2024年联瑞新材研究报告:长期积累构筑领先优势,专注型龙头发展加速

  • 来源:中泰证券
  • 发布时间:2024/02/06
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联瑞新材研究报告:长期积累构筑领先优势,专注型龙头发展加速。电子级硅微粉主要应用在环氧塑封料(EMC)和覆铜板(CCL),并向底部填充材料及积层胶膜等延展,高端品技术/认证壁垒高,份额过去集中在日企,国产企业快速发展。EMC用填料需求受益先进封装大趋势演绎,预计25年全球需求37万吨,先进封装4万吨;测算30年HBM用高端填料需求980吨。EMC用硅微粉填充率60-90%,多有球形化要求,具匹配芯片热膨胀系数、改善芯片性能作用。需求受益下游先进封装占比提升,测算25年全球封装用填料需求37万吨,其中先进封装需求近4万吨,先进封装填料价值量远高于传统封装,高值产品放量推动行业规模扩容。测算单颗H...

电子级填料具突出作用,受益终端高端化及需求景气修复

电子级硅微粉性能优异,EMC 和 CCL 为主要下游应用领域

硅微粉是具有优异性能的功能性填料,下游应用广泛,电子级应用对产 品性能和质量的要求更高。硅微粉即二氧化硅粉体,是具有优异性能的 功能性填料,硅微粉下游非常广泛,涵盖了覆铜板、环氧塑封料、电工 绝缘材料、胶黏剂、陶瓷、涂料、精细化工、高级建材等领域,但各领 域所需硅微粉质量要求差异较大,电子级应用一般对硅微粉质量要求更 高,如在芯片包封材料中填充提高环氧树脂硬度,降低线性膨胀系数与 固化收缩率,减少内应力,接近芯片线性膨胀系数;覆铜板中填充基于 其良好介电性能,提高信号传输速度和传输质量,同时亦有降成本考虑, 因此电子级应用对硅微粉厂商的技术实力及经验积累要求更高。

角形粉价格较低主要满足基本性能要求,球形粉整体性能质量更优。按 颗粒形貌可将硅微粉分为角形和球形硅微粉两大类,角形粉又可以进一 步分为结晶硅微粉和熔融硅微粉。从结晶和熔融两种角形粉的对比来看, 结晶粉优势主要在导热和硬度两方面,对应散热性和耐磨性较好;但热 膨胀系数较大导致其耐热冲击不及熔融粉,同时介电性能较熔融粉也有 明显差距;从成本角度看,结晶粉售价 2000 元/吨左右,熔融粉则在 4000 元/吨以上,从经济效益角度考虑结晶粉仍有其市场需求空间。从角形粉 和球形粉的对比来看,球形粉在各项性能指标上都明显优于角形粉,也 意味着对于产品性能、可靠性要求越高,越倾向于用球形粉产品,其售 价一般在 1 万元/吨以上,亦明显高于角形粉。

角形粉原料成本占比 60%以上,球形粉燃料成本占比近 50%,成本端受 天然气价格影响。角形粉是由破碎、筛分、研磨等工序加工得到的粉体 材料,原材料主要为结晶类材料(石英块、石英砂)、熔融类材料(熔融 石英块、熔融石英砂、玻璃类材料)等,生产成本集中在原材料及制造 费用,其中原材料成本占比超过 60%。球形粉主要是以精选的角形粉作 为原材料,通过火焰法等制备方式加工而成,生产成本中燃料动力占比 最高,接近 50%,因此成本端一般会受到天然气价格的影响。

电子级硅微粉目前两大重点下游分别为覆铜板、环氧塑封料,终端应用 涵盖消费电子、服务器、汽车电子等多领域。电子级硅微粉目前最主要 的下游在覆铜板(Copper Clad Laminate, CCL)和环氧塑封料(Epoxy Molding Compound, EMC)领域用作功能性填料,满足各领域所需性能 要求,基于其优异的性能,目前也逐步拓展应用至底部填充材料 (Underfill)和积层胶膜等领域中。硅微粉在产业链处于较为上游的位置, 其终端应用包括了消费电子、服务器、汽车电子等多个领域,且不同领 域对硅微粉的要求也有明显差异,性能侧重点不同,一般应用领域越高 端,对硅微粉各类性能要求越高,相应硅微粉产品的附加值也越高。

