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报告综述：
1.半导体晶圆制造产能向中国转移，国内半导体制造材料迎来发展机遇
半导体制造材料包含硅片、光刻胶、光掩膜、溅射靶材、CMP抛光材料、湿化学品、电子特气、石英材料等。近年来，半导体晶圆制造产能持续向中国转移，国内各地加码晶圆产能规划，我们判断国内半导体制造材料行业已经进入快速上行趋势，主要逻辑有三:1、下游市场不断增长，ICInsight预测-市场年均复合增速高达14%;2、本土企业技术突破加速，个别细分领域产品性能达国际先进水平，国产化率不断提高;3、政策端持续大力支持半导体相关材料领域发展，包括大基金、02专项在资金和技术上的支持。
2.硅片:材料市场占比最高，大硅片发展空间大
硅片在半导体制造材料细分子行业中市场占比最高，年全球硅片市场规模达.2亿美元。半导体制造所用硅片以8英寸和12英寸为主。目前12英寸硅片国产化率仅约13%，随国内总需求提升及硅片国产化率提高，12英寸硅片行业将实现快速增长;8英寸硅片下游终端对应的汽车电子及工业应用半导体领域目前快速发展，将推动8英寸硅片需求进一步上行。
3.光掩膜及光刻胶:光刻技术关键材料，国产替代待进一步突破
光掩膜及光刻胶(i型、g型、KrF型和ArF型光刻胶)是光刻环节中的关键材料，年对应全球市场分别为17.3、40.4亿美元。二者市场主要为日本及欧美企业垄断，国产化率水平低。以光刻胶行业为例，对应主流制程的KrF型光刻胶国产化率仅5%，ArF型光刻胶基本依赖进口。行业内已有多家公司开展相关研发和产业化项目，预计两种材料将在未来加快国产替代进程。
4.溅射靶材:发展较快，国内产品达领先制程要求，国产化率高于30%
溅射靶材如铜靶、钽靶、铝靶等主要应用于半导体制造过程中的金属溅射环节，年全球市场为8亿美元。经我们测算，半导体溅射靶材国产化率高于30%，目前国内企业产品性能已满足国际领先半导体制程要求，未来可实现大批量供货。受益于晶圆厂产能提升，国产替代进程推进，预计行业将持续发展。
5.电子特气、CMP抛光材料、湿化学品:20%左右国产化率，国产替代将持续推进
电子特气(如高纯度SiH4、PH3、AsH3、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等)、CMP抛光材料(CMP抛光液及抛光垫)、湿化学品(超净高纯试剂和功能性材料等)三个细分子行业年全球市场分别为42.7、21.7、16.1亿美元。除CMP抛光垫国产化率水平仍较低，其余几种材料均已实现一定程度的国产替代，电子特气、CMP抛光液、湿化学品国产化率分别约为25%、20%、20%，部分产品可达国际领先制程水平对应技术要求。在下游市场不断扩大，技术壁垒实现突破，国产化率取得进展的背景下，我们预计电子特气、CMP抛光材料、湿化学品的国产替代将持续推进，实现行业快速发展。
6.石英材料:贯穿半导体制造全程，下游半导体、光通讯、光伏产业发展将推动行业快速上行
石英材料(石英钟罩、石英管、光掩模基板、石英环、石英清洗箱、石英花篮、石英舟等)是半导体制造的重要材料，其应用贯穿晶圆制造全程。半导体用石英材料目前国产化率低，市场几乎为国外公司垄断。受益于下游半导体产能转移、5G光纤需求增长、光伏产业持续发展，石英材料行业有望加速进口替代，进入快速上行趋势。
1.半导体制造材料市场大幅增长，行业迎来国产替代上行机遇
1.1.半导体制造材料：半导体产业发展基石
半导体制造材料是半导体制造过程中所需的材料，包含硅片、光刻胶、光掩膜、溅射靶材、CMP材料、电子特气、湿化学品、石英等细分子领域。半导体加工分为芯片设计、芯片制造和封装测试三个环节，半导体芯片制造过程中，所有工艺均在硅片衬底上进行，具体工艺包括前期硅片准备、薄膜氧化/沉积、化学机械研磨、光刻、刻蚀或离子注入、去光刻胶等步骤，以上步骤组成一个循环。一般半导体制造需要经过十几至几十次循环才可全部加工完毕，进入下一轮的封装测试环节。
半导体制造流程及对应材料应用如图1所示。
1.2.年来全球半导体市场持续增长，半导体材料市场快速发展
自年新一轮半导体周期以来，主要受通信和数据处理市场驱动，全球半导体市场持续增长。年全球半导体市场达亿美元，同比增速达13%。
根据德勤咨询和普华永道分析，年，由于通信和数据处理应用市场增长乏力，全球半导体市场增速放缓。但预计年-年受汽车和工业半导体应用市场增长拉动，全球半导体市场将会进入新的一轮上行周期。如图所示，根据普华永道咨询数据，至年，通信和数据处理依然占据半导体下游应用市场中主要地位，预计至年，二者市场共计将达亿美元，占下游全部市场的63.5。增速方面，-年间以汽车和工业应用半导体市场增幅最快，CAGR分别为12.14和10.67，同时二者的市场放量绝对数值也为所有细分应用中最高，预计-年汽车和工业应用半导体市场将分别放量亿和亿美元.
