濕電子化學品
導言:
濕電子化學品屬于精細化工與電子信息行業交叉的領域,專業性強,是典型的技術密集行業。也是化學試劑產品中對品質、純度要求最高的細分領域。
下游顯示面板、半導體、太陽能電池領域的技術進步,要求上游濕電子化學品的產品具備良好的質量和品質。分離技術、純化技術以及與濕電子化學品生 產相配套的分析檢驗技術、環境處理與監測技術均為專業性較強的化工產品生產 技術。同時,下游應用領域生產工藝不同,對濕電子化學品的要求也不同,定制 化產品快速響應、研發、生產能力也是濕電子化學品企業必須具備的條件。上述生產技術、生產工藝、配方技術和協同開發能力等形成了企業進入濕電子化學品 行業的技術壁壘。濕電子化學品一般可劃分為通用濕電子化學品和功能濕電子化學品,通用濕 電子化學品指在半導體、顯示面板、太陽能電池等制造工藝中被大量使用的液體 化學品,一般為單成份、單功能化學品,例如氫氟酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化 鉀等。功能濕電子化學品指通過復配手段達到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需 求的復配類化學品,例如顯影液、剝離液、蝕刻液、稀釋液、清洗液等。濕電子化學品具體分類如下:
目前,世界及我國的濕電子化學品通常執行 SEMI 國際標準,其關鍵技術指 標包括單項金屬雜質、非金屬離子、顆粒數等,另外根據不同產品特點會相應增 加其他一些技術指標。濕電子化學品 SEMI 國際標準等級如下:
1、顯示面板制造工藝的應用
(1)LCD 顯示面板 液晶顯示面板(LCD)在當前占據著主導地位,尤其是在大尺寸面板領域。TFT-LCD 顯示面板系目前最主流的液晶顯示面板。TFT-LCD 顯示面板制造分為 陣列制程(Array Process)、成盒制程(Cell Process)和模組制程(Module Process)三個模塊。TFT-LCD 陣列制程有五大步驟,分別為門電極、絕緣層、 數據電極、接觸孔、像素電極制作。每個步驟又能區分為成膜、涂光阻膠、曝光、 顯影、蝕刻、去光阻膠(剝離)、檢查等流程。
(2)OLED 顯示面板 近年來,OLED 顯示面板發展迅速,相比于 TFT-LCD 顯示面板,其具有省 電、輕、薄、可彎曲、響應時間短等優勢,在小尺寸面板領域,OLED 顯示面板 已占據相當一部分市場。OLED 顯示面板制作分背板段、前板段和模組段三道工 藝。背板段的制作與 TFT-LCD 陣列制程基本一致,也是采用光刻技術在基板上 疊加不同材質的膜層,從而形成驅動電路,并為發光器件提供點亮信號和穩定的 電源輸入。濕電子化學品在 OLED 顯示面板生產的應用與 TFT-LCD 顯示面板基本一致,主 要在清洗、顯影、蝕刻、剝離等流程使用。OLED 顯示面板光刻和蝕刻工藝一般 需要重復較多次數,由于在基板上疊加層數變多,OLED 顯示面板生產工藝對濕 電子化學品的純度要求和用量需求都有較大幅度的提升。公司核心產品 TMAH 顯影液達到 SEMI G4 等級,滿足 OLED 顯示面板的生產要求。
2、半導體制造工藝的應用
濕電子化學品在半導體領域的應用,主要集中在集成電路(芯片)和分立器 件晶圓的加工方面,其主要用途為清洗、顯影、蝕刻、剝離幾類。在進行芯片制作前,一般要對晶圓的表面進行拋光處理。主要步驟為機械研 磨(使用氧化鋁顆粒)、蝕刻清洗(使用硝酸、醋酸、氫氧化鈉等)、晶圓拋光 (使用硅土粉進行化學機械研磨)和表面清洗(氨水、過氧化氫、去離子水等)。晶圓表面處理后,還將對晶圓進行一系列的復雜工藝,使純粹的硅晶圓變為 N 型或 P 型硅晶圓。晶圓處理后,芯片制造流程與 TFT-LCD 陣列制程基本相同,均有成膜、涂 膠、曝光、顯影、蝕刻、光刻膠剝離等流程。在圖形轉移過程中,一般需要進行 十幾次光刻和蝕刻工藝,對濕電子化學品需求較大。根據 IC 線寬的不同,所需 要的濕電子化學品等級亦有所差別。IC 線寬越窄,集成度越高,對濕電子化學 品要求也越高。公司 TMAH 顯影液達到 SEMI G4 級別,滿足超大規模集成電路 制作需求。
3、太陽能電池制造工藝的應用
在硅太陽能電池制造中,濕電子化學品主要應用于太陽能電池片的制絨、清 洗和蝕刻,上述工藝為太陽能電池片精細加工的核心工藝。太陽能電池生產對濕 電子化學品要求相對較低。
