20171211-广发证券-港股TMT策略报告_半导体材料系列报告之一_半导体概述_23页_3mb

【港股TMT策略报告】半导体材料概述总结

核心内容

半导体是一种电导率介于金属与绝缘体之间的材料，具有独特的掺杂及光电特性，广泛应用于微电子器件、光电子器件及传感器等领域。其产业链涵盖上游材料与设备、中游设计、制造与封测、下游各类半导体产品。

主要观点

1. 半导体的物理特性

• 掺杂特性：通过掺杂III族或V族元素，半导体可以形成N型（电子导电）或P型（空穴导电），构成PN结，是半导体器件的基础。
• 光电特性：PN结具有光生电和电生光两种特性。光生电用于光电探测器和太阳能电池；电生光用于LED、激光二极管等，但仅适用于直接带隙半导体材料。

2. 半导体产业链结构

• 上游：半导体材料与设备，包括晶圆、微细加工材料、封装材料及专用设备（如光刻机、离子注入机等）。
• 中游：设计、制造与封测。其中设计是将逻辑功能转化为物理版图；制造是晶圆代工；封测是管脚引出、封装保护及可靠性测试。
• 下游：半导体产品，包括集成电路、分立器件、光电子器件和传感器。

3. 商业模式与市场格局

• IDM模式：由单一企业完成设计、制造与封测，代表企业如Intel和Samsung。
• 垂直分工模式：设计、制造、封测由不同企业分别承担，代表企业如Fabless（高通、联发科）、Foundry（台积电）和Assembly & Test（日月光）。
• 垂直分工模式因降低进入门槛而迅速发展，尤其在Foundry领域，台积电占据主导地位。

4. 三代半导体材料对比

• 第一代：以硅为主，工艺成熟，成本低，但光电性能较差。
• 第二代：以砷化镓为主，适用于红外-绿光波段和射频器件，目前发展相对成熟。
• 第三代：以氮化镓、碳化硅为主，具有良好的光电性能，但制造成本高，市场占有率较低。

5. 半导体制造工艺

• 图形化工艺：包括光刻与刻蚀，是形成IC最小图形的关键。
• 掺杂工艺：通过扩散和离子注入形成N型和P型半导体。
• 氧化工艺：用于制备MOSFET栅介质。
• 薄膜工艺：包括CVD、PVD、电镀和外延，用于制备各类半导体材料。
• 平坦化工艺：通过CMP去除晶圆表面不平整，提升制造成功率。

6. 技术发展趋势

• 摩尔定律指出，晶体管数目每18个月翻倍，但近年来缩小步伐放缓。
• 当前主流制程已达到10nm，未来可能进一步降至4nm，如Hitoshi报道的MOS晶体管。

7. 市场规模与占比

• 2016年全球半导体市场中，集成电路占比82%，光电子器件9%，分立器件6%，传感器3%。
• 由于集成电路占据主导地位，通常将IC作为半导体的代称。

关键信息

• 半导体材料：日本在半导体材料供应中占据主导地位，市场份额常在65%以上。
• 半导体设备：全球半导体设备市场由欧美日主导，2016年总销售额为412.4亿美元，增长13%。
• 主要设备厂商：应用材料（Applied Materials）、ASML、东京电子、泛林（Lam Research）是前四大设备制造商。
• 半导体制造：先进制程（如10nm）已应用于苹果A11和华为Kirin970处理器。
• 封装与测试：中国在封测领域已有一定积累，代表企业包括日月光、长电科技等。

风险提示

• 半导体行业景气度回升不及预期。
• 国产化进程中的技术瓶颈难以突破。
• 下游行业销量未达预期。
• 人民币汇率大幅波动可能影响出口企业利润。

行业评级

• 行业评级：买入
• 分析师：惠毓伦，S0260511010003
• 报告日期：2017-12-11

相关研究

• 《国内半导体产业迎来发展机遇期》（2017-11-13）
• 联系人：张晓飞，010-59136696，zhangxiaofei@gf.com.cn

总结

本报告全面介绍了半导体的基本性质、产业链结构、主要制造工艺及当前市场格局，强调了半导体材料与设备在产业链中的基础性作用，以及集成电路在半导体产业中的主导地位。同时，指出了半导体行业面临的主要风险与挑战，并给出了行业评级为“买入”。