光刻膠：半導體關鍵材料，光刻膠產業(yè)格局全梳理

光刻膠是精細化工行業(yè)技術壁壘最高的材料，被譽為電子化學品產業(yè)“皇冠上的明珠”。

光刻膠在芯片制造材料成本中的占比高達12%，是繼大硅片、電子氣體之后第三大IC制造材料，是半導體產業(yè)關鍵材料。得益于技術節(jié)點不斷進步以及存儲器層數(shù)的增加，半導體光刻膠需求持續(xù)增長。

TECHCET預計2022年全球半導體光刻膠市場規(guī)模同比增長7.5%達到近23億美金。2021年至2026年，半導體光刻膠市場年復合增長率預計為5.9%，其中增速最快的產品是EUV和KrF光刻膠。

半導體光刻膠分產品市場規(guī)模（百萬美金）：

資料來源：TECHCET

一、光刻工藝概覽

在大規(guī)模集成電路的制造過程中，光刻和刻蝕技術是精細線路圖形加工中最重要的工藝，決定著芯片的最小特征尺寸。

光刻工藝是一種多步驟的圖形轉移工藝，大部分工藝都包含十多個步驟，除去涂膠、曝光和顯影三個關鍵步驟外，光刻工藝還包括清洗硅片、預烘和打底膠、對準、曝光后烘烤、堅膜、刻蝕、離子注入、去除光刻膠等步驟。

在光刻工藝中，掩膜版上的圖形被投影在光刻膠上，激發(fā)光化學反應，再經過烘烤和顯影后形成光刻膠圖形，而光刻膠圖形作為阻擋層，用于實現(xiàn)選擇性的刻蝕或離子注入。

集成電路光刻和刻蝕工藝流程：

資料來源：晶瑞電材

二、光刻膠行業(yè)概覽

光刻膠又稱光致抗蝕劑，是一種感光材料，在光的照射下發(fā)生溶解度的變化，可以通過曝光、顯影及刻蝕等一系列步驟將掩膜板上的圖形轉移到基片上。

摩爾定律推動光刻膠技術加速迭代，隨著科學技術不斷發(fā)展、產品不斷迭代，半導體中晶體管的密度與其性能每18至24個月翻1倍。

光刻膠經歷了紫外寬譜（300~450nm）、G線（436nm）、I線（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、EUV（13.5nm）等一系列技術平臺，從技術上經歷了環(huán)化橡膠體系、酚醛樹脂-重氮萘醌體系及化學放大體系。

在設備、工藝與材料的共同作用下，分辨率從幾十微米發(fā)展到了現(xiàn)在的10nm。

根據(jù)下游應用領域，光刻膠可分為半導體光刻膠、PCB光刻膠、LCD光刻膠及其他。

目前，已經實現(xiàn)國產替代的主要是中低端PCB光刻膠。

受益于顯示面板、半導體產業(yè)東移和國內企業(yè)技術突破，LCD和半導體光刻膠已形成一定的國產替代基礎，未來發(fā)展空間廣闊。

三、光刻膠產業(yè)鏈

光刻膠產業(yè)鏈比較長，從上游的基礎化工行業(yè)、一直到下游電子產品消費終端，環(huán)環(huán)相扣。

由于上游產品質量對最終產品性能影響重大，常采用認證采購的模式，上游供應商和下游采購商通常會形成比較穩(wěn)固的合作模式。

光刻膠產業(yè)鏈上游

生產光刻膠的原料包括光引發(fā)劑（光增感劑、光致產酸劑幫助其更好發(fā)揮作用）、樹脂、溶劑和其他添加劑等，我國由于資金和技術的差距，如感光劑、樹脂等被外企壟斷，所以光刻膠自給能力不足。

從光刻膠成本占比來看，樹脂占比最大約50%，其次是添加劑占比約35%，剩余成本合計占比約15%。

樹脂

隨著光刻技術的發(fā)展，光刻膠不斷更新?lián)Q代，從早期的聚乙烯醇肉桂酸酯、環(huán)化橡膠-疊氮化合物紫外負性光刻膠，發(fā)展到G 線(436nm)和I 線(365nm)酚醛樹脂-重氮萘醌類紫外正性光刻膠，再到KrF(248nm）和ArF（193nm)化學增幅型光刻膠、再到真空紫外(157nm)，極紫外(13. 5nm)、電子束等下一代光刻技術用光刻膠。

正性光刻膠可分為非化學放大型與化學放大型光刻膠兩大類，其中非化學放大型光刻膠主要以重氮萘醌（DNQ）-酚醛樹脂（Novolac）光刻膠為主，并主要應用于g線和i線光刻工藝中。

全球光刻膠樹脂供應商主要有住友電木、日本曹達及美國陶氏等，我國光刻膠企業(yè)使用的樹脂90%以上依賴進口。高純光刻膠樹脂單體是中國光刻膠實現(xiàn)國產替代的核心壁壘之一。

