半导体材料国产替代破局之道：从技术突围到生态构建

文/王婷 摘要 受半导体产业景气周期、终端需求迭代等因素影响，全球半导体材料市场规模呈现“长期增长、周期波动”的特征，区域版图正随产业链转移与国产化浪潮加速重构。我国半导体材料整体在中低端领域已形成一定产能规模并取得阶段性成果，但是在高端领域仍存在较高进口依赖，核心“卡脖子”环节尚未全面突破，破局需以技术攻坚与生态构建双轮驱动，一方面推动产学研协同与数字化赋能，打通研发到转化关键环节；另一方面加强产业生态系统性构建，夯实可持续发展基础。近年来，我国出台一系列专项支持政策，为半导体材料产业发展提供坚实支撑，形成全方位赋能体系，通过明确战略方向、布局中试平台、实施保险补偿等举措，推动产业高质量发展。当前受行业周期性波动、技术和认证壁垒以及企业产能布局节奏等因素影响，半导体材料细分领域盈利分化显著，需关注业绩承压企业的经营变化。展望未来，在技术突破、生态完善、政策赋能等多重因素驱动下，半导体材料行业将向质量与安全并重、自主与开放协同的高质量发展进阶，同时，企业需依托自身优势探索突围路径。 正文 行业概况 半导体材料作为关键战略材料，是半导体工业发展的基石。受半导体产业景气周期、终端需求迭代等因素影响，全球半导体材料市场规模呈现“长期增长、周期波动”的特征，区域版图正随产业链转移与国产化浪潮加速重构。 材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。半导体材料隶属于新材料产业中关键战略材料范畴，作为新一代信息技术材料的核心组成，是制作半导体器件和集成电路的核心电子材料，更是半导体工业发展的基石。现代电子技术的迭代升级、高性能计算的突破、可再生能源的规模化应用及下一代通信技术的落地普及，均以先进半导体材料的创新应用为核心支撑。市场对设备高速化、微型化、低功耗的核心诉求，正推动全球半导体产业的技术根基从传统硅基材料向性能更优异、适配场景更广泛的新型半导体材料加速迭代，同时，也正深度重塑电动汽车、航空航天、智能机器人、医疗健康等多个关键产业的发展格局，为各领域技术突破与业态创新注入核心动力。从市场规模看，全球半导体材料市场销售额呈现长期增长、 周期波动的特征，整体规模从2000年的275.0亿美元攀升至2024年的674.7亿美元，半导体材料作为电子信息产业核心基石的需求稳健。但同时，受半导体产业景气周期、终端需求迭代及库存调整等因素影响，市场规模呈现周期性波动的特征。从应用结构看，半导体材料主要分为前道晶圆制造材料和后道封装材料，其中晶圆制造材料占据主导地位。 数据来源：Wind，大公国际整理 从销售区域分布来看，中国市场份额稳居前列，在国内晶圆厂密集建设、政策驱动及新能源汽车、AI等新兴需求的强力驱动下，中国半导体产业快速崛起，市场内部需求旺盛，份额持续扩大。日本销售额规模有所收缩，但凭借在硅片、光刻胶等关键领域的技术垄断地位，长期占据重要市场份额。北美与欧洲市场规模增长相对平缓，主要依托本土核心企业技术优势聚焦高端细分领域，市场格局相对稳定。整体来看，全球半导体材料区域版图正随产业链转移与国产化浪潮持续重构，新兴市场的增长势能与传统优势区域的技术壁垒形成博弈，推动市场格局向多元化发展。 从行业运行周期看，早期我国半导体材料产业尚处于起步阶段，长期在低位徘徊，整体波动幅度较小，行业以供应成熟制程的低端材料为主，本土供给能力不足，市场所需的半导体材料高度依赖进口，本土企业技术实力薄弱，市场份额很低。而后在国家集成电路等产业相关政策支持下，行业在技术突破与政策驱动的双重作用下进入上行周期，部分核心品类逐步实现技术突破，少数本土企业开始进入国内主流晶圆厂供应链，但整体仍以成熟制程为主，高端材料依赖进口程度很高。2021年，受新能源汽车、消费电子等下游市场需求爆发，叠加国内晶圆厂进入密集扩产周期，带动半导体材料需求增长，推动行业进入景气高点，但之后，全球消费电子需求周期性回落，叠加部分中低端国产化率已有所提升、前期产能投资释放等因素影响，行业进入调整阶段。