嘉宾：外资气体厂商前驱体专家

时间：202205

纪要仅代表专家个人观点，涉及上市公司数据请以公告为准

前驱体学术层面上的定义是获得目前产物前的一种形式，通常以有机/无机配合物或者混合物固定形式存在，但在半导体行业，每个公司对前驱体的理解都各有不同，比如液空公司对前驱体的定义是ALAM（airliquideadvancedmaterials），默克公司对前驱体的定义是ADM（advanceddepositionmaterials），两家公司都强调了advanced，即先进材料，根据专家个人理解，在一些落后制程上使用的材料，即使是用于CVD的或液体化形式的，都不一定算作前驱体。比如部分本土的公司将TEOS也认为是前驱体，但国际公司一般不将其视为前驱体，因为该材料晶圆厂已经使用了20多年了。前驱体大多数以液体形式存在，一般是不锈钢桶包装，通过液体的VCR阀送到客户端。

半导体芯片的工艺流程一般是利用晶圆（wafer）切割出2000-3000个晶粒（die），之后对晶粒进行封装，之后进行布线和放置器件及晶体管，最后形成一个CPU或内存结构。这是非常精密的过程，以苹果的Iphone12的CPU为例，一个CPU器件就含有150亿个晶体管，这个过程很复杂，且未来会越来越复杂。

晶圆的加工顺序是研磨、光刻、薄膜、刻蚀、离子注入（implant）、抛光，加工过程中会反复进行上述过程，前驱体在芯片生产过程中主要用在薄膜区（thinfilm）。

在ALD工艺出现之前，薄膜工艺主要有PVD和CVD：

PVD，物理气相沉积，即通过物理方式处理靶材，利用蒸发溅射去镀膜，因为本身是物理反应，所以台阶覆盖性一般，这种工艺的优点在于反应温度低，且无杂质，反应速度快，均匀性50A。CVD，化学气相沉积，工艺的台阶覆盖性要优于PVD，但其缺点是反应温度较高（800摄氏度以上），速度相对PVD稍慢，因为是化学反应，因此杂质相对PVD更多。均匀性1-10A。ALD，原子层沉积，表面层状生长，台阶覆盖性优秀，均匀性小于1A，反应温度低，一般在室温-400摄氏度下进行，产生的杂质少，但反应速度慢。

随着现代工艺的进步，半导体制程越来越先进，线宽越来越小，除了考虑台阶覆盖性外，还要考虑反应温度的问题，随着线宽变窄，每个晶圆的热预算（heatbudget）就会变得非常低，因此要求材料要在越来越低的温度下进行反应，这也是不能使用硅烷材料的原因（反应温度高，过于稳定），而部分有机配位材料的反应温度很低，材料就发生了从无机到有机的演变。

1) 金属有机系列（除硅外的金属有机物），种类比较多，如high-k（高介电常数），conductivebarrier，Metallayers等，conducivebarrier与high-k相对应，high-k一般使用氧化铪，氧化锆等类型的膜，conductivebarrier一般是氮化铪，氮化钛，氮化锆。Metallayer主要用于后端布线方面，随着线宽变窄，选择的金属也越来越多，目前在14nm以下的制程中，钨是主要使用的金属，未来可能会选择铷、钼等金属，但目前还在研发过程中。ALD系列使用的元器件等与LED使用的比较类似，只是用途不同，个人认为过去做LED产品的工厂在ALD系列上存在一

些天然的优势。

ALD系列种类多，但每种产品用量小，单价高，增长速度快。此外，High-k是一个非常好的产品系列，以后会被普遍使用，增长会很快。

2) 硅系列，主要种类有spacer（光刻阻挡层，如HCDS,乙硅烷等）和low-k（low-k主要用于金属布线时做阻挡层，如二乙基甲基硅烷）。

客户端使用的设备是LDS（liquiddeliverysystem），前驱体的储存罐（canister）就接在设备的producttank上，canister连接有两个管道，分别是气相端和液相端，气相端通过pushgas进行推动，气体一般是氦气，也有部分氮气，通过气相端液体的推动，前驱体在液相端输出，进入客户端的buffertank，buffertank的设备也是一个canister，与producttank大致相同，buffertank一般不会装满，大约保持50%的液位，之后再提供气体推动将前驱体分配至客户的各个管道端口（tool）。

