半導(dǎo)體材料：今后三年的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)

從1990年開(kāi)始，全球半導(dǎo)體銷(xiāo)售額一直穩(wěn)步增長(zhǎng)，但在2017年出現(xiàn)了明顯增速，突破4000億美元大關(guān)。當(dāng)年，傳統(tǒng)PC和智能手機(jī)業(yè)實(shí)際均出現(xiàn)下滑，但近十個(gè)新興應(yīng)用突然出現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)中心、AI、智能汽車(chē)、5G、VR等，并且變成半導(dǎo)體行業(yè)的新的推動(dòng)力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年，這些新興應(yīng)用相關(guān)的銷(xiāo)售額之和已達(dá)到1800億美元，相當(dāng)于貢獻(xiàn)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的40%；未來(lái)三年，預(yù)計(jì)這些新興應(yīng)用以11.3%的年復(fù)合增長(zhǎng)率長(zhǎng)，到2021年，將帶來(lái)超過(guò)1000億美金的全新商業(yè)機(jī)會(huì)。

不僅僅是增速，半導(dǎo)體工業(yè)界的技術(shù)內(nèi)核也在發(fā)生演化，IC業(yè)正在從以CPU為中心，變成以存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)）為中心。PC互聯(lián)網(wǎng)時(shí)期，存儲(chǔ)器產(chǎn)值占整個(gè)工業(yè)界約10%，2017年增長(zhǎng)到1/3左右，而經(jīng)過(guò)三到五年，可能達(dá)到接近整個(gè)工業(yè)界約一半的產(chǎn)值。這一技術(shù)環(huán)境的變革，也是近年來(lái)三星、海力士等存儲(chǔ)大廠賺的盆滿(mǎn)缽滿(mǎn)的一大原因。

此外，供求關(guān)系也在影響著整個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。整個(gè)工業(yè)界已經(jīng)從以Logic為中心轉(zhuǎn)向以Memory為中心，整個(gè)社會(huì)每年會(huì)創(chuàng)造出約30%的數(shù)據(jù)量，但整個(gè)工業(yè)界DRAM的擴(kuò)產(chǎn)速度只有20%，供不應(yīng)求。最近海力士和美光宣布新建的DRAM工廠，也映證了這點(diǎn)。目前DRAM的增速瓶頸主要是由于制程scaling的變緩，下一個(gè)技術(shù)突破需依賴(lài)于Quadruple patterning或者EUV。據(jù)悉，三星已經(jīng)決定將EUV同時(shí)應(yīng)用在邏輯和DRAM，預(yù)計(jì)在下一代DRAM制程中的曝光、沉積、刻蝕等環(huán)節(jié)中，將會(huì)引入不少新材料。

NAND的供求曲線(xiàn)則與DRAM不同，隨著3D NAND技術(shù)的突破，可堆疊高度的不斷增加，會(huì)有短暫的供過(guò)于求，例如去年和今年的45%年增量超出了30%的平均需求量，因此價(jià)格上一定會(huì)出現(xiàn)回落。3D NAND結(jié)構(gòu)中的縱橫比是非常大的，對(duì)蝕刻、填充、清洗等工藝流程也是巨大的挑戰(zhàn)。放眼未來(lái)，部分類(lèi)別的芯片銷(xiāo)售會(huì)起起落落，但整體產(chǎn)業(yè)會(huì)保持增長(zhǎng)勢(shì)頭。

產(chǎn)能、純度和新材料，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

綜上這些產(chǎn)業(yè)環(huán)境的變化，對(duì)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域提出三大需求：更充足的產(chǎn)能、更高的純度和新材料。

趨勢(shì)一：需要更多產(chǎn)能

2015-2017年的全球晶圓制造建廠潮，帶動(dòng)了半導(dǎo)體設(shè)備支出的激增，同期設(shè)備的增長(zhǎng)遠(yuǎn)大于材料；而自2018年開(kāi)始，已經(jīng)建造好的晶圓廠陸續(xù)投產(chǎn)，每一年的Wafer Starts（初制晶圓）非常穩(wěn)定，2018-2021年預(yù)計(jì)保持6-7%年度增長(zhǎng)率，所以可以看到最簡(jiǎn)單的一個(gè)趨勢(shì)，就是晶片供不應(yīng)求。

