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      中國電子級工藝化學品市場分析

      中國電子級工藝化學品市場分析

      來源:
      ICMtia
      2021/10/26
      瀏覽量

      1    中國半導體材料產業發展態勢

      1.1    全球半導體制造業發展趨勢

      半導體產品是現代社會信息化、智能化的基礎,廣泛應用于計算機、家用電器、數碼電子等產品中,在人工智能、移動通信、大數據、物聯網等為代表的新一代信息技術和高效能計算、大容量存儲、極低功耗通信和新型量子技術等創新發展中發揮著關鍵支撐作用。根據WSTS 數據預計,2021年全球半導體產業將有顯著增長,預計增長幅度超過25%,見圖1。其中,亞太地區預計增長約27.2%。

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      圖 1 全球半導體產業發展態勢

      1.2    中國半導體產業發展現狀

      根據中國半導體行業協會統計,2020年中國半導體產業繼續保持快速增長態勢,集成電路產業規模達到8848億元,分立器件產業規模達到2966億元,中國半導體產業發展情況見圖2。

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      圖 2 中國半導體產業發展態勢

      2021年,我國率先實現新冠疫情后的經濟復蘇,國內半導體產品需求旺盛。同時,受全球供應鏈恢復遲緩的影響,原來依靠進口的半導體產品部分轉由本地生產,大部分國內半導體生產線都處于滿負荷運行狀態??梢灶A見,2021年我國半導體產業仍將以高于全球平均增速的速度實現產業規模新的突破。

      1.3    中國半導體制造材料市場增長態勢

      半導體制造材料是集成電路和分立器件等的重要支撐,主要包括硅片、光掩模、光刻材料、特種電子氣體、工藝化學品、CMP拋光材料、濺射靶材、專用封裝材料等。在快速發展的制造業帶動下,我國半導體制造材料已發展成為全球第二大市場,2020年市場規模達到878.4億元,預計2021年將突破950億元,見圖3。

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      圖 3 中國半導體制造材料市場增長態勢

      1.4    中國半導體制造材料產業發展狀況

      近年來,中國半導體材料企業技術水平持續提升,產品品質不斷提高,涌現出眾多具有一定市場競爭力的優質產品,產業規模不斷壯大,自給能力逐漸增強。根據集成電路材料產業技術創新聯盟(ICMtia)的調研數據,2020年行業銷售收入達到340.1億元,同比增長16.5%,預計2021年將突破380億元,近年來產業發展狀況見圖4。

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      圖 4 中國半導體制造材料產業發展狀況

      2    中國電子級工藝化學品市場及產業現狀

      2.1    工藝化學品概述

      工藝化學品又稱為濕電子化學品、化學試劑,是半導體芯片濕法工藝過程使用的不可缺少的關鍵化工材料,主要用于清洗、刻蝕、電鍍和表面處理等。通常應用于不同領域的化學品對純度的要求也不同。如圖5所示,用于半導體制造的電子級工藝化學品是化學試劑中對純度要求最高的領域,要求超高純度和超高潔凈度,對生產、包裝、運輸及使用環境的潔凈度也有極高要求。

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      圖 5 不同應用領域對化學試劑的純度要求

      工藝化學品按照其成分和應用工藝不同可以分為通用化學品和功能化學品。半導體制造常用通用化學品包括各類酸、堿、氧化劑和有機溶劑等,一般控制顆粒粒徑在0.2μm以下,雜質含量控制在ppb級以下,是工藝化學品中對顆??刂?、雜質含量要求最高的材料。功能化學品是通過復配手段達到特殊功能,滿足半導體制造中特殊工藝需求的配方類化學品,主要包括刻蝕液、清洗液、電鍍液及其添加劑等,相關產品分類見表1。
      氫氟酸、硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸等通用化學品在半導體制造濕法清洗和濕法刻蝕工藝中被用于清洗去除顆粒、有機殘留物、金屬離子、自然氧化層等污染物及在每個工藝步驟中的半成品上可能存在的雜質,避免雜質影響成品質量和下游產品性能。

      表 1 工藝化學品相關產品及其分類

      類 別

      名 稱

       

      通用

      化學品

      酸類

      氫氟酸(HF)、硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)等。

      堿類

      氨水(NH4OH)、四甲基氫氧化銨((CH3)4NOH)等。

      氧化劑

      雙氧水(H2O2)

      有機溶劑類

      異丙醇((CH3)2CHOH)、乙二醇((CH2OH)2)、N-甲基吡咯烷酮(C5H9NO)等。

       