上述三种产品可以做到相互替代，能否替代取决于工厂使用的是哪一家的机台。国际公司前期都会与机台商保持比较紧密的合作。机台商研发出新的制程后一般都会申请IP来保护自身研发出的配方。

这类产品主要应用于光刻过程中的多次曝光，通过多次曝光可以缩小芯片制程，理论上，通过四次曝光制程可以从40nm到10nm。多次曝光技术要求较高，一般企业不具备这种能力，良率也会受到影响，最早台积电在没有EUV的时候就是通过多次曝光的技术去量产7nm的制程，其他厂商暂时不具备这样的能力，还是需要依靠EUV，当然用EUV一次曝光的成本是也是低于四次曝光的。

本页销售额数据可能部分不对，仅供参考。全球最大的前驱体供应商目前是MERCK，目前全球前驱体市场超过100亿人民币。前驱体市场供应商中韩系公司最多，因为韩系半导体的市场是全球最大的。

MERCK与Airliquide是行业内遥遥领先的两家公司，MERCK与Versum合并后毫无疑问的成为了行业内的第一名，Airliquide因为在2006年收购了美国的Voltaix而增强了实力，Voltaix是行业内专门做前驱体的公司。SKTC是一家合资公司，由SKHOLDINGS集团下的SKmaterial（sSKM主营：三氟化氮、WF6、硅烷等）和日本的TC公司合资，SKTC在韩国。HANSOL国内市场应该比较熟悉，国内厂家使用HANSOL的比较多，ADEKA为日本公司，产品品类不多但做的很专，在日本国内影响力很大，Linde是硅系材料做的比较多，Upchem国内市场比较熟悉，被雅克科技收购了，DNF、Soulbrain、Wonik都是韩国公司，Wonik是一家传统的气体公司，基本上CVD材料做的多.。据专家了解，传统意义上的气体公司例如MERCK、Airliquide、SKM在硅系前驱体上会比较有优势，金属系的前驱体各家公司起步都差不多，应该来说是在同一起跑线上，韩系的公司例如UP、DNF、Hansol金属系可能相对硅系还更具一些优势。

Logic工艺比较先进，相对来说用到的前驱体会比较多，例如主要的前驱体Lithospacer在28nm以下基本都会用到。Logic的厂的规模相比DRAM和NAND也会小一点，一般来说是30-35K或40K左右一个厂，DRAM和NAND一般是100K一个厂的规模。一般来讲前驱体用量与技术工艺要求成正比，NAND的技术工艺要求相对来说没有那么高，所以前驱体的用量也会相应少一些。注：fab厂工艺各异，年用量可能有所不同。

以上是金属系和硅系前驱体的一些举例，锆前驱体用量最大的是TDMAZ，总体来说用量大的单价较低，用量少的单价较高，金属系列单价普遍高于硅系列。

1) 有机材料不稳定，全部具有可燃性，且遇水反应，有腐蚀性，因此对合成，存储，分解都具有比较高的要求。钢瓶目前还主要依赖进口，钢品的交期较长。

2) 前驱体多用于前道支撑（除low-k外），对后续成膜的良率和性能影响很大，因此客户对质量的要求非常高，特别是金属杂质，客户要求往往是PPB甚至PPT级别，乃至10PPT以下，对生产系统提出了严苛的要求。专家认为分析是最难的，因为设备虽然能够购置但检测方法有独特的Know-how依赖有经验的技术人员。

