行业及产业 行业研究/行业深度 证券研究报告 化工 / 化学原料 2018 年 05 月 31 日 存储器量产元年临近，前驱体材料国产化势在必行 看好 新材料系列报告之六 相关研究 证券分析师 宋涛 A0230516070001 songtaoswsresearch 研究支持 沈衡 A0230117050016 shenhengswsresearch 联系人 马昕晔 (8621)23297818×7433 maxyswsresearch 本期投资提示： 我国半导体芯片受制于人，大容量存储迎来突破 。 2017 年我国集成电路市场规模达到 1.67万亿元，同比增长 17.5%，但是国内集成电路市场主要依赖进口，进口额达到 2601 亿美元，贸易逆差达到 1932 亿美元。作为使用最为普遍的一种高端通用芯片，存储器在集成电路细分市场中规模居首。由于越来越多经济、社会、科技、军事等信息和资源被存储器储存收集，极易被窃取和利用，存储器作为信息存储的核心载体，其安全性更受到高度重视。因此存储芯片国产化已上升为涉及国家信息安全的战略地位。同时 从海外半导体产业发展路径看，存储器产业发展成为其实现国家半导体产业崛起的切入点。因此我国 加大了对存储器产业的投入，重点推进以长江存储（武汉新芯）、合肥长鑫、福建晋华为代表的存储器项目， 2019 年有望成为量产元年。 存储器推动半导体销售额高增， 3D NAND 渐成主流。 2014-2016 年 全球半导体销售额基本变化不大，而 2017 年半导体销售额同比增长 21.6%，达到创纪录的 4122 亿美元，主要得益于存储器市场的高速增长， 2017 年存储器市场销售额大幅增长 61.5%，达到 1240 亿美元 。数据中心 、 移动、汽车、物联网等领域的 发展 使得对存储速度和容量的要求不断提高，为了突破 2D NAND 的物理极限，三星、海力士、东芝等主流厂商将技术转向 3D NAND， 根据IBS 预测 3D NAND 市场将由 2015 年 7.1%提升至 2025 年的 98.2%，市场规模将达到 685 亿美元。 大容量存储对应高深宽比制造要求， ALD 沉积工艺更具优势 。 随着 DRAM 制程的不断缩窄以及 3D NAND 的发展，对深宽比制造要求越来越高 ， ALD 沉积工艺相比传统 CVD 和 PVD 具有更好的均匀性和台阶覆盖能力，更适用于大容量存储制造过程。 前驱体市场不断扩大， 3D 结构刺激需求增长。 前驱体是半导体薄膜沉积工艺的主要原材料，主要应用于气相沉积 （包括 PVD、 CVD 及 ALD），以形成符合半导体制造要求的各类薄膜层。随下游逻辑、存储等芯片产业发展，前驱体总体市场规模将保持快速增长。 根据日本富士经济数据 ,全球前驱体销售规模在 2014 年约 7.5 亿美元，预计 2019 年达到约 12.0 亿美元 ,CAGR 10%。 根据 Techcet 的报告，由于复杂的 3D 结构极大的激发了对高 k 沉积制程的需求，带动高 k 及金属前驱体市场快速增长， 2015 年用于 ALD/CVD 的高 k 及金属前驱体市场规模为 1.85 亿美元 ,2019 年增长为 3.25 亿美元， CAGR 约 15%。 投资建议： 随着 存储器容量及储存速度需求的不断提升，大容量 3D NAND 将成为未来主流，刺激前驱体需求快速增长，同时国内 长江存储、合肥长鑫、福建晋华 等 存储器项目 投产临近 ， 2019 年有望成为量产元年 ，前驱体国产化势在必行 ，率先切入产业链的企业将形成先发优势，充分享受产业上升期的市场红利。重点推荐： 雅克科技： 公司通过收购实现对 韩国 前驱体企业 UP Chemical 100%控股，未来将填补国内半导体前驱体空白。 UP Chemical前驱体主要用于存储、逻辑芯片制造的 CVD 和 ALD 沉积技术 ， 广泛应用于高端制程下 DRAM以及先进的 3D NAND 的制造工艺 ，客户包括海力士、三星、东芝、台积电等全球主流半导体厂商，未来在大基金助力下，将加速导入国内长江存储、中芯国际等，势必迎来加速发展。 风险提示： 3D NAND 市场渗透率不及预期，国内存储器项目量产进度不及预期，前驱体企业国产化导入进度不及预期 请务必仔细阅读正文 之后的各项信息披露与声明 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 2 页 共 24 页 简单金融 成就梦想 投资案件 关键假设点 海力士、三星、东芝、美光等主流半导体企业 3D NAND 进展符合预期 ； 国内长江存储、合肥长鑫、福建晋华 等 存储器项目 2019 年 顺利实现量产； 有别于大众的认识 市场担心前驱体市场较小且技术和认证壁垒高，国内企业难有发展。 