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國(guó)產(chǎn)光刻膠急需提速 國(guó)產(chǎn)化仍任重道遠(yuǎn)

半導(dǎo)體動(dòng)態(tài) ? 來(lái)源:芯智訊 ? 作者:浪客劍 ? 2020-03-19 09:11 ? 次閱讀

近年來(lái),雖然中國(guó)在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,涌現(xiàn)出了一批以華為海思為代表的優(yōu)秀的芯片設(shè)計(jì)企業(yè),但是在芯片制造領(lǐng)域,中國(guó)與國(guó)外仍有著不小的差距。不僅在半導(dǎo)體制程工藝上落后國(guó)外最先進(jìn)工藝近三代,特別是在芯片制造所需的關(guān)鍵原材料方面,與美日歐等國(guó)差距更是巨大。

即便強(qiáng)大如韓國(guó)三星這樣的巨頭,在去年7月,日本宣布限制光刻膠、氟化聚酰亞胺和高純度氟化氫等關(guān)鍵原材料對(duì)韓國(guó)的出口之后,也是被死死的“卡住了脖子”,急得如熱鍋上的螞蟻,卻又無(wú)可奈何。

最后還是日本政府解除了部分限制之后,才得以化解了危機(jī)。

而在美國(guó)制裁中興、華為,阻撓荷蘭向中國(guó)出口EUV光刻機(jī),遏制中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,以及日本限制半導(dǎo)體原材料向韓國(guó)出口等一系列事件的影響之下,中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“國(guó)產(chǎn)替代”也正在由芯片端,深入到上游半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。

而即將開始投資的國(guó)家大基金二期也或?qū)⒓哟髮?duì)于半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的投資。

今天芯智訊就為大家來(lái)系統(tǒng)的介紹下,半導(dǎo)體制造當(dāng)中所需的一種關(guān)鍵材料——光刻膠。

一、光刻膠概況

1、光刻膠概況

光刻膠又稱光致抗蝕劑,是光刻工藝的關(guān)鍵化學(xué)品,主要利用光化學(xué)反應(yīng)將所需要的微細(xì)圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工基片上,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,下游主要用于集成電路、面板和分立器件的微細(xì)加工,同時(shí)在 LED、光伏、磁頭及精密傳感器等制作過(guò)程中也有廣泛應(yīng)用,是微細(xì)加工技術(shù)的關(guān)鍵性材料。

光刻膠的主要成分為樹脂、單體、光引發(fā)劑及添加助劑四類。其中,樹脂約占 50%,單體約占35%,光引發(fā)劑及添加助劑約占15%。

光刻膠自 1959 年被發(fā)明以來(lái)就成為半導(dǎo)體工業(yè)最核心的工藝材料之一。隨后光刻膠被改進(jìn)運(yùn)用到印制電路板的制造工藝,成為 PCB 生產(chǎn)的重要材料。

二十世紀(jì) 90 年代,光刻膠又被運(yùn)用到平板顯示的加工制作,對(duì)平板顯示面板的大尺寸化、高精細(xì)化、彩色化起到了重要的推動(dòng)作用。

在半導(dǎo)體制造業(yè)從微米級(jí)、亞微米級(jí)、深亞微米級(jí)進(jìn)入到納米級(jí)水平的過(guò)程中,光刻膠也起著舉足輕重的作用。

總結(jié)來(lái)說(shuō),光刻膠產(chǎn)品種類多、專用性強(qiáng),需要長(zhǎng)期技術(shù)積累,對(duì)企業(yè)研發(fā)人員素質(zhì)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)儲(chǔ)備等都具有極高要求,企業(yè)需要具備光化學(xué)、有機(jī)合成、高分子合成、精制提純、微量分析、性能評(píng)價(jià)等技術(shù),具有極高的技術(shù)壁壘。

2、光刻膠主要用于圖形化工藝

以半導(dǎo)體行業(yè)為例,光刻膠主要用于半導(dǎo)體圖形化工藝。圖形化工藝是半導(dǎo)體制造過(guò)程中的核心工藝。圖形化可以簡(jiǎn)單理解為將設(shè)計(jì)的圖像從掩模版轉(zhuǎn)移到晶圓表面合適的位置。

