关键词 | 光刻胶 国产化进展
共 4376 字 | 建议阅读时间 11 分钟
近日，韩国产业通商资源部宣布，3月14—16日与日本经济产业省举行了第九次韩日出口管理政策对话，两国达成了一致协议：日本解除对韩国的氟化氢、氟化聚酰亚胺、光刻胶等3种产品的出口限制措施，韩国则取消对日方3种产品出口限制的世界贸易组织（WTO）起诉。
据韩国产业部透露，两国在此次政策对话中讨论了出口管理实效性，包括出口管理体制、制度运用、事后管理等。在此基础上，日本决定通过变更出口管理运营，中断对氟化氢、氟化聚酰亚胺、光刻胶等半导体相关3种产品的出口限制。关于给予出口程序简化优惠的“白色国家清单”排除措施，决定进一步协商。
随着日韩此次冰释前嫌，全球光刻胶供应链格局已然生变。当前，我国光刻胶国产化进度又当如何？
国内企业进入高端光刻胶规模量产阶段
半导体是第三次科技革命核心之一，目前我国已经拥有了世界最大的半导体产业，2021年我国半导体行业销售额为10458.3亿元，占全球34.62%，相较于2016年年平均增长率达19.25%，增速快于全球半导体行业平均增速12.5个百分点。半导体产业的快速发展，带动了光刻胶等半导体制造材料需求提升。
光刻是半导体制造三大核心工艺之一，约占晶圆生产线设备成本30%，占芯片制造时间40%~50%。芯片制造过程包含光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入等十几道工艺，工序多达2000~5000道，是IC制造中最关键和最复杂的步骤。光刻胶是光刻工艺中核心耗材，同时光刻胶及其配套化学品作为重要的半导体材料，在芯片制造材料成本中的占比高达12%，是继晶圆、电子气体之后的第三大制造材料。
光刻胶又称为抗光蚀剂，是一种对光线极为敏感的液体。按照下游应用分类，光刻胶可以分为半导体光刻胶、液晶面板（LCD）光刻胶、印制电路板（PCB）光刻胶。
光刻胶上下游产业链
近年来，全球光刻胶市场规模从2010年的55.5亿美元增长至2020年的87亿美元，复合年均增长率（CAGR）保持在4.6%左右。根据Reportlinker数据，未来随着汽车、人工智能、国防等电子技术的进步，2020—2026年的CARG将高达5.5%，到2026年将超过120亿美元。受益半导体、LCD和 PCB产业向东方转移，我国光刻胶销售市场规模从2010年的26.9亿元增长至2020年的87.4亿元，CAGR达到12.5%，远高于全球平增速，但仅占全球总量的14%左右，增长空间巨大。根据 Reportlinker数据，预计到2026年我国光刻胶市场规模将达156.4 亿元，2020—2026 年的CARG将达到 7.2%，同样高于全球平均增速。
尽管我国光刻胶领域与具备几十年半导体产业经验的美日韩企业仍存在不小的差距，但国内优秀企业仍在积极投入研发，做足纵深，致力于将国产光刻胶由低端走向高端。目前国内晶圆厂等下游客户正在加速导入国产高端半导体光刻胶，实际认证已经开始进入到量产和规模出货的阶段，在中高端半导体光刻胶方面有了很大突破，例如：
●华懋科技：子公司徐州博康产品涵盖半导体的I线、ArF、KrF及电子束光刻胶及上游单体、树脂、光引发剂等领域，且相关技术和工艺不断突破。在ArF光刻胶领域，有23款处于研发改进阶段；2022 年上半年，形成销售的ArF光刻胶有2款。在ArF光刻胶领域，有23款处于研发改进阶段；2022年上半年，形成销售的KrF光刻胶有13款。I 线光刻胶有15款处于研发改进阶段，2022年上半年，形成销售的I线光刻胶有9款。除此之外，徐州博康已研发60多款光刻胶单体、50多款光刻胶树脂以及超过100款的光引发剂。