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根据SEMI统计，年全球半导体材料市场为.3亿美元，其中硅片、光掩膜、光刻胶和光刻胶辅助材料、湿化学品、电子特气、溅射靶材、CMP抛光材料市场分别为.2、40.4、39.6、16.1、42.7、8、21.7亿美元，其中以硅片市场最大，市场占比最高。
1.3.受益于半导体产业链转移、终端半导体市场增长，中国半导体制造材料行业快速发展
从供需结构来看来看，半导体制造材料的需求市场与硅晶圆产量直接相关，硅晶圆产量又是晶圆厂产能与产能利用率二者的乘积。因此在晶圆厂产能利用率高位较稳定运行的情况下，预计半导体硅晶圆产能快速增长，将推动半导体制造材料需求市场上行。我们认为半导体制造材料市场增速与国内晶圆厂产能增速相近。此外，随半导体制程提高，光掩膜和CMP材料等部分材料在制造过程中的需求用量也将进一步上升，因此预计光掩膜和CMP材料等下游市场需求增速在晶圆厂产能增速的基础上，可能还有进一步提高。
总体而言，受益于半导体制造产业链向中国转移，及5G、汽车电子、工业应用等半导体终端市场上行，我们预计国内半导体制造材料市场将以较高速度增长，迎来快速发展机遇。
1.4.中国半导体制造材料行业处于起步阶段，国产替代空间大，国家政策支持将推动产业发展
目前，全球半导体制造材料基本为美日公司垄断。如全球硅片市场中，日本信越化学、日本SUMCO、德国Siltronic、中国台湾环球晶圆、韩国SKSiltron市场份额分别为27.58、24.33、14.22、16.28、10.16，共占据超过90%市场份额；光刻胶市场则主要由日本合成橡胶、东京应化、美国陶氏、住友化学、富士胶片垄断；CMP材料主要由美国陶氏、卡伯特微电子、日本Fujimi垄断等。
在美日公司占据优势的情况下，我国半导体制造材料市场国产化率目前处于较低水平。目前12英寸硅片国产化率仅约10，深紫外型光刻胶基本依靠进口；溅射靶材国产化率处于30-40%之间；抛光材料中，抛光液国产化率约20%，抛光垫目前仅有一家公司可生产，基本依靠进口；电子特气国产化率约25%；湿化学品国产化率约25。目前半导体材料国产率均较低，未来国内公司突破技术壁垒，实现对应产品量产后，国内半导体制造材料产品有望替代进口产品，实现行业的快速发展。
国内半导体制造材料除用量方面国产化率较低外，技术水平与半导体最先进制程对应要求也存在一定差距。半导体制程为晶体管中两个栅极之间的距离。一般而言，随制程降低，晶体管体积缩小，相同芯片面积内的晶体管数量增多，芯片处理速度增高，半导体器件的性能提高。目前世界上最先进晶圆制程水平可达7nm。国内最先进制程为28nm，根据目前研发进度，我们预计14nm芯片可在-实现批量供应。目前国内光刻胶、光掩膜、CMP抛光液最高分别达nm、30nm、28nm制程对应性能要求，溅射靶材、部分电子特气和湿化学品品种可达28nm以下制程对应性能要求。
半导体制程的提高也提高了制造工艺对半导体制造材料要求。随着半导体制程的提高，光刻胶由i/g型光刻胶过渡至KrF型光刻胶再过渡至ArF型光刻胶；光掩膜的控制图形线宽增加，图案处理技术更加复杂；电子特气对纯度和杂质含量的要求益发苛刻；溅射靶材由铝、钛靶材过渡至铜、钽靶材再过渡至最新的钴靶材；CMP材料对金属抛光材料的需求不断上升，其中对铜、钨抛光材料的需求不断增高；湿化学品对纯度的要求越来越高。
从技术水平上看，除硅片和溅射靶材目前国内公司可生产对应最新制程的产品外，其他几种制造材料，我国或无法生产、或仅有少数品种可达到最新制程对应技术水平。其中光掩膜、电子特气、CMP材料和湿化学品，目前国内产品可达到主流制程对应技术水平。而光刻胶领域，目前主流制程对应技术水平的产品国内依然处于主要依靠进口的阶段。具体情况如表所示。
在国产化率和国内产品技术水平均有成长空间的情况下，国家为扶持集成电路相关产业链，也出台了一系列政策，先后颁布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》《中国集成电路产业发展推进纲要》《关于进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展企业所得税政策的通知》等政策。《国家集成电路产业发展推进纲要》中，明确提出要突出芯片设计-芯片制造-封装测试-装备与材料全产业链布局。