      功能

      化學品

      刻蝕液

      氧化硅緩沖刻蝕液(BOE)、硅刻蝕液、高選擇比磷酸、鋁刻蝕液、銅刻蝕液等。

      電鍍液及其添加劑

      銅電鍍液及添加劑、其他金屬電鍍液及添加劑

      清洗液

      CMP拋光后清洗液、鋁工藝刻蝕后清洗液、銅工藝刻蝕后清洗液、HKMG 假柵去除后清洗液、去溢料清洗液等。

      各種通用化學品的SEMI國際標準等級如表2所示。在實際供貨時,供求雙方通常在此標準基礎上協商確定產品的技術指標。工藝線寬越細,所需化學品的純度和潔凈度要求也越高,線寬0.8-1.2μm工藝多用于分立器件生產,所用化學品的金屬雜質和顆??刂品秶^寬,工藝線寬小于90nm的超大規模集成電路用化學品金屬雜質和顆??刂茦藴首顬閲栏?,且有愈來愈嚴之勢。在實際應用中,由于工藝化學品采用中央供應系統供給各個工藝設備,因此多種線寬并存的制造廠通常以最小線寬標準選配工藝化學品,所以,當前半導體制造用通用化學品一般對金屬離子和顆粒雜質要求都超過SEMI Grade4。
      功能化學品的主要特點是配方工藝精細、技術含量高、質量要求高、工藝配套性強、對生產及使用環境潔凈度要求高、產品更新換代快等。同時,由于集成電路制造工藝或技術節點的不同,對功能性化學品的質量和性能要求也不盡相同,因此,至今沒有十分明確的定義來描述功能化學品。功能化學品的理化指標很難通過普通儀器定量檢測,往往只能通過應用工藝來評價其有效性和產品優劣。

      表 2 通用化學品SEMI國際標準等級

      SEMI等級

      C1(Grade1)

      C7(Grade2)

      C8(Grade3)

      C12(Grade4)

      Grade5

      金屬雜質(X10-9)

      ≤1000

      ≤10

      ≤1

      ≤0.1

      ≤0.01

      控制粒徑

      /μm

      ≤1.0

      ≤0.5

      ≤0.5

      ≤0.2

      需雙方協定

      顆粒個數

      (個/ml)

      ≤25

      ≤25

      ≤5

      需雙方協定

      需雙方協定

      IC線寬

      /μm

      >1.2

      0.8-1.2

      0.2-0.6

      0.09-0.2

      <0.09

       

      2.2    中國電子級工藝化學品市場預測

      得益于半導體產品市場的快速增長,不少晶圓廠紛紛加入產能擴張的大軍,根據SEMI的統計,2020年全球晶圓產能(折合8吋)2081萬片/月。根據集成電路材料產業技術創新聯盟(ICMtia)的調研,2021年中國晶圓產能(折合8吋)415萬片/月。

      與制造產能不斷擴張相適應,工藝化學品市場規模也將快速增長,根據集成電路材料產業技術創新聯盟(ICMtia)的數據,2021年我國工藝化學品整體市場需求量將達到51萬噸,預計2022年將增至60萬噸以上。相關主要工藝化學品硫酸、氫氟酸、硝酸、鹽酸、硅蝕刻液、緩釋氧化物刻蝕液等產品2021年市場規模及2022年需求預測見表3。

      未來晶圓市場對ppt級別工藝化學品的需求將成為主流,而且12吋生產線,特別是28nm以下技術節點用的功能化學品用量將明顯增多。隨著集成電路制造工藝變得越來越復雜,對濕法工藝的技術要求不斷提高,硫酸、氫氟酸、硝酸、鹽酸等通用工藝化學品的金屬雜質控制一般需要達到ppt級以上,顆??刂菩枰獜?.1ppb級別的0.2μm提升到0.05μm甚至更小,而且朝著更高純度方向不斷提升的步伐從未停止。

      表 3 我國電子級工藝化學品市場需求預測

       

      2021

      2022

      工藝化學品需求總量(噸)

      510000

      600000

      其中:

       

       

      硫酸(噸)

      210000

      250000

      氫氟酸(噸)

      43000

      48000

      硝酸(噸)

      15000

      16700

      鹽酸(噸)

      5160

      6350

      硅蝕刻液(噸)

      5700

      6000

      緩釋氧化物刻蝕液(BOE)(噸)

