光刻胶是材料领域最受外资限制的环节之一,被称为电子化学品中的“皇冠”。近年来我国光刻胶产业链初步打造完成,上下游逐渐打通,下游需求扩大,拉动光刻胶市场规模增长。据中商情报网数据显示,2022年我国光刻胶市场规模为98.6亿元,同比增长5.68%。#光刻胶##半导体##芯片#
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光刻胶是晶圆制造重要材料,又名光致抗蚀剂,是一种感光材料,是在通过紫外光、电子束、离子束、X射线等照射或辐射后,其溶解度会发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。在光的照射下发生溶解度的变化,可以通过曝光、显影及刻蚀等一系列步骤将掩膜板上的图形转移到基片上。光刻胶是电子产品细微加工技术的关键性电子产品,被广泛应用于半导体、液晶显示(LCD)、印刷电路板(PCB)等领域。光刻胶具有光化学敏感性,经过曝光、显影、刻蚀等工艺,可以将设计好的微细图形从掩模版转移到待加工基片。
光刻胶按显示的效果,可分为正性光刻胶和负性光刻胶。如果显影时未曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相反,称为负性光刻胶。负性光刻胶中聚合物的短链分子因光照而交联成为长链分子,曝光部分会因此硬化留在基底上,未曝光的光刻胶被清除。如果显影时曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相同,称为正性光刻胶,正性光刻胶在特定光线照射下会发生反应并变成溶剂,曝光部分的光刻胶可以被清除。由于负性光刻胶显影时易变形和膨胀,分辨率通常只能达到2微米,因此正性光刻胶的应用更为普及。
资料来源:三星根据应用领域,光刻胶可分为半导体光刻胶、LCD光刻胶和PCB光刻胶。国内层面可以看到,PCB光刻胶占比最高,而半导体光刻胶占比最低,表明自给率仍较低。光刻工艺是半导体制造的核心工艺,半导体光刻制程通常遵循八步基本工艺,包括衬底的准备、半导体光刻胶涂覆、软烘焙、曝光、曝光后烘培、显影、硬烘焙和显影检测。摩尔定律趋近极 限,半导体制造制程进步使得所对应光刻加工特征尺寸(CD)不断缩小,配套 光刻胶也逐渐由 G 线(436nm)→I 线(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→ F2(157nm)方向转移,从而满足半导体制造更高集成度要求。全球 8 寸/12 寸晶圆厂扩产将带动 KrF、ArF 光刻 胶需求。根据 SEMI 数据, 2026 年全球 300 mm(12 寸)晶圆厂产能有望提 高至 960 万片/月;全球半导体制造商预计将从 2021 年到 2025 年将 200mm 晶圆厂产能提高 20%,新增 13 条 200mm 生产线,产能有望超 700 万片/月。未来 KrF、ArF 光刻胶将成为国内外厂商主要竞争市场。根据 TECHCET 数据, 2025 年,KrF/ArF 光刻胶市场规模分别为 9.07/10.72 亿美元。
光刻胶产业链
行行查 | 行业研究数据库 资料显示,光刻胶产业链可以分为上游原材料,中游制造和下游应用三个环节。上游包括感光树脂、单体、光引发剂及添加助剂等原材料,中游包括PCB 光刻胶、面板光刻胶和半导体光刻胶的制备,下游是各种光刻胶的应用。典型的光刻胶的原料包括溶剂、光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)、成膜树脂、单体和其他助剂等。其中溶剂含量占比通常为50-90%,光引发剂占1-6%,成膜树脂占10-40%,单体及助剂占比小于1%。树脂是光刻胶最核心的部分,是光刻胶的骨架。光敏材料是光刻胶成分中的光敏感化合物,是光刻胶的重要组成部分。溶剂主要用于将光刻胶的各组分分散其中,使光刻胶具备良好的流动性。光刻胶成分:
资料来源:华东理工大学我国光刻胶上游原材料树脂技术尚停留在G线/I线水平,是光刻胶全产业链最薄弱环节,我国高端材料“卡脖子”问题迫在眉睫,光刻胶国产化处于加速进程中。G线/I线光刻胶(436/365nm)自给率较高,北京科华、苏州瑞红为国内主要供应商。KrF/ArF光 刻 胶(248/193nm)几乎全部进口,国内北京科华248nm通过中芯国际认证,其他处于研发阶段。除了原材料,光刻胶生产还需要光刻机进行配套测试,受到下游需求刺激,全球光刻机市场规模快速增长。下游主要围绕光刻胶在不同领域的应用,主要包括PCB、平板显示屏、半导体、微电子机械系统四个领域。我国光刻胶下游半导体工业设计已进入全球第一梯队,需要更加先进的ArF及EUV光刻胶,满足下游市场与技术匹配这一成功要素。由于光刻胶本身就是一种配方型的经验学科,又高度影响光刻环节的精度和良率,因此在光刻胶产业链的三个环节都存在较高壁垒。光刻胶产业链:
光刻胶市场格局
从半导体产业转移历程及光刻胶发展史可以看出,半导体及光刻胶均起源于美国,但日本厂商在KrF光刻胶商业化后迅速占领市场,开启霸主时代。目前上游光刻胶产业依然保留在日本,日本仍以70%以上的市占率垄断着全球高端光刻胶市场,主要龙头厂商包括日本的东京应化、日本JSR、住友化学。2021年东京应化市场份额为27%,位居全球第一;氏化学占比17%,位居全球第二;JSR、住友化学、韩国东进、富士胶片分别占比为13%、12%、11%、8%,行业前六共占据88%的市场份额。从ArF光刻胶来看,主要被日美企业所占据,且市场集中度更高,JSR、信越化学、东京应化、住友化学、富士胶片、陶氏化学分别占据24%、23%、20%、15%、8%、4%的市场份额,行业CR6为94%。KrF光刻胶市场中,东京应化、信越化学、JSR和杜邦占据了85%的市场份额。在EUV光刻胶方面,具备专利布局的前十大企业中,日本公司占有七席,日本在EUV光刻胶领域具备十分明显的技术优势。国内外光刻胶产业链技术水平对比:
资料来源:《我国半导体光刻胶行业发展现状及对石化产业建议》近年来,国内企业也持续发力,逐步增强企业在光刻胶领域的技术研发和市场竞争力。当前,我国半导体领域用于6英寸晶圆的集成电路制造的g线、i线光刻胶基本可以实现自给,而更为高端的KrF、ArF光刻胶高度依赖进口,国内半导体光刻胶企业份额仅占约5%,存在巨大的国产替代空间。国内光刻胶供应厂商主要有彤程新材、晶瑞电材、雅克科技、南大光电等,预计随着KrF、ArF光刻胶的研发和验证完成后,国产光刻胶将进入国产替代的高峰期。随着半导体线路图形越来越小、半导体产业向中国转移及光刻工艺对光刻胶的需求提升,预计光刻胶市场规模将快速增长。
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