行業發展情況
1、行業發展歷史
(1)國外濕電子化學品發展歷史
濕電子化學品是 20 世紀 60 年代從高純化學試劑產品領域發展起來的。20 世紀 60 年代末出現用于集成電路制造的電子級專用化學試劑。此類試劑 一般用于集成電路制造的清洗、蝕刻、摻雜、顯影、晶圓表面處理、去膜、去光 刻膠等工序中。因此,一類新型的高純化學試劑便產生,業界將其稱為濕電子化 學品(又稱超凈高純化學品)。
1975 年,國際半導體設備與材料組織(SEMI)成立了 SEMI 化學試劑標準 委員會,專門制定濕電子化學品的國際標準。對世界濕電子化學品的等級標準做 了統一的規范。SEMI 標準現已成為世界濕電子化學品制造業中通行的、最權威 的標準。
進入 21 世紀,國際 SEMI 標準化組織又根據濕電子化學品在世界范圍內的 實際發展情況對原有的分類體系進行了歸并,按品種進行分類,每個品種歸并為 一個指導性的標準。國際上制備 SEMI G1 至 SEMI G4 級各種不同等級濕電子化 學品的技術已趨于成熟。隨著集成電路向著納米級發展,國際上 SEMI G4 以上 級別的高純試劑生產技術也日漸成熟。近年來,濕電子化學品成為了超大規模集成電路制造業深入、快速發展中越 來越不可缺少的、支撐其新技術發展重要輔助工藝材料。為此,它也成為電子化學品中需求量大幅增長、技術高速發展的一類產品。同時,隨著顯示面板、太陽 能電池領域的發展,濕電子化學品用量進一步擴大,呈現出極為廣闊的發展前景。
在世界濕電子化學品市場上,20 世紀 90 年代中后期及 21 世紀初,高端濕 電子化學品呈現由德、美、日知名企業壟斷的局面。近幾年,隨著顯示面板、太 陽能電池等濕電子化學品新市場的開辟及擴大,韓國、中國大陸及臺灣地區的濕 電子化學品在世界市場的份額在逐漸提高。
(2)我國濕電子化學品發展歷史 我國濕電子化學品發展整體可分為三個階段。
①初期發展階段(20 世紀 70 年代中期至 21 世紀初) 20 世紀 70 年代中期,我國濕電子化學品剛起步,技術水平、生產能力與國 際上大型濕電子化學品生產企業相差甚遠。隨著國家將超凈高純試劑的研發列入 重點科技攻關計劃,國內企業紛紛加入濕電子化學品行業。該階段,行業整體發展緩慢,超凈高純電子化學品產量遠不能滿足國內生產需求。
②規?;l展階段(2006 年-2009 年) 2005 年以來,國家加強了化學試劑生產企業管理,陸續出臺了一系列監管 法律法規,行業整體規范性得到極大的提升,也為行業快速發展打下堅實的基礎。我國華東地區的濕電子化學品生產規模得到快速發展,行業內很多企業掌握了 SEMI G1、G2 等級化學試劑的生產技術,少數企業具備了 SEMI G2 等級化學 試劑規?;a的能力,部分產品關鍵指標已達到 SEMI G3 的水平,并在相應 領域替代進口。發行人主打產品 TMAH 顯影液就是國產替代進口的典型案例。隨著下游需求的擴張,濕電子化學品行業轉向規?;l展階段。
③快速發展階段(2010 年以后) 2010 年以后,我國顯示面板、半導體、太陽能電池等新興產業得到快速發 展。濕電子化學品的生產、檢測、包裝、技術服務等水平已基本達到滿足顯示面 板、太陽能等產業的需求,需求和供給水平均得到極大的提升,行業發展形勢良好。在此階段,少數企業已掌握部分品類 SEMI G4(如發行人的 TMAH 顯影液、 晶瑞股份的雙氧水等)的生產技術,并向著更高端的產品生產技術突破,相關產品在半導體領域應用也得到快速發展,濕電子化學品進入快速發展階段。
2、行業發展情況
(1)全球濕電子化學品發展情況 隨著半導體、顯示面板、太陽能電池等下游產業快速發展,濕電子化學品發 展非常迅速。2018 年,全球濕電子化學品整體市場規模約 52.65 億美元,三大 市場應用量達到 307 萬噸,其中,半導體市場應用量約 132 萬噸,顯示面板市 場應用量約 101 萬噸,太陽能電池領域應用量達到 74 萬噸。預計到 2020 年, 全球濕電子化學品整體市場規模將達到 58.50 億美元,在全世界三大領域應用量 達到 388 萬噸,復合增長率約 12.42%。
(2)我國濕電子化學品發展情況
改革開放以來,我國經濟飛速發展,居民生活水平不斷提高。消費升級促使 半導體、顯示面板等行業快速發展。同時,隨著國家對環保的日益關注,太陽能 等清潔能源領域亦發展迅速。下游行業的快速發展,為濕電子化學品行業帶來了 機遇,整個行業近年來也迅速發展。我國濕電子化學品產量由 2012 年的 18.70 萬噸增加至 2018 年的 49.50 萬噸,年均復合增長率 17.61%。