我们认为 为了满足大容量存储需求的发展要求，前驱体种类也在不断丰富，同时3D NAND 层数不断增加，相比平面的 DRAM 和 NAND，对前驱体的需求将成几何级数增长，未来随着 3D NAND 逐渐成为主流，前驱体需求也将快速提升。 国内企业虽然通过自主研发、认证周期较长，但是以雅克科技为代表的企业已经实现了对韩国成熟前驱体企业的收购，获得了海力士、三星等全球主流半导体客户，并将在大基金助力下导入国内长江存储、中芯国际等。 此经验对国内其他企业具有重要参考意义，未来半导体产业将不断向国内转移，成本及本地化服务将成为国内企业的优势，随着下游产业的发展，上游材料企业必将迎来加速发展。 核心假设风险 3D NAND 市场渗透率不及预期，国内存储器项目量产进度不及预期，前驱体企业国产化导入进度不及预期 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 3 页 共 24 页 简单金融 成就梦想 1. 存储器国产化投入加大，大容量存储即将进入量产元年 . 6 1.1 我国半导体芯片受制于人，大容量存储迎来突破 . 6 1.2 存储器推动半导体销售额高增，市场主要被日韩垄断 . 8 1.3 3D NAND Flash 优势突出，逐步加快对 2D NAND 替代 . 10 2. 大容量存储对应高深宽比制造要求， ALD 沉积工艺更具优势 . 13 2.1 ALD 沉积薄膜具有更高的均匀性和台阶覆盖能力 . 13 2.2 ALD 工艺在高深宽比制造中更具优势 . 15 3存储产业驱动前驱体市场不断扩大， 3D 结构刺激需求增长. 17 4. 标的公司 . 19 4.1 雅克科技：全资控股 UP Chemical 填补国内半导体前驱体空白，必将迎来加速发展 . 19 目录 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 4 页 共 24 页 简单金融 成就梦想 图表目录 图 1：我国集成电路市场规模稳步增长 . 6 图 2： 2017 年我国集成电路贸易逆差达 1932 亿美元 . 6 图 3：半导体存储器分类 . 8 图 4：存储器应用领域 . 8 图 5： 2017 年全球半导体销售额同比增长 21.6% . 9 图 6： 2017 年全球存储器销售额同比增长 61.5%（亿美元） . 9 图 7： DRAM 和 NAND 未来需求将保持快速增长 . 9 图 8： 2021 年手机端 DRAM 平均容量需求将接近 5GB； NAND Flash 平均容量达到 140GB. 9 图 9：全球 DRAM 市场份额 . 9 图 10：全球 NAND 市场份额 . 9 图 11： 3D NAND 示意 图 . 11 图 12：闪存制造工艺的 2D 平面向立体 3D 发展示意图 . 11 图 13： 3D NAND 可有效降低成本 . 11 图 14：物联网终端需求将是几何级数上升 . 12 图 15： 3D 闪存 市场将逐渐成为主流（亿美元） . 12 图 16：主要芯片厂商技术推进表 . 12 图 17： ALD 生长机制图 . 13 图 18： ALD 沉积材料 . 13 图 19： 3D NAND 基本工艺制程 . 15 图 20： 3D NAND 单元工艺 . 15 图 21： 3D NAND 结构及关键沉积、蚀刻流程 . 15 图 22：随着层数增加，薄膜应力影响被放大 . 16 图 23： ALD 沉积薄膜均匀性更高，产生的应力最小 . 16 图 24： 台阶覆盖分为均匀覆盖及非均匀覆盖 . 17 图 25： PVD 等方法通常无法实现高深宽比的均匀覆盖 . 17 图 26： DRAM 制程越窄，深宽比越高 . 17 图 27：半导体用核心前驱体材料 . 18 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 5 页 共 24 页 简单金融 成就梦想 图 28： ALD/CVD 的 高 k 及金属前驱体迎来快速增长 . 19 图 29： High K/ALD 金属前驱体分布 . 19 图 30：公司前驱体涵盖 24 种元素 . 21 图 31： UP Chemical 产品在半导体存储芯片的应用 . 