2025年半导体材料行业分析报告：国际形式严峻，国产半导体材料行业如何发展

半导体技术发展趋势

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

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。

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

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。

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。

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

摩尔定律定义了计算创新的节奏和成本之间的关系：集成电路上的晶体管数量大约每经过18-24个月便会增加一倍，同时成本降低一半。集成电路制程已达从摩尔定律的时间线可以看出三个不同的阶段： 1）晶体管密度受登纳德缩放定律控制（ 约1965 年~2005 年），即随着晶 体管尺寸做小，功率密度保持不变，电压和电流按照比例减小，但是由于漏电流的问题失效；2）半导体芯片水平扩展（2005~2020年），转 向多核架构，但功耗和散热成为限制因素；3）半导体芯片的垂直微缩，通过材料、架构和封装方式的进步来延续摩尔定律（2020年至今）。

为了延续摩尔定律，新材料和新架构的不断更替

随着制程的不断微缩，晶体管中栅极、介质层尺寸缩小，栅的控制能力不断下降。 为了保持栅控制能力（即栅电容Cgate），若不改变栅介质层材料（SiO2）的，即 需要减少介质层的厚度，但这但来了栅极漏电等问题——当栅极介质层厚度降低到 1.2nm以下后，电子隧穿引起的栅极漏电流过高，严重影响集成电路的可靠性和功 耗（如图表9所示）。 为了解决这个问题，研究者不得不进行了材料的革新。

逻辑电路的下一代互联技术

接触窗层主要技术路线：由MOCVD法，将WF6作为Mo源沉积钨，但WF6会和SiO2出现火山口效应，因此必须包裹一层TiN。台积电披露了 N2节点采用无障碍钨，主要工艺变化是采用PVD钨作为Liner，电阻率可降低40%左右。 金属互连层：主要由互联金属和Low-K电介质材料构成。铜是当前主要的互联金属，但由于Cu存在电迁移的问题，因此需要TaN作为扩散阻挡 层、Ta作为黏合层，但随着线宽逐步缩小，Ta占比越来越高，减少了Cu的可用空间。对此，应用材料提采用钴作为Liner和Cap来改善RC DELAY。钌、钼等有望成为新的互联金属。RC Delay和电介质材料的介电常数正相关，因此K值越小，时延越小。

NAND：延续3D架构

相对于Logic和DRAM摩尔定律的基本失效，NAND的单位存储成本每年仍在大幅下降。主要原因在于，自3D NAND商用化以来，NAND不 再依赖光刻技术对细小单元进行图案化，主要依赖于层数的增加。 当前，大多数NAND厂商实现超过200层的存储单元。根据Lam Research联合Counterpoint Research的报告，2030年，3D NAND将达千 层，全球NAND闪存市场规模迈入百亿美元时代。 WL部分，未来可能使用钼来代替钨。钼在纳米尺度下电阻低于钨，且不需要扩散阻挡层，具有高扩展性，能够降低电阻且更好适应芯片尺寸 缩小和层数增加的需求。

国际形式与国家政策

中长期规划，大基金介入，实现半导体产业链自主可控

国家专项： 国务院于2006年完成发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006--2020年)》，确定了核心电子器件、高端通用芯片及基础软件、极大规模集成电路制 造技术及成套工艺、新一代宽带无线移动通信、大型飞机、载人航天与探月工程等十六个重大专项。

01专项主攻： 核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品。具体项目是：CPU, EDA，功率器件,显示器驱动，MCU，电脑操作系统软件等。目前IGBT，MCU等有 一定成果；显示器驱动国内市场大（2020年占全球36.3%），突破前景看好；CPU, 电脑操作系统软件很难突破，主因是：该行业规模超大加垄断，垄 断者可以依靠规模优势降低成本，把单个产品的利润降到最低，后来者很难有利润空间生存和发展。

02专项主攻： 极大规模集成电路制造技术及成套工艺。项目目标是国产半导体装备和材料的国内市占要达到10%和20%以上。项目具体：14m刻蚀、薄膜、掺杂等设 备及零部件；28nm光刻机及部件；14nm芯片工艺及封测技术。目前除了28nm光刻机其他都基本完成。

国家大基金： 国务院于2014年批准设立国家大基金，通过资金投入支持国内集成电路产业的研发、生产和应用。

一期于2014年9月成立，注册资本987.2亿元，以制造领域为主，主攻下游各产业链龙头。

二期于2019年10月注册成立，注册资本为2041.5亿元。聚焦半导体设备材料等上游领域。

三期于2024年5月成立，注册资本高达3440亿元人民币。人工智能、先进技术研发。 国家大基金的成立背景与经济周期、股市位置以及板块走向有一定的相似性，都处于经济衰退到复苏的阶段。通过资金投入，国家大基金不仅支持了国内集成 电路产业的研发、生产和应用，还加速了半导体核心领域的国产替代进程，对提升中国在全球半导体产业中的竞争力起到了重要作用。

中长期半导体规划与五年计划相结合，高瞻远瞩，耐心布局

在集成电路产业和软件产业方面，以十年为期限，在财税、投融资、研发、人才、知识产权等方面给予优惠政策，给半导体产业的发展 提供持续稳定的政策、市场环境。

国家大基金三期成立，国内“卡脖子”环节仍是关键领域

国家大基金三期于 2024 年 5 月 24 日成立，注册资本 3440亿元人民币。首次国有六大行共同出资，持股比例33.14%，公告称旨在 引导社会资本加大对集成电路产业的多渠道融资支持，重点投向集成电路全产业链。

地缘政治下半导体如何发展

全球半导体发展如火如荼，中国正在努力追赶

半导体制造工艺流程主要包括设计、制造和封装。 制造从硅片入手，需经多次重复的氧化、扩散、光刻、刻蚀等工序；封测则主要对芯片进行减薄、切割、引线键合、测试等操作。 芯片的在重复若干次的工艺中，需要大量的设备支撑代工厂的产能，比如一个万片的12寸厂，大概需要十几台光刻机、几十台蚀刻 机等，同时设备上需要大量的耗材，比如光刻机的激光光源，蚀刻的静电卡盘等，也需要大量的消耗性原材料，如大硅片、光刻胶、 电子特气等。

国产替代一直是半导体的主旋律

价值1100亿美元的半导体设备市场：涵盖了11大类、50多种专业设备，每个细分市场都由少数几家主要供应商主导。光刻、沉积、 材料去除和清洗这三个细分市场占据70%市场份额。目前较为薄弱的是光刻机和量检测设备。 价值约500亿的半导体零部件市场：目前整体零部件国产化进程较为顺利，在光学部件方面较为薄弱。 价值约700亿美元的半导体材料市场：包括制造的大硅片，光刻胶，掩膜版等；封装的硅微粉等。其中，大硅片、电子特气、掩模 版、光刻胶等前端材料占半导体市场规模的61.8%，大部分都控制在日本手中，在先进材料上，我国国产化率较低。

“一代装备，一代材料”

中美贸易科技博弈常态化威胁着我国的产业链安全，中国在战略关键领域受制于欧美等发达国家：材料本质为基础研究驱动，中美 科技博弈加速暴露了我国在半导体材料领域的相对短板，进口替代与自主创新是中国发展核心半导体材料的主旋律。 全球半导体材料市场广阔，中国增速领跑全球。全球半导体材料市场规模超过500亿美元，中国市场大约占1/10。近十年来，中国 半导体材料市场规模的增速接近10%，是世界整体增速的两倍。 半导体材料市场由外资企业占据主要份额，高端产品及上游是强链延链补链的重点。

报告节选：

（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。）