预计 2025 年封装用填料需求 37 万吨,先进封装拉动中高端填料放量

硅微粉在环氧塑封料中填充比例可达 60%-90%,解决热膨胀等关键问 题。塑封料是电子封装的重要主材料之一,且国内外集成电路封装多以 环氧塑封料应用为主。集成电路封装后需要达到高耐潮、低应力、低α 射线、耐浸焊和回流焊等要求,因此需要在其树脂基体充添加大量的无 机填料,常见的环氧塑封料的主要组成为填充料(60%~90%)、环氧树 脂(18%以下)、固化剂(9%以下)、添加剂(3%~7%左右)。目前环氧 塑封料添加的填料主要是硅微粉,其具备的一个重要优势在于可以让塑 封料的热膨胀率与集成电路单晶硅更为接近(环氧树脂和二氧化硅的热 膨胀系数相差近 100 倍),保证集成电路工作的热稳定性,同时减小内 应力、防潮、增加塑封料强度等亦是硅微粉在 EMC 中应用的重要优势。

2025 年先进封装占比望达 50%,贡献封装市场主要增量。封装品质影 响着芯片性能的发挥,随着新一代信息技术快速发展,新兴应用场景对 半导体产品的性能、功耗等要求提升,未来附加值更高的先进封装将得 到越来越多的应用,先进封装市场需求将维持较高速的增长。据 GZSIA, 预计 2025 年全球传统/先进封装市场规模分别为 477/475 亿美元,先进 封装基本实现 50%占比。

2025 年全球封装用填料需求有望达到 37 万吨,其中先进封装用硅微粉 需求量望接近 4 万吨。我们以 Yole 提供的传统/先进封装市场规模为基 础,按照封装市场毛利率及 EMC 成本占比倒推 EMC 市场空间,参考公 开价格数据推算 EMC 需求量,进而按照 80%填充率得到填料用量。测 算得到 2025 年全球封装用填料需求 36.7 万吨,其中传统/先进封装需求 量为 33 万吨/3.6 万吨。先进封装虽然需求量低,但其所需填料价格要远 高于普通封装用填料。

封装领域用硅微粉多有球形化要求,球形粉在热膨胀系数、低应力、高 强度、低摩擦等方面均有优势。集成电路朝着大规模、高集成度发展, 对于 EMC 中所用的硅微粉要求提高,在颗粒形状方面也提出了球形化 要求,一般 SOP、SOT 及以上的封装等级均主要采用球形粉。相较于角 形粉,球形粉主要的优势在 1)球表面流动性好,与树脂搅拌成膜均匀, 填充率更高,减少树脂添加量,进而热膨胀系数越小;2)添加球形粉的 塑封料应力集中小,强度高,因此封装芯片成品率高,不易产生机械损 伤;3)球形粉摩擦系数小,进而对模具磨损小。

封装用填料等级伴随封装等级的提高而提高,高值产品贡献收入及业绩 弹性。球形粉整体性能优于角形粉,但球形粉内部亦有高、中、低端的 差异,其中高低端划分也多跟随于封装等级要求,具体性能指标主要体 现为球化度、粒径、纯度、α 射线等,从产品价格维度看,低端球形粉售 价为单吨万元左右,而高端封装用球形粉最高可达单吨百万元,且毛利 率明显高于普通产品,高端品供应放量或将贡献较强收入及业绩弹性。

Lowα球铝满足高端封装散热要求,预计 2030 年 HBM 用填料需求 980 吨

存储市场增长带动 3D 堆叠封装需求,未来几年全球规模增速保持 20% 以上。从 2020-2026 年各先进封装细分市场规模 CAGR 来看,ED(嵌 入式基板封装)、3D 堆叠封装技术增速均超过 20%。ED 目前还处于起 步阶段,规模体量较小;3D 堆叠是主要用于 HBM、NAND 和核心 SoC 的晶圆堆叠封装技术,存储市场的快速增长将带来 3D 晶圆级堆叠封装 市场的显著拉升,到 2026 年 3D 堆叠封装全球市场规模有望达到 102.5 亿美元,2023-2026 年 CAGR 达到 28.4%。

Lowα球铝在 PoP 封装应用具备优势,主要解决芯片导热散热问题。低 放射性球形氧化铝在 PoP(Package on Package,叠层封装)技术应用 较为广泛,主要原因在于 PoP 通常会将多个芯片叠加,从而达到提高封 装密度的目的,但器件厚度的增加会造成芯片工作时产生的热量排到外 部的难度大幅增加,影响芯片的稳定性和可靠性。针对导热及散热问题, 在封装用 EMC 环节通过添加 Lowα球铝填料的方式可以对其散热能力 进行设计优化。同时对低放射性(即 Lowα)的控制亦能够避免芯片工 作时受α射线影响,α粒子来源于导体器件各种制造和封装材料中存在 的天然放射性元素,主要是痕量的铀(U)、钍(Th)等杂质,在半导体器件高密度化和高容量化趋势下可能会使其产生“软误差”。通过对α射线 的控制可以保证产品的稳定性,且特别适用于预防由α射线引起的记忆 装置操作故障。