21 图 32： STI 技术及 SOD 应用 . 21 图 33： UP Chemical 不同产品收入情况（百万） . 22 图 34： UP Chemical 主要客户包括 SK 海力士、三星 . 22 表 1：中国大陆正在兴建的存储器芯片生产线 . 7 表 2：全球主要存储器厂商主流工艺 . 10 表 3： PVD、 CVD、 ALD 工艺特性比较 . 14 表 4：全球半导体前驱体销售收入 (百万日元 ) . 18 表 5：全球 IC 前驱体主要生产企业 . 19 表 6： UP Chemical 主要产品及用途 . 20 表 7：相对估值表 . 23 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 6 页 共 24 页 简单金融 成就梦想 1. 存储器国产化投入 加大 ，大容量存储 即将进入量产元年 1.1 我国半导体芯片受制于人，大容量存储迎来突破 美国 时间 4月 16日 ，美国商务部 宣布将禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术 7 年，直到 2025 年 3 月 13 日。 消息一出，举国哗然。国人此前一度以中兴通讯为全球通信设备龙头之一而骄傲，而本次“禁售”危机让大家认识到国内以芯片为代表的诸多高端产品严重依赖国外供应商。 若 本次禁令实行 ， 将对 中兴乃至 国内整机、通信产业造成巨大损害。 美国东部时间 5 月 25 日，美国商务部拟有条件解除限制美国公司向中兴公司出售配件和软件产品的禁令。 虽然“禁售”危机解除，但也让国人充分认识到了 我国半导体产业发展的短板所在，高端芯片被海外“扼住咽喉”，成为我国高新产业发展的阿克琉斯之踵。 我国集成电路 市场稳步增长， 严重依赖进口 。 2017 年 我国集成电路市场规模达到1.67 万亿元，同比增长 17.5%，但是国内集成电路市场主要依赖进口， 进口额达到 2601亿美元， 贸易逆差达到 1932 亿美元 。 近年来国家尤其重视对集成电路国产化的发展， 国务院在中国制造 2025报告里提出到 2020 年中国芯片自给率达到 40%， 2025 年达到507%，今年政府工作报告又将集成电路列入实体经济发展首位。 2018 年 3 月 30 日，财政部等三部门发布关于集成电路生产企业有关企业所得税政策的通知， 对满足要求的集成电路企业实行税收优惠减免政策，此外 为推动集成电路及相关配套产业国产化，国家成立集成电路产业大基金，截至 2017 年底，大基金累计有效决策投资 67 个项目，累计项目承诺投资额 1188 亿元，实际出资 818 亿元，分别占一期募资总额的 86%和 61%，投资项目覆盖集成电路设计、制造、封装测试、装备、材料、生态建设等各环节，实现了产业链上的完整布局。大基金二期拟募集 1500 -2000 亿元人民币，有望于 2018 年下半年投资运行。 作为使用最为 普遍的一种高端通用芯片，存储器在集成电路细分市场中规模居首。随着“大数据”时代的来临，云计算、互联网为使用者带来便利的同时，也带来了信息安全方面的潜在风险。 由于 越来越多经济、社会、科技、军事等信息和资源被存储器储存收集，极易被窃取和利用 ， 存储器作为信息存储的核心载体，其安全性更受到高度重视。 因此存储芯片国产化已上升为涉及国家信息安全的战略地位。 图 1： 我国集成电路市场规模稳步增长 图 2： 2017 年我国集成电路贸易逆差达 1932 亿美元 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 7 页 共 24 页 简单金融 成就梦想 资料来源：赛迪顾问，申万宏源研究 资料来源： 海关总署， 申万宏源研究 从海外半导体产业发展路径看，存储器产业发展成为其实现国家半导体产业崛起的切入点。 1957 年 Intel 从存储器 1103 芯片起家， 1971 年 Intel 推出第一代 4004 CPU，Intel 从存储器技术积累到处理器演进的过程证明了技术路线可行性。此后，韩国三星、日本东芝等国际知名半导体企业从存储器产品线成功发展到处理器 ，带动了日韩半导体产业的崛起 。 自 上世纪 80 年代至本世纪初，存储器产业先后由美国转移至日本，日本转移至韩国，而后转移到我国台湾地区，存储器产业的每次转移都相继带动了这些地区集成电路产业乃至电子信息产业的蓬勃发展，证明了存储器的技术积累对于 整个半导体产业发展 的重要性。 