      1300

      1500

      2.3    電子級工藝化學品主要國際企業

      當前,全球工藝化學品的市場格局呈現三大板塊:一是歐美傳統老牌企業,主要公司包括德國巴斯夫(BASF)、美國杜邦(Dupont)、美國英特格( Entegris )等公司。這些老牌化工企業歷史悠久、品種齊全、生產基地遍及世界各地,擁有極強的技術優勢,產品等級可達到SEMI G4及以上級別,與半導體制造業發展幾乎保持同一步調。二是日本企業,代表性的公司包括關東化學(Kanto)、三菱化學(MCC)、斯特拉化學(StellaChemifa)等,其技術水平與歐美企業相同。三是中國臺灣地區、韓國、中國大陸地區的企業。韓國和臺灣地區企業在生產技術上具有一定優勢,在高端市場與歐美、日本企業相比具有一定的競爭力,代表企業有臺灣鑫林科技,韓國東友精細化工等。國外主要工藝化學品企業簡況見表4。

      表 4 國外主要工藝化學品生產企業情況

      地區

      企業名稱

      發展工藝化學品事業情況

      歐美

      德國巴斯夫(Basf)

      公司主要業務包括半導體和平面顯示用電子化學產品的生產,主要產品包括硫酸、鹽酸、硝酸、BOE、氫氟酸等各類高性能產品。2020年公司總銷售額達到591.5億歐元。

      美國亞什蘭集團(Ashland)

      公司主要業務包括優質專業化學品、金屬鑄件消耗品等多領域產品生產,主要產品包括N-甲基吡咯烷酮、聚合物溶劑等各類電子產品,公司在高雄與UPC(聯合石化公司)建有超純化學品生產基地合資企業。2020年公司銷售額達到23.26億美元。

      霍尼韋爾公司(Honeywell)

      公司主要業務包括半導體用各類高純度工藝化學品的生產,主要產品有氫氟酸、氫氧化銨、BOE和鹽酸等,2020年公司銷售額達到330億美元,其中高性能材料和技術部門收入達到94億美元。

      英特格公司  (Entegris)

      公司旗下的ATMI公司主要業務包括半導體制造用各類化學品和關鍵材料的研發生產,主要產品包括各類電鍍液、研磨后清洗液等。2020年公司銷售額達到18.6億美元。

      陶氏杜邦

      (Dow  Dupont)

      公司主要業務包括特種化學品、高新材料等,主要產品包括研磨后清洗液、鋁/銅制程去除劑等多類產品及服務。2020年公司銷售額達到204億美元。

      日本

      關東化學

      (Kanto)

      公司主要從事半導體用酸、堿等超純高凈化學試劑的生產和研發,主要產品包括氫氟酸、硫酸、鹽酸、氨水、氟化銨等各類超純化學品。

      三菱化學(Mitsubishi)

      公司的功能材料和塑料產品業務部門主要從事信息及電子產品、專業化學制品的生產,主要產品包括硫酸、硝酸、鹽酸、雙氧水、氨水等各類高純試劑。2020年公司銷售額達到334億美元。

      斯特拉化學(StellaChemifa)

      公司主要從事高純氫氟酸的研發生產,主要產品為半導體及平板顯示等領域用高純氫氟酸產品。2020年公司銷售額達到329億日元。

      中國

      臺灣

      臺灣東應化股份有限公司

      公司主要從事半導體用各類工藝化學品的研發生產,主要產品包括半導體用剝離液、顯像液、稀釋液等。

      臺硝投資股份

      有限公司

      公司主要從事半導體等領域用各類工藝化學品的專業生產,主要產品有高純硝酸、鹽酸、氫氟酸等。2020年公司銷售額達到17.46億新臺幣。

      關東鑫林科技股份有限公司

      公司是日本關東化學的子公司,主要從事半導體用各類工藝化學品的生產,主要產品包括電子級雙氧水、氨水、氫氟酸等高純溶劑,以及混酸、蝕刻液、清洗液等產品。

      韓國

      秀博瑞殷

      (Soul brain)