●彤程新材：KrF和I线光刻胶是子公司北京科华目前的核心光刻胶产品，其中，G线、I线光刻胶已实现量产供货，I线光刻胶能提供0.3μm以上产品，KrF光刻胶能提供0.11μm以上产品。实现了普通I线光刻胶，高分辨I线光刻胶，化学放大型I线光刻胶，普通KrF光刻胶，高分辨KrF光刻胶，KrF负性光刻胶，厚膜KrF光刻胶等产品大批量稳定供货（8~12 英寸产线）。ArF高端光刻胶研发平台建设项目”预计于 2023 年末建设完成，且与中科院联合承担的国家 02专项 EUV 光刻胶项目已通过国家验收。公司拥有中高档光刻胶生产基地，分别有百吨级环化橡胶系紫外负性光刻胶和千吨级负性光刻胶配套试剂生产线、G/I 线正胶生产线（500 吨/年）和正胶配套试剂生产线（1000 吨/年）、百吨级248nm 光刻胶生产线。
●晶瑞电材：子公司苏州瑞红产品主要应用于半导体及显示面板领域。目前已拥有负型光刻胶系列、宽谱正胶系列、G线系列、I线光刻胶系列、KrF 光刻胶系列等数十个型号产品。其中，紫外负型光刻胶和宽谱正胶及部分G线等高端产品已规模供应市场数十年；I线光刻胶已向国内中芯国际、合肥长鑫等知名大尺寸半导体厂商供货；高端KrF光刻胶已完成中试，KrF光刻胶生产及测试线目前已经基本建成，争取今年批量供货；ArF高端光刻胶研发工作已启动，已完成光刻机、匀胶显影机、扫描电镜、台阶仪等设备购置，研发工作正在有序开展中。
●南大光电：2020年底，南大光电自主研发的ArF光刻胶产品成功通过客户认证，成为通过产品验证的第一家国产ArF光刻胶企业。南大光电的 ArF 光刻胶可达90nm~14nm的集成电路工艺节点，ArF光刻胶产品正在多家下游客户处进行验证，已分别通过一家存储芯片制造企业的50nm存平台和一家逻辑芯片制造企业55nm技术节点上验证。同时其在今年透露，ArF光刻胶有小批量订单，尚未规模量产。公司目前已建成25吨产能的ArF光刻胶生产线。
●上海新阳：上海新阳则主攻KrF和干法ArF光刻胶，已经进入产能建设阶段。2021 年 6 月，上海新阳宣布，该公司自主研发的KrF（248nm）厚膜光刻胶产品通过了客户认证，并成功取得订单。目前，公司EUV光刻胶基本的研发工作正在进行中；ArF、ArF-i、ArF浸没式光刻胶进入样品测试阶段；KrF光刻胶已有订单客户超 3 家。
以上华懋科技、彤程新材、晶瑞电材、南大光电和上海新阳者五大企业是我国布局或量产半导体光刻胶的重要企业。由于光刻胶属于高技术产业，从产品技术分布看，晶瑞电材拥有：负型光刻胶系列、宽谱正胶系列、G 线系列、I 线光刻胶系列、KrF 光刻胶系列等数十个型号产品。从产能看，彤程新材公司全部投产后，光刻胶产能达6000吨。从光刻机数量看，彤程新材是国内唯一拥有荷兰ASML曝光机的光刻胶公司。从产业链布局来看，华懋科技是国内唯一一家拥有完备的光刻胶自供应链（单体+树脂+光酸+光刻胶），可以完全实现由初始原料到成品胶的自主化生产的企业。
国内半导体光刻胶重要厂商对比
半导体光刻胶国产替代难在哪儿？
目前，我国主要实现了PCB光刻胶的国产替代，国产化率超过50%，在国产光刻胶占比中PCB光刻胶达到94%。而在技术难度更高，直接关联于芯片生产的半导体光刻胶领域我国对外依赖较为严重，国产化率约为5%，在国产光刻胶生产占比中也仅为2%。半导体光刻胶作为典型的半导体制造材料，行业壁垒明显，主要包括技术壁垒、客户认证壁垒、生产规模壁垒、行政许可壁垒。