目前我国加大了对存储器产业的投入，重点推进以长江存储（武汉新芯）、合肥长鑫、福建晋华为代表的存储器项目 ， 2019 年有望成为量产元年 。 其中 武汉新芯在国家大基金和湖北省、武汉市等地方投资基金共同出资 240 亿美元的大力支持下，筹划国内最大规模存储器生产基地的建设，并迅速推进 3D NAND Flash 工艺研发 。 2018 年 4 月 11日，该项目生产机台正式进场安装， 长江存储已经获得第一笔 32 层 3D NAND 芯片 订单，数量达到 10,776 颗 ，明年将 进入 128Gb 的 3D NAND 在 64 层技术的研发。 同时近日 多台ASML 光刻机运抵国内 ， 5 月 19 日长江存储首台光刻机运抵武汉； 5 月 21 日，华力二期（华虹六厂）首台光刻机进场 ； 中芯国际也已向 ASML 订购 一台 EUV 光刻设备，预计 2019 年交付。 光刻机的进场，标志着国内晶圆厂 从厂房建设进入 到 量产准备阶段 。 2019 年将成为国内存储器量产元年，我国集成电路产业也将进入新的发展阶段。随着下游产业的发展，上游前驱体等相关电子材料也将迎来发展机会，率先切入产业链的企业将形成先发优势，充分享受产业上升期的市场红利。 表 1： 中国大陆正在兴建的存储器芯片生产线 单位名称 建设地点 生产线名称 投资规模 技术水平 计划产能（万片 /月） 进展状况 长江存储器科技股份有限公司 武汉东湖高新区 在 武汉新芯 基础上分期建设 3 条存储器生产线 总投资 240 亿美元 一线： CMOS 及 3D NAND Flash 计划 2020 年合计 30.0， 2030年合计 100.0 2016Q1 开工， 2018 投产 二线： 32层 NAND Flash 2016年 12月开工， 2018年完工 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 8 页 共 24 页 简单金融 成就梦想 单位名称 建设地点 生产线名称 投资规模 技术水平 计划产能（万片 /月） 进展状况 三线： DRAM 2020 年完工 福建晋华 福建泉州 利基型 DRAM 及 NAND Flash 生产线 500 亿元人民 币 相当于 2X nm DRAM 计划 6.0 2016 年 7 月开工， 2017年底完工， 2018 年三季度投产 合肥长鑫 合肥 DRAM 生产线 8000 亿日元 2X nm DRAM 计划 12.5 2017 年 3 月开工， 2018年 1 月完工， 2018 年下半年试生产 紫光南京半导体产业基地 南京 3D NAND/DRAM 总投资 300 亿美元，一期100 亿美元 - 一期目标 10.0 2017年 2月 12日开工，除外还投资 300亿元建设配套的 IC 国际城 资料来源： 2017 年上海集成电路产业发展研究报告 ， 申万宏源研究 1.2 存储器推动半导体销售额高增，市场主要被日韩垄断 存储器是具备可以储存图像数据或文字数据、程序等信息，在必要时取出的功能的器件。从半导体存储器技术的分类来看，目前 DRAM 和 NAND 闪存的总产值占全球存储器产业的 95%，其中 DRAM 是动态随机存取存储器，数据 只能 保持很短的时间， 并且 关机 后就会丢失，电脑上 4G/8G/16G 内存采用的就是 DRAM，而 NAND Flash 闪存是一种非易失性存储技术，即断电后仍能保存数据，如手机 16G/32G/64G 的闪存和电脑上固态硬盘 采用的是 NAND Flash。 图 3： 半导体存储器分类 图 4： 存储器应用领域 资料来源： 市场观察 ， 申万宏源研究 资料来源： 雅克科技公告， 申万宏源研究 半导体销售创纪录，存储器市场成最大主要推动力 。 2014-2016 年 全球半导体销售额基本变化不大，而 2017 年半导体销售额同比增长 21.6%，达到创纪录的 4122 亿美元，这主要得益于存储器市场的高速增长。 2016 年下半年开始， 由于存储器市场供需格局反转，供不应求的局面逐渐愈演愈烈，产品价格持续上涨 。 受此影响， 2017 年存储器市场销售额大幅增长 61.5%，达到 1240 亿美元，其中 DRAM 销售 增长 76.3%至约 728 亿美元 ，NAND flash 增长 42.9%至 492 亿美元 。 