半導(dǎo)體制造核心材料，國產(chǎn)替代突圍在即。

光刻技術(shù)，特指在集成電路制造中，利用光學(xué)-化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)、物理刻蝕方法，將電路圖形傳遞到單晶表面或介質(zhì)層上，形成有效圖形窗口或功能圖形的一種工藝技術(shù)。

包括我們熟知的極紫外光刻技術(shù)（EUV）在內(nèi)，光刻技術(shù)已經(jīng)在大規(guī)模集成電路的制造過程中被廣泛使用，工藝的先進(jìn)程度決定著芯片的最小特征尺寸。

而光刻膠作為光刻工藝中最核心的耗材，其性能更是決定著光刻質(zhì)量。這是一個(gè)技術(shù)門檻頗高的行業(yè)，主要由日本、美國的企業(yè)把持，而國產(chǎn)化率則相對較低。

隨著近年來中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)掀起了一股國產(chǎn)化替代的浪潮，國內(nèi)企業(yè)也開始加速高端光刻膠產(chǎn)品研發(fā)。

在近期國投證券發(fā)布的報(bào)告《高端國產(chǎn)替代系列--光刻膠：半導(dǎo)體制造核心材料，國產(chǎn)替代突圍在即》一文里，分析師從多個(gè)角度介紹了光刻膠國產(chǎn)化最新進(jìn)展。

以下內(nèi)容為報(bào)告重點(diǎn)內(nèi)容節(jié)選：

一、光刻膠是光刻工藝的關(guān)鍵材料

光刻膠是利用光化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)光刻工藝將所需要的微細(xì)圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工基片上的圖形轉(zhuǎn)移介質(zhì)，是光刻工藝得以實(shí)現(xiàn)選擇性刻蝕的關(guān)鍵材料，被廣泛應(yīng)用于光電信息產(chǎn)業(yè)的微細(xì)圖形線路的加工制作。

在大規(guī)模集成電路的制造過程中，光刻和刻蝕技術(shù)是精細(xì)線路圖形加工中最重要的工藝，占芯片制造時(shí)間的40%-50%。以集成電路為例，光刻工藝的過程可概括為涂膠、曝光、顯影等環(huán)節(jié)。

光刻膠按照下游應(yīng)用領(lǐng)域不同，可分為半導(dǎo)體光刻膠、PCB光刻膠和顯示光刻膠。其中PCB光刻膠的技術(shù)難度相對較低，半導(dǎo)體光刻膠的技術(shù)壁壘最高。

光刻膠配套試劑是光刻工藝中與光刻膠配套使用的濕化學(xué)品，主要包括增黏劑、稀釋劑、去邊劑、顯影液、剝離液等。大部分配套試劑的組分是有機(jī)溶劑和微量添加劑，溶劑和添加劑都是具有低金屬離子及顆粒含量的高純試劑。

目前，全球光刻膠市場有望突破百億美金，國內(nèi)市場增速高于全球。隨著5G、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的快速發(fā)展以及時(shí)代信息化的推進(jìn)，半導(dǎo)體、顯示面板和PCB等光刻膠下游應(yīng)用的需求逐步提升。

據(jù)Data bridge和HDIN Research數(shù)據(jù)顯示，2021年全球光刻膠市場規(guī)模為91.8億美元，預(yù)計(jì)2022-2027復(fù)合增長率（CAGR）為5.4%，至27年市場規(guī)模達(dá)122.5億美元。

在市場需求增長及國產(chǎn)自主化政策推動(dòng)下，疊加產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移等因素，我國光刻膠市場規(guī)模加速擴(kuò)增，2021年國內(nèi)光刻膠市場規(guī)模為93.3億元，同比增長11.07%。預(yù)計(jì)2023年我國光刻膠市場規(guī)模將達(dá)到109.2億元，同比增長10.78%，高于全球平均水平。

整體來說，半導(dǎo)體光刻膠市場增速高于整體市場，國內(nèi)市場規(guī)模增速遠(yuǎn)高于全球。其中全球市場前三大應(yīng)用占比合計(jì)超75%，國內(nèi)市場中PCB光刻膠仍占主流。而半導(dǎo)體光刻膠市場中以ArF份額最高，EUV增速最快。

二、光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈高壁壘，多環(huán)節(jié)亟待突破

1、供給端：上游原材料壁壘高、自給率低，國產(chǎn)化需求迫切

光刻膠主要由樹脂（Resin）、感光劑（Sensitizer）、溶劑（Solvent）及添加劑組成。從成分來看，光刻膠含量成分占比分別為溶劑0-90%、樹脂10%-40%、感光劑1%-8%、添加劑1%。

從成本來看，樹脂占光刻膠總成本的比重最大，以KrF光刻膠為例，樹脂成本占比高達(dá)約75%，感光劑約為23%，溶劑約為2%。根據(jù)南大光電公告，在ArF光刻膠中，樹脂以丙二醇甲醚醋酸酯為主，質(zhì)量占比僅5%-10%，但成本占光刻膠原材料總成本的97%以上。