2024年下半年开始，行业进入新一轮结构性复苏周期，由AI算力、高性能计算等引领的先进制程对半导体材料的用量、纯度和性能要求大幅提升，带动高端材料需求增长。在此背景下，国内国产替代进入攻坚阶段，部分高端细分领域实现技术突破，但整体高端材料国产化率仍偏低，挑战与机遇并存。 产业瓶颈 我国在半导体材料主要领域已完成产业布局，在中低端产品方面实现了本土化配套供应，但在高端领域尚未突破核心技术，未能形成规模化量产，核心高端产品仍存在较高进口依赖，该领域存在较大的国产化空间。 半导体材料细分品类丰富，主要分为晶圆制造材料和封装材料，分别对应晶圆制造和芯片封装测试核心环节，其中晶圆制造材料是芯片生产的核心基础，主要包括硅片、电子特气、光掩膜、抛光材料、光刻胶等；封装材料聚焦芯片封装测试环节，主要包括封装基板、引线框架、键合线等。从供给格局看，全球半导体材料市场整体呈现显著的寡头垄断格局，头部企业市场集中度很高，行业竞争壁垒显著。 数据来源：拓荆科技招股说明书，大公国际整理 半导体硅片是集成电路、分立器件、传感器等半导体产品生产的关键基础材料，目前全球市场主流的产品规格为8英寸硅片和12英寸硅片，其中技术门槛更高的12英寸大硅片市场长期由日本企业主导垄断，根据公开信息统计，信越化学和日本胜高1市场份额合计占比超过50%。半导体硅片的核心技术壁垒集中在单晶生长、晶圆薄化等关键工艺环节。硅片尺寸越大，对生产技术、设备、材料和工艺的要求越高。当前12英寸硅片产能是全球芯片制造企业的主力扩产方向，国内半导体硅片企业也在积极扩大生产规模，加速产能布局，推动国内12英寸硅片本土化供应比例逐步提升，根据SEMI预计，2025年芯片制造企业12英寸产能建设的设备支出增幅将超20%，中国12英寸芯片制造企业的量产工厂数量也将快速增长，截至2026年末有望超过70座。但整体来看，国内12英寸半导体硅片仍存在结构性供应缺口，尤其是在高端硅片领域以及重掺外延产品、低氧高阻硅片等特殊规格的产品上，国产化替代进程缓慢，2024年8英寸硅片国产化率约55%，而12英寸硅片国产化率仅10%左右，部分核心产品仍高度依赖进口，国产化突破空间较大。 电子特种气体兼具高技术壁垒与高附加值属性，是半导体制造的核心耗材，也是集成电路、液晶显示面板、光伏、LED等电子工业生产中不可或缺的基础支撑性原材料。作为半导体前道制造的关键材料，其广泛应用于清洗、光刻、刻蚀、掺杂、外延沉积等核心工艺环节，产品的纯度、洁净度与稳定性直接影响芯片的良率和性能。随着下游产业技术的快速迭代，市场对更大尺寸晶圆和更细微化的制程技术需求持续提升，这对电子特种气体的精细化程度与稳定性提出更严苛的要求，其中适配先进制程的中高端电子特种气体的市场需求尤为迫切。目前我国电子特种气体的国产化进程实现局部突破但整体较为滞后，超纯氨作为国产化率较高的品类之一，已基本实现进口替代，但从整体看， 国内电子特种气体的自主供应能力仍较弱，2024年整体国产化率约15%，现阶段能够自主生产的集成电路用电子特种气体品种占比不足30%，呈现高端产品产能缺口显著、核心品类进口依赖度较高的特征，中高端电子特气仍是国内半导体产业链自主可控的主要短板之一。 数据来源：上市公司年报，公开信息，大公国际整理 半导体光刻胶是晶圆制造环节的核心材料之一，也是海外企业垄断程度较高的细分领域，是光刻胶品类中技术壁垒最高的类型，核心应用于晶圆制造的微细图形加工环节。根据曝光光源波长的不同分类，主要包括G线光刻胶（436nm）、I线光刻胶（365nm）、KrF光刻胶（248nm）、ArF光刻胶（193nm）和EUV光刻胶（<13.5nm）等，曝光波长越短，加工分辨率越高，能够制作出更小尺寸、更精细的电路图案，适配更高端的芯片制程，目前全球半导体光刻胶需求结构以ArF和KrF光刻胶为主。