3) 对生产系统的密闭性要求非常高、管材和容器的内表面都必须特殊处理，采用不锈钢材料，机械或化学抛光，表面镀镍，清洗钝化等。

4) 分析设备投资巨大，比如GC-MS，ICP-MS等质谱仪等

前驱体的认证过程和其他电子材料比较类似，但相对刻蚀气体和清洗气体来讲会更谨慎一些，因为前驱体是会留在wafer上的。在目前国际物流受阻的形势下，整个认证的周期是在加快的，客户也更有动力去对国内的供应商进行认证。送样期到量产期时间比较长也是因为一般客户不会完全将产能释放给某家供应商，都是20-30%左右分批次释放。

目前前驱体全球的市场规模没有权威统计（专家推测），应该是超过100个亿，年复合增长率在10%左右，ALD年化增速相对高一些。增速的不确定性主要在于技术壁垒的突破，相对来说逻辑芯片的技术壁垒还是比较高的，目前国内比较成熟的还是28nm，当然目前来看很多国内厂商也已经突破到了14nm甚至以下，未来更高的制程也会对前驱体的种类、用量提出更高的要求，所以整体行业增速还是比较乐观的。

Q&A

Q：国外两家巨头目前市占率加起来有接近一半，未来行业竞争格局会发生很大变化吗？

A：专家认为，通过观察液空和默克发现，液空的前驱体市场增幅其实是低于行业增幅的，所以未来市场应该是更加多元化竞争的市场。液空和默克主要是前驱体的种类比较高端，有一些其他厂商暂时没有的利润率较高的品种。未来专家认为两家巨头的销售也会增长，但相对来说其他厂商在不同品种上的突破会更明显。两家巨头的市占率其实拉长了看已经是下降的，过去市占率接近70-80%，主要因为起步早，而客户对前驱体相对来说粘性比较强，替换的成本、时间需要的都比较多。

Q：其他厂商和两巨头的产品在相同品种上是否一致，是否会存在专利交叉的问题？

A：基本上分子式是一样的，因为下游对不同的分子式还得进行验证，所以其实就是类似仿制药的过程。专利问题肯定是存在的，比如美国的话韩国公司就比较难进去。另外，两大家的专利其实也是和机台商绑定的，它是共有的一个关系，属于应用专利，即某种化合物只能用在某家公司的平台上。所以专利主要是卡在Fab，不能用一些其他公司的化合物，倒不是限制生产，而是生产了下游没法用。当然，如果类似三星这类比较大的Fab厂用了其他家的化合物，可能液空、默克也比较难去告它，因为还有其他方面要合作。

Q：两巨头还有很多其他业务，前驱体业务对于两家巨头来说是什么地位？盈利能力如何？

A：电子材料业务相对大宗气体业务确实可能体量不是很大，而且技术难度较高，也具有一定危险性，所以也可以看到行业内有一些公司把这块业务剥离开来。但是从盈利能力上来讲，前驱体业务的盈利能力在液空、默克的各项业务中都是居前的，因为开发的品种较新，而新品种一般都具有比较好的利润率，所以其实从利润的贡献上来讲，前驱体业务对两巨头还是比较明显的。

Q：LG和三星扶持韩国本土企业做前驱体主要基于降本的考虑？

A：专家认为成本还是第二位考量的因素，当然行业内多了供应商肯定是能够降低价格的但更多还是出于本土化的考虑，供应链安全、地缘政治可能是这些大的半导体厂商的主要考虑，所以也可以看到台积电在扶持一些台湾岛内的企业从事前驱体业务。