一般來(lái)講圖形化主要包括光刻和刻蝕兩大步驟,分別實(shí)現(xiàn)了從掩模版到光刻膠以及從光刻膠到晶圓表面層的兩步圖形轉(zhuǎn)移,流程一般分為十步:1.表面準(zhǔn)備,2.涂膠,3.軟烘焙,4.對(duì)準(zhǔn)和曝光,5.顯影,6.硬烘焙,7.顯影檢查,8.刻蝕,9.去除光刻膠,10.最終檢查。

具體來(lái)說(shuō),在光刻前首先對(duì)于晶圓表面進(jìn)行清洗,主要采用相關(guān)的濕化學(xué)品,包括丙酮、甲醇、異丙醇、氨水、雙氧水、氫氟酸、氯化氫等。

晶圓清洗以后用旋涂法在表面涂覆一層光刻膠并烘干以后傳送到光刻機(jī)里。在掩模版與晶圓進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)以后,光線透過(guò)掩模版把掩模版上的圖形投影在光刻膠上實(shí)現(xiàn)曝光,這個(gè)過(guò)程中主要采用掩模版、光刻膠、光刻膠配套以及相應(yīng)的氣體和濕化學(xué)品。

對(duì)曝光以后的光刻膠進(jìn)行顯影以及再次烘焙并檢查以后,實(shí)現(xiàn)了將圖形從掩模版到光刻膠的第一次圖形轉(zhuǎn)移。在光刻膠的保護(hù)下,對(duì)于晶圓進(jìn)行刻蝕以后剝離光刻膠然后進(jìn)行檢查,實(shí)現(xiàn)了將圖形從光刻膠到晶圓的第二次圖形轉(zhuǎn)移。

目前主流的刻蝕辦法是等離子體干法刻蝕,主要用到含氟和含氯氣體。

在目前比較主流的半導(dǎo)體制造工藝中,一般需要 40 步以上獨(dú)立的光刻步驟,貫穿了半導(dǎo)體制造的整個(gè)流程,光刻工藝的先進(jìn)程度決定了半導(dǎo)體制造工藝的先進(jìn)程度。光刻過(guò)程中所用到的光刻機(jī)是半導(dǎo)體制造中的核心設(shè)備。

目前,ASML 最新的EUV光刻機(jī)NXE3400B 售價(jià)在一億歐元以上,媲美一架 F35 戰(zhàn)斗機(jī)。

二、光刻膠分類

1、正性光刻膠和負(fù)性光刻膠

光刻膠可依據(jù)不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。按照化學(xué)反應(yīng)和顯影的原理,光刻膠可分為正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。如果顯影時(shí)未曝光部分溶解于顯影液,形成的圖形與掩膜版相反,稱為負(fù)性光刻膠;如果顯影時(shí)曝光部分溶解于顯影液,形成的圖形與掩膜版相同,稱為正性光刻膠。

在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中,由于負(fù)性光刻膠在顯影時(shí)容易發(fā)生變形和膨脹的情況,一般情況下分辨率只能達(dá)到 2 微米,因此正性光刻膠的應(yīng)用更為廣泛。

2、按用途分類

光刻膠經(jīng)過(guò)幾十年不斷的發(fā)展和進(jìn)步,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,衍生出非常多的種類,按照應(yīng)用領(lǐng)域,光刻膠可以劃分為印刷電路板(PCB)用光刻膠、液晶顯示(LCD)用光刻膠、半導(dǎo)體用光刻膠和其他用途光刻膠。其中,PCB 光刻膠技術(shù)壁壘相對(duì)其他兩類較低,而半導(dǎo)體光刻膠代表著光刻膠技術(shù)最先進(jìn)水平。

