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全球半导体行业景气度持续高涨 中小型客户甚至出现断供情况

2021-10-11 15:16:07    来源:爱集微

全球半导体行业景气度持续高涨,上游光刻胶市场也不例外,日本信越化学等厂商受多种因素影响,不仅趁此机会抬高光刻胶价格,而且还减少部分中国客户的供给量,中小型客户甚至出现断供的情况。

不过,“断供危机”也倒逼国内晶圆厂商开始尝试国产光刻胶,这在一定程度上加快了国产光刻胶的发展速度。目前彤程新材、晶瑞电材已经供货多家下游厂商,而南大光电、上海新阳、广信材料、飞凯材料等厂商的光刻胶产品进度也明显加快。

什么是光刻胶?

光刻胶是利用光化学反应经光刻工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上的图形转移介质,由成膜剂、光敏剂、溶剂和添加剂等主要化学品成分和其他助剂组成,被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作,是微细加工技术的关键性材料。

在光刻工艺中,光刻胶被均匀涂布在硅片、玻璃和金属等不同的衬底上,经曝光、显影和蚀刻等工序将掩膜版上的图形转移到薄膜上,形成与掩膜版完全对应的几何图形。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;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。

按照曝光波长分类,可分为紫外光刻胶(300~450nm)、深紫外光刻胶(160~280nm)、极紫外光刻胶(EUV,13.5nm)、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X 射线光刻胶等。通常来说,波长越短,加工分辨率越佳。

按应用场景来看,光刻胶的三大应用领域分别为 PCB、面板和半导体。用于 PCB、显示面板的光刻胶,分辨率要求并不高。而目前半导体用光刻胶主要分为 5 个种类:g 线光刻胶,i 线光刻胶,KrF 光刻胶,ArF 光刻胶和 EUV 光刻胶。随着芯片制程工艺的不断进步,对光刻胶分辨率的要求也越来越高,从微米级到现在纳米级的蚀刻,甚至将来可能到原子级的蚀刻。

据法国知名调研机构-Reportlinker 公布的数据显示,2019 年,全球光刻胶在平板显示 (LCD) 领域的应用占比最大,约 27.8%;而在 PCB、半导体领域的应用比例分别为 23% 和 21.9%。

而生产光刻胶的原料包括光刻胶树脂、单体、光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)及其他助剂等。数据显示,树脂占光刻胶总成本的 50%,在光刻胶原料中占比最大,其次是占 35% 的单体和占 15% 的光引发剂及其他助剂。

市场情况如何?

随着电子信息产业发展的突飞猛进,光刻胶市场总需求不断提升。根据 Cision 数据,2019 年,全球整体光刻胶市场规模为 91 亿美元,而到 2022 年则有望达到 105 亿美元,年均复合增速 5%。

而中国作为全球最大电子产品进出口国,占据了光刻胶最大的市场份额。国内光刻胶市场规模快速扩大,根据 SEMI 数据显示,中国光刻胶市场规模由 2015 年的 100 亿元增长至 2020 年的 176 亿元,年均复合增速 12.0%。

不过,由于极高的行业壁垒,全球半导体光刻胶供应市场高度集中,核心技术掌握少数国际大厂手中,日本的 JSR、东京应化、信越化学及富士胶片四家企业占据了全球 70% 以上的市场份额,处于市场垄断地位。在全球半导体光刻胶市场上,日本企业处于绝对垄断地位。

国产光刻胶企业无论是技术水平还是市场份额,均远落后于世界先进厂商。目前,虽然我国光刻胶产品在全球中低端市场占有一席之地,但高端光刻胶基本依赖于进口。

从细分市场来看,在 PCB 光刻胶,湿膜及阻焊油墨已经基本是实现自给,国产化率超过 50%,而干膜光刻胶仍需大量进口,主要供应地区在日本和中国台湾。

而平板显示用光刻胶主要产地为日本、韩国和中国台湾,其中彩色光刻胶、黑色光刻胶国产化率仅为 5%,雅克科技收购 LG 化学该板块业务后成为国内最大供应商;TFT 光刻胶,中国大陆大部分产能仍靠进口。

半导体用光刻胶国产化率更低,基本被日本企业所垄断,我国仅实现 g 线、i 线、KrF 和 ArF 国产化,且大多供应的是 g 线、i 线光刻胶,而高端市场 EUV 光刻胶尚处于早期研发阶段。

高端光刻胶长期为国外企业垄断的现状,对我国芯片制造造成“卡脖子”风险。去年底以来,集成电路企业生产所需的光刻胶等原材料出现断供危机。近日“20 余家企业包机‘团购’光刻胶、防反射薄膜生成液等集成电路制造相关材料”的新闻备受关注,折射出市场对光刻胶需求的急切程度。

随着全球 "缺芯潮"、日本信越化学断供等事件的不断发生,国内晶圆厂商也意识到保障半导体制造供应链安全、实现自主可控的重要性,开始尝试国产光刻胶,这在一定程度上加快了国产光刻胶的发展速度。

国内厂商有何进展?

