最近,有一家前段半導體微影製程之特化材料公司申請上櫃。這邊就來簡單理解一下這家前段半導體材料特化材料公司,新應材。
新應材,係專注於特殊原料合成、純化及配方材料之特用化學材料供應商,早期主要以發展顯示器光阻材料技術為基礎,目前轉型產品應用,致力研究及開發應用於半導體微影製程所需之特化材料,已開發出多項應用於半導體先進微影製程材料,產品導入晶圓代工大廠,公司於2013年以2nd source導入影像感測器之國際大廠, 並於2014年起穩定出貨。
新應材所聚焦的產品應用市場主要可分為:半導體前段微影蝕刻製程與後段封裝製程、TFT-LCD、MicroLED、CIS影像感測器、等五大類。
半導體特化材料
(1)半導體微影製程用材料
新應材近年投入開發半導體微影製程之特化材料,目前應用於半導體微影製程之相關產品包含表面改質劑、清洗劑、顯影劑、底部抗反射層、洗邊劑。
(2)光學元件材料
半導體光學元件光阻,主要應用於 CIS 的感光元件製程。
(3)光阻
G/I-line 光阻等產品。
顯示器特化材料
新應材提供 TFT-LCD 應用的各類光阻劑產品及 OLED 應用的各類光阻劑產品,如正型光阻,彩色光阻。另外也有Micro LED QD 量子點關鍵材料。
特化材料
化學品產業主要可區分為「大宗化學品」及「特化材料」,「大宗化學品」一般成分簡單、主要為單一化學物質,產量大,應用較為廣泛,是化工製品的基本原料例如硫酸、石灰及醋酸等,且產品利潤相對較低,因其成分簡單市場上供應商較多。新應材之產品為「特化材料」,多為複合物或配方物,其原料通常無法於大宗化學品市場取得,除透過自行合成外,僅能透過委託專業合成代工廠提供客製化原料,產出的產品也通常為客戶之客製化材料,配方稍有不同,即可能對終端產品品質及良率產生重大影響,因此,一旦確定材料來源,不會輕易更換特化材料供應商,也因此造成該產業被少數技術領先之廠商壟斷。
半導體材料
半導體材料分為前段晶圓製造材料,和後段封裝半導體材料。前段半導體材料製造業包括矽晶圓、濕式化學品、石英製品、特殊氣體、金屬靶材與光阻液等材料生產;後段半導體材料製造業包括導線架、載板、模壓樹脂與金線等材料生產,為半導體最主要之十大原物料,其中特殊氣體、濕式化學品、金屬靶材與光阻液等同時亦為平面顯示器前段生產之主要原物料。
矽晶圓是市佔率最大的晶圓製造材料。全球半導體材料市場中,晶圓製造材料市場規模佔半導體材料整體市場約6成;半導體封裝材料市場佔整體市場的4成。
2022年統計全球半導體前段材料產值約 450 億美金,如圖六。另根據 2020 年 SEMI 調研資料發現,光阻周邊材料產值比重佔約 7~8%,並超過高階技術的光阻劑(5.5%),整體半導體產業所需光阻周邊材料市場達 23.7 億美金,台灣需求近25%,約 6 億美金,而光阻周邊材料主要包含光阻去除液、 顯影劑、抗反射層以及其他相關材料,當中的其他相關材料包括解析度增益材料、洗邊劑、黏著促進劑、上層保護層及其他特殊應用材料。
半導體微影製程流程
半導體微影製程流程,其步驟會先將光阻塗佈在矽晶圓基板上,加入光阻後再利用高速旋轉將光阻以均勻厚度塗佈在晶圓表面,再將晶圓加熱以去除多餘溶劑並穩定光阻層;曝光製程使用光源(如深紫外光 DUV 或極紫外光 EUV)將設計好的電路圖,通過光罩投影到塗有光阻的晶圓上; 曝光後的晶圓進入顯影工序,去除被曝光部分(正型光阻)或未曝光部分(負型光阻),留下電路圖。
實際上高階先進的微影製程無法單靠一層光阻材料滿足高解析細線路的製程需求,因此目前晶圓製程普遍在微影製程採用一些周邊輔助材料以提升線路圖案的品質。
顯示器之微影製程
