大模型更迭、推动 AI 基础层相关材料需求高速增长
思瀚产业研究院    2025-06-16

1.1 算力方向资本开支加速，半导体材料及服务器材料受益

ChatGPT 引领大模型落地，AI 方向需求增长。OpenAI 推出GPT4 引领全球大模型持续拓展，大模型+视频逐步成为新的趋势，随着通用模型竞争的逐步加剧，未来各家厂商将更倾向于垂直行业大模型，同时整体市场将向主流大模型厂商头部收敛。

2017 年，Transformer 架构的提出彻底改变了技术范式。其自注意力机制解决了长程依赖问题，使模型能并行处理序列数据，大幅提升训练效率。

2018年，谷歌发布 BERT 模型，通过双向预训练实现上下文理解突破；同年 OpenAI推出GPT-1，开启生成式模型时代。GPT-3 千亿参数实现零样本学习，标志大模型进入千亿级参数时代，但高昂的训练成本限制了普及。

ChatGPT 发布上线的人工智能对话机器人推出引爆公众关注，其对话能力推动大模型从技术研究转向消费级应用，ChatGPT 标志着自然语言处理和对话 AI 领域的一大步。ChatGPT 热潮引发全球科技企业加速布局，谷歌、Meta、百度、阿里巴巴、华为、DeepSeek 等科技企业随后相继推出AI 大模型产品，并持续迭代升级。

大模型技术与应用发展，提升算力需求。AI 大模型对算力的需求增长速度远超摩尔定律的迭代速度。随着深度神经网络（DNN）、自注意力机制（如Transformer）、图神经网络（GNN）等复杂算法的广泛应用，模型的算法复杂性持续增加。这些复杂算法需要强大的算力支持，以确保高效的计算，尤其是在训练过程中，随着模型深度和参数数量的增长，计算复杂性和运算量呈指数级增长.算力需求也随之增加。

北美四大云厂商算力竞争，持续加大资本开支。受益于 AI 对于公司核心业务的推动，北美四大云厂商谷歌、微软、Meta、亚马逊 2023 年开始持续加大资本开支，2024年四季度四大云厂商的资本开支合计为 706 亿美元，同比增长69%，环比增长 23%。目前北美四大云厂商的资本开支增长主要用于 AI 基础设施的投资，预计 2025 年仍有望继续大幅增加资本开支。后续来看，DeepSeek 等高效模型虽降低单次训练成本，但推理场景的扩展（如实时交互、边缘计算）导致总需求不减反增，用户量激增倒逼算力扩容，AI 应用也逐步扩大算力需求。

人工智能进入算力新时代，全球算力规模高速增长。随着人工智能的快速发展以及 AI 大模型带来的算力需求爆发，算力已经成为推动数字经济飞速发展的新引擎，人工智能进入算力新时代，全球算力规模呈现高速增长态势。根据 IDC报告，2024 年中国人工智能算力市场规模达到 190 亿美元，2025 年将达到 259亿美元，同比增长 36.2%，2028 年将达到 552 亿美元。IDC 最新预测结果显示，2024 年中国智能算力规模为 725.3EFLOPS，2025 年将达到 1,037.3EFLOPS，2026年，中国智能算力规模将达到 1,460.3EFLOPS，为 2024 年的两倍，并在 2028 年达到 2,781.9EFLOPS，2023-2028 年中国智能算力规模和通用算力规模的五年年复合增长率分别达 46.2%和 18.8%。

AI 服务器作为算力基础设施的核心载体，与算力投资之间存在紧密的协同增长关系。AI 服务器的核心器件包括 CPU、GPU、FPGA、NPU、存储器等芯片，以及 PCB、高速连接器等。

AI 服务器需求拉动半导体材料复苏。半导体材料具有产业规模大、细分行业多、技术门槛高等特点。半导体材料行业是半导体产业链中细分领域最多的产业链环节，其中晶圆制造材料包括硅片、光掩模、光刻胶、光刻胶辅助材料、工艺化学品、电子特气、靶材、CMP 抛光材料（抛光液和抛光垫）及其他材料，封装材料包括引线框架、封装基板、陶瓷基板、键合丝、包封材料、芯片粘结材料及其他封装材料。

1.2 光刻胶是半导体材料皇冠上的“明珠”

光刻是半导体微纳加工的核心工艺，光刻胶是半导体材料皇冠上的明珠。光刻工艺是主要包括涂胶、曝光、显影等步骤。光刻胶是一种对光敏感的混合液体，在紫外光、电子束、离子束、X 射线等辐射的作用下，其感光树脂的溶解度及亲和性由于光固化反应而发生变化，经过适当溶剂处理，溶去可溶部分可获得所需图像。