具體來看，樹脂是光刻膠原材料的最核心成分，成本價(jià)值量占比最高。而高端光刻膠對樹脂性能要求更高，各類光刻膠樹脂難以通用。

總體來說，半導(dǎo)體光刻膠單體合成技術(shù)難度大，穩(wěn)定性、純度要求高，價(jià)格貴。

高端光刻膠原料進(jìn)口難度高，國產(chǎn)替代需求緊迫。全球范圍內(nèi)光刻膠原料大廠主要來自日本，一類是自產(chǎn)樹脂的光刻膠廠商，如信越化學(xué)、杜邦；另一類是專門生產(chǎn)原料的生產(chǎn)商，如光刻膠樹脂廠商：東洋合成、住友電木、三菱化學(xué)等。

光刻膠光引發(fā)劑廠商包括：巴斯夫、黑金化成、臺(tái)灣優(yōu)禘、國內(nèi)的強(qiáng)力新材等。

因此對于國內(nèi)光刻膠廠商，實(shí)現(xiàn)高端光刻膠突破，需先解決原料穩(wěn)定供應(yīng)難題。

2、制造端：高端光刻膠產(chǎn)品配方技術(shù)復(fù)雜，研發(fā)投入大，制備要求高

光刻膠由分辨率、對比度、敏感度、粘滯性黏度、粘附性、抗蝕性和表面張力等參數(shù)指標(biāo)評估。

壁壘一：配方復(fù)雜，無法通過現(xiàn)有產(chǎn)品反推配方，不同光刻膠配方差異大。

光刻膠是一種經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計(jì)的復(fù)雜、精密的配方產(chǎn)品，由成膜劑、光敏劑、溶劑和添加劑等不同性質(zhì)的原料，通過不同的排列組合，經(jīng)過復(fù)雜、精密的加工工藝而制成，是一項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)型學(xué)科，無法通過現(xiàn)有產(chǎn)品反向推斷原材料配方。

以EUV光刻膠為例，EUV光刻膠有多種技術(shù)方向，如有機(jī)無機(jī)雜化體系、將酸敏感基團(tuán)引入聚合物主鏈等。國內(nèi)目前能同時(shí)達(dá)到具有高靈敏度、高分辨率、低LWR（線寬粗糙度）且成本較低、易于工業(yè)化生產(chǎn)的EUV光刻膠體系還在研究階段，未量化生產(chǎn)。

壁壘二：前期研發(fā)投入高昂，高端光刻機(jī)設(shè)備進(jìn)口受限。

光刻膠研發(fā)費(fèi)用高，設(shè)備支出投入巨大。光刻膠廠商需要購買光刻機(jī)用于內(nèi)部配方測試，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果調(diào)整配方。

根據(jù)2021年晶瑞電材公告，單一臺(tái)ArF光刻機(jī)需支出1.5億元，設(shè)備總支出為3.4億元。根據(jù)國際光刻機(jī)巨頭ASML公告，2022年ASML公司單臺(tái)EUV光刻機(jī)平均售價(jià)在1.76 億歐元，ArFi浸沒式光刻機(jī)平均售價(jià)在0.65億歐元。

另一方面，高端光刻機(jī)依賴進(jìn)口，影響產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度。自2019年12月瓦森納協(xié)議修訂以來，美國、日本等成員國對我國半導(dǎo)體出口一般按照N-2原則審批，即比最先進(jìn)的技術(shù)晚兩代。

根據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫的數(shù)據(jù)，光刻機(jī)國外廠商的交期是3～5年，不確定性增加。國內(nèi)進(jìn)口高端光刻機(jī)受限，阻礙了和光刻機(jī)相配套光刻膠的研發(fā)突破。

壁壘三：產(chǎn)品穩(wěn)定性難控制和潔凈度要求高。

高端光刻膠的制備過程需要嚴(yán)格控制產(chǎn)品穩(wěn)定和金屬雜質(zhì)含量。光刻膠生產(chǎn)工藝采用分步法以保證各生產(chǎn)批次間的穩(wěn)定性。

3、需求端：半導(dǎo)體光刻膠品類需求多，導(dǎo)入認(rèn)證周期長

芯片制程越高，所使用的光刻膠品類越多。

集成電路為多層結(jié)構(gòu)，相同層的工藝方案沒有規(guī)定一致，因此不同的制造廠會(huì)采用不同的光刻方案。以鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）的半導(dǎo)體邏輯器件為例，從下到上每一層的圖形實(shí)現(xiàn)都需要依賴不同的光刻技術(shù)，從而需要不同的光刻膠。

三、晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)+制程升級(jí)，驅(qū)動(dòng)國內(nèi)市場需求擴(kuò)增