顯示器之微影製程概念與半導體大致相同,顯示器製程主要可分為薄膜電晶體(TFT)的前段陣列(Array)製程及彩色濾光片(Color Filter , CF)的製程、 中段的面板組裝(Cell)製程再到後段的模組組裝,新應材主要聚焦於前段的 Array 製程及 CF 製程。Array 製程是在玻璃基板上利用微影及蝕刻技術,製作出所須之電極基板,作為傳遞訊號、電壓控制之元件,而在陣列(Array)製程中,首先需使用化學氣相沉積(CVD)形成薄膜,再透過微影製程中的光阻塗佈、曝光、顯影及蝕刻等製程來完成線路,因此對正型光阻的使用需求量相當龐大。
在 CF 製程中,則有四種製程方式分別為染色法、印刷法、電著法及顏料分散法,其中又以顏料分散法為主流,將紅藍綠個別分散於光阻中,再利用曝光顯影方式將 RGB 圖案做出。
半導體微影曝光設備
因應 5G、AI、電動車、IoT 等發展快速,系統單晶片的需求大增,晶片效能、功耗特性提升需要半導體高階製程製作細線路以使晶片微小化,目前半導體微影曝光設備已從 DUV(ArF、KrF)進展到 EUV 光源,技術節點也已推進到 5nm 以下 並已往 3nm、2nm 前進。台積電在 2023 年第四季宣布其 2 奈米製程(N2)將採用奈米片電晶體結構。預計 N2 將於 2025 年開始大量生產,領先行業,提供更高的密度和能源效率。綜合以上訊息,光阻周邊材料也將隨此發展成長,是產業發展的重要關鍵。
光阻及微影製程週邊材料
(1)光阻
光阻為半導體及顯示器在微影製程中的關鍵材料,因感光材料特性的關係,在經過曝光後,受到光照的部分將在顯影時溶解,顯影後留下的是未受到曝光部分的圖案,稱為正型光阻;在經過曝光後,顯影時沒受到光照的部分溶解,顯影後留下光照部分所形成的圖案,稱為負型光阻。光阻依照適用曝光於不同波長之光源,又可區分為 G/I-line、KrF、ArF、ArFi 及 EUV 光阻。
而半導體微影製程用的光阻,除了仰賴微影設備設計與製造技術工藝的精進外,還需配合不同曝光波長製程所開發的光阻材料,這也是微影製程技術能不斷進步的關鍵。目前這些光阻被廣泛應用於各種不同半導體晶片的製造上。例如 G-line/I-line 光阻主要應用於功率半導體元件和MEMS 產品;KrF 光阻則以記憶體晶片、顯示驅動晶片、 電源管理晶片應用為主;ArF 光阻主要應用於 DRAM 記憶體、觸控驅動 IC (TDDI)、車用微處理器(MCU)、CIS 影像感測器等產品;EUV 光阻主要應用於 7 奈米以下之先進製程,如電腦中央處理器(CPU)、繪圖處理器 (GPU)等高階邏輯晶片製造。
市場研究機構 TECHCET 分析,全球半導體光阻 2023 年銷售金額約為 23.9 億美元,預估 2024 將成長 7%,達到 25.7 億美元,成長動能主要來自邏輯 IC 及記憶體的先進製程對 EUV 及 KrF 光阻的需求日增,2022 年至 2027 年年複合成長率預 計將達到 4.1%。
目前光阻市場主要廠商集中於日本,包含 JSR、Shin-Etsu、 TOK、Sumitomo、FujiFilm Corporation 等,估計已掌握 75-90%的市佔率, 其餘尚有 BASF、Brewer Science、DuPont 及長春石油化學等。
(2)微影製程週邊特化材料市場
微影製程材料除較耳熟能詳的光阻外,還有數種特化材料其實是維繫製程進步極為關鍵的因子,此類特化材料一般通稱微影製程週邊特化材料,一般與光阻搭配使用,新應材之微影製程週邊特化材料應用包含半導體及顯示器產業,惟目前仍以半導體微影製程應用為大宗。
隨著先進邏輯晶片製程節點的推進,微影製程的複雜性和工序也顯著增加。導致對微影製程週邊特化材料的需求大幅上升。特別是「背面電軌」(Backside Power Rail, BPR)技術的引入,使得微影製程更具挑戰性,進一步推動特化材料需求的增長。
依據 TECHCET 報告指出 2023 年微影製程週邊特化材料合計銷售金額達到 28 億美元,2022 年到 2027 年之年複合成長率(CAGR)可達 5.1%,主係微影製程實際貫穿整個半導體製程,隨著先進邏輯 IC 製程節點的持續推進,每一片晶圓所需經歷的微影步驟及工序也隨新節點進步而不斷增加,對微影製程週邊特化材料的需求因而倍增,其中,2 奈米製程節點應用「背面電軌技術」(backside power rail)由於更為複雜,勢將堆疊更多微影工序及推高對特化材料的需求。
