1、电子专用高分子材料行业
材料可以从不同的角度进行分类,按照应用领域分类可分为电子专用材料、医用材料、建筑材料等,按照化学组成分类,可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料。电子专用高分子材料即为电子专用材料与高分子材料的交叉领域。
电子专用材料指用于电子元器件、组件及系统制备的专用电子功能材料、互联与封装材料、工艺及辅助材料,包括半导体材料、光电子材料、磁性材料、锂电池材料、电子陶瓷材料、覆铜板及铜箔材料、电子化工材料等。
电子专用材料是新一代信息技术产业发展的关键领域,是支撑经济社会发展的战略性、基础性、先导性的产业,具有产品种类多、技术门槛高、更新换代快、专业性强等特点,广泛应用于锂电池、新型显示、集成电路、太阳能光伏、电子电路板、电子元器件及整机、系统产品等领域,其质量和水平直接决定了元器件和整机产品的性能。
高分子材料也称为聚合物材料,是以高分子化合物为基体,再配有其他助剂所构成的材料。按照高分子材料的应用特性可以分为塑料、橡胶、纤维、聚合物基复合材料、胶粘剂、涂料等。高分子材料通常具有质轻、耐腐蚀、绝缘性好、易于成型加工等特点,通过在高分子上修饰反应基团,高分子材料还可以具有导电性、导磁性、光敏性等功能,凭借优秀的理化性能和多种功能应用于各行各业,尤其在对材料性能和功能均要求较高的电子工业中,高分子材料在封装材料、导热材料、光刻胶、覆铜板材料、电子浆料等领域得到了广泛应用。
电子胶粘剂是电子专用高分子材料的重要产品形态之一,可作为封装材料、导热材料、电磁屏蔽材料、光刻胶等用途。
2、电子胶粘剂行业整体情况
(1)行业技术水平及特点
1)电子胶粘剂影响电子产品及元器件的性能提升与功能实现,是电子产业的关键材料
由于电子元器件及电子产品功能众多、生产工艺多样、工作环境复杂,因此通常对电子胶粘剂的电性能、化学性能、物理性能、光学性能、热性能、工艺性能等具有很高的要求。
例如,部分电子胶粘剂直接与电子元器件接触,一般要求是绝缘材料,部分还有介电常数和介电损耗性能的要求;电子产品多由高精密电子元器件组成,基材热膨胀系数差异大,工作温度范围跨度大,对电子胶粘剂的热膨胀系数和内应力也有较高要求,否则会影响电子产品的稳定性;基于安全规范的要求,电子胶粘剂还必须满足相关的阻燃等级要求,以防止电子产品短路或故障时出现严重火灾等。
2)电子胶粘剂技术水平不断发展,芯片级和板级封装的高端电子胶粘剂亟待突破
随着电子行业的发展和技术进步,下游领域对电子胶粘剂的要求也越来越高。全球范围内,许多国家都在开展相关研究和技术创新,积极推动电子胶粘剂的技术发展,电子胶粘剂的行业技术水平正在不断提升。
电子胶粘剂主要包含应用于芯片级封装、PCB 板级封装、系统级组装等领域的胶粘剂产品。相较于系统级组装,芯片级和 PCB 板级封装由于对电子胶粘剂产品的施胶精度、模量控制、耐湿热性能等要求往往较高,所以相关产品技术附加值通常更高。
具体而言,电子产品的不断高度集成化、微型化、多功能化、大功率化提高了对芯片级和PCB 板级封装的用料需求。为实现高度集成化,芯片封装方式的多样化发展,使得相应的电子胶粘剂产品具有品种多、质量要求高、对环境洁净度要求苛刻、产品更新换代快、研发资金投入量大等特点。与此同时,芯片级封装后高度集成的元器件不仅需要牢固地装配在 PCB 上,而且在工作时需要保持良好的导电、导热等性能。
目前,国内企业在中低端的应用点已具备与国际厂商竞争的实力,可以提供符合标准要求的电子胶粘剂且具有较高的性价比,但芯片级封装和 PCB 板级封装等高端领域仍主要由汉高、富乐、陶氏化学等国外企业主导技术与市场,国内下游企业尚有较大比例依赖进口。
近年来,在国家政策扶持下,我国电子胶粘剂企业研发水平、生产水平得到不断提升,电子胶粘剂行业高端化发展趋势显现。以发行人为代表的部分行业领先企业,正在逐步加强研发填补技术空白、加快切入高端电子胶粘剂领域,成功导入下游知名品牌客户供应链。