      公司主要從事電子化學原料、化學品等產品的生產銷售,主要產品為半導體和平板顯示用各類特種電子材料,在韓國市場占有很大份額。

      東友精細化工

      東友、東進兩家公司主要從事半導體、顯示面板用各類工藝化學品的研發生產,在我國有一定規模的市場份額。

      東進世美肯科技

      近年來,外資企業紛紛在我國建設化學品工廠。例如德國巴斯夫是全球領先的電子化學品企業,主要產品包括硫酸、雙氧水、氨水、磷酸、鹽酸、異丙醇、硅刻蝕液、鋁刻蝕液等產品,占據我國工藝化學品市場較大份額。2020 年,巴斯夫在中國大陸的銷售額約85 億歐元,占公司總銷售收入的14%。公司廣東湛江一體化基地投資高達100億美元,計劃于2030年成為巴斯夫全球第三大一體化化學品生產基地。巴斯夫在中國現有的硫酸產能為2.4萬噸,2021年7月巴斯夫攜手浙江嘉化能源化工有限公司及其下屬全資子公司浙江嘉福新材料科技有限公司在中國浙江省嘉興市簽署了進一步擴大電子級硫酸產能的協議,生產基地的擴建計劃將于2023年完成。韓國東友在西安建有大型電子工藝化學品生產工廠,主要為三星西安工廠提供配套,在常州建有同等規模的化學品生產線,為無錫海力士提供配套。

      2.4    電子級工藝化學品國內產業現狀

      近年來,我國工藝化學品企業技術不斷提升,在生產技術、檢測手段、技術服務等方面都開始攀升到一個新臺階,生產裝備及技術實力得到大幅度的提升,技術領先企業的部分產品已達到SEMI G4標準,并開始向更高端的G5級別突破,行業整體進入快速發展階段。目前,6吋及以下直徑半導體生產線用工藝化學品已全面實現國產化,8吋線用工藝化學品基本實現國產化,28nm以上技術節點的12吋集成電路生產線用工藝化學品國產化程度也在逐步提高。

      國內從事電子級工藝化學品業務的企業主要有中巨芯科技股份有限公司、湖北興福電子材料有限公司、蘇州晶瑞化學股份有限公司、聯仕(昆山)化學材料有限公司、多氟多化工股份有限公司、濱化集團股份有限公司、江蘇達諾爾科技股份有限公司、江陰江化微電子材料股份公司、江陰潤瑪電子材料股份有限公司、上海新陽半導體材料股份有限公司等,相關情況見表5。

      表 5 國內主要工藝化學品生產企業情況

      企業名稱

      主要產品

      中巨芯科技股份有限公司

      公司擁有電子工藝化學品、電子氣體和前驅體三大業務板塊,工藝化學品主要產品有:氫氟酸、硫酸、硝酸、鹽酸、氨水、緩沖氧化蝕刻液(BOE)等。

      湖北興福電子材料有限公司

      公司主要從事集成電路用工藝電子化學品的研發、生產、銷售,主要產品有磷酸、硫酸、氫氟酸、雙氧水、高選擇比磷酸、硅減薄液、各類金屬蝕刻液、BOE等。

      蘇州晶瑞化學股份有限公司

      公司主要從事超凈高純工藝電子化學品的研發、生產和銷售,主要產品有雙氧水、氫氟酸、氨水、鹽酸、硫酸、NMP等。

      聯仕(昆山)化學材料有限公司

      公司主要提供大規模集成電路和平面顯示制造用的超高純微電子化學品,主要產品為電子級硫酸、氨水、硝酸、鹽酸、醋酸、雙氧水、BOE等。

      多氟多化工股份有限公司

      公司主要從事電子級化學品的研發、生產和銷售,主要產品有氫氟酸。

      濱化集團股份有限公司

      公司從事電子化工產品的生產銷售,主要產品有氫氟酸。

      江蘇達諾爾科技股份有限公司

      公司主要從事半導體濕法工藝超高純微電子化學品的研發、生產、銷售,主要產品有氨水、硫酸、雙氧水、鹽酸、氫氟酸等。

      上海新陽半導體材料股份有限公司

      公司主要從事半導體行業所需電子化學品及配套設備的研發設計、生產制造和銷售服務,主要產品有銅電鍍液和電鍍添加劑、錫及錫合金電鍍液和電鍍添加劑、去溢料清洗液、鋁連線蝕刻后清洗液、銅連線蝕刻后清洗液等。

      江陰江化微電子材料股份公司

      公司主要從事濕電子化學品的研發、生產和銷售,產品主要有過氧化氫、氫氟酸、鹽酸、氫氧化銨、氟化銨、乙醇、異丙醇、丙酮、正膠剝離液、負膠剝離液、CMP后清洗液、硅蝕刻液、鋁蝕刻液等。

      江陰潤瑪電子材料股份有限公司

      公司主要從事電子化學品的研發、生產和銷售,的研發、生產和銷售,主要產品有硝酸、硫酸、氫氟酸、ITO蝕刻液、鋁蝕刻液、鉬鋁蝕刻液、過氧化氫、異丙醇、丙酮等。

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