半導體產業(yè)鏈可以大致分為設備、材料、設計等上游環(huán)節(jié)、中游晶圓制造,以及下游封裝測試等三個主要環(huán)節(jié)。 半導體材料是產業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)中非常重要的一環(huán),在芯片的生產制造中起到關鍵性的作用。 根據半導體芯片制造過程,一般可以把半導體材料分為基體、制造、封裝等三大材料。 基體材料— 根據芯片材質不同,分為硅晶圓片和化合物半導體,其中硅晶圓片的使用范圍最廣,是集成電路IC制造過程中最為重要的原材料。
硅晶圓片全部采用單晶硅片,對硅料的純度要求較高,一般要求硅片純度在99.9999999%(9N)以上,遠高于光伏級硅片純度。 先從硅料制備單晶硅柱,切割后得到單晶硅片,一般可以按照尺寸不同分為6-18英寸,目前主流的尺寸是8英寸(200mm)和12英寸(300mm),18英寸(450mm)預計至少要到2020年之后才會逐漸增加市場占比。 全球龍頭企業(yè)主要是信越化工、SUMCO、環(huán)球晶圓、Silitronic、LG等企業(yè)。 相關上市公司主要有:上海新陽、晶盛電機、中環(huán)股份、保利協(xié)鑫(港股)
化合物半導體主要指砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)等第二、第三代半導體,相比第一代單質半導體(如硅(Si)、鍺(Ge)等所形成的半導體),在高頻性能、高溫性能方面優(yōu)異很多。 三大化合物半導體材料中,GaAs占大頭,主要用在通訊領域,全球市場容量接近百億美元;GaN的大功率和高頻性能更出色,主要應用于軍事領域,目前市場容量不到10億美元,隨著成本下降有望迎來廣泛應用;SiC主要作為高功率半導體材料,通常應用于汽車以及工業(yè)電力電子,在大功率轉換領域應用較為廣泛。 相關上市公司主要有:三安光電、海威華芯
拋光材料一般可以分為拋光墊、拋光液、調節(jié)器和清潔劑,其中前二者最為關鍵。拋光墊的材料一般是聚氨酯或者是聚酯中加入飽和的聚氨酯,拋光液一般是由超細固體粒子研磨劑(如納米級二氧化硅、氧化鋁粒子等)、表面活性劑、穩(wěn)定劑、氧化劑等組成。 全球拋光墊市場幾乎被陶氏壟斷,拋光液市場則主要由日本的Fujimi和Hinomoto Kenmazai,美國的卡博特、杜邦、Rodel、EKA,韓國的ACE等企業(yè)占領絕大多數市場份額。 相關上市公司主要有:鼎龍股份(拋光墊)、安集科技(拋光液)
掩膜版通常也被稱為光罩、光掩膜、光刻掩膜版,是半導體芯片光刻過程中的設計圖形的載體,通過光刻和刻蝕,實現圖形到硅晶圓片上的轉移。 全球生產掩膜版的企業(yè)主要是日本的TOPAN、大日本印刷、HOYA、SK電子,美國的Photronic等。 相關上市公司主要有:菲利華、石英股份、清溢光電
濕電子化學品,也通常被稱為超凈高純試劑,是指用在半導體制造過程中的各種高純化學試劑。 全球市場主要由歐美和日本企業(yè)主導,其中德國的巴斯夫和HenKel、美國的Ashland、APM、霍尼韋爾、ATMI、Airproducts、日本的住友化學、宇部興產、和光純藥、長瀨產業(yè)、三菱化學等公司。 相關上市公司主要有:多氟多、晶瑞股份、巨化股份、嘉化能源、濱化股份、三美股份、江化微
電子特氣是指在半導體芯片制備過程中需要使用到的各種特種氣體,按照氣體的化學成分可以分為通用氣體和特種氣體。另外按照用途也可以分為摻雜氣體、外延用氣體、離子注入氣、發(fā)光二極管用氣、刻蝕用氣、化學氣相沉積氣和平衡氣。 全球電子特氣的龍頭企業(yè)主要是美國的空氣化工和普萊克斯、法國液空、林德集團、日本大陽日酸。 相關上市公司主要有:雅克科技、華特氣體、南大光電、中環(huán)裝備、昊華科技、三孚股份、巨化股份
光刻膠是圖形轉移介質,其利用光照反應后溶解度不同將掩膜版圖形轉移至襯底上。目前廣泛用于光電信息產業(yè)的微細圖形線路加工制作,是電子制造領域關鍵材料。 光刻膠一般由感光劑(光引發(fā)劑)、感光樹脂、溶劑與助劑構成,其中光引發(fā)劑是核心成分,對光刻膠的感光度、分辨率起到決定性作用。 光刻膠根據化學反應原理不同,可以分為正型光刻膠與負型光刻膠。 光刻工藝約占整個芯片制造成本的35%,耗時占整個芯片工藝的40-60%,是半導體制造中最核心的工藝。 全球光刻膠市場主要被歐美日韓臺等國家和地區(qū)的企業(yè)所壟斷。 相關上市公司主要有:上海新陽、強力新材、蘇州瑞紅、南大光電、飛凱材料、容大感光、永太科技