半导体光刻胶存在严苛的认证与客户壁垒，产品进入下游供应链需经过单项认证、多项认证、小批量运行等多轮严格测试，对产品批次间的稳定性要求极高，且完成认证供货后，供需双方还需投入较高的工艺磨合成本，下游客户更换供应商动力较弱，行业客户粘性较强。而技术层面的核心壁垒集中于树脂分子量的精准分布控制与光敏剂的高纯度合成两大关键环节，配方与制备工艺的技术门槛成为行业重要准入障碍。全球高端半导体光刻胶长期以来由日美企业高度垄断，前五大合计占比超过80%，国内厂商的产品布局主要集中在紫外宽谱、G线、I线光刻胶等中低端领域，虽已实现本土化供应，但在KrF、ArF等中高端光刻胶领域的量产能力与产品性能仍有较大差距，2024年中高端领域国产化率普遍低于15%，EUV光刻胶尚在预研阶段，核心产品高度依赖进口，国内相关供应链易受地缘政治等外部风险冲击。 数据来源：公开信息，大公国际整理 封装基板作为一种高端的PCB（印制电路板），兼具高密度、高精度、高性能、小型化及薄型化等特点，是芯片封装不可或缺的一部分，能够为芯片提供支撑、散热和保护作用。相较于普通的PCB，封装基板因适配芯片的高集成度需求，在线宽/线距、板厚、制备工艺等多项技术参数上均有着更为严苛的要求。随着封装技术的不断发展，封装基板的产品工艺不断演进，经历了从传统减成法到半加成法、全加成法的工艺升级，以及从有机基板到复合基板的材料革新，工艺精度与产品性能实现持续突破。从国内行业现状来看，本土封装基板企业的工艺与产品布局仍集中于中低端领域，目前主要采用减成法或半加成法，生产WB BGA、FCCSP封装形式的产品；而适配CPU、GPU、AI芯片等高端领域的FC-BGA封装基板，其核心的加成法量产技术与工艺经验，仍主要掌握在日本、韩国及中国台湾地区的头部企业手中，技术代差较为明显。由于封装基板行业兼具技术、工艺、客户认证等多重高壁垒，行业竞争格局长期保持相对稳固，全球头部厂商的市场地位难以撼动，行业参与者格局变化较小。根据QTResearch数据，全球前十大封装基板厂商的整体市场占有率约达78%，市场集中度较高；而国内企业虽已实现中低端产品的本土化供应，但在高端产品领域仍缺乏竞争力，全球市场占比处于较低水平，国产化替代仍有较大的突破空间。 破局路径 半导体材料产业破局需坚持以技术攻坚为核心，通过推动产学研协同、数字化赋能等方式，打通研发到转化关键环节；同时以生态构建筑牢产业可持续发展根基，双轮协同发力推动半导体材料产业形成技术突破与产业升级相互促进的良性循环。 聚焦高端需求，集中资源攻关核心技术。以市场需求为导向明确攻关方向，围绕集成电路、先进封装等关键领域对高端半导体材料的迫切需求，精准锁定光刻胶、大尺寸硅片等“卡脖子”环节。整合高校、科研院所的科研优势与龙头企业的产业资源，组建协同创新联合体，集中攻关技术突破，补齐高端供给短板。在此过程中应强化企业创新主体地位，推动高校院所前沿成果与产业需求有效衔接；创新多元化投入模式，由政府引导基金牵头搭建资金平台，吸引企业联合出资，保障研发方向与产业实际需求同频共振。同时，可借助技术赋能提升研发效能，引入数字孪生等前沿数字化技术，搭建智能化研发平台，通过仿真模拟优化研发流程，提升自主创新水平、缩短研发周期、降低研发成本，加速技术成果从实验室走向产业端。 贯通关键环节，构建高效成果转化链条。针对半导体材料从实验室到生产线转化难度大、周期长的特点，需系统布局并打通概念验证、中试放大与量产导入全链条。概念验证方面，建立技术成熟度与市场适配性双维度评估标准，全面研判技术成果的产业化价值与落地可行性，为后续转化筑牢前期基础。针对产业最突出的工程化放大难题，统筹布局建设开放共享、灵活适配的中试服务平台，整合产学研各方工程化技术与资源优势，切实解决中试转化效率偏低的核心卡点。量产推广方面，着力构建技术迭代、智能生产、场景落地深度融合的产业闭环，依托智能制造提质增效，保障产品性能稳定统一，推动半导体材料在下游各领域的深度落地与规模化应用，最终形成技术研发持续突破、生产工艺迭代升级、市场应用稳步拓