目前微影製程週邊特化材料主要廠商包含 3M、默克(Merck)、YC Chemical、Brewer Science, Inc.、日產化學(Nissan Chemical Corporation)、JSR、信越化學(Shin-Etsu) 及杜邦(DuPont)等。
以下為新應材產品仔細介紹
A.半導體微影製程材料
新應材近年投入開發半導體微影製程之特化材料,目前應用於半導體微影製程之相關產品包含表面改質劑、清洗劑、顯影劑、底部抗反射層、洗邊劑、半導體光學元件光阻、G/I-line 光阻等產品,茲就新應材半導體特化材料產品分別說明如下:
(A)表面改質劑(Rinse)
表面改質劑為新應材目前在半導體特化材料之主要產品,範圍最為廣泛,可應用自 28 奈米以下,到先進微影製程,係微影製程提升良率之關鍵特化材料,透過表面改質劑進行沖洗後,可避免線槽塌陷及降低晶圓缺陷(Defect)等情形,以提高整體晶圓製程之良率。 參考默克(Merck)之表面改質劑說明,可發現使用表面改質劑後能使晶圓缺陷情形降低 1,000 倍,因此良率能明顯提升,相較目前市場競爭產品,新應材之表面改質劑在提升客戶製程良率上具有極佳的表現。
TECHCET 研究預估,全球表面改質劑營收將從 2020 年的 1 億美元成長至 2025 年超過 1.8 億美元,年複合成長率高達 12%,主係來自市場對半導體產品的需求始終呈現正向成長趨勢。
(B)清洗劑(Cleaner)
清洗劑主要用於清潔半導體製程設備的特殊清潔劑,通常具有高效的去污能力,能夠去除設備內部的有機和無機污染物,確保製程設備的良好運作和製程的穩定性。傳統清洗方式,是以光阻及相關材料進行浸泡與反覆沖洗,需消耗大量光阻,耗費成本也較高, 新應材的清洗劑產品可取代傳統清洗方法,減少客戶清洗時間及縮短設備停機時間,並可節省清洗成本且洗淨效果更佳,進而提升整體製程良率。
(C)底部抗反射層(Bottom Anti-Reflective Coating,BARC)
底部抗反射塗層是位於載板和光阻之間的塗層,主要應用於半導體微影製程中,照射在光阻上的光會反射,導致膠層底部的曝光量增加,從而產生影像不清晰或影像變形的問題,底部抗反射層的引入可有效地降低這種底部反射,從而改善圖案的清晰度,提升晶圓製程的良率。該產品具有可調的折射率,以便與光阻的折射率相匹配,從而實現最佳的抗反射效果,且需要具有良好的光學透明性,以確保光線能夠有效地穿透到光阻中,進行圖案轉移。 該產品在微影製程中的應用越來越廣泛,特別是在高解析度和多層製程的要求下,重要性更為顯著。
目前國外主要供應商為 Brewer Science, Inc.、日產化學(Nissan Chemical Corporation)及杜邦(Dupont)。依據 Business Research Insights 全球抗反射層市場 2023 年市場份額約為 2.9 億美元,預估 2031 年將以年複合成長率 6.8%,成長到 5.24 億美元,成長動能在於光學及薄膜鍍膜技術的進步促進了 BARC 市場的成長,改良的塗層材料、沉積製程和設計優化技術開發出更有效率、更耐用的抗反射塗層,奈米技術和精密製造技術的也進一步推動了 BARC 市場的創新。
(D)洗邊劑(Edge Bead Remover,EBR)
光阻經旋轉塗佈,會因離心力造成部分光阻往晶邊與晶背聚積,可能造成承接晶圓的機械手臂無法精準拿取及光阻掉入塗佈機腔體內,降低良率,須耗費極高成本維修清除。藉由噴灑 EBR 移除 Edge Bead 及其他在晶圓邊緣周圍的不想要的材料,可相當程度地提高製程良率及降低製程成本。