HBM 等快发展反映背后先进封装产业趋势,高端球硅、球铝均为重要填 料缺一不可。2023 年底 SK 海力士筹划调高 2024 年半导体设备投资额 及出货量目标,扩产重点为 HBM 等高端 DRAM 产品。其背后反映的是 产业趋势,是技术演进,未来先进封装的需求量会更大。HBM 封装用填 料需用 TopCut 20um 以下球硅及 Lowα 球铝,分别匹配热膨胀系数和散 热要求,同时控制 α 射线,各司其职缺一不可。

测算单颗 HBM 填料用量 5 克,预计 2030 年 HBM 用高端封装填料需求 有望达到 980 吨左右。我们参考英伟达 AI 服务器的结构,假设 1 颗 GPU 和 6 颗 HBM 封装在一起,考虑 10%材料损耗,测算合计所需封装料 33 克,按照 6 颗 HBM 分摊,对应单颗 HBM 分摊的封装料重量为 5.5 克, 假设高端封装填料填充率达到 90%,则单颗 HBM 对应高端封装填料用 量为 4.9 克。根据 SK 海力士相关人士预测,2030 年 SK 海力士 HBM 出货有望达到 1 亿颗,据 TrendForce 统计,2022 年 SK 海力士占全球 HBM 市场份额 50%,我们假设其份额占比保持不变,则 2030 年全球 HBM 出货有望达到 2 亿颗,对应高端填料需求为 980 吨。

高端芯片封装料份额集中在海外企业,上游填料企业关键在于进入海外 核心客户供应体系。从封装用硅微粉的下游来看,国内 EMC 供应商产 品主要集中在 QFN 以下级别封装,BGA、MUF 等先进封装领域用封装 料主要集中在海外特别是日韩企业手中,对上游电子级功能填料企业而 言,实现增长关键在进入海外核心客户供应体系,并从走量品供应逐步 过渡到高附加值产品供应。

预计 2025 年全球 CCL 用填料需求 27 万吨,受益消费电子修复+下游高端化

硅微粉可助覆铜板提性能降成本,普通刚性覆铜板多用角形粉。电子级 硅微粉另一大重要领域即为覆铜板的填充料。覆铜板用硅微粉一方面因 为其普遍较低的价格可以降低成本,另一方面则可以改进覆铜板的性能。 覆铜板用硅微粉早期多用的是结晶和熔融两类角形硅微粉,结晶粉虽然 整体性能不及熔融粉,但因其具备较强的价格优势,从成本角度考虑仍 有较大的市场。

球硅主要应用在高性能覆铜板领域,顺应下游高耐热、低应力、低膨胀、 介电性能优异的发展趋势。球形硅微粉由于具有高填充、流动性好、介 电性能优异、热膨胀系数小、应力小的特点,在高填充、高可靠性的高 性能覆铜板中应用更为广泛。如关注介电性能的高频高速覆铜板,关注 低热膨胀系数、高模量的封装载板等。同时,部分高端熔融硅微粉通过 更好的生产工艺也能够达到高频高速覆铜板的介电性能要求,因此部分 高端覆铜板用硅微粉也涉及高等级角形粉的使用。

高性能覆铜板成为拉动全球覆铜板需求增长的主要驱动力。根据 Prismark,2022 年消费电子需求疲软传导至上游 CCL 材料端,全年全 球刚性覆铜板实现销量 6.6 亿平,同比-13%;但在 5G 及 AI 等拉动下, 高端服务器等需求增长拉动高频高速覆铜板需求增长,带动全球特殊刚 性覆铜板(高频高速覆铜板、封装载板等)销量仍旧实现 3%增速。

2025 年全球刚性覆铜板用硅微粉需求有望达到 27 万吨,其中超 4 成为 高端 CCL 领域需求,AI 浪潮下服务器升级相关需求为 3493 吨。假设 2023-2025 年全球刚性覆铜板/封装载板用覆铜板/高频高速覆铜板销量增速分别为 3%/5%/10%;普通覆铜板/高端覆铜板硅微粉填充率分别为 15%/30%;我们测算到 2025 年全球 CCL 用硅微粉需求有望达到 27.2 万吨,三大类特殊刚性 CCL 用硅微粉需求有望达到 12.2 万吨,其中封 装载板、射频/微波覆铜板、高速数字覆铜板用硅微粉需求分别为 2.2、 0.8、9.3 万吨。同时我们预计到 2025 年 AI 浪潮下服务器升级带动的高 值 Low Df 球硅需求有望达到 3493 吨。

