晶圆产能扩张+制程技术迭代下我国前驱体材料市场快速增长 金属基前驱体占比最大
晶圆产能扩张+制程技术迭代下我国前驱体材料市场快速增长 金属基前驱体占比最大
半导体前驱体材料作为集成电路制造薄膜沉积工艺的核心材料，得益于集成电路晶圆产能扩张、以及工艺制程技术迭代，近年其市场规模呈现快速增长态势。预计到2028年我国半导体前驱体材料市场规模达到179.9亿元，年复合增长率为27%。目前在前驱体材料市场中，硅基前驱体与属基前驱体是两大主流产品。其中金属基前驱体成为了半导体前驱体材料市场中第一大细分市场，占比近50%。
半导体前驱体材料是集成电路制造薄膜沉积工艺的核心材料
半导体前驱体材料在集成电路制造领域占据重要位置，系集成电路技术发展的关键材料之一，是集成电路制造薄膜沉积工艺的核心材料。
半导体前驱体材料主要应用于集成电路晶圆制造前道工艺中的薄膜沉积工艺，在气相沉积过程中形成符合集成电路制造要求的各类薄膜层。而薄膜沉积工艺是集成电路制造的三大核心工艺之一，薄膜沉积工艺所产生的薄膜是构成集成电路微观结构的主要“骨架”，也是影响芯片性能的功能材料层。薄膜沉积工艺包括物理薄膜沉积（PVD）、化学气相反应薄膜沉积（CVD）和原子层薄膜沉积（ALD）。因此可见，半导体前驱体材料是 ALD 和 CVD 薄膜沉积工艺的核心原材料。
半导体前驱体材料根据形成薄膜材料属性划分，可以分为硅基前驱体与金属基前驱体；根据集成电路晶圆制造工序功能划分，可以分为High-K前驱体和Low-K前驱体。
分类标准 | 产品类型 | 产品举例 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
根据形成薄膜材料属性划分 | 硅基前驱体 | TEOS、HCDS、BDEAS等 | 用于氧化硅和氨化硅等硅基薄膜沉积 |
金属基前驱体 | TMA、四氯化钛、四氯化铪等 | 用于各类金属化合物薄膜沉积 | |
根据集成电路晶圆制造工序功能划分 | High-K前驱体 | 三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷等(4MS) | 用于集成电路后端布线工序BEOL中金属连线之间的绝缘介质，大部分属于硅基前驱体 |
Low-K前驱体 | 四氯化铪、四氯化锆 | 用于High-K金属栅极(HKMG薄膜沉积工艺的High-K介质层,大部分属于金属基前驱体 |
集成电路晶圆产能扩张带动前驱体材料需求快速增长
近年来随着下游应用市场需求增加，加上各国贸易的不稳定，全球芯片供需出现失衡，国内晶圆代工企业接连宣布投资建造或规划建设新产线，以扩大晶圆产能，从而带动了前驱体材料市场需求快速增长。数据显示，截至2023年，我国6英寸及以上的晶圆制造生产线（不包含在建和中试线）共计63条，主要分布在上海、北京及深圳地区。其中12英寸的生产线达40条，实际产能约为每月140万片（折合8英寸为每月315万片）；8英寸的生产线有49条，产能约为每月140万片；6英寸的则为 77条，产能约为每月180万片（折合8英寸为每月101万片）。
厂商 | 地点 | 晶圆厂 | 工艺制程 | 尺寸 | 规划产能（万片/月） |
|---|---|---|---|---|---|
中芯国际 | 上海 | 中芯南方SN1 | 14nm FinFET | 12 | 3.5 |
中芯上海S1 Fab1 | 0.35um-90nm | 8 | 13.5 | ||
中芯上海S1 Fab2 | 0.35um-90nm | 8 | — | ||
华虹集团 | 上海 | 华力一期Fab5 | 65nm/55nm，40nmLogic,RF, CIS，HV，eNVM | 12 | 4 |