市場研究機構 TECHCET 指出全球 EBR 及預濕劑之年營收將從 2020 年約美元 2.5 億成長到 2025 年約美元 3.25 億,年複合成長率為 5%。
(E)顯影劑(Developer)
顯影劑在半導體製造過程中是常用的一種化學溶液,主要用於顯影光阻圖案。顯影劑的功能是去除光阻曝光後的光阻部分或者暴露在光下的非光敏區域,從而形成所需的微細圖案和結構。顯影劑廣泛應用於半導體微影製程中,特別是在微影製程後,主要可分成酸性、鹼性或者有機溶劑,在顯影過程中,顯影劑會與光阻反應, 溶解或者移除光阻,從而顯影出所需的圖案。在使用顯影劑的過程中,需要嚴格控制顯影劑的濃度、溫度、處理時間等參數,以確保所需的圖案能夠準確地形成並維持,同時盡量減少對晶圓的損傷。 總體來說,顯影劑在半導體製造中能夠幫助製造出所需的微細圖案和結構,是半導體微影製程中不可或缺的一部分。
TECHCET 研究預估,全球顯影劑出貨量將從 2020 年的 8,481 千公升成長至 2025 年 14,900 千公升,年複合成長率高達 13%,其出貨量顯然與表面改質劑之成長呈現正相關,同樣受惠於市場對半導體產品的需求正向 成長趨勢。
(F)G/I-line 光阻(G/I-line Photoresist)
G/I-line 光阻主要應用於半導體微影製程中的光阻材料,在使用 G-line(436nm 紫外光)或 I-line(365nm 紫外光)曝光的情況 下,可製造出精細的電路結構和圖案,可用於製作金屬線路、電晶體、電容器、絕緣層和其他微細結構,常被應用於功率半導體元件和微機電(MEMS)產品之製造。
B.光學元件材料
光學元件光阻主要應用於半導體光學元件之影像感測器(CIS)及 3D 光感測器等產品,以下茲就新應材半導體光學元件產品之材料分述如下:
(A)影像感測器之光阻材料
新應材之影像感測器光阻(CIS)材料主要應用於製造半導體光學元件中,CIS 製程流程(如下圖)首先會透過化學反應將氣相材料轉化為固相,並沉積在基板上,再將光阻均勻塗佈於基板形成薄膜, 並以塗佈後的基板暴露在紫外光或其他光源下,通過光罩將特定圖案轉移到光阻上。在曝光後將未曝光的光阻溶解並去除,留下曝光後的圖案。最後透過蝕刻將顯影後的圖案移轉到基板或薄膜層上。
然而,上述製程在 CIS 的製造中扮演關鍵性角色,確保感測器具有高解析度、高靈敏度和低噪音的特性。每個步驟都要求精密的控制以及材料的品質,以確保最終產出的產品性能,新應材應用於 CIS 製程之特化材料包含平坦層光阻(Over Coat PR)、黏著助劑 (Adhesive Promoter)、光阻(Photo Resist)、微透鏡光阻(Microlens PR)、微透鏡保護層光阻(Microlens Protection PR)等。
(B) 3D 光感測器之光阻材料
新應材3D 光感測器光阻材料主要應用於製造半導體光學元件, 在飛時測距元件製造過程(如下圖示)中,會均勻塗覆離形光阻塗層, 再透過曝光、顯影及鍍膜沉積製程後能夠形成高精細度的圖形,並在後續的金屬沉積後通過剝離去除不必要的材料,僅保留所需圖形的完整性。該產品在飛時測距的技術中,通過精確的圖形轉移和材料沉積,實現高精度、高性能的製造。
C.顯示器特化材料
新應材在顯示器特化材料領域深耕多年,目前主要產品為正型光阻、 彩色光阻及 Micro LED QD 量子點特化材料等,以下茲就新應材顯示器特化材料主要產品分別說明如下:
A.正型光阻(Positive Photoresist)
新應材成立初期主要以顯示器相關特化材料為主,多年來已積累大量研發經驗及技術能力,目前為本土正型光阻供應商之領導廠商, 新應材之正型光阻是一種感光性高分子材料,主要係用於製作 TFTLCD 顯示器之 Array 製程,透過曝光、顯影和蝕刻過程,當正型光阻暴露於紫外光下時,曝光區域的化學結構會產生變化,使得光阻變得溶解性更強,而未曝光區域保持不變,曝光部分則會溶於顯影液 (Developer),而未曝光部份仍保留在基板上,從而形成所需的圖案。
