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光刻膠是精細(xì)化工行業(yè)技術(shù)壁壘最高的材料，被譽為電子化學(xué)品產(chǎn)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵材料。
得益于技術(shù)節(jié)點不斷進步以及存儲器層數(shù)的增加，半導(dǎo)體光刻膠需求持續(xù)增長。
2022年全球半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模近23億美金。TECHCET預(yù)計2022年至2026年，半導(dǎo)體光刻膠市場年復(fù)合增長率預(yù)計為5.9%，其中增速最快的產(chǎn)品是EUV和KrF光刻膠。
半導(dǎo)體光刻膠分產(chǎn)品市場規(guī)模（百萬美金）：
資料來源：TECHCET
01
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(shù)是精細(xì)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(zhuǎn)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(guān)鍵步驟外，光刻工藝還包括清洗硅片、預(yù)烘和打底膠、對準(zhǔn)、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(xué)反應(yīng)，再經(jīng)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
02
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(zhuǎn)移到基片上。
在光刻膠工藝過程中，涂層曝光、顯影后，曝光部分被溶解，未曝光部分留下來，該涂層材料為正性光刻膠。如果曝光部分被保留下來，而未曝光被溶解，該涂層材料為負(fù)性光刻膠。
摩爾定律推動光刻膠技術(shù)加速迭代，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展、產(chǎn)品不斷迭代，半導(dǎo)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(jīng)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(shù)平臺，從技術(shù)上經(jīng)歷了環(huán)化橡膠體系、酚醛樹脂-重氮萘醌體系及化學(xué)放大體系。
在設(shè)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(yīng)用領(lǐng)域，光刻膠可分為半導(dǎo)體光刻膠、PCB光刻膠、LCD光刻膠及其他。
目前，已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)替代的主要是中低端PCB光刻膠。
受益于顯示面板、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)東移和國內(nèi)企業(yè)技術(shù)突破，LCD和半導(dǎo)體光刻膠已形成一定的國產(chǎn)替代基礎(chǔ)，未來發(fā)展空間廣闊。
03
光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈
光刻膠整個產(chǎn)業(yè)進步是圍繞下游制造需求展開的，一方面下游廠商制造工藝進步倒逼光刻膠與原材料配套進行技術(shù)迭代，另一方面下游廠商國產(chǎn)替代與擴產(chǎn)規(guī)劃同步帶來光刻膠廠商替換與增量市場機會。
光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈比較長，從上游的基礎(chǔ)化工行業(yè)、一直到下游電子產(chǎn)品消費終端，環(huán)環(huán)相扣。
光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈上游為原樹脂、單體、感光劑、溶劑等光刻膠原材料；中游為基于配方的光刻膠生產(chǎn)合成，下游主要為各芯片應(yīng)用環(huán)節(jié)。
光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈圖示：
資料來源：行行查
由于光刻膠本身就是一種配方型的經(jīng)驗學(xué)科，又高度影響光刻環(huán)節(jié)的精度和良率，因此在光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈的三個環(huán)節(jié)都存在較高壁壘。
上游產(chǎn)品質(zhì)量對最終產(chǎn)品性能影響重大，常采用認(rèn)證采購的模式，上游供應(yīng)商和下游采購商通常會形成比較穩(wěn)固的合作模式。
國內(nèi)光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)進展：
資料來源：《我國半導(dǎo)體光刻膠行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對石化產(chǎn)業(yè)建議》
光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈上游
生產(chǎn)光刻膠的原料包括光引發(fā)劑（光增感劑、光致產(chǎn)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(shù)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。
資料來源：行行查
樹脂
隨著光刻技術(shù)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(fù)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(xué)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(shù)用光刻膠。