半導(dǎo)體光刻膠廣泛應(yīng)用于汽車電子、MEMS、存儲(chǔ)IC、邏輯IC等制造過程，芯片制程節(jié)點(diǎn)提升帶動(dòng)高端光刻膠需求。

隨著半導(dǎo)體景氣周期提振，稼動(dòng)率提升將拉動(dòng)光刻膠等半導(dǎo)體材料需求。1、下游手機(jī)、可穿戴設(shè)備市場出貨增長。2、客戶端庫存消化基本完成，代工晶圓廠逐步走出周期底。

除此以外，兩大因素驅(qū)動(dòng)國內(nèi)市場需求擴(kuò)增：

驅(qū)動(dòng)因素一：晶圓廠產(chǎn)能擴(kuò)張，半導(dǎo)體光刻膠用量增加。

隨著產(chǎn)能建設(shè)規(guī)劃有序推進(jìn)，國內(nèi)晶圓廠新增項(xiàng)目數(shù)領(lǐng)先。根據(jù)SEMI 2024年1月公布的《全球晶圓廠預(yù)測》報(bào)告，從2022年至2024年期間，全球?qū)⑼度虢ㄔO(shè)82個(gè)晶圓廠，預(yù)期中國將擴(kuò)大其在全球半導(dǎo)體產(chǎn)能占比。中國大陸制造商預(yù)計(jì)2024年將展開18座新晶圓廠，產(chǎn)能年增長率將從2023年的12%提升至2024年的13%，中國臺(tái)灣、韓國、日本預(yù)計(jì)自2024年起分別將有5座、1座和4座新晶圓廠投產(chǎn)。

此外，全球晶圓廠產(chǎn)能穩(wěn)步擴(kuò)充，國內(nèi)晶圓產(chǎn)能比重進(jìn)一步提升。根據(jù)SEMI預(yù)測，全球半導(dǎo)體制造商2026年將推升12寸晶圓廠產(chǎn)能至每月960萬片（wpm）的歷史新高。12寸晶圓產(chǎn)能經(jīng)2021-2022年連續(xù)擴(kuò)充后，2023年因存儲(chǔ)、邏輯芯片需求疲軟，擴(kuò)張速度將有所趨緩。

驅(qū)動(dòng)因素二：制程節(jié)點(diǎn)升級(jí)&先進(jìn)制程多次曝光，光刻膠需求量價(jià)齊升。

隨著單個(gè)芯片光刻膠用量增加，疊加先進(jìn)制程芯片出貨占比提升。

而制程升級(jí)帶動(dòng)光刻次數(shù)增加，單位面積光刻膠價(jià)值量提升。

另外，下游客戶端導(dǎo)入及驗(yàn)證周期長，國產(chǎn)頭部廠商具有自主替代先發(fā)優(yōu)勢。

四、半導(dǎo)體光刻膠市場海外壟斷，國產(chǎn)化空間大難度高

全球光刻膠市場集中度高，日美韓等海外廠商壟斷。2021 年全球光刻膠市場份額前五名依次為東京應(yīng)化、JSR、信越化學(xué)、陶氏化學(xué)、富士膠片，合計(jì)占比 79.5%。

其中半導(dǎo)體光刻膠技術(shù)壁壘較高，日系龍頭廠商技術(shù)領(lǐng)先，已實(shí)現(xiàn)高端光刻膠量產(chǎn)。東京應(yīng)化、JSR、信越化學(xué)、住友化學(xué)、富士膠片、韓國東進(jìn)、美國杜邦已覆蓋所有不同曝光波長的半導(dǎo)體光刻膠類型。

目前我國半導(dǎo)體光刻膠的國產(chǎn)化率極低，且產(chǎn)品越高端國產(chǎn)化率越低。

但好消息是，多重因素助力國產(chǎn)化，國內(nèi)光刻膠廠商加速突破。

優(yōu)勢一：國家政策支持，高端產(chǎn)品國產(chǎn)化突破勢在必行。政府補(bǔ)助及大基金支持，助力行業(yè)產(chǎn)業(yè)化升級(jí)。

優(yōu)勢二：產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作緊密，國產(chǎn)廠商尋求突破。首先，同步布局上游原材料端自研自產(chǎn)。其次下游晶圓廠需求互補(bǔ)，配合緊密。

優(yōu)勢三：夯實(shí)中低端g/i線光刻膠實(shí)力，持續(xù)發(fā)力高端。半導(dǎo)體光刻膠國產(chǎn)化率極低，在國產(chǎn)替代迫切需求下，光刻膠國內(nèi)廠商大力投入高端光刻膠產(chǎn)業(yè)化，g/i線產(chǎn)品布局全面，積極布局并推進(jìn)高端KrF、ArF光刻膠的研發(fā)送樣。

最后，記得關(guān)注微信公眾號(hào)：鎂客網(wǎng)（im2maker），更多干貨在等你！