B.彩色光阻(Color Photoresist)
新應材之彩色光阻主要應用於 TFT-LCD 顯示器之 CF 製程,透過薄玻璃基板與紅(R)、綠(G)、藍(B)三色彩色光阻,及將相鄰彩色光阻切割成格子狀的黑色矩陣(BM)組成,彩色光阻使用上類似光阻,透過曝光、顯影、蝕刻等步驟,使其在玻璃基板上形成圖案化的 RGB 像素點,所使用的光阻為負型光阻。彩色光阻與傳統的單色光阻不同,主要特點是彩色光阻能夠對不同波長的光產生不同的反應,因此,可以實現多種顏色的選擇性,且通常具有良好的解析度和圖案轉移能力,可以製造出精細的圖案和結構,對於製造高解析度的顯示器至關重要。
C.Micro LED QD 量子點關鍵材料
新應材早期即為臺灣顯示器正型光阻的領導廠商,目前也已踏入顯示器終極技術的 Micro LED 領域。新應材所研發的量子點(QD)油墨材料,由 Micro LED 陣列主動發光,經由量子材料進行色轉換,相較於 LCD,可將 NTSC 色域大幅推升至 120%;藉由調整量子材料粒徑、種類、比例等要素,達到高色飽和度、高亮度及高對比之特性; 另外透過高均勻性噴墨印刷(Ink Jet Printing, IJP)油墨配方設計,調整墨滴形狀及飛行狀況,搭配特殊配方,避免噴頭堵塞並兼顧重塗性,為客戶提供高品質之產品。
產業概況
①半導體特化材料
根據 Gartner 預估,鑒於 AI 專用晶片蓬勃發展,2024 年全球半導體市場規模預計將較 2023 年成長 16.8%,整體規模達 6,240 億美元。其中, Gartner 的最新預測,則認為 2024 年全球人工智能(AI)半導體總收入預計將達到 710 億美元,較 2023 年增長 33%,顯然這波由 AI 帶動的半導體市場成長,也持續刺激半導體製程技術前進的動力,隨著製程推進至 3 奈米, 單一晶片電晶體的密度已經逼近極限,因此半導體業除了持續向先進製程推進外,同時也尋找其他既能使晶片維持小體積,又能保有高效的方式。
因此,全球晶圓代工大廠的發展重心,除追逐更小的電晶體面積,卻也同時投入封裝技術的創新,先進封裝技術發展儼然成為推動半導體產業成長的最大動能,邏輯晶片與記憶體間之高速運算與高頻傳輸的異質整合技術 (Heterogeneous Integration)在這波先進封裝創新中顯得更加重要,全球大廠包括台積電、英特爾、AMD、NVIDIA 等公司都紛紛投入相關研發。
根據市場研究公司 Verified Market Research 的報告指出,由於市場對於先進晶片的需求不斷增長,加上元件的微小化及 AI 人工智慧和物聯網 (IoT)的普及化,全球半導體微影製程市場將以 8.3%的複合年增長率成長, 從 2024 年大約 141 億美元到 2031 年達到 252 億美元。
此外,目前全球半導體先進製程有將近 90%都掌握在台積電,先進封裝製程中又以光阻及週邊材料都是至關重要的材料,晶圓代工龍頭台積電於 2024 年國際固態電路會議(ISSCC)指出 2030 年全球半導體市場將突破至一兆美元,其中半導體材料將占總體市佔率的 11%。
②顯示器特化材料
顯示器產業相關的產品大部份皆屬成熟產品,包含有:TFT-LCD 應用的各類光阻產品及 OLED 應用的各類光阻產品,但目前 TFT-LCD 仍然是主流顯示面板技術,隨著三星顯示、LG Display 在 2022 年陸續停止 TFT LCD 產品線,將焦點轉往 OLED 技術之發展,中國在全球 TFT-LCD 規模佔比已完全取代韓國廠商過去的主導地位,並根據市場統計 2022 年全球液晶顯示器市場,中國廠商市佔 55.5%、臺灣佔 27.6%、南韓佔 13.5%、日本佔 2.9%,其中前三大中國面板廠依序為京東方、華星光電和惠科,
