【文/觀察者網(wǎng) 呂棟】光刻膠是半導(dǎo)體光刻工藝的核心材料，可以決定半導(dǎo)體圖形工藝的精密程度和良率。作為半導(dǎo)體制造重要材料，由于技術(shù)壁壘和客戶壁壘較高，全球半導(dǎo)體光刻膠市場集中度一直很高，市場長期被日美廠商壟斷。

在全球各類芯片紛紛缺貨之際，行業(yè)媒體“集微網(wǎng)”5月26日報道稱，由于日本信越化學(xué)KrF光刻膠產(chǎn)能不足等原因，導(dǎo)致中國大陸多家晶圓廠KrF光刻膠供應(yīng)緊張，部分中小晶圓廠KrF光刻膠甚至出現(xiàn)斷供，多家晶圓廠正在加速驗(yàn)證導(dǎo)入國內(nèi)KrF光刻膠。

受此消息影響，今天A股光刻膠板塊漲幅在所有板塊中排名第一，南大光電收漲9.7%、晶瑞股份收漲20%、上海新陽收漲11.2%。同時，中芯概念、半導(dǎo)體、碳化硅、第三代半導(dǎo)體等板塊也大幅上漲。

5月27日，A股不同板塊走勢

業(yè)內(nèi)人士今天告訴觀察者網(wǎng)，近期國內(nèi)外有不少晶圓廠在增加產(chǎn)能，光刻膠生產(chǎn)企業(yè)難以快速增產(chǎn)，而且光刻膠產(chǎn)品本身具有保質(zhì)期，這些都是光刻膠供應(yīng)緊張的因素。在晶圓廠中，越是先進(jìn)的工藝，使用的光刻膠越多，雖然光刻膠市場規(guī)模不大，但是單價較高，利潤率也較高，這成為光刻膠生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)研發(fā)的動力。

觀察者網(wǎng)梳理發(fā)現(xiàn)，在國家02專項(xiàng)等政策扶持下，國內(nèi)光刻膠近年來已取得不少進(jìn)展。

其中，南大光電宣布ArF光刻膠25噸產(chǎn)線建設(shè)已完成，明年將量產(chǎn)，性能與日本產(chǎn)品同等，已經(jīng)拿到首個訂單；北京科華KrF光刻膠已通過包括中芯國際在內(nèi)的部分客戶認(rèn)證，并實(shí)現(xiàn)批量供貨；晶瑞股份g-line/i-line光刻膠量產(chǎn)，KrF光刻膠已進(jìn)入客戶測試階段，即將研發(fā)ArF光刻膠；上海新陽的ArF干法、KrF厚膜等中試光刻膠產(chǎn)品已取得優(yōu)異的客戶端測試結(jié)果。

市場規(guī)模不大，但必不可少

今年2月，日本福島近海發(fā)生7.3級地震，導(dǎo)致光刻膠大廠信越化學(xué)部分工廠停產(chǎn)。5月26日，集微網(wǎng)援引行業(yè)人士報道稱，信越化學(xué)KrF光刻膠產(chǎn)線受到很大程度破壞，至今未完全恢復(fù)生產(chǎn)。

在產(chǎn)線受到影響和晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)等多方因素下，信越化學(xué)不得不停止向中國大陸幾家晶圓廠供應(yīng)KrF光刻膠。雖然東京應(yīng)化填補(bǔ)了信越化學(xué)海外大部分缺失的KrF光刻膠產(chǎn)能，但目前仍存在不小的缺口。

除信越化學(xué)KrF光刻膠產(chǎn)線供應(yīng)出問題外，更重要的原因是，在福島地震前，KrF光刻膠的產(chǎn)能供應(yīng)就較為緊張。據(jù)央視財經(jīng)報道，今年年初以來半導(dǎo)體光刻膠供應(yīng)極為短缺，以往企業(yè)每次采購的光刻膠量約在100kg，近期由于原材料短缺，每次只能買到很小的量。一瓶4公斤的光刻膠成本約4-5萬元，價格也由于供應(yīng)緊張開始上漲。

信越化學(xué)官網(wǎng)截圖

經(jīng)觀察者網(wǎng)梳理，光刻膠又稱光致抗蝕劑，它是指由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分構(gòu)成的對光敏感的混合液體。在紫外光、電子束、離子束、X射線等輻射的作用下，其感光樹脂的溶解度及親和性由于光固化反應(yīng)而發(fā)生變化，經(jīng)適當(dāng)溶劑處理，溶去可溶部分可獲得所需圖像。

光刻膠主要成本構(gòu)成如下圖：

華泰證券2020年11月研報

按應(yīng)用領(lǐng)域分類，光刻膠可分為印制電路板（PCB）光刻膠、顯示面板光刻膠、半導(dǎo)體光刻膠及其他光刻膠。目前，國內(nèi)光刻膠以PCB用光刻膠為主，顯示面板、半導(dǎo)體用光刻膠供應(yīng)量占比極低。