华力二期Fab6 | 28nm/22nmLogic，RF，CIS, eNVM | 12 | 4 | ||
华虹宏力Fab1 | 1.0μm-90nm eNVM,Discrete,BCD,Logic/RF,CIS | 8 | 17 | ||
华虹宏力Fab2 | — | 8 | 17.8 | ||
华虹宏力Fab3 | — | 8 | — | ||
积塔半导体 | 上海 | Fab6 | 55nm特色工艺先导线（一阶段）40/28nm汽车电子芯片生产线(二阶段） | 12 | 5 |
Fab5 | 0.35-0.11um，模拟、功率器件 | 8 | 8 | ||
Fab3 | 0.5-2.5um BCD,数模混合 | 8 | 3 | ||
Fab2 | 1.0-0.8um BCD,IGBT | 6 | 7 | ||
Fab7 | SiC MOSFET | 6 | 3 | ||
鼎泰匠芯 | 上海 | — | 0.18/0.11umMOSFET,GBT,Logic,Analog | 12 | 3 |
台积电 | 上海 | Fab10 | 0.35-0.18μm CMOS | 8 | 12 |
中芯国际 | 北京 | 中芯北京B1 Fab4 | 90nm-55nm | 12 | 6.5 |
中芯北方B2 | 65nm-28nm | 12 | 10 | ||
中芯北方B3 | 65nm-28nm | 12 | — | ||
中芯京城FAB3P1 | 65nm-28nm | 12 | 10 | ||
燕东微 | 北京 | — | 65nm功率器件、显示驱动、电源管理、硅光芯片 | 8 | 5 |
— | 90nm以上MOSFET、IGBT、CMOS、BCD、MEMS | 8 | 3 | ||
赛微电子 | 北京 | Fab3 | 0.25um-lum MEMS BAW | 8 | 3 |
中芯国际 | 深圳 | 中芯深圳G2 Fab16 | 65nm-28nm | 12 | 4 |
中芯深圳G1 Fab15 | 0.35μum-0.15μum | 8 | 7 | ||
方正微 | 深圳 | Fab1 | DMOS、IGBT、SBD、FRD、BiCMOS、BCD、GaN,SiC | 6 | 5 |
Fab2 | DMOS、IGBT、SBD、FRD、BiCMOS、BCD、GaN，SiC | 6 | — | ||
深爱半导体 | 深圳 | — | DMOS、MOSFET、IGBT,FTD, TVS, GaN, SiC | 6 | 4 |
逻辑、存储芯片不断发展将带动前驱体材料市场保持快速增长
除了晶圆产能方面，半导体前驱体材料市场需求也随着芯片工艺制程技术迭代促使单位用量稳步提升。制程技术也被称为工艺制程或半导体制程，是半导体芯片制造过程中的核心技术。这一系列流程涵盖了光刻、蚀刻、离子注入以及化学气相沉积等关键步骤，它们共同决定了芯片上晶体管的尺寸和性能。目前，业界普遍将28nm视为成熟制程与先进制程的转折点。28nm及以上的制程工艺被称为成熟制程，而28nm以下的则被称为先进制程。随着制程技术的不断突破，目前已经发展到了2nm的先进水平。
例如在逻辑芯片方面:逻辑芯片也称为可编程逻辑器件（PLD），其是以微缩技术节点来提升芯片的集成度，使用多重曝光技术将多次通过刻蚀和薄膜沉积的工艺组合来完成微观结构加工。随着技术节点微缩的同时，低电阻率铜结合低介电常数绝缘材料的集成方案将逐渐取代铝作为互连材料，以改善互连线性能，降低延迟。而随着金属栅电路技术开始广泛应用，带动金属基前驱体用量提升。目前逻辑芯片的制程已突破至2nm。