半導體芯片的單元器件內部由襯底、絕緣層、介質層、導體層及保護層等組成,其中,介質層、導體層甚至保護層都要用到濺射鍍膜工藝。 集成電路領域的鍍膜用靶材主要包括鋁靶、鈦靶、銅靶、鉭靶、鎢鈦靶等,要求靶材純度很高,一般在5N(99.999%)以上。 全球濺射靶材的龍頭企業(yè)主要是美國的霍尼韋爾和普萊克斯,日本的日礦金屬、住友化學、愛發(fā)科、三井礦業(yè)和東曹。 相關上市公司主要有:阿石創(chuàng)、有研新材、隆華科技、江豐半導體
半導體封裝是指將通過測試的晶圓按照產品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。整個封裝流程需要用到的材料主要有芯片粘結材料、陶瓷封裝材料、鍵合絲、引線框架、封裝基板、切割材料等。
芯片粘結材料是采用粘結技術實現管芯與底座或封裝基板連接的材料,在物理化學性能上要滿足機械強度高、化學性能穩(wěn)定、導電導熱、低固化溫度和可操作性強的要求。 在實際應用中主要的粘結技術包括銀漿粘接技術、低熔點玻璃粘接技術、導電膠粘接技術、環(huán)氧樹脂粘接技術、共晶焊技術。 環(huán)氧樹脂是應用比較廣泛的粘結材料,但芯片和封裝基本材料表面呈現不同的親水和疏水性,需對其表面進行等離子處理來改善環(huán)氧樹脂在其表面的流動性,提高粘結效果。 相關上市公司主要有:飛凱材料、聯(lián)瑞新材、宏昌電子
陶瓷封裝材料是電子封裝材料的一種,用于承載電子元器件的機械支撐、環(huán)境密封和散熱等功能。 相比于金屬封裝材料和塑料封裝材料,陶瓷封裝材料具有耐濕性好,良好的線膨脹率和熱導率,在電熱機械等方面性能極其穩(wěn)定,但是加工成本高,具有較高的脆性。 目前用于實際生產和開發(fā)利用的陶瓷基片材料主要包括Al2O3、BeO和AIN等,導熱性來講BeO和AIN基片可以滿足自然冷卻要求,Al2O3是使用最廣泛的陶瓷材料,BeO具有一定的毒副作用,性能優(yōu)良的AIN將逐漸取代其他兩種陶瓷封裝材料。 全球龍頭企業(yè)主要是日本企業(yè),如日本京瓷、住友化學、NTK公司等。 相關上市公司主要有:三環(huán)集團
封裝基板是封裝材料中成本占比最大的一部分,主要起到承載保護芯片與連接上層芯片和下層電路板的作用。 封裝基板能夠保護、固定、支撐芯片,增強芯片的導熱散熱性能,另外還能夠連通芯片與印刷電路板,實現電氣和物理連接、功率分配、信號分配,以及溝通芯片內部與外部電路等功能。 封裝基板通??梢苑譃橛袡C、無機和復合等三類基板,在不同封裝領域各有優(yōu)缺點。 有機基板介電常數較低且易加工,適合導熱性能要求不高的高頻信號傳輸;無極基板由無機陶瓷支撐,耐熱性能好、布線容易且尺寸穩(wěn)定性,但是成本和材料毒性有一定限制;復合基板則是根據不同需求特性來復合不同有機、無機材料。 未來預計有機和復合基板將是主流基板材料。 全球封裝基板龍頭企業(yè)主要是日本的Ibiden、神鋼和京瓷、韓國的三星機電、新泰電子和大德電子、中國臺灣地區(qū)的UMTC、南亞電路、景碩科技等公司。 相關上市公司主要有:興森科技、深南電路
半導體用鍵合絲是用來焊接連接芯片與支架,承擔著芯片與外界之間關鍵的電連接功能。鍵合絲的材料已經從過去的單一材料,逐步發(fā)展為金、銀、銅、鋁用相關復合材料組成的多品種產品。 全球半導體用鍵合絲的龍頭企業(yè)主要是主要是日本的賀利氏、田中貴金屬和新日鐵等。 相關上市公司主要有:康強電子
引線框架作為半導體的芯片載體,是一種借助于鍵合絲實現芯片內部電路引出端與外部電路(PCB)的電氣連接,形成電氣回路的關鍵結構件。引線框架起到了和外部導線連接的橋梁作用,絕大部分的半導體中都需要使用引線框架,是電子信息產業(yè)中重要的基礎材料。 引線框架的通常類型有TO、DIP、SIP、SOP、SSOP、QFP、QFN、SOD、SOT等,主要用模具沖壓法和蝕刻法進行生產。 相關上市公司主要有:康強電子
半導體晶圓切割是半導體芯片制造過程中重要的工序,在晶圓制造中屬于后道工序,將做好芯片的整片晶圓按照芯片大小切割成單一的芯片井粒,稱為芯片切割和劃分。 目前主流的切割方法分為兩類,一類是用劃片系統(tǒng)進行切割,另一種利用激光進行切割。其中劃片系統(tǒng)切割主要包括砂漿切割和金剛石材料切割,該技術起步較早市場份額較大,金剛石鋸片或者金剛石線是此類常見的劃片系統(tǒng)切割工具,但機械力切口較大,易導致晶圓破碎。激光切割屬于新興無接觸切割,切割表面光滑平整,適用于不同類型晶圓切割。 相關上市公司主要有:岱勒新材 |
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