光刻胶在 PCB、LCD 和半导体领域具有重要作用：在 PCB 领域，光刻胶主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨。在 LCD 领域，彩色光刻胶和黑色光刻胶是制备彩色滤光片的核心材料，触摸屏光刻胶用于在玻璃基板上沉积ITO 制作触摸电极；TFT-LCD 光刻胶用于液晶面板的前段 Array 制程中微细图形的加工。

光刻胶的分辨率、对比度、感光速度等技术指标和质量一致性直接影响到集成电路的性能、良品率、可靠性和生产效率。根据曝光波长不同，目前光刻胶又可分为普通宽普光刻胶、g 线、i 线、KrF、ArF 及最先进的 EUV 光刻胶，等级越往上其极限分辨率越高，同一面积的硅晶圆布线密度就越大，性能越好。

光刻胶是由树脂、光引发剂、添加剂和溶剂四种主要成分组成的对光敏感的混合液体。在半导体光刻工艺中，用作抗腐蚀涂层材料。半导体材料在表面加工时，若采用适当的有选择性的光刻胶，可在表面上得到所需的图像。光刻胶主要应用于显示面板、集成电路和半导体分立器件等细微图形加工作业。光刻胶生产技术较为复杂，品种规格较多，在电子工业集成电路的制造中，对所使用光刻胶有着较为严格的要求。在原材料成本结构中树脂成本占比最大。根据智研咨询数据，从成本结构来看，光刻胶树脂成本占比接近 50%，其次添加剂（单体）成本占比约为 35%，光引发剂及其他助剂成本占比 15%。

据 SEMI 统计，2021 年全球半导体光刻胶市场规模达 24.71 亿美元，较上年同期增长 19.49%，2015-2021 年 CAGR 为 12.03%。2019 年全球半导体光刻胶市场规模约为 18 亿美元，半导体光刻胶占整体光刻胶比重约 21.9%，到 2021 年占比提升至 26.85%。分地区看，中国大陆半导体光刻胶市场依旧保持着最快增速，2021 年市场规模达到 4.93 亿美元，较上年同期增长 43.69%，超过全球半导体光刻胶增速的两倍；中国占全球半导体光刻胶市场比重也将从 2015 年约 10.4%提升到 2021 年接近 20%。随着中国大陆 12 寸晶圆产线陆续开出，KrF 和 ArF 光刻胶使用率预计将进一步上升。

光刻胶单体工艺难度大，认证周期长，进入壁垒高，需要下游高度配合。光刻胶单体在合成和纯化时：首先，需要防止单体聚合，其单体种类繁多，不同单体合成方法不同，难易不一；其次，半导体级单体要求高纯度，有时纯度要达到99.9%以上，其指标要从分辨率、对比度、敏感度、粘度、粘着力、抗蚀性、表面张力方面来考察，甚至还有含水量的指标要求，是难度极大的挑战。光刻胶单体企业进入下游客户的供应商体系一方面需要匹配海外供应商各方面性能指标，另一方面企业稳定生产能力还要得到晶圆厂的认可，认证过程是一个长期且极高时间成本的过程。

国内光刻胶市场主要以日美企业为主，国内企业更集中在 PCB 光刻胶等中低端应用。根据思瀚产业研究院数据，中国 PCB 光刻胶占比达 94%，而半导体光刻胶等高端产品仍需大量进口，自给率较低。从行业竞争来看，据智研咨询，目前全球高端半导体光刻胶市场主要被日本和美国公司垄断，日企全球市占率约 80%，处于绝对领先地位。主流厂商包括日本的东京应化（27%）、JSR（13%）、富士、信越化学、住友化学，以及美国杜邦（17%）、欧洲 AZEM 和韩国东进世美肯等。随着宏观环境变化，下游对国产化需求迫切，企业逐步突破高端化市场，国内企业市占率有望加速增长。

国内半导体产业对于关键材料自主可控的需求更加紧迫，国产光刻胶有望实现导入。目前国内从事半导体用光刻胶研发和产业化的企业则多以 i 线、g 线光刻胶生产为主，KrF 以上的高端光刻胶品种基本处于研发状态，国产化率较低。国内半导体产业对于关键材料自主可控的需求更加紧迫，国产光刻胶有望实现导入。