3)电子胶粘剂与下游技术和工艺发展相互依赖和促进,具有定制化程度高、迭代快的特点
由于电子胶粘剂对于电子元器件及电子产品的性能提升与功能实现有着重要作用,直接影响了下游客户的产品功能、产品良率、生产成本、生产效率等,因此电子胶粘剂与电子产业的技术和工艺发展呈现相互依赖和相互促进的特点。
一方面,电子胶粘剂的性能和特点与其应用场景有密切关系,不同电子产品有不同的应用需求,电子胶粘剂企业需要在充分理解下游需求的前提下,对电子胶粘剂产品的电性能、化学性能、物理性能、光学性能、热性能、工艺性能等各方面性能综合考虑,研发出满足客户需求的电子胶粘剂配方。
另一方面,电子产品升级换代速度较快,相关技术和工艺也随之快速迭代,对电子胶粘剂的性能和功能也不断提出新的要求,因此电子胶粘剂也需要根据下游行业的技术和工艺发展不断迭代。
(2)市场发展情况
作为电子产业的上游材料,电子胶粘剂的市场与电子产业的发展情况息息相关。近年来,随着信息化、智能化、新能源化等趋势,智能终端、新能源汽车、光伏、半导体、通信等电子产业相关领域实现了快速发展,作为电子产业上游领域的电子胶粘剂市场也呈现稳定增长的态势。
一方面,终端产品不断朝着集成化、轻量化、多功能等方向迭代升级,为电子胶粘剂带来了稳定的市场需求;另一方面,如新能源汽车、光伏发电系统、先进封装、AR/VR、5G/6G 等产品的技术发展和快速放量,为电子胶粘剂市场带来了广阔的增长空间。
随着物联网、人工智能、汽车智能化和新能源化、先进封装、5G/6G 等下游行业新兴技术发展趋势的不断推进,未来电子胶粘剂市场规模会保持增长。根据 Future MarketInsights 的数据,2022 年全球电子胶粘剂的市场规模达到 47 亿美元,2023 年预计将达到 51 亿美元,预计 2033 年将增长至 121 亿美元,年均复合增长率达 9%。
根据 Mordor Intelligence 的报告,亚太地区是全球最大的电子胶粘剂市场,其中,中国作为全球最主要的电子信息产品生产国之一,电子胶粘剂市场占据了亚太地区超过一半的份额,是全球主要的电子胶粘剂生产国和消费国之一。根据中国胶粘剂和胶粘带工业协会发布的文章,我国电子胶粘剂行业市场在百亿元规模之上。
国际电子胶粘剂厂商主导全球市场,我国电子胶粘剂市场国产化率尚待提高,高端领域国产替代发展空间巨大。发达国家企业在电子胶粘剂领域中起步较早,在技术、品牌和规模方面都取得了一定的先发优势,目前位于行业前列的企业主要来自国外,包括汉高、富乐、陶氏化学等公司。
部分国际知名电子胶粘剂企业也在国内投资建厂从事胶粘剂生产和销售,抢占国内市场。根据中国胶粘剂和胶粘带工业协会发布的文章,我国电子胶粘剂的国产化率不足 50%,尤其是半导体封装及 PCB 板级封装应用等高端电子胶粘剂领域仍主要由国外企业主导,预计半导体封装领域的电子胶粘剂国产化率不超过10%。
(3)行业发展趋势
1)国内企业快速崛起,高端产品国产替代进程有望加快
行业发展早期,国内市场主要由国外品牌主导,下游企业对进口产品的依赖性较强。近年来,国内企业通过不断加大研发投入,开发多类别原材料及产品配方并提升产品生产技术水平及测试能力,使得产品性能持续提升,竞争力显著增强。在部分高端产品细分市场上,国内企业产品性能指标已达到或超过国际头部企业同类产品水平,拥有了较强的产品和技术积累以及盈利能力。
2)新兴行业的快速发展创造了更多的应用需求
随着电子产业不断快速发展,电子胶粘剂的应用领域越来越广泛,诸如新能源汽车、可再生能源、半导体、通信等战略性新兴市场对电子胶粘剂的需求日益强劲,具体表现在如新能源汽车、光伏发电系统、先进封装、AR/VR、5G/6G 等产品和技术带来的用胶量增加。同时,高要求、高标准、高附加值的新兴市场促进行业内企业进行科技创新及产品结构优化升级,从而带动产品性能和质量的提高,为更多高端领域的应用奠定了基础。