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综合来看，目前国内半导体制造材料行业国产化率较低，行业总体处于起步阶段。在半导体制造材料下游市场高速发展，行业国产替代空间巨大，国家政策不断加码支持的推动下，未来中国半导体制造材料即将迎来新一轮的发展机遇，开启快速上行周期。下文我们将分别对硅片、光刻胶、光掩膜、溅射靶材、CMP材料、电子特气、湿化学品和石英材料几个细分子领域进行逐一分析。
2.硅片：12英寸硅片国产发展空间大，8英寸硅片将受益于终端市场需求上行
2.1.大硅片：半导体制造基础材料，以8英寸、12英寸硅片为主流
半导体硅片均为单晶硅，硅片纯度要求高，为99.（9N）以上；半导体硅片表面的平整度、光滑度以及洁净度要求高，需要经过后续的研磨倒角、抛光、清洗等环节。半导体硅片的高规格要求使得其制造工艺复杂，四大核心步骤包括多晶硅提纯与多晶硅料的铸锭、单晶硅生长以及硅片切割成型。作为晶圆制造的原材料，硅片质量直接决定了晶圆制造环节的稳定性。
目前制备单晶硅片的方法主要为查克洛斯基法（Czochralskimethod，CZ法），且只有该方法能够做出直径大于8寸的晶圆，该方法成本较低，因为它能够使用晶体碎片和多晶硅，并且能够将掺杂化物通过与硅一起熔化及凝固而生长除高掺杂的单晶硅。CZ法包括装料、融料，晶籽与熔硅的熔接、引细颈、放肩、等径生长、收尾、切片、平坦化与腐蚀等步骤。当单晶棒锯切完成后，利用机械方式将晶圆边缘磨光，并将切片过程中造成的锋利边缘磨圆，圆的边缘可以避免晶圆制造过程中的机械处理时形成缺口或碎裂。接着晶圆使用传统的研磨料进行粗磨抛光，除去大部分由晶圆切片造成的表面损伤，并同时形成平坦的表面以满足光科技术的需要。然后用湿法刻蚀除去锯切过程、边缘磨圆和研磨中造成的损伤。
硅片产品按照加工工序可分为抛光片、退火片、外延片、节隔离片和绝缘体上硅片五大类产品。
按尺寸大小分类，目前主流硅片可分为6英寸、8英寸、12英寸硅片。8英寸硅片主要应用于汽车电子、工业电子、移动通信、物联网；12英寸硅片主要应用于智能手机、计算机、云计算、人工智能、固态存储硬盘等。
随时间推移，硅片尺寸持续增高的逻辑在于，芯片设计绝大部分是矩形的，而用于加工的晶圆都是圆形的，所以在边角上光刻的电路后期会被切掉废弃。硅片越大，容纳的芯片越多，废弃切除的比例也就越少，因此可以提高硅片利用率并降低成本。根据Chen-FuChien等人发表在《ComputersIndustrialEngineering》上的论文，以OWE指数比较不同晶圆尺寸的利用效率，硅片尺寸越大，利用效率提升越明显。此外，为了提高生产效率降低成本，大尺寸硅片越来越多被使用，尺寸增大后，在单片硅片上制造的芯片数目会越多，由于每次光刻的成本较为固定，单个芯片的制造成本可因此得以下降。
2.2.年来受益于半导体产业增长，全球硅片出货量和价格持续上行；受益于晶圆产能转移，中国硅片市场增幅高于全球
受益于半导体行业及晶圆产能增长，年来，全球硅片出货量和价格持续上行。-年，全球半导体硅片销售金额从72.09亿美元增长至.81亿美元，CAGR为25.65；半导体硅片出货面积从百万平方英寸增长至百万平方英寸，CAGR为8.89；半导体硅片销售单价从0.67美元/平方英寸上升至0.89美元/平方英寸，CAGR为15.39。新一轮半导体周期以来，半导体硅片出货量、价格和市场持续上行。
根据ICInsight对于未来中国大陆晶圆厂产能发展的预测，年中国大陆晶圆厂产能将达万片/月，占全球产能17.15。-年中国硅晶圆产能的年均复合增长率达14%。预计随晶圆厂产能持续向中国转移，中国硅片市场还将进一步高速增长。
2.3.国内在建晶圆厂中以12英寸晶圆产能占比更大，预计将拉升12英寸硅片需求；汽车电子和工业应用半导体终端需求提升将刺激8英寸硅片市场发展