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 9 页 共 24 页 简单金融 成就梦想 图 5： 2017 年全球半导体销售额同比增长 21.6% 图 6： 2017 年全球 存储器 销售额同比增长 61.5%（亿美元） 资料来源： SIA， 申万宏源研究 资料来源： SIA， 申万宏源研究 近年来，随着 数据中心 、 移动、汽车、物联网等领域的 发展 带动存储需求的不断增长 ，美光认为 2017 到 2021 年间，市场对 DRAM Bit 需求量年复合增长将达到 20%，其中移动和服务器市场为主要推动力，对 NAND Flash Bit 需求量的年复合增长将高达 40-50%，其中SSD 是最大的推动力，其次为移动市场。对于移动市场，随着手机 APP、游戏、视频、拍照等应用的增加，美光认为到 2021 年 DRAM 平均容量需求将接近 5GB，高端旗舰机达到 12GB；对 NAND Flash 平均容量达到 140GB，高端旗舰机将达到 1TB。 图 7： DRAM 和 NAND 未来需求将保持快速增长 图 8： 2021 年 手机端 DRAM 平均容量需求将接近5GB； NAND Flash 平均容量达到 140GB 资料来源： Micro， 申万宏源研究 资料来源： Micro， 申万宏源研究 全球存储器市场主要被日韩企业垄断 。 韩国三星在 DRAM 和 NAND 领域分别占有 40%以上的市场份额，处于绝对龙头地位，韩国海力士、日本东芝等企业也占有重要地位， 两家企业分别占据 DRAM 和 NAND 市场份额的第二位置。 图 9： 全球 DRAM 市场份额 图 10： 全球 NAND 市场份额 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 10 页 共 24 页 简单金融 成就梦想 资料来源： Bloomberg， 申万宏源研究 资料来源： Bloomberg， 申万宏源研究 1.3 3D NAND Flash 优势突出，逐步加快对 2D NAND 替代 2D NAND Flash 受制物理极限，厂商技术 转向 3D NAND。 3D NAND Flash 随着对存储器器容量需求和成本要求的不断提升， NAND 的制程工艺不断进步，从早期的 50nm 发展到 目前主流的 15/16nm， 产品品种由 SLC 向 MLC 过渡，以及发展到 TLC。然而 NAND 闪存 与处理器不同的是 ，先进工艺在容量提升、成本降低的同时，闪存的可靠性及性能都在下降， 因此厂商 不得不 采取额外手段 进行 弥补， 这样 变相提高 了 制造成本， 因此传统的 2D NAND Flash存在其物理极限， 其单位面积存储容量很难继续提高 ，同时当 达到某个性能和成本的平衡点之后， 制程工艺已经无法 继续 带来优势 。 为了突破平面 2D NAND Flash 的物理极限，三星、海力士、东芝等厂商开始将技术转向 3D，开发 3D NAND Flash。 表 2： 全球主要存储器厂商主流工艺 Flash 原厂 主要投产工厂 2016 主流生产工艺 2017 主流生产工艺 投产时间 月产能 三星 Fab12 14 nm/16 nm 14 nm 2016 年投产 15 万片 Fab16 14 nm/16 nm 14 nm/48 层 V-NAND 部分切换 48 层V-NAND 22 万片 中国西安厂 32 层 V-NAND 48 层 V-NAND 48L 切换中 11 万片 Fab17 未量产 64 层 V-NAND 2017Q1 试产 初期 3 万片 Fab18 未量产 64 层 V-NAND 2017Q2 试产 初期 5 万片 东芝 /西部数据 Fab3 A19 nm/15 nm 未知 2005 年投产 13 万片 Fab4 A19 nm/15 nm 未知 2007 年投产 18 万片 Fab5 15 nm/48 层 3D NAND 2011 年投产 10 万片 Fab5 二期 48 层 3D NAND 64 层 3D NAND 2015 年投产 10 万片 Fab2 48 层 3D NAND 64 层 3D NAND 2016 年投产 初期 5 万片 Fab6 未量产 64 层 3D NAND 2018 年投产 未知 美光 MTV 16 nm 16 nm 2007 年投产 4 万片 IMFT 16 nm 16 nm 2007 年投产 7 万片 IMFS 16 nm/32 层 3D NAND 64 层 3D NAND 2011 年投产 13 万片 Fab10x 未量产 16 nm/64 层 3D NAND 2017 年投产 未知