1.3 电子特气是关键材料，国产化正当时

电子特种气体是半导体、显示面板、光伏等高科技产业制造过程中使用的关键材料，具有极高的纯度和特定化学性质。半导体制程中广泛应用于光刻、刻蚀、成膜、清洗、掺杂、沉积等工艺环节，决定了器件的最终良率和可靠性，具有较高的产品附加值。电子特种气体生产涉及合成、纯化、分析检测、充装等多项工艺技术，具有较高技术壁垒。

集成电路制造涉及上千道工序，工艺极其复杂，需使用上百种电子特种气体。随着集成电路制造工艺的迭代升级，线宽越来越窄，晶体管密度越来越高，对电子特气的纯度、稳定性等指标的要求也越来越高，部分气体纯度需要达到 6N 及以上。

我国作为全球最大的半导体和显示面板生产基地之一，国内电子特气需求旺盛。得益于国内芯片、显示面板等产业的蓬勃发展，以及在国家政策支持下，半导体产业链国产化替代的加速推进，我国正逐渐从电子特气消费大国向生产大国转变，全国电子特气市场正保持高于全球平均增速的速度发展。据智研咨询统计，2023 年，我国电子特气市场规模已增长至 249 亿元，2024 年或将增长达 262.5亿元，2025 年将达 279 亿元。得益于半导体产业的加速发展，全球电子特气市场规模呈现持续增长态势。2023 年全球电子特气市场规模已增长至 56 亿美元，且2024 年全球电子特气市场规模将进一步增长达 60 亿美元，2025 年将达 64 亿美元。

电子特气生产工艺复杂，纯度要求极高。集成电路沉积成膜工艺要求纯度达到比较高，金属杂质需要控制在 ppt（万亿分之一），每提升一个 N 级或杂质浓度降低一个数量级，工艺复杂度指数级上升。不同浓度气体配比精度要求极高，混合气的配比精度是电子特气的核心参数，要求气体供应商能够对多种 ppm（10-6）乃至 ppb（10-9）级浓度的气体组分进行精细操作，其配制过程的难度与复杂程度也显著增大。后续产品检测气体分析检测方法建立的基础是对气体生产过程的熟悉，在不具备产品纯化或混配能力的情况下，对于气体可能含有的杂质组分、可能的浓度区间难以判断，也就难以建立检测方法。与储运技术均依赖高精度仪器与经验积累。

产品下游客户认证具有壁垒，服务能力要求高。高端领域客户对气体供应商的选择均需经过审厂、产品认证 2 轮严格的审核认证，其中光伏能源、光纤光缆领域的审核认证周期通常为 0.5-1 年，显示面板通常为 1-2 年，集成电路领域的审核认证周期长达 2-3 年。客户对工业气体产品的种类需求丰富，由于成本控制、仓储管理等方面因素影响，客户更希望气体供应商能够销售多类别产品，并且提供包装容器处理、检测、维修及供气系统的设计、安装等专业化的配套服务，从而满足其一站式的用气需求，这对气体公司的综合服务能力要求较高。

2021 年全球市场上，主要公司电子特种气体收入排名前五的是德国林德集团（Linde）、韩国 SK Materials、大阳日酸（现已更名为日本酸素控股）、法国液化空气（AL）等五大公司。这些公司通过在全球范围内建立庞大的生产和供应网络，形成了强大的市场影响力和竞争力。

1.4 先进制程增加 CMP 步骤，拉动耗材放量增长

CMP（ChemicalMechanicalPolishing）指的是化学机械抛光，是晶圆制造过程中的晶圆平坦化过程。CMP 设备包括抛光、清洗和传送三个模块。在抛光过程中，抛光头将晶圆的待抛光面与粗糙的抛光垫接触，并通过让研磨液填充在研磨垫的空隙中，使圆片在研磨头的带动下高速旋转，与研磨垫和研磨液中的研磨颗粒相互作用，实现全局平坦化。由于当前集成电路元件采用多层立体布线，因此集成电路制造的前道工艺需要进行多次循环，并且随着芯片尺寸的减小，对表面平整度的要求也越来越高。

在这个过程中，CMP 技术是实现晶圆表面平坦化的关键工艺，也是推进集成电路制造中工艺节点升级的重要环节。抛光对象包括硅片、碳化硅、各类金属等，抛光对象组份复杂，在化学机械抛光过程中，涉及到的材料主要包括抛光液、抛光垫、调节器、CMP 清洗液以及其他耗材，抛光液和抛光垫是化学机械抛光过程中的主要耗材。

