半导体产业生产环节几乎都离不开半导体材料的应用。按照应用环节,半导体材料可以分为制造材料与封测材料。其中,晶圆制造材料主要包括硅片、特种气体、掩膜版、光刻胶及配套材料、湿电子化学品、靶材、CMP 抛光液&抛光垫等;封装材料主要包括封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料等。

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数据来源:隆众咨询,公开资料整理

根据SEMI的最新统计数据,2022年全球半导体材料市场整体规模增长8.9%,达到727亿美元,创下新高。其中,晶圆材料市场增长10.5%,达到447亿美元;封装材料市场增长6.3%,达到280亿美元。分区域来看,2022年,中国大陆半导体材料市场规模约129.7亿美元,已第三年成为全球第二大市场,占比18%,仅次于中国台湾地区。

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从全行业价值以及传统石化企业进入难度来看,设计、晶圆制造、设备、封测领域由于存在较大的技术和专业壁垒,且与传统石化企业相关度较低,因此短期进入必要性不强。虽然同样存在较高技术壁垒,但半导体材料上游原料多为石化类产品,因此传统石化企业可以通过产业链延伸进入半导体材料领域。

半导体材料之一:粘结材料

1.产品定义及分类

胶粘剂指通过粘合作用,能使被粘物结合在一起的一类物质。胶粘剂一般由粘接料(基体树脂)、固化剂、增韧剂、稀释剂和改性剂等组分配制而成,广泛应用于包装、电子电器、建筑材料、汽车与交通运输、机械制造、新能源、医疗卫生、航空航天等领域。

胶粘剂的分类:

分类方式

类别

用途

汽车胶、建筑胶、电子胶、医用胶、密封胶、灌封胶、导热胶、导电胶等

固化方式

水基型胶黏剂、热熔型胶黏剂、溶剂型胶黏剂、反应型胶黏剂等

化学成分

机硅胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、环氧树脂胶粘剂、丙烯酸类胶粘剂、合成橡胶类胶粘剂等

胶粘剂产业链:

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2.胶粘剂发展现状

全球保持较快增速,市场重心向亚洲转移

全球来看,胶粘剂市场快速增长,2013-2022年全球胶粘剂市场销售额从408亿美元提升至736亿美元,年均复合增速高达6.8%。

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胶粘剂市场重心向亚洲转移,市场规模持续增长。亚洲地区是全球最大的胶粘剂需求区域,区域需求总量占比从2007年的35.5%增长至2020年的52%。随着全球产业转移,亚太地区胶粘剂市场年复合增速达5%-6%,预计未来将保持增长。

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中国市场规模高速增长,高端产品占比较小

我国胶粘剂市场发展迅速,胶粘剂的产量和销售额持续高速增长。据中国胶粘剂和胶粘带工业协会的统计,我国胶粘剂市场销售额由2013年的780亿元增长至2022年的1151.4亿元,年均复合增长率4.4%;产量由2013年的611.2万吨增长至2022年的788.4万吨,年均复合增长率2.9%。随着下游建筑、包装、汽车等传统与新兴领域市场的不断增长,我国胶粘剂行业仍将快速发展。根据中国胶粘剂和胶粘带工业年会资料显示,“十四五”期间,我国胶粘剂的发展目标是产量年均增长率为4.2%,销售额年均增长率为4.3%,力争到 2025年末,改变国产产品高端不足、低端过剩的局面,使行业高附加值产品产值占比达到 40%以上。

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高端市场国产化替代加速 半导体领域发展空间广阔

由于资质认证、客户认证、技术研发、资金等多重门槛,胶粘剂行业进入壁垒高。而对于汽车、轨道交通、半导体等应用要求更高的领域,产品进入难度更是大幅增加。但在我国政策的鼓励下,我国胶粘剂企业不断加大研发投入,胶粘剂产品性能逐步与国际接轨,高端胶粘剂产品国产替代率逐步提高。

3.半导体胶粘剂市场分析

半导体胶粘剂是胶粘剂的细分产品,主要用于电子电器元器件的粘接、密封、灌封、涂覆、结构粘接、共行覆膜和SMT贴片等。相较于传统塑封,半导体胶粘剂具有工艺适应性强的特点,在导电聚合物、集成电路抗蚀剂、陶瓷前驱体等方面被广泛应用,可对成品电路板、电子模块、以及半导体进行灌封和保护,涉及半导体、平板显示等多个子行业的制造和终端应用。受应用场景和功能性影响,半导体胶粘剂产品附加值较高,毛利率高达50%以上,而一般情况下建筑领域和工业领域用胶毛利率仅在 30%到40%。