(1)半導(dǎo)體用光刻膠

在半導(dǎo)體用光刻膠領(lǐng)域,光刻技術(shù)經(jīng)歷了紫外全譜(300~450nm)、G 線(436nm)、I 線 (365nm)、深紫外(DUV,包括 248nm 和 193nm)和極紫外(EUV)六個(gè)階段。相對(duì)應(yīng)于各曝光波長(zhǎng)的光刻膠也應(yīng)運(yùn)而生,光刻膠中的關(guān)鍵配方成份,如成膜樹脂、光引發(fā)劑、添加劑也隨之發(fā)生變化,使光刻膠的綜合性能更好地滿足工藝要求。

g 線光刻膠對(duì)應(yīng)曝光波長(zhǎng)為 436nm 的 g 線,制作 0.5 μm 以上的集成電路。

i 線光刻膠對(duì)應(yīng)曝光波長(zhǎng)為 365nm 的 i 線,制作 0.5-0.35 μ m 的集成電路。

g線和 i 線光刻膠是目前市場(chǎng)上使用量最大的光刻膠,都以正膠為主,主要原料為酚醛樹脂和重氮萘醌化合物。

KrF 光刻膠對(duì)應(yīng)曝光波長(zhǎng)為 248nm 的 KrF 激光光源,制作 0.25-0.15μ m 的集成電路,正膠和負(fù)膠都有,主要原料為聚對(duì)羥基苯乙烯及其衍生物和光致產(chǎn)酸劑。KrF 光刻膠市場(chǎng)今后將逐漸擴(kuò)大。

ArF光刻膠對(duì)應(yīng)曝光波長(zhǎng)為193nm的ArF激光光源,ArF干法制作 65-130 nm的集成電路,ArF 浸濕法可以對(duì)應(yīng) 45nm 以下集成電路制作。ArF 光刻膠是正膠,主要原料是聚脂環(huán)族丙烯酸酯及其共聚物和光致產(chǎn)酸劑。ArF 光刻膠市場(chǎng)今后將快速成長(zhǎng)。

根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù),2018年全球半導(dǎo)體用光刻膠市場(chǎng),G線&I線、KrF、ArF&液浸ArF三分天下,占比分別達(dá)到了24%、22%和42%。其中,ArF/液浸ArF 光刻膠主要對(duì)應(yīng)目前的先進(jìn) IC 制程,隨著雙/多重曝光技術(shù)的使用,光刻膠的使用次數(shù)增加,ArF 光刻膠的市場(chǎng)需求將加速擴(kuò)大。

在 EUV 技術(shù)成熟之前,ArF 光刻膠仍將是主流。未來(lái),隨著功率半導(dǎo)、傳感器、LED 市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)大,i 線光刻膠市場(chǎng)將保持持續(xù)增長(zhǎng)。

隨著精細(xì)化需求增加,使用 i 線光刻膠的應(yīng)用將被 KrF 光刻膠替代,KrF 光刻膠市場(chǎng)需求將不斷增加。

(2)LCD光刻膠

在LCD 面板制造領(lǐng)域,光刻膠也是極其關(guān)鍵的材料。根據(jù)使用對(duì)象的不同,可分為 RGB 膠(彩色膠)、BM膠(黑色膠)、OC 膠、PS 膠、TFT 膠等。

光刻工藝包含表面準(zhǔn)備、涂覆光刻膠、前烘、對(duì)準(zhǔn)曝光、顯影、堅(jiān)膜、顯影檢查、刻蝕、剝離、最終檢查等步驟,以實(shí)現(xiàn)圖形的復(fù)制轉(zhuǎn)移,制造特定的微結(jié)構(gòu)。

由于LCD是非主動(dòng)發(fā)光器件,其色彩顯示必須由本身的背光系統(tǒng)或外部的環(huán)境光提供光源,通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制器形成灰階顯示,再利用彩色濾光片產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三基色,依據(jù)混色原理形成彩色顯示畫面。

然而,彩色濾光片的產(chǎn)生,必須由光刻膠來(lái)完成。

彩色濾光片是由玻璃基板、黑色矩陣、顏色層、保護(hù)層及 ITO 導(dǎo)電膜構(gòu)成。其中,顏色層(Color)主要由三原色光刻膠分別經(jīng)涂布、曝光、顯影形成,是彩色濾光片最主要的部分。