3)全球对于环保的愈发重视促进环境友好型电子胶粘剂的发展
随着全球社会对环境保护和可持续发展的愈发重视,电子胶粘剂的环保特性也愈加重要。许多国家制定了限制有害物质(RoHS)和废电子设备和电子拆解(WEEE)等指令和标准,对电子胶粘剂的环保属性有着愈加严格的要求。
目前,各大厂商针对水基型、热熔型、无溶剂型、紫外光固化型、高固含量型及生物降解型等环境友好型产品持续加大投入、积极生产,未来将逐步替代传统的、环境污染严重的溶剂型制品。环境友好型产品已成为电子胶粘剂行业技术发展方向的共识之一。
3、电子胶粘剂细分应用领域发展概况
(1)智能终端领域
电子胶粘剂广泛用于手机、个人电脑、平板、TWS 耳机、智能手表、AR/VR 设备等智能终端产品。随着智能终端产品不断向轻薄、美观、多功能等方向发展,电子元器件也不断趋向于集成化,相比螺丝、卡扣等机械连接方式,电子胶粘剂具有适用微小缝隙的连接、应力分布均匀、可连接材料广泛、可实现密封防水、可作为功能性材料等多方面的优势,在智能终端产品上的应用不断增加。
同时,智能手机、个人电脑及平板等传统智能终端产品的出货量近两年相对稳定且长期向好,TWS 耳机、智能手表、AR/VR头显等新兴智能终端产品出货量快速增长,为智能终端电子胶粘剂提供了稳定的市场空间和较大的增长潜力。
1)智能手机、个人电脑及平板
根据 IDC 的数据,受宏观经济情况影响,2022 年及 2023 年,全球手机、个人电脑及平板出货量有所下降,预计此后将逐步回暖;2027 年,手机、个人电脑及平板的出货量将分别回升至 13.71 亿台、2.89 亿台及 1.36 亿台。
2)可穿戴设备
近年来,以 TWS 耳机、智能手表为代表的可穿戴设备发展迅速,随着可穿戴设备的产品品类的不断创新拓展及功能的不断丰富,预计市场需求将继续稳步增长。根据IDC 的数据,2022 年,全球耳戴式设备、智能手表的出货量分别为 3.07 亿台和 1.49 亿台,2027 年预计将分别增长至 3.82 亿台和 2.11 亿台,年均复合增长率分别约 4.47%和7.31%。
3)AR/VR 头显
AR/VR 头显是智能终端行业的新兴热点,随着相关领域技术的不断成熟,2023 年,多家科技巨头发布了 AR/VR 头显产品,AR/VR 市场有望迎来加速放量周期。根据 IDC于 2023 年 9 月 19 日发布的预测数据,2023 年至 2027 年全球 AR/VR 头显出货量将从约 850 万台增长至约 3,030 万台,年均复合增长率约 37.3%。
(2)新能源领域
近年来,绿色可持续发展已逐渐成为国际社会的共识。目前,全球已有超过 120个国家和地区提出了“碳中和”目标,其中,美国、欧盟、英国、日本等经济体计划在2050 年前实现“碳中和”,中国计划在 2060 年前实现“碳中和”。能源转型是实现“碳中和”的必要条件,加大新能源技术研发、调整能源结构是能源转型的重要路径。
其中,新能源汽车因其环保性和生态可持续性,受到产业政策的大力支持,销量持续增长。光伏发电作为一种重要的清洁、可再生能源,能有效节约能源资源,随着技术发展,其经济效益也不断提升,装机规模逐年扩大。电子胶粘剂作为新能源汽车和光伏发电系统生产制造过程中的重要材料,也将受益于新能源行业的快速发展。
1)新能源汽车
随着绿色发展的要求和技术的进步,新能源汽车渗透率有望快速提升。根据 IEA预测,若全球维持现有环保政策目标,预计 2025 年全球电动汽车总销量将超过 2,000万辆,2030 年将超过 4,000 万辆,分别占汽车总销量的 20%和 30%以上;若需在 2050年实现净零排放的目标,2025 年电动汽车销量预计将超过 3,000 万辆,2030 年将超过7,000 万辆,分别约占汽车总销量的 30%和 60%。
新能源汽车“三电系统”为电子胶粘剂市场提供了广阔的增量空间。为保证新能源汽车在复杂路况高速行驶过程中的稳定性和安全性,新能源汽车“三电系统”需要电子胶粘剂进行粘接、密封、导热、保护等。
