中國半導體不再被“卡脖子”!從材料開始,解密OLED材料替代現狀

日期:02-24  點擊:2096  屬于:行業動態

根據美國半導體產業協會的統計,可以看到全球半導體銷售額呈現逐年增長的姿態,從2001年的1472.5億美元一路提升至2019年的4110億美元。雖然在2019年全球半導體銷售額因為消費電子市場疲軟從而略微下滑,但是從19年6月開始全球半導體銷售額呈現恢復的態勢,環比數據明顯優于2018年同月份環比數據。目前隨著下游多方需求恢復的共振,將史無前例的帶動半導體行業在5G的飛速發展,再創新高。

 

 

▲2018年及2019年全球半導體月度銷售額對比(十億美元)

 

▲中國近年占全球半導體銷售額情況(十億美元)

 

▲2016~2021年全球半導體各應用市場的年復合增速預測

 

▲國產替代空間測算

從市場上看,我國半導體市場規模超萬億,半導體產業已成為國家戰略新興產業的重要部分,而超三分之二的半導體產品需從國外進口,高端領域幾乎完全依賴進口情況急需改變,尤其是2018年中美貿易摩擦以來,中興、華為事件更是給中國半導體行業敲響警鐘。

 

▲華為國產替代鏈示意圖

半導體產業呈現技術密集、資本密集及和產集群的特點。半導體核心產業鏈包括半導體產品的IC設計、IC制造和IC封測。目前已經形成EDA工具、IP供應商、IC設計、Foundry廠、封測廠的高效穩定的深度分工模式。目前全球半導體正在經歷從中國臺灣向中國大陸的第三次產業轉移,歷史上看,前兩次的行業轉移分別發生在20世紀80年代和20世紀90年代末,分別從美國本土到日本和美日向韓國、中國臺灣的轉移。目前我們已經看到設計、制造、設備等半導體環節已經逐步的向中國轉移。

 

▲半導體上下游產業鏈,以及半導體材料在產業鏈所處位置

 

▲半導體材料分類

4.光刻:掩模/光罩、光刻膠、光刻膠顯影液、熔劑、剝離劑。

 

▲晶圓制造過程所需材料

 

▲全球半導體材料市場銷售額

 

▲中國大陸半導體材料市場增速vs.全球

 

▲半導體原材料分布情況

 

▲封裝及晶圓制造材料市場規模及增速(單位:億美元)

 

▲全球半導體材料銷售額分布

 

 

▲2012-2017年我國占半導體制造材料國產化情況(%)

 

▲半導體材料國產化進程

 

從技術層面出發再至半導體封裝材料進出口金額及量(由于缺乏晶圓制造數據,故以封裝材料為例說明),可以看到中國對于半導體封裝材料進口量的需求巨大,同時再對比進出口單價情況,從2017年開始計算,出口單價僅為進口單價的約為60%,價格懸差巨大,也再次反映了中國雖然對于半導體材料的需求巨大,但是由于目前技術能力有限所致進出口貿易懸差巨大,也因此存在巨大的國產替代空間。

 

▲半導體封裝材料進出口額(萬美元)

 

▲半導體封裝材料進出口量(噸)

 

▲半導體封裝材料進口單價情況

根據目前SEMI對于全球各類半導體硅片的出貨量統計,我們也看到半導體市場對于12英寸硅片的需求及使用也是逐步增加。2011年,200mm半導體硅片市場占有率穩定在25-27%之間;2016年至2017年,由于汽車電子、智能手機用指紋芯片、液晶顯示器市場需求快速增長,200mm硅片出貨面積同比增長14.68%;2018年,200mm硅片出貨面積達到3278.00百萬平方英寸,同比增長6.25%。2018年,300mm硅片和200mm硅片市場份額分別為63.31%和26.34%,兩種尺寸硅片合計占比接近90.00%。

 

▲半導體硅片技術演變史

 

▲全球各類型半導體硅片出貨面積占比

 

 

▲較大尺寸晶圓具備更高的理論生產效率

 

▲8英寸及12英寸理論成本變化情況

 

▲全球半導體硅片市場規模(億美元)

 

▲全球半導體硅片出貨面積(百萬平方英寸)

 

▲中國大陸半導體硅片市場規模(億美元)

 

▲全球硅片市場競爭格局及市占率

同樣光刻膠從功能上又可分為正性及負性光刻膠:正性光刻膠之曝光部分發生光化學反應會溶于顯影液,而未曝光部分不溶于顯影液,仍然保留在襯底上,將與掩膜上相同的圖形復制到襯底上;而負性光刻膠之曝光部分因交聯固化而不溶于顯影液,而未曝光部分溶于顯影液,將與掩膜上相反的圖形復制到襯底上。

 

▲光刻膠構成

 

▲正性光刻膠和負性光刻膠反應原理

按照應用領域的不同,光刻膠又可以分為印刷電路板(PCB)用光刻膠、液晶顯示(LCD)用光刻膠、半導體用光刻膠和其他用途光刻膠。PCB光刻膠技術壁壘相對其他兩類較低,而半導體光刻膠代表著光刻膠技術最先進水平。

 

▲不同分類下的光刻膠分類

 

▲ASML光刻機

 