半导体胶粘剂种类较多,包括 EVA 热熔胶、有机硅胶、环氧胶、UV 胶、PUR 胶、导电胶、瞬干胶、聚氨酯型粘合剂、厌氧胶等。

种类

用途

要求

常见胶粘剂

导电银胶

主要用于 LED、LCD、石英谐振器、片式钽电解电容器、VFD 和 IC 等方面的导电粘接,适用于印刷或点胶工艺

高纯度、高导电性、低模量、常温贮存稳定和低温快固

单组分银粉填充环氧导电胶

灌封胶

用于电子元器件的粘接、密封、灌封和涂覆保护

起防水、防潮、防尘、绝缘、导热、保

密、防腐、耐温和防震作用

适用期长、黏度小、浸渗性强、固化收缩小、灌封和固化过程中不分层、电气性能优异、吸水性和线膨胀系数小

环氧树脂灌封胶、有机硅树脂灌封胶、聚氨酯灌封胶;细分种类多,分为软和硬,防拆卸和可拆卸维修等

贴片红胶

主要用于 SMD固定到 PCB,在波峰焊或双面回流焊的过程中固定电路板元件,贴片低温固化胶

高剪切变稀、具有摇变性、钢网/铜网不溢胶

单组分、低温热固化改良型环氧树脂胶粘剂

围堰填充胶

适用于环氧玻璃基板的 IC 封装

优异的耐焊性和耐湿性,低热膨胀系数,优异的温度循环性能和较佳的流动

性,易于点胶

固化后具有阻燃、抗弯曲、低收缩以及低吸潮性等特性,能为 IC 提供有效保护

单组分环氧胶

底部填充胶

用于 CSP 和 BGA 底部填充制程,降低硅芯片与基板之间的温循匹配性

低黏和流动性,板基可返修

单组分环氧胶

3.1 导电胶

导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性的胶粘剂,已广泛应用于集成电路芯片和其他电子元件的封装和粘接。导电胶是一种具有导电性的胶粘剂,通常由导电粒子、树脂、稀释剂或溶剂、固化剂和催化剂,以及其他功能性添加剂所组成。导电胶可以将不同的导电材料连接在一起,在粘合材料之间形成电路。在电子工业中,导电胶已成为不可或缺的新材料。导电胶粘剂已广泛用于印刷电路板组件、发光二极管、液晶显示器、智能卡、陶瓷电容器、集成电路芯片和其他电子元件的封装和粘接,是半导体工业中不可或缺的新材料。

导电胶按导电方向分为各向同性导电胶和各向异性导电胶。根据固化体系,导电胶可分为室温固化导电胶、中温固化导电胶、高温固化导电胶、紫外光固化导电胶等。

2026年全球导电胶市场规模超30亿美元

据相关机构预测,2026年全球导电胶市场规模将达到30亿美元。我国导电胶产量约占全球总量的 40%左右,销售额占比约26%。十三五期间,国内导电胶产量年平均增长为 8%~10%,预计2025年将突破1200万吨。然而由于国内胶黏剂起步较晚,现阶段中国导电胶行业产品结构亟待调整。

国际巨头占主导 行业集中度高

全球导电胶生产企业主要有德国汉高、日本住友、日本三键(Three-Bond)、日本日立(Loctite)、陶氏杜邦、美国 3M、HB富勒公司、美国FERRO公司、德国Panacol公司、德国DELO公司、美国坎特龙(Kemtron)等。

从竞争格局来看,全球导电胶市场呈现较高的集中度,前3名公司的合计市场合计占有率高达78%,其中汉高占比就高达60%。

国内大力扶持电子封装材料产业发展

高端电子封装材料行业属于国家重点扶持和发展的战略性新兴产业中的新材料产业,国家产业政策对行业发展具备积极的促进作用。目前国务院、国家发改委、科技部、工信部等各部门已经通过纲领性文件、指导性文件、规划发展目标与任务等文件多层次、多角度、多领域对新材料领域予以全产业链、全方位的指导,相继出台了多项支持我国新材料产业发展的产业政策,为行业发展提供了有力的支持和良好的环境。