尽管高端光刻胶技术壁垒较高,但目前国内已有众多厂商积极布局,包括彤程新材(北京科华)、晶瑞电材、南大光电、上海新阳、广信材料、华懋科技等厂商。

彤程新材日前在互动平台表示,2021 年上半年,公司旗下北京科华抓住国内相关半导体光刻胶供应短缺机会,在 G-I 线和 KrF 光刻胶的开发上持续发力,是唯一被 SEMI 列入全球光刻胶八强的中国光刻胶公司。

上半年,彤程新材与中芯国际、华虹半导体、华力微电子、长江存储等国内主流集成电路企业合作,研发立项 49 项,其中 70% 以上项目针对 8 寸及 12 寸客户需求定制开发。多款新产品出货放量。国内所有的 6 寸客户全部处于合作或在开发中,G/I 线光刻胶在 6 寸市场占有率在 60% 以上;8 寸用户增至 15 家,12 寸客户增至 8 家,持续多年稳定量产供货给下游客户。

产品放量也带动其业绩快速增长。上半年,北京科华半导体光刻胶业务实现营业收入 5647.83 万元,同比增长 46.74%,半导体用 G/I 线光刻胶产品较上年同期增长 40.36%,KrF 光刻胶产品较上年同期增长 94.51%。上半年新增包括 KrF 光刻胶、高档 I 线光刻胶、化学放大型 I 线光刻胶在内的 10 支产品获得长江存储、中芯北方、广州粤芯、厦门士兰集科等用户订单。

而晶瑞电材作为我国历史最悠久、供应量最大的光刻胶生产企业之一,产品序列齐全,产业化规模、盈利能力均处于行业领先水平,其中 g/i 线光刻胶已向中芯国际、合肥长鑫等知名大尺寸半导体厂商供货,KrF(248nm 深紫外)光刻胶完成中试,目前已进入客户测试阶段,测试通过后即可进入量产阶段。ArF 高端光刻胶研发工作已正式启动,旨在研发满足 90-28nm 芯片制程的 ArF(193nm)光刻胶,满足当前集成电路产业关键材料市场需求。

南大光电表示,公司已建成年产 25 吨的 ArF 光刻胶产线,目前签订了小批量订单,尚未开始规模量产。而上海新阳也称,公司自主研发的 KrF 光刻胶产品已通过客户认证,并成功取得订单。另外,广信材料、飞凯材料的光刻胶产品正处于送样阶段。

而在光刻胶原材料方面,国内厂商也加速布局。例如,华懋科技通过投资徐州博康切入光刻胶单体领域。徐州博康主要单体产品覆盖 ArF 湿法单体 5 款、ArF 干法单体 5 款、KrF 单体 6 款。今年上半年,其供应某客户的 KrF 光刻胶单体、ArF 光刻胶单体产品达到 1285 万元。在光刻胶产品上,徐州博康向某射频芯片制造商经销商供应 4 款 KrF 光刻胶。在和某特殊存储芯片制造商的合作中,徐州博康已经小批量供应 ArF 光刻胶。

在单体领域,万润股份(ArF/KrF 胶单体)、瑞联新材、微芯新材(KrF 胶单体)也已有实现投产,但体量均不大。在树脂领域,圣泉集团虽是一家做酚醛树脂的公司,但其主要应用领域还是在非电子材料领域。

在光引发剂领域,强力新材具有一定市场竞争力,其主营光刻胶光引发剂业务,仅光刻胶用光引发剂产能近 1600 吨/年。在溶剂领域,外企垄断现象相对而言没有那么严峻,在国内江苏华伦、江苏天音化学、百川股份以及怡达股份均有规模化生产电子级丙二醇甲醚醋酸酯。

整体上来看,在国家政策与“02 专项”等扶持项目的支持下,我国半导体光刻胶逐渐实现技术突破,g/i 线光刻胶已经逐步形成产能,KrF 光刻胶正处于批量供货阶段,ArF 光刻胶正处于验证导入阶段,EUV 光刻胶尚处于初级研发阶段。随着国内企业在高端光刻胶产品上持续取得了重大突破,将会加快国产替代的进程。

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