世界濕電子化學品的市場格局大致可分為三塊:
歐美傳統濕電子化學品企業占據約 33%的市場份額,代表企業有德國巴斯 夫公司、美國亞什蘭集團、德國 E.Merck 公司、美國霍尼韋爾公司等。這些老 牌化工企業擁有極強的技術優勢,產品等級可達到 SEMI G4 及以上級別,與半 導體制造業發展幾乎保持同一步調。
第二塊市場主要由日本的十家左右濕電子化學品企業所占據,合計約占27% 市場份額。日本化工行業發展晚于歐美,但進步非???,其技術水平與歐美企業 已達到同一水平。目前,濕電子化學品行業主要由歐美企業和日本企業主導,高 端市場基本也由該部分企業占據。
第三塊市場則是韓國、中國大陸及臺灣地區的濕電子化學品市場所占領,約 占 38%的市場份額。其中韓國、臺灣企業在生產技術上具有一定優勢,在高端市場領域與歐美、日本企業相比也有一定的競爭力。中國大陸濕電子化學品企業 距世界整體水平還有一定距離,近年來,包括格林達在內的濕電子化學品企業持 續技術創新,在個別領域已接近國際領先水平。
(2)我國濕電子化學品發展歷史
我國濕電子化學品發展整體可分為三個階段。
①初期發展階段(20 世紀 70 年代中期至 21 世紀初) 20 世紀 70 年代中期,我國濕電子化學品剛起步,技術水平、生產能力與國 際上大型濕電子化學品生產企業相差甚遠。隨著國家將超凈高純試劑的研發列入 重點科技攻關計劃,國內企業紛紛加入濕電子化學品行業。該階段,行業整體發 展緩慢,超凈高純電子化學品產量遠不能滿足國內生產需求。
②規?;l展階段(2006 年-2009 年) 2005 年以來,國家加強了化學試劑生產企業管理,陸續出臺了一系列監管 法律法規,行業整體規范性得到極大的提升,也為行業快速發展打下堅實的基礎。我國華東地區的濕電子化學品生產規模得到快速發展,行業內很多企業掌握了 SEMI G1、G2 等級化學試劑的生產技術,少數企業具備了 SEMI G2 等級化學 試劑規?;a的能力,部分產品關鍵指標已達到 SEMI G3 的水平,并在相應 領域替代進口。發行人主打產品 TMAH 顯影液就是國產替代進口的典型案例。隨著下游需求的擴張,濕電子化學品行業轉向規?;l展階段。
③快速發展階段(2010 年以后) 2010 年以后,我國顯示面板、半導體、太陽能電池等新興產業得到快速發 展。濕電子化學品的生產、檢測、包裝、技術服務等水平已基本達到滿足顯示面 板、太陽能等產業的需求,需求和供給水平均得到極大的提升,行業發展形勢良 好。在此階段,少數企業已掌握部分品類 SEMI G4(如格林達的 TMAH 顯影液、 晶瑞股份的雙氧水等)的生產技術,并向著更高端的產品生產技術突破,相關產 品在半導體領域應用也得到快速發展,濕電子化學品進入快速發展階段。
市場競爭
由于我國濕電子化學品行業起步較晚,技術水平與世界領先水平有一定的距 離。國內競爭水平大致可分為兩塊,高端應用領域競爭與低端應用領域競爭兩部分。在低端濕電子化學品應用領域(太陽能電池、分立器件等),國內較多企業均已掌握相關生產技術,競爭較為激烈,參與者也基本是國內的濕電子化學品生 產企業。例如太陽能領域濕電子化學品基本由國內企業供應,內資企業在低代線 面板用濕電子化學品市場中占有率超過 80%。在高端濕電子化學應用領域,外資企業占據大部分市場。國內具備相應技術 水平的企業將直接面對外資企業的競爭。由于具備本土化生產、性價比高、供應 穩定的優勢,不少國內企業從外資企業手中搶占了部分市場,例如格林達生產的 TMAH 顯影液實現了替代進口。整體來看,國內企業如能在研發、生產技術上有 所突破,半導體、新型顯示面板等領域具有巨大的替代進口空間。
隨著半導體、顯示面板、太陽能電池等下游產業快速發展,濕電子化學品發 展非常迅速。2018 年,全球濕電子化學品整體市場規模約 52.65 億美元,三大 市場應用量達到 307 萬噸,其中,半導體市場應用量約 132 萬噸,顯示面板市 場應用量約 101 萬噸,太陽能電池領域應用量達到 74 萬噸。預計到 2020 年, 全球濕電子化學品整體市場規模將達到 58.50 億美元,在全世界三大領域應用量 達到 388 萬噸,復合增長率約 12.42%。