黑色矩陣(Black Matrix,簡(jiǎn)稱 BM)是由黑色光刻膠作用形成的模型,作用為防止漏光。

從成本方面來(lái)看,彩色濾光片占面板總成本的 14%-16%,而彩色和黑色光刻膠占彩色濾光片成本的 27%左右,其中黑色光刻膠占比 6%-8%,光刻膠質(zhì)量的好壞將直接影響到濾光片的顯色性能。

除了RGB光刻膠和黑色光刻膠之外,TFT Array 正性光刻膠也非常重要,其主要用于 TFT-LCD 制程中的 Array 段,主導(dǎo) TFT 設(shè)計(jì)的圖形轉(zhuǎn)移,其解析度、熱穩(wěn)定性、剝膜性、抗蝕刻能力都優(yōu)于負(fù)性光刻膠。

三、光刻膠市場(chǎng)空間

1、全球光刻膠需求不斷增長(zhǎng)

在半導(dǎo)體、LCD、PCB 等行業(yè)需求持續(xù)擴(kuò)大的拉動(dòng)下,光刻膠市場(chǎng)將持續(xù)擴(kuò)大。2018 年全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模為 85 億美元,2014-2018 年復(fù)合增速約 5%。據(jù) IHS數(shù)據(jù),未來(lái)光刻膠復(fù)合增速有望維持 5%。

按照下游應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看,根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示,目前半導(dǎo)體光刻膠占比 24.1%,LCD 光刻膠占比 26.6%, PCB 光刻膠占比 24.5%,其他類光刻膠占比 24.8%。

伴隨著全球半導(dǎo)體、液晶面板以及消費(fèi)電子等產(chǎn)業(yè)向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移,國(guó)內(nèi)對(duì)光刻膠需求量迅速增量。2011-2017 年,國(guó)內(nèi)光刻膠需求復(fù)合增速達(dá) 14.69%,至 2017 年底已達(dá)7.99 萬(wàn)噸;國(guó)內(nèi)光刻膠市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速達(dá) 11.59%,至 2017 年底已達(dá) 58.7 億元。

從產(chǎn)量來(lái)看,2017 年我國(guó)光刻膠產(chǎn)量達(dá)到 7.56 萬(wàn)噸,2011-2017 年復(fù)合增速 15.83%;本土光刻膠產(chǎn)量達(dá)到 4.41 萬(wàn)噸,2011-2017 年復(fù)合增速 11.87%。

國(guó)內(nèi)目前光刻膠主要集中在 PCB 領(lǐng)域,高技術(shù)壁壘的 LCD 和半導(dǎo)體光刻膠主要依賴進(jìn)口。

2、半導(dǎo)體市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)

全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模近年來(lái)增速平穩(wěn),2012-2018 年復(fù)合增速 8.23%。其中,中國(guó)大陸集成電路銷售規(guī)模從 2158 億元迅速增長(zhǎng)到 2018 年的 6531 億元,復(fù)合增速為20.27%,遠(yuǎn)超全球其他地區(qū),全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速向大陸轉(zhuǎn)移。

集成電路一般分為設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)三個(gè)子行業(yè),在制造和封測(cè)行業(yè)中,均需要大量的半導(dǎo)體新材料支持。

2018 年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)產(chǎn)值為 519.4 億美元,同比增長(zhǎng) 10.68%。其中晶圓制造材料和封裝材料分別為 322 億美元和 197.4 億美元,同比+15.83%和+3.30%。

2018年,在市場(chǎng)產(chǎn)值為 322 億美金的半導(dǎo)體制造材料中,大硅片、特種氣體、光掩模、CMP材料、光刻膠、光刻膠配套、濕化學(xué)品、靶材分別占比 33%、14%、13%、7%、6%、7%、4%、3%。

分地區(qū)來(lái)看,目前大陸半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模 83 億美元,全球占比 16%,僅次于中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó),為全球第三大半導(dǎo)體材料區(qū)域。