同时,随着动力电池大模组化、无模组化的发展趋势,动力电池封装材料是取代传统结构件实现动力电池轻量化、高可靠性的关键材料之一,预计将促使单车用胶量继续提升。中信证券研究部预测,2021 年至 2025 年,全球新能源汽车“三电系统”胶粘剂及制件市场规模预计将从 26 亿元增长至 143 亿元,中国新能源汽车“三电系统”胶粘剂及制件市场规模预计将从 13 亿元增长至 88 亿元,年均复合增长率分别约为 53%和 61%。
此外,随着汽车智能化趋势的不断发展,智能驾驶及智能座舱等也是新能源汽车行业的重要发展领域,车载摄像头、毫米波雷达、激光雷达、车载显示等汽车电子产品的渗透率不断提升也将扩大电子胶粘剂在新能源汽车上的应用。
根据罗兰贝格发布的《汽车电子革命系列白皮书:四大核心技术趋势》测算,2019 年配备 L1 级辅助驾驶系统的传统燃油车单车汽车电子价值量为 3,145 美元。2030 年,受益于电动化、智能化以及网联化的趋势,配备 L3 级别自动驾驶系统的纯电动车中汽车电子的单车价值量有望增长至 7,030 美元。电子胶粘剂作为汽车电子产品制造过程中的重要粘接、密封、导热及保护材料,预计也将随着汽车电子的价值提升实现市场规模的增长。
2)光伏发电系统领域
从全球范围来看,能源结构向清洁化、低碳化方向转型已是必然趋势。在此背景下,各国政府对于发展光伏发电行业的政策支持和行业技术水平提升将推动全球光伏装机量的快速增长。根据 IEA 的数据,2010-2021 年间全球光伏装机容量从 39GW 增长到892GW,预计到 2030 年将会进一步提升至 5,042GW,2021 年至 2030 年光伏装机容量年均复合增长率高达 21.22%。电子胶粘剂可用于光伏发电系统中逆变器的导热和封装、光伏组件封装等应用点,是保证光伏发电系统持续稳定运行的关键材料,预计市场规模将受益于光伏行业的发展快速增长。
(3)半导体领域
半导体对电子信息产业发展有着关键作用,不仅是当今电子产品核心组成部分,更是人工智能、物联网、云计算、工业互联网等未来发展方向的重要底层产品,是国家科技核心竞争力的体现。半导体制造主要包括芯片设计、晶圆制造、封装和测试等工序,电子胶粘剂在晶圆制造和封装工序中均有运用,尤其在封装环节,电子胶粘剂是重要的半导体封装材料。
根据 SEMI 的数据,2021 年全球半导体封装材料市场规模 239 亿美元,预计 2027年将稳步增长至 298 亿美元。其中,中国是半导体封装材料的主要市场之一,根据赛迪顾问数据,中国半导体封装材料市场规模将从 2021 年的约 343 亿元增长至 2024 年的460 亿元,年均复合增长率为 10%。同时,我国半导体封装材料国产化率仍然较低,据中国化工信息中心的报告,中国半导体封装材料国产化率小于 30%。
近年来我国集成电路产业快速发展,但整体上仍处于技术追赶的关键发展期。以电子胶粘剂为代表的封装材料作为集成电路的重要支撑材料,因其壁垒高、工艺难度大,长期被国外龙头企业所垄断,国内企业长期依赖进口。
国际半导体行业对中国实施技术和贸易限制加剧了我国集成电路产业的不确定性,为实现核心技术和全产业链环节的自主发展,上游关键原材料等支撑产业的国产化势在必行。国家对半导体产业提升的支持力度驱动着中国半导体材料企业加快研发速度,实现封装材料的国产替代。
随着封装技术的发展,电子胶粘剂有着愈发广泛的运用。现阶段晶圆制造的制程工艺研发周期拉长,且工艺制程持续微缩导致晶体管密度逼近极限,产生漏电、发热和功耗严重等问题。此外,由于集成电路工艺节点已处于较高水平,每次提升都会带来成本的非线性增加。目前,全球晶圆制造龙头企业的集成电路工艺线宽研发进度已落后于摩尔定律理论值。
先进封装技术能在不单纯依靠芯片制程工艺实现突破的情况下,通过晶圆级封装和系统级封装,提高产品集成度和功能多样化,满足终端应用对芯片轻薄、低功耗、高性能的需求,同时大幅降低芯片成本。