从目前主流的8英寸硅片和12英寸硅片两个品类来看，-年二者出货量均实现了快速增长。-年，受益于汽车电子、智能手机用指纹芯片、液晶显示器市场需求快速增长，8英寸硅片出货面积从百万平方英寸上升至百万平方英寸，CAGR为10.39；-年，受益于人工智能、区块链、云计算等市场发展，12英寸硅片出货面积从百万平方英寸上升至百万平方英寸，CAGR为8.36。
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在下游市场增速相对值和增长放量绝对值都较高的情况下，8英寸晶圆厂产能增速较低，我们预计将会带来对应晶圆供需的结构性不平衡，导致8英寸硅晶圆价格上行。晶圆价格上行可增厚对应晶圆厂利润，从而提升最上游8英寸硅片议价能力，利好该细分子行业发展。
我们预计终端需求上升将首先利好中游的8英寸晶圆厂，导致对应晶圆厂产能利用率提升，并推动8英寸硅晶圆价格上涨，增厚晶圆厂利润。而后预计该利好因素（采购量提升，议价能力增强）可进一步向上游传导至8英寸硅片厂商，拉升最上游硅片市场需求。但考虑到年左右后我国8英寸硅片将存在供过于求的可能，预计该领域市场上行将存在一定限度。
2.4.预计国内硅片供需将在年左右基本实现平衡，国家政策推动硅片产业发展
截止目前，全球半导体硅片行业主要为美日公司所垄断。年全球半导体硅片（包括抛光片、外延片、SOI硅片）行业销售额合计.2亿美元。其中，行业前五名企业的市场份额分别为：日本信越化学市场份额27.58，日本SUMCO市场份额24.33，德国Siltronic市场份额14.22，中国台湾环球晶圆市场份额为16.28，韩国SKSiltron市场份额占比为10.16。
根据华夏幸福产业研究院数据，目前我国8英寸和12英寸硅片总产能仅为万片/月，较需求端存在很大缺口。截止目前，国产8英寸硅片可基本满足国内需求，12英寸硅片国产化率约为13，尚存在巨大的进口替代空间。
现阶段来看，国内硅片在建或规划产能较高。目前国内用于新建硅片厂商的投资金额超过亿元，硅产业、超硅半导体、有研半导体、金瑞泓、中环半导体、中芯晶圆、宁夏银和等公司均开始兴建或计划建设硅片加工厂。根据华夏幸福研究院统计结果，假若目前新建或规划硅片产能完全投产，预计8英寸硅片产量可达万片/月，12英寸硅片产量可达万片/月。
硅片领域，我们认为未来国内12英寸硅片将主要受益于对应硅晶圆产能的上升，而8英寸硅片将主要受益于最终端的汽车电子和工业半导体需求上行。目前国内12英寸硅片存在较大供需缺口，硅晶圆产能提升将有效拉动对应硅片需求；而国内供需基本平衡的8英寸硅片，其对应终端半导体市场的增长将利好最上游的硅片销量和价格。
从规划产能上，若目前规划的硅片产能和硅晶圆产能在未来均完全投产，则硅片产能将超过需求。如表6所示，由于硅片生产线和硅晶圆生产线的制造周期均约为2年，我们推测若二者投产和放量速率相等，则未来国内硅片和硅晶圆产能缺口将不断缩小，并约在年左右达到供需平衡结构。
为推动硅片这一占半导体制造材料份额最高的子行业尽快实现国产化，我国政府也出台了一系列相关政策，支持硅片行业发展。年工信部发布的《电子信息制造业“十二五”发展规划》提出需要发展“半导体材料行业重点发展硅材料（硅单晶、抛光片、外延片、绝缘硅、锗硅）及化合物半导体材料”；年发布的《高新技术企业认定管理办法》提出“国家重点支持的高新技术领域：半导体新材料制备与应用技术中，大尺寸硅单晶生长、晶片抛光片、SOI片及SiGe/Si外延片制备加工技术；大型MOCVD关键配套材料、硅衬底外延和OLED照明新材料制备技术；大尺寸砷化镓衬底、抛光及外延片、GaAs/Si材料制备技术等”；年发布的《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》提出“面向45-28-14纳米集成电路工艺，重点研发毫米硅片、深紫外光刻胶、抛光材料、超高纯电子气体、溅射靶材等关键材料产品，通过大生产线应用考核认证并实现规模化销售”等。
在硅片领域，目前国内公司如上海硅产业、中环股份等已经可以实现12英寸硅片的量产，技术达到全球先进水平。硅产业和中环股份硅片种类布局均较为完整，且公司计划及在建硅片产能体量均较大。在国家政策的支持刺激下，预计我国半导体硅片产业的国产化进程将在近几年快速推进，行业迎来高速发展。
2.5.建议