数据来源：公开数据
与此同时，FinFET 技术对外延和 ALD需求也明显增加，将推动更多外延工艺相关前驱体需求；多重曝光技术需要更多工艺步骤、更多沉积和刻蚀工序，从而增加 CVD 和 ALD 工艺相关前驱体材料的用量。总体而言，逻辑芯片多步骤均运用多种前驱体材料改善性能，且技术节点越先进，品种越多，对应用量和单价均将提高。
在存储芯片方面：该市场上的DRAM与逻辑芯片的技术发展路线类似，以微缩技术节点提高存储密度。同时，增大电容器表面积、增大介电常数以及降低介电材料的厚度是改善电容器存储性能的主要途径，而随着技术节点微缩，电容的深宽与倍数增加，需要单位价值量更高的High-K前驱体材料降低高深宽比刻蚀产生的各种缺陷。此外3DNAND的技术发展路线主要通过增加立体硅层的方式，既能提高单位面积存储密度，增加容量，又能改善存储单元性能，控制成本。在此背景下，薄膜沉积与刻蚀工艺的技术要求显著提升。因此在3D结构中，需要进行几十层甚至上百层薄膜堆叠材料的生长。而随着堆叠层数逐渐增加，前驱体材料单位用量将翻倍增长。
2024年以来，当前全球AI浪潮推动存储需求爆发，叠加终端需求逐步回暖，晶圆代工产能利用率回升，存储芯片市场加速复苏，行业景气度持续攀升。数据显示，2024年一季度全球半导体销售额同比增长15%，其中存储表现亮眼，同比增长86%。
在全球市场的带动下，目前我国存储芯片市场也显示出正在逐步复苏态势。数据显示，2023年我国存储芯片市场规模约为5400亿元。预计2024年我国存储芯片市场规模将恢复增长至5513亿元。
数据来源：公开数据
市场规模呈现快速增长，将于2028年达到179.9亿元
得益于集成电路晶圆产能扩张、以及工艺制程技术迭代，近年我国半导体前驱体材料市场规模呈现快速增长。数据显示，2019-2023年我国半导体前驱体材料市场规模从24.2亿元增长至54.4亿元，年复合增长率为22.4%。预计到2028年我国半导体前驱体材料市场规模达到179.9亿元，在2023-20228年期间，年复合增长率为27%。
数据来源：公开数据
硅基前驱体与属基前驱体是目前市场两大主流产品
目前在前驱体材料市场中，硅基前驱体与属基前驱体是两大主流产品。有数据显示，在2023年前驱体材料市场中，硅基前驱体25.6亿元，占比47.06%；金属基前驱体26.9亿元，占比49.66%。
数据来源：公开数据
硅基前驱体方面市场规模保持稳步增长
硅基前驱体主要用于生产氧化硅、氮化硅薄膜，用来辅助存储、逻辑芯片制造光刻工艺中微影技术的实现。同时，氧化硅和氮化硅前驱体能够保护集成电路栅极的电气性能。比较典型的硅基前驱体包括TEOS（正硅酸乙酯）、HCDS（六氯乙硅烷）、BDEAS（双（二乙氨基）硅烷）等。
近年随着全球电子产业的迅猛发展,尤其是5G通信、人工智能、物联网等领域对高性能芯片需求激增,使得作为这些技术核心材料之一的硅基前驱体市场需求呈现快速增长态势。数据显示，2019-2023年我国硅基前驱体市场规模从12.3亿元增长到25.6亿元。预计2028年我国硅基前驱体市场规模将达到72.6亿元，在2023-2028年期间，年复合增长率达到23.2%。
数据来源：公开数据
金属基前驱体成为了半导体前驱体材料市场中第一大细分市场
近年来我国金属基前驱体市场规模不断增长，到目前已成为了半导体前驱体材料第一大细分市场。数据显示，2023年我国金属基前驱体市场规模达到了26.9亿元，占比49.66%。预计到2028年我国金属基前驱体市场规模将达到103.4亿元，在2023-2028年期间，年复合增长率为30.9%。
数据来源：公开数据