为了加快推进我国集成电路配套材料的发展,加速相关材料的国产化进程,近年来国家制定了一系列关于高科技产业的支持政策及重点突破计划,其中国家科技部“863 计划”、“02 专项”、“国家重点研发计划”等对提升我国集成电路产业链中关键配套材料的国产化起到了重要作用。

国内起步晚 高端市场有待提高

国内导电胶由于研究起步较晚,导电胶行业产品主要集中在中低端领域。受电子产业需求拉动,行业发展速度较快,现阶段已经取得了长足进步,能够生产的产品种类较为齐全。尽管我国导电胶企业仍在导电胶行业技术、经验积累、产品粘接强度、导电率、性能稳定性等方面与国外存在差距,但是随着近年来国内企业持续加大研发投入、提升生产技术水平和产品性能,国内企业竞争力显著增强,在部分中高端产品细分市场,国产导电胶正以显著的性价比和本土化服务优势在各个应用领域逐步替代进口产品,抢占市场份额,特别是德邦科技、长春永固和上海本诺电子等为代表的国内公司成功进入了头部封测厂商的供应链体系。我国导电胶市场呈现出内外资企业不断创新、共同竞争的局面。面对全球市场对中高端导电胶的巨大需求,国内导电胶企业仍有较大的发展空间。

德邦科技2021年芯片固晶导电胶产品销售收入为2481.29 万元,2020年销售收入为568.57万元。

3.2 电子级环氧塑封料(胶粘剂)

环氧塑封料(EMC),又称为环氧模塑料,是广义的电子胶粘剂的一类,其主要成分为环氧树脂、酚醛固化剂、固化促进剂、填充剂及脱模剂等。可对小型电子元器件,如晶体管,集成电路,电容器,电阻器等进行封装,具有成本低,操作方便,生产效率高等优点。根据中国科学院上海微系统与信息技术研究所 SIMIT 战略研究室公布的《我国集成电路材料专题系列报告》,90%以上集成电路均采用环氧塑封料作为包封材料,故环氧塑封料已成为现代半导体封装中主导材料。

我国高端环氧树脂高度依赖进口

2022 年,我国环氧树脂表观消费量约154万吨,消费量约占全球总量的一半,是名副其实的环氧树脂消费大国。目前国内普通环氧树脂市场增速放缓,而高端环氧树脂需求量大,且大量依赖进口。2020-2022 年,我国环氧树脂进口量分别为 40.5 万吨、31.6万吨和 22.5 万吨。进口产品多为高端产品,且价格远高于国内普通产品。2023年进口高端产品较国内普通环氧树脂均价高1700美元/吨左右。

从环氧塑封料市场来看,2022年我国需求量接近18万吨,国内产量10万吨左右,自给率55%左右。从国内生产企业的产品结构来看,接近80%以上的高端产品均为进口。

国内高端封装市场受外资厂商主导

以技术难易度来分类,全球封装技术主要分为四个层次,其中技术难度最低的DO、SMX、TO、DIP 等封装技术中应用的环氧塑封料由国内厂商主导,主要生产企业有华海诚科、衡所华威、长春塑封料等。SOD、SOT、SOP、QFP 等封装技术中应用的环氧塑封料仍由外资厂商主导,国产产品性能已达外资同类产品水平,后续有望逐步实现国产替代空间。QFN、BGA 等封装技术中应用的环氧塑封料则由外资厂商(住友电木、蔼司蒂等)垄断,国内企业多处于导入阶段,仅少数国产企业(华海诚科)实现小批量生产。SiP、MUF、FOWLP 等封装技术中应用的环氧塑封料同样由外资厂商(住友电木、蔼司蒂、京瓷等)垄断地位,国内企业多处于产品开发阶段。

从全球来看,高端半导体封装领域用环氧塑封料企业主要集中在日本,代表企业包括日本化药、日本DIC、三菱化学、新日铁等。

2028年预计国内电子级环氧塑封料需求量30万吨

通过隆众咨询对公开资料研究发现,2028年预计封装材料市场规模将达到1360以美元,其中先进封装材料占比达57%左右,产值接近780亿美元。目前全球范围内用塑料封装的半导体元器件占市场总量的98%以上,且随着全球半导体制造业重心正不断向中国转移,预计2028年我国环氧塑封料需求量将达到30万吨左右。