根据 SEMI 数据，CMP 抛光材料在集成电路制造材料成本中占比 7%，其中 CMP抛光垫、CMP 抛光液、CMP 清洗液合计占 CMP 抛光材料成本的 85%以上，其中抛光液和抛光垫分别占据 CMP 材料 49%和 33%的市场份额。其次为调节剂和清洗液，主要用于去除残留在晶圆表面的微尘颗粒、有机物、无机物、金属离子、氧化物等杂质。

CMP 抛光步骤随着芯片制造技术进步而增加，材料用量也在增加。芯片制程越小，CMP 工艺数量快速增加。逻辑芯片方面，随着芯片制程缩小，对应的光刻次数、刻蚀次数增加，带动 CMP 工艺步骤数增加。14nm 技术节点的逻辑芯片 CMP平均步骤数为 21 次，而 7nm 及以下技术节点的逻辑芯片制造工艺所要求的 CMP工艺步骤数甚至超过 30 次，为成熟制程 90nm 工艺的 2.5 倍。随着 AI 驱动先进制程占比提升，芯片对于平坦化的要求提高，CMP 步骤增加，CMP 材料需求量增大。

根据 TECHCET，2024 年全球半导体 CMP 抛光材料（包括抛光液和抛光垫，其中抛光液占比近 60%）市场规模为 34.2 亿美元，2025 年预计增长 6%至 36.2 亿美元。随着全球晶圆产能的持续增长以及先进技术节点、新材料、新工艺的应用需要更多的 CMP 工艺步骤，TECHCET 预计 2028 年全球半导体 CMP 抛光材料市场规模将达到 44 亿美元，2024-2028 年复合增长率为 5.6%。

CMP 抛光垫鼎龙股份为代表逐步突破。美国龙头企业凭借长期的技术积累和持续的创新投入，占据市场主导地位。根据观研天下数据整理，全球 CMP 抛光垫前五大公司合计市场份额占比超过 90%，前三大公司均为美国企业，其中陶氏化学市场份额达 79%，Cabot、Thomas West 市场份额达 5%、4%。国内厂商以鼎龙股份为代表，在 CMP 抛光垫产品方面，目前，公司是国内唯一一家全面掌握 CMP 抛光垫全流程核心研发技术和生产工艺的 CMP 抛光垫供应商，率先打破国外垄断，产品深度渗透国内主流晶圆厂供应链，成为部分客户的第一供应商，确立 CMP 抛光垫国产供应行业领先地位。

CMP 抛光液安集科技有望突破国外垄断。CMP 抛光液被美国和日本企业所垄断，包括美国的 CMC Materials（已于 2022 年被 Entegris 收购）、VersumMaterials（已于 2019 年被 Merck 收购）、DuPont 和日本的 Fujifilm、Hitachi（已于 2020 年被 SDK 收购，2023 年合并为 Resonac）等。其中，CMC Materials（现 Entegris）全球抛光液市场占有率最高，但是已经从 2000 年约 80%下降至2022 年约 28%。随着制程的演进，抛光液的种类不断丰富，技术难度不断增加，下游客户的需求也逐渐多样化，龙头企业难以在所有细分领域形成垄断。根据TECHCET 公开的全球半导体抛光液市场规模测算，最近三年（2022-2024 年）安集科技化学机械抛光液全球市场占有率分别约 7%、8%、11%，逐年稳步提升。

1.5 高端 AI 服务器需求增长，电子特种树脂成长可期

AI 服务器拉动高端需求，推动高频高速趋势。随着 5G 通信技术、汽车智能化的迅速发展以及数据中心、云计算的需求快速增长，数据传输带宽及容量呈几何级数增加，其对各类电子产品的信号传输速率和传输损耗的要求都显著提高，要求覆铜板的电子树脂材料具有低介电常数（Dk）、低介电损耗（Df）、高机械强度、高杨氏模量、高导热系数等特性。

高频高速覆铜板对于电子树脂提出更高要求，电子树脂是覆铜板生产的关键原料。覆铜板主要由铜箔、树脂、玻纤布三大原材料组成。对信号传输的要求主要在于低传输损耗、低传输延迟。其中，信号传输损耗主要包括导体损耗与介质损耗，其中介质损耗与介质材料的介电常数（Dk）、介电损耗（Df）呈正比，信号传输延迟与介质材料的介电常数（Dk）呈正比，为了降低信号传输损耗和延迟，高频高速覆铜板对其基材提出了降低介质材料的 Dk 与 Df 值的要求。一般而言，降低覆铜板介质材料的 Dk 和 Df 主要通过树脂种类选择、玻璃纤维布种类选择及基板树脂含量调整来实现。覆铜板行业内主要根据 Df 将覆铜板分为四个等级，传输速率越高对应需要的 Df 值越低。以 5G 通信为例，对应覆铜板的介质损耗性能至少需达到低损耗等级。

