半导体材料系列报告之一：国际形式严峻，国产半导体材料行业如何发展

半导体材料系列报告之一：国际形式严峻，国产半导体材料行业如何发展分析师：金凯笛登记编码：S0950524080002联系方式：jinkaidi@wkzq.com.cn联系电话：021-61102509五矿证券研究所证券研究报告|专题报告 2025/6/26电子行业投资评级看好分析师：何晓敏登记编码：S0950523110001联系方式：hexiaomin@wkzq.com.cn联系电话：021-61102521半导体技术发展趋势01Contents 目录030204国际形势与国家政策地缘政治下半导体如何发展？总结珍惜有限 创造无限摘要 半导体技术发展趋势：新材料和新架构的不断更替给半导体材料市场创造新机遇。 逻辑器件：当摩尔定律迈向极限，总会有新的材料和架构出现。随着制程的不断微缩，晶体管中栅极、介质层等尺寸变小，使得栅的控制能力不断下降，28nm节点，氧化铪、氧化锆等HighK介质和TiN等金属栅增强了栅控制力；当制程进一步微缩，FinFET架构应运而生。当前材料上，介电材料与互联金属不断优化，研发2D材料优化器件性能，使用钴等金属来增强互联效率； 架构上，台积电开始采用GAAFET量产，持续提升能效比与集成密度。 DRAM：当前内存厂商开始采用铪、锆等High K材料，来增强电荷控制能力；此外，研发铁电材料，开辟3D架构，突破容量瓶颈。 NAND：对于未来3D NAND的扩展，字线（WL）堆叠以及内存单元的特征尺寸缩小将继续成为关键驱动因素。在没有产生颠覆性技术以前，更高的层数是NAND增加内存单元的主要路径。此外，在WL部分，使用Mo代替W，可能会给Mo相关产品带来更多市场空间。 先进封装：摩尔定律迈向极限，人工智能浪潮带来更多算力需求，先进封装需求激增，驱动IC载板、塑封料、底填胶等材料市场扩容。 第三代半导体：新能源车、5G基站等场景催生百亿级增量市场，碳化硅（SiC）/氮化镓（GaN）引领功率与射频半导体革新。 目前国际形势及国家政策下半导体如何发展？ 光刻胶、碳化硅、氮化镓、氧化镓等半导体材料被列入“商业管制清单”，然而我国国内部分关键半导体材料国产化率仍然较低，市场格局分散。国家通过政策、基金等方式，坚定支持我国实现半导体产业链的自主可控。 伴随半导体技术发展，新能源、AI等市场需要，国产化率较低的高端光刻胶、掩膜版、先进封装材料、前驱体、三/四代半导体在半导体产业链自主可控中扮演的角色越来越重要，市场空间可观，兼具战略及商业价值。3半导体技术发展趋势珍惜有限 创造无限1.1 半导体产业在全球经济中发挥关键作用，计算和存储、汽车、无线通信是主要增量*括号内百分数表示2024年YoY5图表1：全球半导体产业链的倒金字塔结构图表2：全球半导体市场规模周期性波动上升（亿美元）资料来源：ESD Alliance，SEMI，Yole，TrendForce，Wind，弗若斯特沙利文，江苏半导体行业协会，五矿证券研究所资料来源：麦肯锡，WSTS，同花顺，五矿证券研究所EDA13%材料（1%）封装（5%）年产值500亿美元+千亿美元万亿美元几十万亿美元190亿美元+设备（10%）、制造（18%）、设计（top 10 49%）电子系统娱乐、软件、网络、电商、传媒、大数据等数字经济产业02000400060008000100001990年1995年2000年2005年2010年2015年2020年2025E2030E2021-2030CAGR 7% 半导体产品应用包含手机/PC等消费电子，以及国防航空、人工智能、具身智能等前沿技术领域。 根据麦肯锡报告，2030年，全球半导体市场规模将达到万亿美元。2025-2030年，市场增量主要来源为计算和存储中心建设、无线通信和汽车电子等领域。珍惜有限 创造无限3540455055606570-80%-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%2001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022202320242025全球半导体销售额同比（左轴）费城半导体指数同比（左轴）美国制造业PMI（右轴）美国服务业PMI（右轴）1.2 全球半导体市场受经济周期和技术周期双重影响，呈波动上升趋势6图表4：半导体技术革新带动制造业增长资料来源：WSTS，Wind，Yole，五矿证券研究所图表3：全球GDP与半导体销售额共振资料来源：WSTS，Wind，五矿证券研究所-10%-5%0%5%10%15%20%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%19871992199720022007201220172022全球半导体销售额同比（左轴）全球GDP同比（右轴）4G5G 全球半导体市场规模随生产资料、需求周期波动。1987-2024 年，全球GDP与半导体销售额的增长共振动。 每次半导体的技术进步，也会带动全球的制造业增长。过去三十多年，全球半导体市场受PC、互联网、智能手机、新能源汽车等多轮终端应用技术的驱动。本轮半导体周期的核心是人工智能，AI应用场景的落地是关键，比如：智能终端、自动驾驶、人形机器人、AI手机/电脑/物联网等。珍惜有限 创造无限1.3 半导体器件主要分为四类：集成电路、分立器件、传感器和光电器件 集成电路（IC）：晶体管数量远大于其他三类，衬底材料一般是硅，市场规模占比约85%。 O-S-D：光电器件（光传感器、图像传感器、激光发射器等）；传感器（压力传感器、温度传感器、磁场传感器等）；分立器件（二极管、MOSFET、IGBT等）。O-S-D衬底材料多样，例如功率器件中，衬底还包括碳化硅、氮化镓等第三代化合物半导体材料。7图表5：全球半导体器件销售额中，集成电路占比约85%资料来源：芯语，WSTS，五矿证券研究所半导体光电器件传感器分立器件集成电路小信号功率器件二/三极管MOSFETIGBT模拟IC数字IC功率/射频ICADC/DAC电源管理逻辑存储微控制器3553153344324214371971872008127948327637938379231,6711,8941,7862,0872,43801,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,00020232024E2025E全球半导体市场规模（亿$)逻辑存储MCU模拟传感器光电分立~85%图表6：化合物半导体的应用与展望资料来源：Yole，五矿证券研究所CAGR ~5.4%*CAGR为2024-2030E市场规模的年复合增速CAGR ~5.1%CAGR ~5.9%CAGR ~4.9%CAGR ~7.1%CAGR ~7.5%CAGR ~8.0%CAGR ~7.1%珍惜有限 创造无限1.4 自1965年提出以来，摩尔定律（Moore’s Law）一直是集成电路领域的指导性概念8图表7：半导体工艺节点演变路径资料来源：Entegris，JOHN T.C. LEE, MKS《AI Requires More from Moore’s Law》，五矿证券研究所 摩尔定律定义