电子级硅微粉同时受益算力高要求+消费电子复苏。对于覆铜板用硅微 粉而言,符合高频高速覆铜板要求的硅微粉(如 Low Df 球硅)充分受益 AI 浪潮下的算力提升要求,有望实现产品提质增量;而对于面向普通覆 铜板的硅微粉产品(通常为角形硅微粉),消费电子复苏有望促进其需求 压力缓解并逐步修复。

长期专注电子级填料,单项冠军迎高质量成长

稳定供货非一日之功,长期积累方显竞争成色

高端电子填充料市场集中度高,球形粉份额主要集中在海外,日本高端 品全球领先。电子级高端填料由于其对电子产品性能稳定性产生关键影 响,因此下游客户一般在选择供应商上非常谨慎,更倾向于选择已经进 行长期合作、市场充分验证、产品性能口碑保持较好的供应商。与此同 时,高端填料技术门槛高,验证周期长,使市场呈现头部化效应,据中 国粉体技术网 2018 年数据,日本龙森/电化/新日铁三家企业占全球球硅 市场份额 70%,雅都玛过去垄断 1 微米以下球硅市场。日本厂商在 Lowα控制、纳米级产品、磁性异物控制上仍处于行业领先地位,全球能达 到相关高要求企业较少。

国产填料企业发展需经历探索、积累、拓展、壮大等阶段,是漫长且对 专注度要求较高的过程。我们将粉体填料企业的前期发展归为四大阶段, 企业从小到大、从弱到强至少要经历技术探索、技术积累及突破、成果 应用及快速拓展、技术/产品升级推动发展壮大四个阶段。但实际从实践 角度来看,新材料行业的高壁垒特性导致很多企业并不能够稳步突破到 拓展期和壮大期两个阶段,大部分企业最终呈现规模有限、盈利能力较 差、陷入激烈价格竞争等特征。我们认为企业突破与否一方面在行业角 度要看下游应用发展是否能够持续拉动上游材料需求的景气增长,另外 从企业自身维度看则在于对工艺技术的长期专注,实现比肩外资的 Knowhow,且先发优势越大,越容易占据稳定市场份额。

目前市场达到量产级别的球形粉技术路径包括火焰熔融法、直燃/VMC 法、化学合成法三种,联瑞新材工艺路线处于国内前列。日系企业长期 占据球形粉市场技术的主导地位,且近些年日系企业将产能和研发重心 聚焦在 VMC 法上,对火焰熔融法球硅的产能及研发投入在减少。一般 而言火焰法加工而成的球硅具有流动性好、低应力、比表面积小、堆积 密度高等优异特性,但是由于制备工艺等方面限制,无法满足一些高端 需求领域的要求(如 M6 级以上的高速覆铜板),因此一般会选择添加直 燃/VMC 原理或化学合成的方式制备球硅,一些极为高端的领域(如 IC 载板)则需要球形度接近 100%的化学合成法制成的球硅。目前火焰熔融法市场主要被国内球形粉体生产厂商占据,但联瑞新材现已经掌握了 火焰熔融法、高温氧化法、液相法三种主流工艺,兼具物理和化学法制 备能力,在工艺路线上走在国内前列。

预计公司中高端产品占比逐步提升,依托性能/价格/服务等优势打破海 外垄断快速发展。除球化技术以外,公司在磁性异物管控、混合复配、 表面改性等都达到行业领先水平,且公司与南京理工大学国家特种超细 粉体工程技术研究中心通过紧密合作,自创开发了亚微米级球形硅微粉 制备新方法,打破国外垄断,并在剥离强度、耐热性、CTE、粘合力等 方面与日本填料相当。公司当前已经具备高端品放量的技术和产品基础, 伴随和下游客户紧密配合及粘性提升,依托于性能/价格/服务等多重优势 快速进入海外核心客户供应体系,加大供应量。