不僅每年晶圓片數(shù)量遞增，同一片晶圓上所用的材料也會(huì)越來(lái)越多，例如90納米單片晶圓所需材料成本約160美元，而7納米單片晶圓所需材料漲到近600美元。DRAM和NAND的晶圓材料成本也在不斷上漲，這其中都蘊(yùn)藏著巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。

趨勢(shì)二：需要更高純度

在一片12寸晶圓上，10納米量級(jí)的顆粒不能超過(guò)3-4顆，這樣的純度要求相當(dāng)于在整個(gè)江蘇省那么大的面積上，不能有超過(guò)四個(gè)硬幣大小的顆粒。再如5納米節(jié)點(diǎn)下，金屬含量不能超過(guò)28 PPB，PPB是怎么樣一個(gè)量級(jí)概念呢？相當(dāng)于在舊金山灣區(qū)的海水里的一條小魚(yú)。由此可見(jiàn)，對(duì)于顆粒和金屬含量如此高的純度要求，為半導(dǎo)體材料行業(yè)設(shè)置了一個(gè)非常高的門(mén)檻。

趨勢(shì)三：新材料

從7納米開(kāi)始，銅會(huì)被逐漸被鈷、釕等新材料取代，走到3納米則可能采用碳納米管。

新應(yīng)用對(duì)材料廠商的差異化需求

AI、5G和IoT市場(chǎng)對(duì)材料供應(yīng)鏈的需求是差異化的。

AI大多采用leading-edge工藝技術(shù)，拉動(dòng)了先進(jìn)制程相關(guān)的供應(yīng)鏈增長(zhǎng)。單顆GPU芯片的尺寸高達(dá)800平方毫米（達(dá)到光罩的極限），如此大尺寸裸片的良率其實(shí)是非常低的；為了提高良率，一方面會(huì)希望單芯片越做越小，即先進(jìn)制程繼續(xù)演進(jìn)，另一方面也不斷提高對(duì)污染控制的要求，而這正是Entegris所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域。

5G則是另外一個(gè)故事，5G的基帶用主流工藝可以實(shí)現(xiàn)，但包括功率放大器在內(nèi)的射頻前端，對(duì)于III-V族化合物工藝（如GaN，GaAs等）則有高增長(zhǎng)需求。對(duì)于材料公司而言，需要在新材料領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)和創(chuàng)新。

IoT則是在既有材料既有成熟工藝節(jié)點(diǎn)（如大部分8寸線(xiàn)）上，材料使用量的爆發(fā)。

特別的，在最領(lǐng)先的技術(shù)節(jié)點(diǎn)上，Entegris一直保持著技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著半導(dǎo)體行業(yè)開(kāi)始更多地使用EUV光刻技術(shù)進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)制程的大批量制造(HVM)，對(duì)EUV光罩無(wú)缺陷的要求比以往任何時(shí)候都要嚴(yán)格。今年8月，Entegris發(fā)布了下一代EUV 1010光罩盒，用于以極紫外(EUV)光刻技術(shù)進(jìn)行大批量IC制造。

據(jù)介紹，這一款光罩盒是與全球光刻機(jī)龍頭ASML密切合作而開(kāi)發(fā)的，已在全球率先獲得ASML的認(rèn)證，可用于他們的最新一代光刻機(jī)（包括NXE:3400B等產(chǎn)品），并展現(xiàn)了出色的EUV光罩保護(hù)性能，包括解決最關(guān)鍵的微粒污染挑戰(zhàn)，也因此讓客戶(hù)能夠安全地過(guò)渡到最先進(jìn)的光刻工藝所需的越來(lái)越小的線(xiàn)寬。 EUV光罩比普通光罩更大，對(duì)于無(wú)塵的要求更高，且需具備薄膜兼容性，Entegris是業(yè)內(nèi)首家做出符合EUV要求的光罩盒產(chǎn)品的供應(yīng)商。