根据 Yole 预测,2027 年全球先进封装市场规模有望达到 650 亿美元,2021 年至 2027 年年均复合增长率 9.6%,先进封装在整个封装行业中的市场占比有望在 2027 年超过 50%。具体来看,倒装、晶圆级封装、2.5D/3D 等先进封装形式产生更多用胶点,需要具有高性能的电子胶粘剂来辅助粘接、导热、底部填充等,为半导体封装电子胶粘剂提供了增长空间。
在半导体封装领域,电子胶粘剂可作为芯片粘接材料、导热界面材料、底部填充材料、晶圆级封装用光刻胶等用途。
1)芯片粘接材料
芯片粘接材料是用于芯片与基板、芯片与引线框架或芯片与芯片间粘接工艺的封装材料,是芯片封装的关键材料,在先进封装工艺中主要应用于芯片堆叠和多芯片粘接,芯片粘接材料需要有较好的粘接强度、接近芯片的热膨胀系数以及较好的导热率。根据Report Linker 的数据,2020 年芯片粘接材料市场规模为 6.83 亿美元,预计到 2026 年增长至 8.34 亿美元,2020 年至 2026 年年均复合增长率 3.4%。目前芯片粘接材料市场中汉高、日本住友和昭和电工等海外企业市场份额较高。
2)导热界面材料
导热界面材料是一种应用于半导体封装热管理的材料,由于空气导热率较低,需填充一定高导热性的热界面材料,以有效降低接触热阻。按照其特性差异,导热界面材料可分为导热膏、导热垫片、导热凝胶等,其组成成分通常为高分子聚合物以及氮化铝、氧化铝等导热填料。目前全球主流的导热界面材料供应商包括汉高、莱尔德、固美丽、陶氏化学等。
3)底部填充材料
底部填充材料可用于芯片的板级封装和芯片级封装,起到缓解芯片、焊球和基板三者热膨胀系数不匹配产生的内应力,分散芯片正面应力同时保护焊球、提高热循环可靠性等作用。底部填充胶主要以环氧树脂为主,添加球形硅微粉、固化剂等进行填充,需要具备低热膨胀系数等特性。根据 Research And Markets 统计,2022 年全球底部填充材料市场规模约 3.40 亿美元,预计至 2030 年达 5.82 亿美元,2021 年至 2030 年的年复合增长率约 7%。目前全球主流的底部填充胶供应商有纳美仕、昭和电工、汉高等,高端应用国产化率几乎为零。
4)晶圆级封装用光刻胶
在进行晶圆级封装过程中,晶圆表面的钝化层和 RDL 重布线层中介质通常需要光敏绝缘材料来制造,其中主流应用的为光敏聚酰亚胺(PSPI)。由于传统聚酰亚胺(PI)不具备光敏性,需与光刻胶配合使用,基本方法是在 PI 膜上涂敷一层光刻胶,刻蚀成型后进行去胶并保留 PI 膜,但以 PSPI 为基质的光刻胶可直接光刻成型,同时也是介电材料,由于目前 RDL 层通常需要多次布线,采用 PSPI 则可大幅简化工艺流程。
根据中国电子材料协会数据,2021 年中国半导体封装用 PSPI 市场规模为 4.03 亿元,预计至2025 年达到 4.86 亿元,随着先进封装的快速发展以及布线层数的提升,封装用 PSPI的市场规模有望迎来快速增长。目前全球 PSPI 主流供应商为日本富士、旭化成、东丽等,国产化率几乎为零。
(4)通信领域
电子胶粘剂可应用于通信基站、数据中心中电子元器件的电磁屏蔽、导热、粘接、保护等,受益于数字经济及人工智能的发展,以通信基站和数据中心为代表的新型基础设施的高速发展有望推动通信领域电子胶粘剂市场规模持续增长。
根据工信部《“十四五”信息通信行业发展规划》,2020 年至 2025 年,每万人拥有 5G 基站数预计将从 5个增长至 26 个,数据中心算力将从每秒 9,000 亿亿次浮点运算增长至 30,000 亿亿次浮点运算,年均复合增长率约 27%。作为通信基站和数据中心的重要零部件,全球光模块处于市场快速发展的阶段,根据 Light Counting 的预测,2027 年全球光模块市场规模将达到 200 亿美元,2022 年至 2027 年复合年均增长率约为 11%。