▲全球半導體光刻膠及配套試劑市場規模

 

 

▲光刻膠主要生產企業

 

▲國內半導體產品結構

CMP化學機械拋光(ChemicalMechanicalPolishing)工藝是半導體制造過程中的關鍵流程之一,利用了磨損中的“軟磨硬”原理,即用較軟的材料來進行拋光以實現高質量的表面拋光。通過化學的和機械的綜合作用,從而避免了由單純機械拋光造成的表面損傷和由單純化學拋光易造成的拋光速度慢、表面平整度和拋光一致性差等缺點。

 

 

 

▲全球CMP材料市場規模情況(億美元)

 

 

▲CMP拋光步驟隨邏輯芯片和存儲芯片技術進步而增加

目前市場上拋光墊目前主要被陶氏化學公司所壟斷,市場份額達到90%左右,其他供應商還包括日本東麗、3M、中國臺灣三方化學、卡博特等公司,合計份額在10%左右。拋光液方面,目前主要的供應商包括日本Fujimi、日本HinomotoKenmazai,美國卡博特、杜邦、Rodel、Eka、韓國ACE等公司,占據全球90%以上的市場份額,國內這一市場主要依賴進口,國內僅有部分企業可以生產,但也體現了國內逐步的技術突破,以及進口替代市場的巨大。

 

▲拋光液主要生產企業

 

▲拋光墊主要生產企業

 

▲美國SEMI工藝化學品的國際標準等級

 

▲我國電子特氣市場規模(億元)

 

 

▲電子氣體分類

 

▲電子氣體分種類份額占比

 

▲電子特氣在晶圓制造中的應用

 

▲我國集成電路產業銷售額

 

▲我國電子氣體市場格局(2018年)

 

1、OLED下游需求強勢支撐

 

 

▲AMOLED和TFT-LCD性能比較

 

▲AMOLED比LCD更輕薄

 

 

 

▲OLED出貨量(分應用,百萬單位)

 

▲2018年OLED應用領域情況

 

▲AMOLED市場規模(分應用,百萬美元)

 

▲LTPS-AMOLED滲透率與a-Si相近

 

▲2019年全球AMOLED智能手機各廠商占比(按出貨量)

 

▲全球智能手表市場份額(按品牌分類)

 

汽車智能化趨勢下,多屏智能聯動帶動車載顯示屏需求量上升。車載信息娛樂系統、流媒體中央后視鏡、抬頭顯示系統HUD、全液晶儀表、中控屏多屏融合車聯網模塊實現人機交互,以滿足駕乘者智能駕駛和娛樂需求,將推動車載顯示的大規模使用。根據蓋世汽車研究院預測,到2025年全球智能網聯車市場規模達5506億美元,2018-2025CAGR達14.9%;中國智能網聯車市場規模達2154億美元,2018-2025CAGR達17.0%?;诖舜蟊尘跋碌钠囍悄芑?、新能源化的確定趨勢下,作為人機智能交互入口的車載顯示屏需求將不斷攀升。

 

▲2015-2022E全球車載顯示出貨量現狀及預測

 

▲全球各地區OLED產能增長情況(按基板數量,K片)

 

▲2015-2021大陸面板廠商產能(縱軸百萬平方米)

2018年我國超高清電視出貨量達3210萬臺,同比增長11%,滲透率達到67%,高于全球水平45.5%,預計2021年滲透率將有望提升至74%。更先進的8K顯示技術發展更為迅猛,根據群智咨詢數據,2019年全球8K電視出貨量增長為約20萬臺,滲透率僅為0.1%,預計2020年全球8K面板市場規模將在2019年基礎上翻倍,而2022年全球8K電視面板規模有望超過700萬臺,滲透率提升到2.7%。

 

▲中國超高清電視銷量及滲透率

 

▲2019-2022全球8K電視面板出貨規模及滲透率

▲OLED有材料分類

 

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▲PMOLED膜層結構

 

▲OLED上游有機材料產業鏈

OLED發光材料目前基本被國外廠家壟斷,主要集中在出光興產、默克、UDC、陶氏杜邦、住友化學、德山等企業,市場份額占比90%以上。OLED有機發光材料歷經三代:第一代為熒光材料,第二代為磷光材料,第三代為TADF材料(超敏熒光材料,目前尚在研發),目前藍光主要使用第一代熒光材料,紅光、綠光用第二代磷光材料。

 

 

▲紅光材料市占率

 

▲不同形態的聚酰亞胺的下游應用

隨著OLED取代LCD成為顯示行業趨勢,顯示面板正沿著曲面→可折疊→可卷曲的方向前進,柔性OLED的核心訴求在于輕薄、可彎曲,因此面板各主要材料包括基板、偏光片、OCA、觸控材料、蓋板材料等均發生變革,主要是向更薄、更柔、更集成化演變,目前上游材料幾乎100%以來進口,未來進口替代空間廣闊。

 

▲LCD與柔性OLED在材料上的對比

 

▲PI膜產業鏈構成

 

▲全球偏光片市場規模(億美元)

 

 

▲PMMA上游原料及下游產品

▲全球PMMA產能按企業占比

 

▲偏光片原材料成本構成

 

▲TAC膜與非TAC膜占比

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