我们测算公司 2022 年在 CCL、EMC 全球市场市占率分别为 24.8%、7.4%,市占率仍有进一步提升空间。假设 EMC 用功能填料主要为球形 硅微粉,CCL 主要为角形硅微粉(假设公司角形硅微粉中 10%销往其他 领域),测算公司 CCL 市场、EMC 市场以及两个市场合计市占率分别为 24.8%、7.4%、15.0%,伴随公司在下游海内外核心客户的加速验证, 公司市占率仍有进一步提升空间。

受益技术升级及国内产业链的快速发展推动,公司具备海外客户供应份 额提升的基础。市场担心硅微粉高端品特别是 EMC 领域厂商多为日韩 企业,产业链更为封闭,公司加大海外核心客户供应量难度较大,我们 认为后续海外客户供应份额提升具备基础:一方面,终端产业革命如 AI 快发展往往会带动上游材料的跟随性增长,在不断增长的市场下海外客 户会倾向于提供给国内优质企业采购份额;另一方面,虽然下游客户集 中在海外,但伴随国内电子产业链快发展和广阔需求因素,下游客户通 常将产能投放在中国大陆,公司供应外资客户大陆工厂更具成本及政策 优势,因此也可见虽然公司境外收入比重较小,但实际还有很多是以人 民币结算的外资国内工厂客户,我们预计公司海外客户供应占比或正稳 步提升。

新能源车促热界面材料需求扩张,导热用球铝贡献第二成长曲线

氧化铝可改善树脂导热性能,在热界面材料中应用广泛。热界面材料就 是两种材料之间的填充物,填充接合部分的微间隙,减少热传递阻抗, 是芯片和散热器之间重要的热传导通道,主要包括导热硅脂、导热垫片、 导热胶等材料,在电子元器件中较为常见。

热界面材料需用填料改善树脂基体导热性,氧化铝综合性价比高被广泛 应用。热界面材料通常以树脂为基体,但是树脂导热系数较低,因此需 要加入各类导热填料来提升热界面材料的导热性。氧化铝虽然不是导热 能力最强的填料,但其来源广泛、价格低、且在聚合物基体中填充量大, 具备高导热、低填充粘度、高性价比的优异特性,因此在热界面材料中 被广泛用作导热填料,且球形氧化铝应用广泛,球形粉好处在于比表面 积小,球形度高,粘度非常小,容易添加到导热硅胶中,导热性能也更 优。

新能源汽车销量增长带动导热用球形氧化铝快速发展,预计至 2025 年 全球新能源汽车用球形氧化铝市场规模为 60.5 亿元。2020 年 QY Research 曾发布数据,2019 年全球导热用球形氧化铝市场规模为 1.3 亿美元,2026 年有望达到 2.2 亿美元,CAGR 为 8.9%,且国内供应占 全球 52.5%。但近几年新能源汽车行业的快速发展带动了市场空间的增 长,主要驱动力在于新能源车对于热管理要求提高,如三电系统对于热 界面材料均有较大需求,带动了球铝作为导热填料的需求。据我们此前 在《硅微粉引领国产替代,电车高景气促球铝业务扩张》的测算,预计 至 2025 年全球新能源汽车用球形氧化铝市场规模为 60.5 亿元,对应全球需求量可达 20.2 万吨。

公司紧抓热界面材料市场发展良机,依托现有工艺快速布局球形氧化铝 市场。公司掌握的球形生产工艺可以用来生产球形氧化铝粉,且生产工 艺成熟先进。在热界面材料受下游需求影响快速发展过程中,公司紧抓 业务拓展良机适时生产推出氧化铝粉体材料,快速打开市场。随着氧化 铝粉体新产品的推出,公司其他产品(主要为导热用球形氧化铝)销量 从 2016 年的 31 吨快速提升到了 2022 年的 2982 吨,收入占比同期从 0.2%提升到了 11.3%。

球形氧化铝粉单价高,有利于公司提升盈利能力。从公司历年年报披露 口径来看,其他产品收入主要以球形氧化铝粉为主,对应单价在 2 万元 /吨,而结晶硅微粉和熔融硅微粉单价一般在 5000 元/吨以内,球形硅微 粉作为高端产品价格为 1.3 万元/吨左右,均明显低于球形氧化铝粉的价 格。较高的单价也促使公司球形氧化铝粉业务过往毛利率在各板块中处于领先水平,2022 年公司相关业务毛利率出现明显下降,主要原因一方 面是当年天然气价格大幅上涨,对毛利率造成压制,另一方面是过往公 司球铝采用共线生产,当年改为新线进行专线生产相应折旧等费用提高, 同时暂未形成规模效应。未来伴随天然气价格回落以及产能利用率的提 高,公司球铝业务毛利率预计将有显著修复。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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