●技术壁垒：半导体光刻胶的生产技术较为复杂，有较大影响力的指标数量较多。其主要技术参数包括分辨率、对比度、敏感度，此外还有粘滞性黏度、粘附性等。其中分辨率描述形成的关键尺寸；对比度描述光刻胶从曝光区到非曝光区的陡度；敏感度为光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的最小能量值。诸多技术参数限制构成了光刻胶的技术壁垒。主要包括了配方技术、产品质量技术、原材料提取技术。以配方技术为例:由于光刻胶的下游包括了各类芯片及面板生产商，其产品各不相同，因此对于光刻胶性能要求也大相径庭。以半导体用光刻胶为例，按照正常工艺流程，一块芯片从晶圆到成品要经历50次左右的光刻过程，由于最终产品需求的不同，每次光刻的方式、要求、效果均有所差别，从而产生不同分辨率不同功效的芯片。光刻胶的配方是调节差异的重要变量。企业通过调节光刻胶配方，满足客户差异化的应用需求，是光刻胶制造商的核心技术之一。因此光刻胶配方是相关企业最重要的商业机密之一，受到专利权的保护，形成了严密的技术壁垒。
●客户认证壁垒：半导体光刻胶在内的微电子化学品技术要求高、产品更新换代快、产品功能性较强。因此其产品品质直接决定着下游电子产品的品质及生产效率。因此下游企业对于光刻胶生产企业的质量标准及供货能力要求较高，主要采用了认证采购的模式。认证周期一般较长，下游各行业企业均有一套详细的认证标准，全套认证耗时较长，而且企业认证体系标准往往是在行业质量标准上有所拔高，针对终端产品适应性差异提出技术要求。往往需要经历送样检验、技术研讨、下游企业信息回馈、生产企业技术改进、小批量试量产、大规模量产等多个环节，认证标准普遍较高。一般产品认证流程往往耗时达2-3年，认证阶段内光刻胶生产企业并无任何收入，对于企业资金链也形成了严峻考验。同时，由于光刻胶认证程序十分复杂，因此一旦与下游企业合作，一般情况下合作关系均比较稳定。这对于新入行企业产生明显的客户壁垒。
●生产规模壁垒：企业生产光刻胶不仅仅面临着高标准严要求，同时由于下游应用的多样性，企业需要生产不同品类的光刻胶以满足下游需求。如果企业不具备规模效益，则很难承担下游企业高品质多样化需求带来的成本扩大问题。因此投产规模成为了进入光刻胶行业的重要壁垒。同时光刻胶的溶剂往往具有一定腐蚀性，因此对于生产设备、环保设备、贮藏运输设备要求较高，以避免环境污染的同时提高产量。生产企业研发压力较大，如果没有强大的资金支持，生产企业难以在设备、研发及技术服务上同时取得优势。因此光刻胶产业还具备明显的资金壁垒。
●行政许可壁垒：光刻胶由于其腐蚀性较强，属于危险性化学品。近年来随着我国《安全生产组织条例》以及《危险化学品管理条例》的修订，对于危险化学品的准入及生产经营实行严格的认证许可制度。相关生产企业须取得各类的生产经营许可证方可投入生产。另一方面由于光刻胶生产作为化工产业的分支，对于环保压力较大。随着国家对于环保越来越看重，光刻胶生产企业被迫加大环保设施投入。安全及环保要求的提升，加大了新进入光刻胶领域生产的企业难度，形成了明显的行政许可壁垒。
以上四大壁垒极大困扰国内半导体光刻胶企业实现突破。以南大光电为例，尽管早在2021年7月即实现了包含7nm制程在内的ArF光刻胶通过国家项目验收，实现了技术壁垒的突破。但截至2023年2月8日，根据南大光电董秘在投资者互动平台表示，公司研发的ArF光刻胶多款产品正在下游客户进行认证，目前主要集中在90nm~28nm制程的工艺节点，14nm~7nm制程产品认证尚无明确计划。这证明了南大光电ArF光刻胶技术完成度仍有不足，中高端应用于90nm~28nm制程的工艺节点的半导体光刻胶仍处于持续技术研讨以及技术改进中，未达到规模试产阶段。从半导体光刻胶产品平均验证时长2~3年判断，南大光电半导体光刻胶产品验证周期或仍持续1~2年，突破客户认证壁垒仍有难度，距离实现规模量产尤其是应用于7nm制程的高端ArF光刻胶的量产仍待时日。因此，我国中高端半导体光刻胶虽有突破但距离打破封锁仍较远。
来源：中国化工信息周刊、 势银膜链、东方财富证券、半导体在线、建行投行、凯文蔡说材料等网络公开渠道，由中国化工信息周刊编辑整理，转载请注明出处。