由于中低端市場行業(yè)壁壘較低，酚醛樹脂行業(yè)集中度不高，我國產能10萬噸以上企業(yè)僅5家，其中，樹脂龍頭圣泉新材料占比23%。

光引發(fā)劑

光引發(fā)劑發(fā)生光化學反應的產物可以改變樹脂在顯影液中的溶解度，幫助完成光刻過程。

一般光引發(fā)劑的使用量在光固化材料中占比為3%-5%，但由于光引發(fā)劑價格相對昂貴，其成本一般占到光固化產品整體成本的10%-15%。

光引發(fā)劑行業(yè)存在一定技術壁壘，行業(yè)格局向頭部企業(yè)集中，整體市場形成寡頭壟斷格局。

目前在國際市場光引發(fā)劑企業(yè)基本形成了以巴斯夫、意大利Lamberti、IGM Resins 等大型跨國企業(yè)為主的寡頭局面。

隨著Lamberti 被IGM Resins 兼并，優(yōu)勢趨勢日益增強，這些企業(yè)擁有較強的技術實力、產品創(chuàng)新研發(fā)和應用研發(fā)實力。

近年來產業(yè)鏈出現(xiàn)向中國轉移趨勢，一方面中國目前已經成為光引發(fā)劑終端應用市場如手機、家電、電路板等行業(yè)的最大應用市場，另一方面關鍵產品的化合物專利到期，中國生產工藝技術水平的迅速提高，海外光引發(fā)劑產能未能有效擴大，國內光引發(fā)劑產業(yè)開始蓬勃發(fā)展。

在國內，光引發(fā)劑生產企業(yè)從最初幾百家，經過十多年充分市場競爭后，集中趨勢日益明顯。

目前行業(yè)內主要企業(yè)包括久日新材、揚帆新材、強力新材、固潤科技等、北京英力（已被IGM Resins 收購）等。

光引發(fā)劑生產過程污染較大，隨著國家環(huán)保監(jiān)管要求加強，中小產能已陸續(xù)退出，而新增產能建設周期較長，導致國內光引發(fā)劑供給不足，未來行業(yè)新增產能將主要集中于龍頭企業(yè)，行業(yè)集中度仍將持續(xù)提高。

全球光引發(fā)劑廠商及重點產品：

資料來源：廣發(fā)證券

上游材料廠商中，容大感光光刻膠產品主要包括紫外線正膠、紫外線負膠兩大類產品以及稀釋劑、顯影液、剝離液等配套化學品，主要應用于平板顯示、發(fā)光二極管及集成電路等領域。

同益股份主要是從韓國引進丙烯酸樹脂、KISCO 光引發(fā)劑、DKC 光敏劑以及色漿等產品，主要應用于 LCD-TFT 正性光刻膠等中高端市場，公司不進行光刻膠生產制造，不具備光刻膠自主生產能力。

強力新材主要從事電子材料領域各類光刻膠專用電子化學品（分為光引發(fā)劑、樹脂）的研發(fā)、生產和銷售及相關貿易業(yè)務。

四、光刻膠市場格局

全球光刻膠市場主要被JSR、東京應化、杜邦、信越化學、住友及富士膠片等制造商所壟斷，尤其是在半導體光刻膠的高端的KrF和ArF領域，市場集中度更高。

前六大廠商中除了杜邦為美國廠商之外，其他均為日本廠商。

當前背景下，先進節(jié)點技術開發(fā)速度略有放緩，國內半導體產業(yè)發(fā)展，國產化需求為中國企業(yè)帶來發(fā)展機遇。

在較為低端的g/i線光刻膠領域，CR4為74%，但在KrF光刻膠領域的CR4為85%，ArF光刻膠領域的CR4為83%，兩者均超過83%以上。

中國公司除少數(shù)公司覆蓋g/i光刻膠外，在更高的光刻膠領域基本都處于客戶驗證甚至只是研發(fā)階段，任重而道遠。

當前國內光刻膠企業(yè)多分布在技術難度較低的PCB光刻膠領域，占比超9成，而技術難度最大的半導體光刻膠市場，國內僅有彤程新材（北京科華）、華懋科技（徐州博康）、南大光電、晶瑞電材和上海新陽等少數(shù)幾家。

產業(yè)鏈上下游布局相關公司還包括雅克科技、永太科技、江化微、芯源微、七彩化學、萬潤股份、世名科技、華特氣體、新萊應材、盛劍環(huán)境、廣信材料、八億時空、晶瑞電材、飛凱材料等。

隨著國外大廠斷供造成國內光刻膠供需短缺持續(xù)緊張，以及半導體供應鏈安全問題日益嚴重，光刻膠的國產替代的窗口逐步打開。國產光刻膠有望從0到1實現(xiàn)技術突破，逐步導入供應鏈，國內大廠有望抓住國產替代窗口進入上升的拐點。

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