伴隨著全球半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展,全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)。2018 年全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模 20.29 億美元,同比增長(zhǎng) 15.83%。其中,中國(guó)半導(dǎo)體光刻膠規(guī)模占全球比重最大,達(dá)到 32%。

其次是美洲地區(qū),其光刻膠市場(chǎng)規(guī)模占全球比重為21%。亞太地區(qū)緊跟其后,光刻膠市場(chǎng)規(guī)模占全球比重為 20%。歐洲、日本地區(qū)所占比重較低,大約均為 9%。

3、LCD光刻膠需求快速增長(zhǎng)

全球面板市場(chǎng)穩(wěn)步上升,產(chǎn)能向大陸轉(zhuǎn)移,催生 LCD 光刻膠需求增長(zhǎng)。

據(jù) IHS 2019年 6 月發(fā)布的數(shù)據(jù),2019 年全球 TFT-LCD 和 OLED 整體平板顯示容量約為 3.34 億平方米,2023 年有望上升至 3.75 億平方米,其中,TFT-LCD 面板市場(chǎng)容量約為 3.09 億平方米,未來(lái)需求將穩(wěn)步增長(zhǎng)。

全球 LCD 面板產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了“美國(guó)研發(fā)—日本發(fā)展—韓國(guó)超越—臺(tái)灣崛起—大陸發(fā)力”的過(guò)程,美國(guó)最早研發(fā)出 LCD 技術(shù)后,80 年代后期由日本廠商將 LCD 技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,全球面板產(chǎn)業(yè)幾乎被日本企業(yè)壟斷。

90 年代后,韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣面板廠快速崛起,開始長(zhǎng)時(shí)間主導(dǎo)市場(chǎng),大陸面板自 2009 年開始發(fā)力,以京東方為首的大陸面板廠商產(chǎn)能持續(xù)翻倍增長(zhǎng)。

據(jù) IHS 數(shù)據(jù),2018 年大陸 LCD 產(chǎn)能占有率已達(dá)到 39%,預(yù)計(jì) 2023 年大陸產(chǎn)能將占全球總產(chǎn)能的 55%。

面板產(chǎn)能擴(kuò)張促進(jìn) LCD 光刻膠需求增長(zhǎng)。隨著全球面板產(chǎn)能向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移,LCD光刻膠需求量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。

據(jù) CINNO Research 預(yù)估,2022 年大陸 TFT Array正性光刻膠(包含 LTPS 基板)需求量將達(dá)到 1.8 萬(wàn)噸,彩色光刻膠需求量為 1.9 萬(wàn)噸,黑色光刻膠需求量為 4100 噸,光刻膠總產(chǎn)值預(yù)計(jì)高達(dá) 15.6 億美金。

四、光刻膠市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

光刻膠行業(yè)由于技術(shù)壁壘高并且要與光刻設(shè)備協(xié)同研發(fā),呈現(xiàn)出寡頭競(jìng)爭(zhēng)的格局。

根據(jù) 《現(xiàn)代化工》的 數(shù)據(jù),目前全球前五大光刻膠廠商占據(jù)全球市場(chǎng)約 87%的市場(chǎng)份額。

其中,日本的光刻膠行業(yè)形成龍頭領(lǐng)跑的狀態(tài),日本 JSR、東京應(yīng)化、日本信越與富士電子材料市占率合計(jì)達(dá)到 72%。大陸內(nèi)資企業(yè)所占市場(chǎng)份額不足 10%。

目前,在全球半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域,也主要被日本合成橡膠(JSR)、東京應(yīng)化(TOK)、羅門哈斯、日本信越和富士材料等頭部廠商所壟斷。

其中,在高端半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)上,全球的 EUV 和 ArF i 光刻膠主要是 JSR、陶氏和信越化學(xué)等供應(yīng)商,占有份額最大的是 JSR、信越化學(xué),TOK 也有研發(fā)。

每家的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)有所不同:

1) JSR:全球最大的,技術(shù)是最領(lǐng)先的,客戶服務(wù)的對(duì)象主要傾向于三大家:Intel、三星和臺(tái)積電。JSR 以技術(shù)引領(lǐng)整個(gè)光刻膠技術(shù)發(fā)展。產(chǎn)品跨度非常大,從現(xiàn)有的 I-line、KrF、ArF、ArF i、EUV光刻膠,都有產(chǎn)品。下游行業(yè)也不僅限于 IC,如封裝行業(yè)、其他的行業(yè)。

2) TOK:專注于做光刻膠及配套試劑,目前在行業(yè)里 G、I 線,KrF 和 ArF 都有些市場(chǎng)份額,但是在高端技術(shù)上落后于 JSR、陶氏和信越化學(xué)。

3) 陶氏:光刻膠事業(yè)部已經(jīng)并到杜邦,光刻膠只是杜邦的一種產(chǎn)品。客戶是 Intel、 IBM 體系,在美國(guó)和新加坡、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的占有率高,但在大陸市場(chǎng)占有率不是很高。在低端的 6 寸市場(chǎng)的份額較大。

4) 富士電子材料在主流的 IC 的份額不是很大,其實(shí)是在 OLED,包括平板顯示部分的市占份額很大。

5) 信越化學(xué)也是跟 JSR、陶氏一樣,都是大化工企業(yè),不光供應(yīng)光刻膠,也供應(yīng) Wafer,供應(yīng)其他這些材料,主要產(chǎn)品包括 KrF、ArF,ArF immersion 光刻膠,EUV 也在開發(fā)。

而在全球LCD光刻膠市場(chǎng),RGB和BM光刻膠核心技術(shù)則由日韓企業(yè)壟斷。LCD 光刻膠的核心技術(shù)在于高分子顏料的制備和生產(chǎn),目前該技術(shù)主要掌握在 Ciba 等日本顏料廠商手中。

其中RGB光刻膠的主要生產(chǎn)商有 JSR 、住友化學(xué)、三菱化學(xué)、LG 化學(xué)等公司;黑色光刻膠的主要生產(chǎn)商有東京應(yīng)化、新日鐵化學(xué)、三菱化學(xué)、CHEIL、ADEKA等公司,幾家占到全球總產(chǎn)量的 90%;

TFT Array正性光刻膠供應(yīng)商主要有日本東京應(yīng)化(TOK)、美國(guó)羅門哈斯(Rohm&Haas)、德國(guó)默克公司、韓國(guó) AZ、DONGJINSEMICHEM和臺(tái)灣永光化學(xué);

OC 光刻膠主要供應(yīng)商包括 JSR、JNC、LGC、三星、科隆等;PS 光刻膠主要供應(yīng)商包括 JSR、CMC、三星、LGC、TNP 等。

六、國(guó)產(chǎn)光刻膠急需提速

雖然,近幾年全球光電產(chǎn)業(yè)、消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)愈加明顯,隨著下游產(chǎn)品 PCB、LCD、半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)于LCD、半導(dǎo)體的需求量迅猛增加。

但是,我國(guó)光刻膠行業(yè)發(fā)展和起步時(shí)間較晚,應(yīng)用結(jié)構(gòu)較為單一,主要集中于 PCB 光刻膠,相關(guān)企業(yè)包括廣信材料,容大感光等。但是在LCD和半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)和國(guó)外差距仍然較大,嚴(yán)重依賴進(jìn)口。

1、國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局

根據(jù)信越官網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示,國(guó)內(nèi)光刻膠產(chǎn)值當(dāng)中,PCB光刻膠的占比高達(dá)95%,半導(dǎo)體光刻膠和LCD光刻膠產(chǎn)值占比都僅有2%。

根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)也顯示,我國(guó) PCB光刻膠產(chǎn)值占比為94.4%, 而 LCD 和半導(dǎo)體用光刻膠產(chǎn)值占比分別僅為 2.7%和 1.6%。