3.3 电子级酚醛树脂

电子级酚醛树脂是以高纯度、低游离单体、低金属杂质离子、低阴离子含量、高可靠性为特征的有别于传统工业酚醛树脂的新型高分子材料,与传统工业酚醛树脂的相比,具有高纯度(残留苯酚含量<200ppm、无甲醛残留,绿色环保无毒害,完全符合欧盟Reach及RoHs的环保法规要求;金属元素含量控制在ppb级;总卤素含量控制在1ppm以下。)、高耐热性(电子级酚醛树脂作为环氧树脂的固化剂,赋予了环氧复合材料优异的耐热性,可满足无铅制程对材料的耐热性要求)、高电气绝缘性(电子级酚醛树脂作为环氧树脂的固化剂,赋予了环氧复合材料优异的电气绝缘性能)、高稳定性(不同批次产品分子量分布高度重合,质量稳定性优异)等显著优点。

电子级酚醛树脂应用于芯片制程胶、光刻胶、半导体封装模塑料、覆铜板、半固化片、PCB油墨、环氧粉末涂料、电子包封料、灌封胶、导电银浆等领域,最终应用于智能汽车、手机、笔记本、电脑、白色家电、互联网终端及互联网服务器、信号基站等各个方面,是承载现代电子信息产业的物理基础。

2027年预计国内电子级酚醛树脂市场规模约24亿元

随着5G、汽车电子等行业的快速发展,覆铜板需求持续增长,进而拉动电子级酚醛树脂需求增长;同时随着半导体领域的发展,光刻胶产量也将持续增长,也将拉动电子级酚醛树脂需求的增加。在产业政策支持以及下游行业持续发展、下游国产化的带动下,我国电子级酚醛树脂需求呈现不断增长态势。

通过隆众咨询对公开资料研究发现,2018年以来中国覆铜板市场规模整体呈现逐年攀升趋势,2022年市场规模694亿元,2027年将超过1100亿元。目前,覆铜板成本约86%,其中树脂材料占覆铜板成本26%,酚醛树脂占树脂材料比重约10%,2022年覆铜板用树脂材料市场规模约155亿元,覆铜板用酚醛树脂市场规模约15亿元,预测2027年覆铜板用酚醛树脂市场规模约24亿元。

国内圣泉集团电子级酚醛树脂将长期占据行业主导地位

早期,受限于技术壁垒,我国电子级酚醛树脂市场需求依赖进口,日本住友电木株式会社、日本松下电器产业株式会社、韩国可隆株式会社等国外品牌凭借长期的技术积累、良好的品牌形象及健全的销售渠道,在国内电子级酚醛树脂市场占据主导地位,尤其是日本企业,市场占比较高,行业竞争力较强。

近年来,在市场需求的刺激下,国内部分酚醛树脂生产企业逐步开始涉足电子级酚醛树脂的研发及生产,以济南圣泉集团股份有限公司、彤程新材料集团股份有限公司、山东莱芜润达新材料有限公司为代表的电子级酚醛树脂企业已经进入产业化生产及供应阶段。但由于本土电子级酚醛树脂行业发展较晚,产品技术及供应能力与国外领先企业尚有差距。整体来看,我国电子级酚醛树脂市场份额主要被国外品牌及国内领先品牌占据,市场集中度较高。

未来几年,在较高的技术壁垒阻碍下,国内电子酚醛树脂行业新进入企业数量依然不多,加之电子级酚醛树脂行业具有较高的客户认证壁垒,新进入企业在短时间内很难获得下游客户的认证,因而我国电子级酚醛树脂市场份额仍将主要被既有企业如圣泉集团等占据,电子级酚醛树脂行业集中度仍将处于较高水平。

4.发展前景

半导体用胶粘剂是胶粘剂的细分应用品种,被广泛应用于半导体生产过程中,并最终应用于智能手机、平板、可穿戴设备等各种电子产品领域。随着大数据,OpenAI、物联网、人工智能等新技术的发展,对于半导体材料需求愈加强烈,与之配套的高端电子化学品需求仍然处于增长态势。同时考虑到国际形势不确定性加剧,我国的半导体行业的各类原材料供给将有可能受到一定限制。国家相关政策也在不断鼓励新材料行业技术攻关,加大支持力度,以实现进口替代,避免关键技术被卡脖子。因此目前正是国内企业实现国产化替代的重要节点和机会。未来我国半导体用胶粘剂发展前景广阔。


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