另根據 IMARC Group 統計預測,2023 年 TFT LCD 的全球市場規模將達到 1,727 億美元,預估到 2032 年將達到 2,500 億美元,2023 至 2032 年的增長率 (CAGR)達 4.1%。
另外,被譽為終極顯示技術的 Micro LED 現今迎來新的發展階段, Micro LED 大型顯示器、穿戴手錶應用紛紛開始邁入量產階段,Micro LED 技術作為次世代顯示器之關鍵,以其高亮度、高對比、高反應速率及強光 可視等特性,使國內外大批廠商紛紛搶攻,其市場前景備受看好。
此外, 若克服 Micro LED 製造的挑戰預示著顯示器將迎來新的變革,以提升永續性、提高效率和絕佳的品質為特點的創新製造方法正在設立新的標準。成功面對這些挑戰,將為 Micro LED 顯示器從消費性電子到車用顯示,以及擴增實境(AR)等新興領域的廣泛應用中佔據主導地位而鋪路。新應材早已佈局相關應用材料專利並投入相關的產品研發與試產,包含有: Micro LED 的 QD 量子點關鍵材料、各型光學材料及封裝材料等。
特用化學產業上中下游關係圖
特用化學產業之上游為石油經裂解後產生之石化原料、基礎化學原料以及透過化學合成取得之中間體原料等。新應材主要原料包含溶劑、樹脂、光敏劑、色膏及添加劑等;中游之化學產品種類多,新應材主要業務為特化材料之研發與製造,係屬特化產業中游之「光阻及其他電子工業用化學處理劑」,其下游之應用有半導體、顯示器、印刷電路板等高科技產業。
新應材,是一家半導體特化材料、顯示器特化材料公司。公司主要產品為光阻及微影製程週邊材料。2023年ROE為13%,毛利率為29%,資產負債率為45%。2023年營收以半導體特化材料佔69%,顯示器特化材料佔31%,目前半導體產業應用產品已是公司營運的主要項目。公司產品銷售地區以臺灣及中國為主,台灣佔銷售77%,外銷佔23%。其中,最大客戶為台積電,佔營收比重為56.84%。2023年投入的研發費用約佔營收10%。公司碩博士人數佔44%。
新應材自 107 年度即投入研發資源,為台積電開發適用於半導體微影製程之特化材料,並於 109 年第四季正式量產出貨台積電。目前銷售台積電產品包括表面改質劑、清洗液、底部抗反射層、洗邊劑及顯影劑等。台積電佔公司營收56.84%,惟銷貨集中現象主係產業特性所致,
開發先進封裝材料
新應材開發專注於先進封裝(例如:Fan-out PLP/SiP/SoC等)中的RDL絕緣層材料、RDL金屬導線成型材料、晶片封裝底部填充材料等,多項產品已進入客戶送樣測試階段,此領域產品隨整體IoT物聯網及社會環境智能化快速發展,將有很好的發展前景,預期可貢獻公司未來3~5 年的營運成效。
競爭
①半導體特化材料
新應材半導體相關特化材料之主要競爭同業均為外商,例如:日商FujiFilm、JSR、TOK、信越以及美商 Dow(Dupont)等,新應材雖為特化產業之後進者,但憑藉專業研發團隊及優異的研發技術能力,現已成功獲取多項產品實績及專利配方,微影製程週邊材料之產品多樣性目前已超越其他國外競爭同業。且在全球供應鏈區域化及服務即時性的趨勢下,新應材具備在地化生產之優勢,且在取得更多銷售實績的同時也逐步擴充產品線並提升產品市佔率。
②顯示器特化材料
顯示器相關特化材料之主要競爭同業仍以外商為主例如:默克、日商東洋油墨、日商住友化學、韓商東進化學等,新應材目前為本土正型光阻供應商的領導廠商,與外商相較,亦佔有台灣市場前三大的市佔率,也成為全球 TFT-LCD 光阻材料的主要供應商之一。新應材目前已成為台灣和中國供應商的領導者。
市場佔有率
目前電子材料市場仍是以擁有過半市佔率的日本供應商為主。而半導體產業的材料市場部分,外商更是佔有70%以上的市占率。
國內各大半導體廠所使用之光阻長期以來主要由國外廠商如TOK、JSR、 信越(Shin-Etsu)、杜邦(Dupont)、Fujifilm Corporation 及住友化學(Sumitomo)等瓜分市場份額。市場研究機構 TECHCET 預估 2023 年全球半導體光阻週邊特化材料市值約為 28 億美元,若以新應材 112 年度半導體營業收入 16.3 億台幣(折合美元約 52,244 千元)計算,新應材於半導體特化材料市場佔有率為 1.87%。