2015年中國(guó)光刻膠行業(yè)前五大外資廠商市占率已達(dá)到 89.7%,分別為臺(tái)灣長(zhǎng)興化學(xué)、日立化成、日本旭化成、美國(guó)杜邦及臺(tái)灣長(zhǎng)春化工。相較之下,中國(guó)企業(yè)市場(chǎng)份額不足10%,主要有晶瑞股份、北京科華、飛凱材料、廣信材料、容大感光等。

在國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)廠商的光刻膠供應(yīng)方面, TOK 份額是很高的,陶氏也有相對(duì)應(yīng)的一些份額;在國(guó)內(nèi)晶圓代工廠方面,信越化學(xué)和 TOK 份額最大,JSR 和陶氏份額很少。

2、光刻膠的國(guó)產(chǎn)化

目前國(guó)內(nèi)在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域有布局的國(guó)產(chǎn)廠商主要有蘇州瑞紅、北京科華微電子、晶瑞股份(瑞紅)、南大光電、上海新陽(yáng)、江蘇漢拓、廈門恒坤等。

其中:

1)蘇州瑞紅:于 1993 年開始生產(chǎn)光刻膠,承擔(dān)了國(guó)家重大科技項(xiàng)目 02 專項(xiàng)“i 線光刻膠產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目,目前 i 線光刻膠量產(chǎn),KrF 光刻膠處于研發(fā)過(guò)程。

2) 北京科華:6 寸的 G 線、I 線市場(chǎng)份額較高;8 寸、12 寸里面 I-line、KrF 都有突破,目前份額較??;ArF干法光刻膠已經(jīng)處于研發(fā)及客戶認(rèn)證階段。

3) 晶瑞股份:子公司瑞紅在光刻膠領(lǐng)域深耕多年,率先實(shí)現(xiàn)了 i 線光刻膠的量產(chǎn),可以實(shí)現(xiàn) 0.35μm 的分辨率。目前光刻膠產(chǎn)品已有幾家 6 寸客戶使用,2018 年進(jìn)入中芯國(guó)際天津工廠 8 寸線測(cè)試并獲批量使用;公司未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展 248nm,將著力發(fā)展相關(guān)業(yè)務(wù)。

4) 南大光電:于 2017 年開始研發(fā)“193nm 光刻膠項(xiàng)目”,并承擔(dān)“ArF 光刻膠產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”02 專項(xiàng)項(xiàng)目。公司已在寧波經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)建設(shè) 25 噸 KrF 光刻膠生產(chǎn)線,預(yù)計(jì)三年達(dá)產(chǎn)銷售。

5)上海新陽(yáng):在已立項(xiàng)研發(fā)用于邏輯與模擬芯片 ArF 光刻膠基礎(chǔ)上,增加用于存儲(chǔ)器芯片的半導(dǎo)體厚膜光刻膠(KrF)的研發(fā)立項(xiàng);

6) 江蘇漢拓:公司致力于高端光刻膠產(chǎn)品及其材料的自主研發(fā),生產(chǎn)及銷售,已經(jīng)形成了電子束光刻膠和DUV光刻膠的系列產(chǎn)品,同時(shí)開發(fā)生產(chǎn)出了相應(yīng)的光刻膠的關(guān)鍵材料-光刻膠專用樹脂。

7) 廈門恒坤:主攻 DRAM 市場(chǎng),2018年成功導(dǎo)入IC大廠并批量供貨。2019年初,公司宣布投資4.5億在福建漳州高新區(qū)建設(shè)年產(chǎn)120噸的光刻膠工廠,分兩期建設(shè),其中一期投資1.5億元,先行生產(chǎn)非感光光刻膠,二期用地100畝,主要生產(chǎn)Arf、Krf光刻膠及配套材料。

與此同時(shí),中國(guó)企業(yè)也積極布局 LCD 光刻膠領(lǐng)域。相關(guān)企業(yè)主要有:雅克科技、容大感光、飛凱材料、永太科技、北旭電子、中國(guó)電子彩虹集團(tuán)、江蘇博硯電子等。

其中:

1)雅克科技:子公司斯洋國(guó)際與 LG 化學(xué)簽署《業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議》,擬購(gòu)買 LG 化學(xué)下屬的彩色光刻膠事業(yè)部的部分經(jīng)營(yíng)性資產(chǎn),包括與彩色光刻膠業(yè)務(wù)相關(guān)的部分生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備、存貨、知識(shí)產(chǎn)權(quán)類無(wú)形資產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)性應(yīng)收賬款等,并在交割后于韓國(guó)投資建設(shè)彩色光刻膠工廠,成為 LG Display Co.,的長(zhǎng)期供應(yīng)商。

2)容大感光:公司原規(guī)劃于2018年年底建成1000噸的光刻膠生產(chǎn)線,但直至2019年底仍未實(shí)現(xiàn)。

2019年12月,容大感光對(duì)外表示,已經(jīng)建立了基本的光刻膠研發(fā)、測(cè)試平臺(tái)。未來(lái)將會(huì)進(jìn)一步加大對(duì)研發(fā)的投入,擴(kuò)大平板顯示、發(fā)光二極管(LED)、集成電路芯片領(lǐng)域光刻膠的生產(chǎn)產(chǎn)能,實(shí)現(xiàn)公司大亞灣工廠千噸級(jí)TFT、OLED、mini-LED、micro-LED、IC用光刻膠產(chǎn)品的量產(chǎn)。

3)飛凱材料:飛凱材料子公司和成顯示是國(guó)產(chǎn)高端 TFT 及中端 TN/STN 液晶材料的重要供應(yīng)商,下游客戶包括京東方、華星光電以及中電熊貓等大中型面板廠商。同時(shí)公司也在持續(xù)推進(jìn) TFT 光刻膠項(xiàng)目,截至 2019 年半年報(bào)已經(jīng)累計(jì)投入 5407 萬(wàn)元,工程進(jìn)度達(dá) 93.22%。

4)北旭電子:是京東方全資子公司,2019 年計(jì)劃在葛店投資 5 億元建設(shè)光刻膠項(xiàng)目,第一期將年產(chǎn)3000噸TFT-LCD用光刻膠生產(chǎn)線整體搬遷,同時(shí)擴(kuò)產(chǎn)到年產(chǎn)5000噸,第二期主要建設(shè)半導(dǎo)體用光刻膠、PI 液、有機(jī)絕緣膜等生產(chǎn)線。

5)中國(guó)電子彩虹集團(tuán):2017年5月,中國(guó)電子彩虹集團(tuán)與德國(guó)默克公司達(dá)成合作,投資5800萬(wàn)元建設(shè)彩虹正性光刻膠項(xiàng)目。項(xiàng)目于2018年6月30日完成設(shè)備調(diào)試及試生產(chǎn),7月17日正式投產(chǎn)。項(xiàng)目投產(chǎn)后,可年產(chǎn)液晶正性光刻膠1800噸。

6)江蘇博硯電子:自2014 年起就與北化成立聯(lián)合研究中心,推進(jìn)黑色光刻膠的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,現(xiàn)已擁有 1000 噸/年黑色光刻膠產(chǎn)能,成功打破國(guó)外壟斷。

雖然目前光刻膠的國(guó)產(chǎn)化正在加速,但是在半導(dǎo)體和LCD所需高端光刻膠上與國(guó)外仍有較大差距。并且,目前的國(guó)產(chǎn)光刻膠的很多原材料也主要依賴于進(jìn)口。

前面提到,光刻膠主要由樹脂、溶劑(單體)、感光劑、添加劑四種成分組成,其中:樹脂基本上都從美、日、韓進(jìn)口;感光劑從日本進(jìn)口為主,因此國(guó)內(nèi)光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈布局還很少。

不過(guò),強(qiáng)力新材與北京科華有一些原材料方面的合作,但還沒有做到量產(chǎn)階段。

目前國(guó)內(nèi)僅濟(jì)南圣泉能供應(yīng) I-line 樹脂,但是僅限于低端產(chǎn)品。

總的來(lái)說(shuō),光刻膠的國(guó)產(chǎn)化仍任重道遠(yuǎn)!
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