浙商證券2020年4月研報截圖

依照曝光波長分類，光刻膠又可分為紫外光刻膠（300-450nm）、深紫外光刻膠（160-280nm）、極紫外光刻膠（EUV，13.5nm）、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。在不同曝光波長的情況下，光刻膠適用的光刻極限分辨率也不盡相同，在加工方法一致時，波長越小加工分辨率更佳。

因此，不同波長光源的光刻機(jī)需要搭配相應(yīng)波長的光刻膠進(jìn)去光刻。目前半導(dǎo)體光刻膠最常使用曝光波長分類，主要有g(shù)線、i線、KrF、ArF和最先進(jìn)的EUV光刻膠，其中DUV光刻機(jī)分為干法和浸潤式，所以ArF光刻膠也對應(yīng)分為干法和浸潤式兩類。越先進(jìn)制程相應(yīng)需要使用越短曝光波長光刻膠，以達(dá)到特征尺寸微小化。

華泰證券2020年11月研報

觀察者網(wǎng)注意到，前文提到的KrF光刻膠對應(yīng)曝光波長為248nm，適用的邏輯制程工藝為0.25um-0.11um，晶圓尺寸為8英寸。而中芯國際目前可量產(chǎn)14nm工藝，該工藝需要采用更高端的ArF光刻膠。

國內(nèi)半導(dǎo)體咨詢機(jī)構(gòu)“芯謀研究”企業(yè)定制項(xiàng)目一部研究總監(jiān)王笑龍向觀察者網(wǎng)分析指出，KrF光刻膠主要是面向成熟工藝，而國內(nèi)晶圓廠也是以成熟工藝為主，所以對KrF光刻膠的需求量還是比較大的。

全球光刻膠應(yīng)用結(jié)構(gòu)

據(jù)電子材料市場研究與咨詢服務(wù)公司TECHCET預(yù)測，2021年半導(dǎo)體制造所需的光刻膠市場規(guī)模將同比增長11％，達(dá)到19億美元。從抗蝕劑類型來看，2020年和2021年的光刻膠市場，用于KrF和浸入式ArF的光刻膠市場較高。對于極紫外光刻（EUV），應(yīng)用范圍正在從邏輯芯片擴(kuò)展到DRAM。2021年的EUV光刻膠市場將超過2000萬美元，并且此后還將繼續(xù)增長，預(yù)計(jì)到2025年將超過2億美元。

而根據(jù)智研咨詢預(yù)測，2022年中國大陸半導(dǎo)體光刻膠市場空間將會接近55億元，是2019年的兩倍。不過，相對半導(dǎo)體設(shè)備市場來說，光刻膠的規(guī)模要小的多。國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）公布的數(shù)據(jù)顯示，中國大陸2020年半導(dǎo)體設(shè)備銷售總額達(dá)到187.2億美元（約合人民幣1224.2億元）。

2019年-2020年中國純晶圓代工市場規(guī)模

雖然市場規(guī)模不大，但是光刻膠在芯片制造中必不可少。作為光刻曝光的核心材料，光刻膠分辨率是光刻膠實(shí)現(xiàn)器件的關(guān)鍵尺寸（如器件線寬）的衡量值，光刻膠分辨率越高形成的圖形關(guān)鍵尺寸越小。

目前，相同用途的光刻膠需要大量投資，行業(yè)退出壁壘較大、技術(shù)壁壘較高。與此同時，光刻膠廠家為了實(shí)現(xiàn)技術(shù)保密性，從而會與上游的原料供應(yīng)商保持密切合作關(guān)系，共同研發(fā)新技術(shù)，增大了客戶的轉(zhuǎn)換成本。因此，光刻膠行業(yè)的上下游合作處于互相依賴、互相依存的關(guān)系，使得客戶的進(jìn)入壁壘較高。

華泰證券2020年11月的研報顯示，全球半導(dǎo)體光刻膠市場主要被日本企業(yè)高度壟斷，并且在越高端的市場壟斷地位越明顯。目前，全球半導(dǎo)體光刻膠龍頭廠商是TOK（東京應(yīng)化）、信越化學(xué)、JSR（日本合成橡膠）、住友化學(xué)、富士膠片等日企和美國陶氏化學(xué)，這些龍頭企業(yè)總計(jì)占據(jù)各半導(dǎo)體光刻膠細(xì)分領(lǐng)域超過85%市場份額，其中頭部日企在各個細(xì)分領(lǐng)域都占據(jù)主導(dǎo)地位。

最先進(jìn)的EUV光刻膠領(lǐng)域則完全被日企所主導(dǎo)，日本的JSR、TOK、信越化學(xué)成為EUV光刻膠市場上僅有的實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的廠商。目前引入EUV工藝的僅有三星電子和臺積電兩家公司，日企也將工廠布局到韓國和中國臺灣，以便以地理優(yōu)勢保持市場份額。

華泰證券2020年11月研報截圖