正性光刻膠可分為非化學(xué)放大型與化學(xué)放大型光刻膠兩大類，其中非化學(xué)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(yīng)用于g線和i線光刻工藝中。
全球光刻膠樹脂供應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)能10萬噸以上企業(yè)僅5家，其中，樹脂龍頭圣泉集團占比23%。
光刻膠上游原材料主要廠商布局情況：
資料來源：公司公告
光引發(fā)劑
光引發(fā)劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)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(chǎn)品整體成本的10%-15%。
光引發(fā)劑行業(yè)存在一定技術(shù)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(shù)實力、產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)和應(yīng)用研發(fā)實力。
近年來產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)向中國轉(zhuǎn)移趨勢，一方面中國目前已經(jīng)成為光引發(fā)劑終端應(yīng)用市場如手機、家電、電路板等行業(yè)的最大應(yīng)用市場，另一方面關(guān)鍵產(chǎn)品的化合物專利到期，中國生產(chǎn)工藝技術(shù)水平的迅速提高，海外光引發(fā)劑產(chǎn)能未能有效擴大，國內(nèi)光引發(fā)劑產(chǎn)業(yè)開始蓬勃發(fā)展。
在國內(nèi)，光引發(fā)劑生產(chǎn)企業(yè)從最初幾百家，經(jīng)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(nèi)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(chǎn)過程污染較大，隨著國家環(huán)保監(jiān)管要求加強，中小產(chǎn)能已陸續(xù)退出，而新增產(chǎn)能建設(shè)周期較長，導(dǎo)致國內(nèi)光引發(fā)劑供給不足，未來行業(yè)新增產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品主要包括紫外線正膠、紫外線負(fù)膠兩大類產(chǎn)品以及稀釋劑、顯影液、剝離液等配套化學(xué)品，主要應(yīng)用于平板顯示、發(fā)光二極管及集成電路等領(lǐng)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(chǎn)品，主要應(yīng)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(chǎn)制造，不具備光刻膠自主生產(chǎn)能力。
強力新材主要從事電子材料領(lǐng)域各類光刻膠專用電子化學(xué)品（分為光引發(fā)劑、樹脂）的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售及相關(guān)貿(mào)易業(yè)務(wù)，同樣公司不進行光刻膠生產(chǎn)。
04
光刻膠市場格局
全球光刻膠市場主要被JSR、東京應(yīng)化、杜邦、信越化學(xué)、住友及富士膠片等制造商所壟斷，尤其是在半導(dǎo)體光刻膠的高端的KrF和ArF領(lǐng)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(dāng)前背景下，先進節(jié)點技術(shù)開發(fā)速度略有放緩，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國產(chǎn)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(lǐng)域，CR4為74%，但在KrF光刻膠領(lǐng)域的CR4為85%，ArF光刻膠領(lǐng)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(lǐng)域基本都處于客戶驗證甚至只是研發(fā)階段，任重而道遠(yuǎn)。
當(dāng)前國內(nèi)光刻膠企業(yè)多分布在技術(shù)難度較低的PCB光刻膠領(lǐng)域，占比超9成，而技術(shù)難度最大的半導(dǎo)體光刻膠市場，國內(nèi)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。
彤程新材全資子公司彤程電子受讓北京科華微電子33.70%的股權(quán)。北京科華微電子成立于2004年8月，是國內(nèi)唯一擁有荷蘭ASML曝光機的光刻膠公司，是集光刻膠研發(fā)、生產(chǎn)、檢測、銷售于一體的中外合資企業(yè)，也是國內(nèi)唯一一家擁有高檔光刻膠自主研發(fā)及生產(chǎn)實力的國家級高新技術(shù)企業(yè)。
南大光電自主研發(fā)的ArF光刻膠產(chǎn)品成功通過客戶的使用認(rèn)證，成為通過產(chǎn)品驗證的第一只國產(chǎn)ArF光刻膠。
上海新陽投資設(shè)立的控股子公司上海芯刻微材料技術(shù)有限責(zé)任公司進行193nm（ArF）干法光刻膠研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目。
光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈上下游布局相關(guān)公司眾多，代表廠商還包括雅克科技、永太科技、江化微、芯源微、七彩化學(xué)、萬潤股份、華特氣體、新萊應(yīng)材、盛劍環(huán)境、鼎龍股份、怡達股份、廣信材料、八億時空、晶瑞電材、炬光科技、飛凱材料、晶方科技、百川股份等。
隨著國外大廠斷供造成國內(nèi)光刻膠供需短缺持續(xù)緊張，以及半導(dǎo)體供應(yīng)鏈安全問題日益嚴(yán)重，光刻膠的國產(chǎn)替代的窗口逐步打開。國產(chǎn)光刻膠有望從0到1實現(xiàn)技術(shù)突破，逐步導(dǎo)入供應(yīng)鏈，國內(nèi)大廠有望抓住國產(chǎn)替代窗口進入上升的拐點。