Q：国内前驱体厂商哪些是走得比较靠前的？

A：雅克肯定是走得最快的，不管从产品的覆盖面还是技术，目前国内其他企业专家还没有观察到有在客户端大量应用。

Q：技术难点中的分析环节是否可以外包？

A：分析环节的难点不在设备，设备还是能够买来的，主要是检测的方法目前掌握的技术人员不是很多，里面有很多的Know-how环节。

Q：了解到钢瓶的供应比较紧张，是否能够介绍一下前驱体钢瓶目前的情况？

A：钢瓶有气相源和液相源两类，液相源国内有厂家在做但是并没有被大量的使用，因为国内前驱体目前也没有基地，所以也没有这个需求。专家印象中福建有一家、江苏有一家陕西有一家都是在做液相的钢瓶的。目前行业内普遍使用的还是美国的包括韩国、日本生产的一些钢瓶，美国那家市占率在60-70%左右。钢品的难点主要在于镀镍、机械抛光、清洗等，这些环节一般都是需要在原厂进行的。国内厂商一方面是还没有被下游认可，另一方面可能也是考虑到成本上直接采购可能更为合理。国内前驱体目前还是主要在攻克产品这块，包装物的优先级可能得靠后。

Q：前驱体行业的新进入者一般是否会选择几个重点产品先突破，能否进入这个行业是否与大客户的绑定程度有关？

A：一般来讲新进入者是选择市场需求量最大的几个品种进行突破。如果是代理转生产，就是原来是代理国外的一些产品，那么肯定是从这几个产品入手会好一些。未来从增速来看，金属系产品的增速应该是高于硅系的，随着制程越来越先进，金属系的品种和用量都会相应增加。当然金属系产品中的产品间也存在替代关系，一些产品的突破可能就意味着老产品的淘汰。专家认为未来金属系产品每一种的市场份额都不会太高，因为产品本身都是有竞品的。

Q：如何用下游不同制程芯片的产量倒推前驱体消耗量？

A：不同工艺用量差距会比较大，PPT中专家列举了一些平均用量，偏差可能在±20%左右，不同的前驱体在逻辑、DRAM、NAND工艺中的用量都不太一样。

Q：雅克科技前驱体的潜在市场空间？

A：雅克（UP）进入国内大概不到5年，从前期的一些认证开始，可能目前国内也是到了放量的阶段。以往UP更多地是绑定韩国的大客户，目前来看在其他地区的销售额正在快速增加。

Q：目前前驱体产品的价格变化情况？未来厂家放量后会不会降价？

A：从长远上来讲，前驱体产品应该都是会降价的。新产品刚推出的时候一般毛利率都比较高，可能接近50%，随着进入者越来越多可能会有10-20%的降价情况。当然在短期比如疫情、物流的影响下，可能会有涨价的情况。另外一些贵金属的价格非常高，也会影响产品的价格，可能不是那么好降价。

Q：大陆客户对前驱体的需求量？

A：每家客户有所不同，比如大陆40k50k的厂，前驱体年用量可能在1个亿，50-60K的厂，用量可能是1个亿，这两家是Memory。Logic的话，可能有一个典型厂目前2个亿左右，如果把外资在国内的厂全部算上的话可能会超过10个亿。

Q：雅克科技在国内客户验证上是不是会有一些优势？产品覆盖面上是不是也比较全？

A：据专家了解，雅克应该来讲很早就在供应无锡海力士了，所以验证上肯定会有优势，产品覆盖面上用量比较大的前驱体基本都已经覆盖了。

Q：新进入者投资前驱体的单厂投资额？大概什么时候能实现盈亏平衡？

A：据专家了解，因为韩国的竞争非常激烈，前驱体的价格都被压得很低。单厂投资额专家不太了解，可能4-5个亿左右。专家估计平均来看，国内客户的采购价可能会比三星、海力士贵。

Q：台湾岛内的供应商主要是哪几家？

A：Nanmat是台湾目前最成熟的一家厂商，台湾有很多代理，Nanmat也是从代理转型过来的。

Q：乙硅烷的市场空间如何？技术壁垒高不高？

A：专家在统计时没有把乙硅烷算在前驱体里，主要还是一个硅系的气体，用量国内在英特尔、三星、长存都是很大的。乙硅烷在Logic、DRAM中用量都不是非常高，主要还是在3D-NAND，随着长存扩产市场空间应该是会增加的。乙硅烷外资厂商很早就有，国内目前也有很多厂商要做，乙硅烷不是液态的，和金属系的比起来相对来说技术壁垒应该不是那么高。