行业观察｜昔日冷门赛道加速“回春”，半导体材料为何成掣肘全球产业发展的关键？( 二 ) 作者｜韦世玮编辑

目前，市场上主流的硅片尺寸为8英寸和12英寸，市场根据芯片类型及成本考虑选择不同尺寸的硅片作为衬底，例如功率半导体和微控制器主要采用8英寸硅片、逻辑芯片和存储芯片则采用12英寸硅片。
大尺寸硅片（12英寸）在成本和效率上都具有明显的优势。一方面，在相同工艺下，大尺寸硅片能制造的芯片数量更多，例如12英寸硅片的可使用面积是8英寸的2倍以上，可使用率是8英寸的2.5倍左右；另一方面，由于硅片为圆形、芯片为方形，也就意味着在制造芯片时会浪费掉边缘无法利用的区域，而硅片尺寸越大，这部分损失比也就越小。
光刻胶简单来说，光刻胶主要用于将电路图案转移到半导体晶片上，是光刻环节最重要的耗材，也是晶圆制造材料中技术壁垒最高的品类之一。在整个硅片制造工艺中，光刻的成本约占总体的三分之一，耗时约占40%-60%；在刻蚀过程中，光刻胶则主要起到防腐蚀的保护作用。
从需求看，光刻胶又可分为半导体光刻胶、面板光刻胶、PCB光刻胶三大类，不同类别下还划分了不同的具体品种，具有品类多、专用性极强等特点，其中半导体光刻胶的技术壁垒最高。同时，不同专用环节对光刻胶的溶解性、耐蚀刻性、耐热性、感光性等都着严格要求，这就导致不同品质等级的光刻胶在制造工艺、化学结构、反应机理、性能等方面有着较大的差异化。
分辨率、对比度、敏感度等是光刻胶的核心技术参数，随着未来市场对芯片小型化需求的发展，光刻胶将进一步朝着高分辨率、高对比度、高敏感度等方向发展。

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半导体晶圆
电子特气电子特气包括氦、氖、氩、氪、氙、氡等稀有气体，是晶圆制造材料中仅次于硅片的第二大耗材，广泛应用于晶圆制造过程的扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光、金属化等多道环节。据SEMI数据，在2019年全球约328亿美元（约2069.8亿人民币）的晶圆制造材料市场中，电子特气规模就占了13% ，约43亿美元（约271.4亿美元）。
电子特气根据纯度不同可分为普通气体、纯气体、高纯气体、超高纯气体四个等级，而纯度对芯片成品率、性能和寿命都有着直接影响，纯度每提升一个数量级都将让器件性能实现有效提升。因此，电子特气的合成和提纯是主要的技术门槛。

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电子特气在半导体制造过程中的应用（图源：华创证券）
二、国外巨头垄断半导体材料市场，我国本土玩家起步晚但后劲足
纵观整个半导体材料领域，由于其技术壁垒高、生产难度大、验证周期长等特点，导致大部分半导体材料都处于寡头垄断的局面，核心技术长期掌握在欧美、日本、德国、韩国等国家手中。
其中，日本就供应了全球超50%的半导体材料，例如全球超70%的光刻胶均由日本生产，由JSR、东京应化、信越化学、富士电子4家企业瓜分。而在半导体制造过程所需的19种核心材料中，日本就占到了14种，处于绝对领先地位。
此外在硅片市场， 2018年全球近90%的市场都被日本信越化学、日本SUMCO、中国台湾环球晶圆、德国、韩国SKSiltron占据，市场集中度非常高。
相比之下，我国本土半导体材料行业起步晚、发展慢，加之本土市场长期被国外巨头牢牢占据，导致本土玩家呈现“小而散”的格局。例如在2018年，我国电子特气行业的88%市场份额仍被美国空气化工、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸4家巨头瓜分，国产进口替代率仅为20%左右。