全球營(yíng)收勢(shì)頭強(qiáng)勁，中國(guó)領(lǐng)跑增量市場(chǎng)

根據(jù)Entegris發(fā)布的2018年第三季度財(cái)報(bào)，銷(xiāo)售超過(guò)3.9億美金，較去年同期增長(zhǎng)15%，較二季度增長(zhǎng)4%。前三季度總體銷(xiāo)售增長(zhǎng)16%，達(dá)11億美金。前三季度凈收入達(dá)1.6億美金。近期收購(gòu)的 SAES Pure Gas 表現(xiàn)良好，其銷(xiāo)售在第三季度超出預(yù)期，反應(yīng)出行業(yè)對(duì)更高工藝純度的關(guān)鍵需求。

2018上半年的增長(zhǎng)一方面來(lái)自存儲(chǔ)器因素的推動(dòng)，另一方面來(lái)自汽車(chē)、工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推動(dòng)的主流工藝技術(shù)的增長(zhǎng)。2014到2018年，中國(guó)出現(xiàn)了新建Fab的投資熱潮，2018-2020年則是半導(dǎo)體設(shè)備大量裝機(jī)上線(xiàn)，接著就是材料，作為消耗品開(kāi)始被大量使用，按照Fab平均20年的運(yùn)轉(zhuǎn)周期來(lái)計(jì)算，再往后20年，都是材料的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

而就全球的營(yíng)收布局而言，來(lái)自中國(guó)市場(chǎng)的增長(zhǎng)尤為強(qiáng)勁，Q2比Q1增長(zhǎng)16%，2018年上半年比2017年上半年同期增長(zhǎng)37%。就產(chǎn)品類(lèi)型來(lái)看，一是半導(dǎo)體材料本身，二是全球領(lǐng)先的污染控制/凈化解決方案，這也是Entegris相較競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，過(guò)去幾年對(duì)晶圓廠的投資持續(xù)增加，其中，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)年復(fù)合增長(zhǎng)率約6%，韓國(guó)達(dá)到22%，中國(guó)大陸則達(dá)到37%的年復(fù)合增長(zhǎng)率。中國(guó)地區(qū)的增長(zhǎng)整體趨勢(shì)看好，但新建的晶圓廠是否能夠真的取得商業(yè)化成功，還取決于機(jī)臺(tái)、人才、技術(shù)、訂單等多方面因素。

為保障本土市場(chǎng)高速增長(zhǎng)帶來(lái)的產(chǎn)能需求，Entegris與本土合作伙伴緊密合作，同福建博純材料及湖北晶星科技都有生產(chǎn)的戰(zhàn)略合作，通過(guò)嚴(yán)格的資格認(rèn)證和流程準(zhǔn)入后，生產(chǎn)特種氣體產(chǎn)品及高純度沉積產(chǎn)品。同時(shí)，今年年中，Entegris在上海開(kāi)始建設(shè)中國(guó)大陸首家技術(shù)中心，大大加速本地化的化學(xué)品分析流程，也支持與客戶(hù)高度協(xié)同的定制化開(kāi)發(fā)。中國(guó)技術(shù)中心落成后，預(yù)計(jì)將有三十人左右規(guī)模的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，為客戶(hù)提供解決方案。

在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)格局方面，特別是來(lái)自本土廠商的追趕時(shí)，在半導(dǎo)體材料的選擇上，客戶(hù)主要考慮兩點(diǎn)，一是產(chǎn)品可不可以用，二是能不能一直用下去，而Entegris恰恰是在技術(shù)研發(fā)能力、產(chǎn)品品質(zhì)、定制化服務(wù)和產(chǎn)能等多方面保持了優(yōu)秀的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，半導(dǎo)體材料這個(gè)市場(chǎng)也足夠大、且充滿(mǎn)機(jī)遇，所以歡迎更多的玩家進(jìn)來(lái)，競(jìng)爭(zhēng)中有互補(bǔ)，共同為客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。