根據研調機構 Knometa 統計,全球 12 吋 IC 晶圓廠數量至 2023 年將達 174 家,若以新應材目前半導體特化材料已導入之晶圓廠數量計算,其滲透率為 5.75%。
新應材正型光阻的2023 台灣市場市佔率約 18%,中國市場市佔率約 8%。
進入障礙
半導體特化材料係屬客製化材,雖然半導體生產所需化學品金額僅佔每單位晶圓生產成本的 3%~4%,但化學品的純度及品質卻直接影響到最終產品的良率和元件的品質及可靠度, 正因相關特化材料對終端產品品質及良率的影響甚鉅,一旦更換,整條生產線的製程可能都須要重新認證,也因此造成電子特化材料市場,長期由國外大廠握有先進者優勢。
電子特化材料從原料合成開發到產品量產,時間長達 2~4 年,期間需要與客戶研發人員共同討論,即時送樣,並將產品反覆測試驗證及調整。由於終端客戶對特化材料認證耗時費力,後進廠商初期投資仍有設備折舊等問題,不易達成規模經濟。
半導體特化材料未來發展趨勢
(1)先進微影製程工序越趨複雜
目前3奈米製程 EUV 光罩層數提升到 23~24 層,較 5 奈米的 17 層明顯增加,而 2 奈米採用 Nanosheet 結構,曝光層數至少 30 層以上,微影製程關鍵材料與晶圓代工廠之先進製程亦步亦趨,相輔相成,預期未來隨先進微影製程工序越趨複雜,使用量也將呈正向成長。
(2)先進封裝製程
先進封裝技術發展已成為推動半導體產業成長的最大動能,預估在 2021 年到 2030 年間,3D/2.5D IC、扇出封裝(Fan out)的複合年增長率分別約為 22% 和 16%,是所有的先進封裝技術中,需求量成長最快速的技術。光阻及周邊材料作為先進封裝製程中至關重要的材料之一,也受惠。
(3)半導體材料在地化
自 2018 年美國與中國之間爆發的美中貿易戰開始,美國對中國半導體產業實施科技封鎖,繼之日韓於 2019 年爆發貿易戰,握有半導體關鍵材料的日本對韓國實施原料管制,後續的新冠疫情及烏俄戰爭等事件,對半導體供應鏈造成斷料危機,全球各地開始積極扶植本土半導體特化材料廠商,南韓三星首次導入韓國特化材料供應商 Dongjin Semichem,以避免缺料而造成嚴重的衝擊;美國英特爾則與 Entegris 長期合作,穩固全球半導體自主化之發展趨勢;日本政府透過收購全球光阻市場巨頭 JSR,將半導體特化材料國有化,在全球地緣政治風險的紛亂中能保持強勢地位。
臺灣經過多年努力已成為國際指標性的半導體產業聚落,目前臺灣晶圓製造與封測業全球市佔率第一,全球尖端晶片製造更有92%的產能集中在臺灣。這波全球半導體材料在地化浪潮中,臺灣的電子特化材料廠商如新應材、勝一、三福化、達興材料等也把握良機,紛紛在各式半導體特化材料中搶佔不同位置,希望進一步鞏固在半導體供應鏈的地位。
新開發特化材料成為半導體製程突破之關鍵
隨著半導體製程持續挑戰2奈米以下節點的微縮,除了極紫外光(EUV)、多重圖形(multi-patterning)等新一代微影技術的運用,包括利用原子層沉積(ALD)實現的區域選擇性沉積(ASD)等解決方案,其被視為能有效簡化半導體先進製程步驟、降低生產成本的突破性技術;而這些製程的成功與否,關鍵則在於材料的創新成為了突破性的角色。
風險
顯示器產業相關的產品大部份已屬成熟量產,因競爭激烈,較易受到削價競爭的衝擊,包含有:TFT-LCD應用的各類光阻劑產品及OLED應用的各類光阻劑產品。新應材在顯示器特化材料已累積多年技術及固有之客戶產線,未來持續開發新產品如PI配向膜及Micro LED之特化材料開發,建立市場區隔以避免削價競爭。
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