高频高速覆铜板基体树脂中，PPO 综合性能较为优异。PPO 树脂聚苯醚，即聚 2,6-二甲基-1,4-苯醚，也可以称为聚亚苯基氧化物或聚苯撑醚，简称Polyphenyleneoxide（PPO）或 Polyphenyleneether（PPE），是一种耐高温的高强度热塑性工程树脂。相较于传统覆铜板使用的环氧树脂（EP），介电性能较优的聚四氟乙烯（PTFE）和聚苯醚（PPO）介电性能最佳，但由于 PTFE 加工性能较差，限制了其在覆铜板领域的大量使用。相较而言，PPO 在高频高速覆铜板领域优势主要在于：1）优异的介电特性：1MHz 频率下的介电常数（Dk）低至 2.4，介电损耗（Df）低至 0.001；2）极佳的耐热性；3）良好的耐水性；4）良好的力学强度和尺寸稳定性。

关注国内布局电子级 PPO 企业，能享受产业红利。SABIC 是目前全球电子级 PPO 树脂主要供应商。PPO 树脂认证壁垒较高，厂商需要通过下游 CCL、PCB和终端服务器厂商的三重认证，整个认证周期需要时间。我们看好圣泉集团布局后，有望进入产业链，享受 AI 带来需求爆发期，圣泉集团 1000 吨/年 PPO 树脂产线、100 吨/年碳氢树脂产线于 2024 年内建成投产，产能逐步释放，产品性能达到 5G/6G 高频高速覆铜板要求，满足 AI 服务器芯片封装的低损耗需求，并进入头部企业供应链体系，全面布局 M6-M8 级高端覆铜板材料，重点推进超低介电常数树脂、高导热/低模量/低热膨胀系数封装材料等高端电子化学材料的研发，实现电子级酚醛树脂、环氧树脂、双马树脂、PPO/OPE、碳氢树脂等核心产品的全系列覆盖。

1.6 AI 服务器算力革命，液冷渗透率有望提高

单机柜平均功率快速提升，升级液冷需求迫切。高性能计算在执行复杂的计算任务时需要极高的功率，这导致其单位面积内的功率密度显著提升，更高的功率密度意味着更多的热量集中在更小的区域内，这就使得芯片的 TDP（热设计功耗）在持续提升。以英伟达 Blackwell 架构 GPU 为例，B200 功耗高达 1000W，GB200 功耗更是高达 2700W。按照传统的散热经验（风冷），芯片的散热密度存在物理极限，每平方毫米芯片的散热能力约为 1 瓦，英伟达推出的 GPU 功耗已经突破了风冷的散热极限，随着单机柜功率的持续上升趋势，风冷已逐渐无法满足散热要求，液冷散热将成为主流趋势。

液冷系统帮助降低算力总能耗，宏观政策明确 PUE 值目标。冷却系统在数据中心基础设施的总能耗中占 40%，紧随 IT 设备的 45%之后，在运营成本中，电力成本通常占到 40%至 50%，而冷却系统则占据了电力成本的 30%至 40%，凸显冷却系统是数据中心基础设施控制总能耗的重要部分。政策明确要求到 2023 年底新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.3 以下；到 2025 年全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到 1.3 以下，国家枢纽节点进一步降到 1.25 以下，液冷技术应用需求有望加速提升。

冷却液是液冷技术的核心材料，性能直接关系安全性。液冷的冷却液几乎与系统内所有材料接触，因此冷却液必须是导热能力强但不导电（或具有足够低导电性）的介电液体，同时，其本身在气味、毒性、降解难易、可维护性等方面特性对环境和操作人员应尽可能友好，目前应用最广泛的浸没式/喷淋式冷却液主要分为碳氢及有机硅类和碳氟化合物类。

有机硅油类冷却液主要存在沸点较高，高闪点的产品，但其闪点同样与粘度正相关，可燃风险降低的同时导致了流动困难。氟化合物类包括氢氟烃（HFC）、全氟碳化合物（PFC）、氢氟醚（HFE）等氟化液是一种高稳定性的含氟或全氟液态物质，具有优异的介电常数和优良的导热性能，整体传热能力相对更好，且无闪点不可燃、寿命长、兼容性好、低粘度易维护，整体性能相较碳氢及有机硅化合物类相对较好。

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