光刻胶专题分析:半导体产业核心卡脖子环节,国内厂商蓄势待发!

光刻胶是半导体产业关键原材料之一。

❑ 光刻胶是半导体光刻工艺的核心原材料,其产品水平直接影响芯片制造水平,按曝光波长由大到小可分为 G/I 线胶、KrF 胶、ArF 胶和 EUV 胶,随着芯片集成度的提高,适用于 8 寸、12 寸半导体硅片的配 KrF、ArF 是当下及未来短期内各光刻胶公司的重点发力市场。目前国内半导体光刻胶需求 90%依赖从日本、美国进口,国内厂商徐州博康、北京科华、苏州瑞红、南大光电、上海新阳等在半导体高端光刻胶研发和量产上实现突破,光刻胶国产化是大势所趋,随着关键原材料国产化进程提速,国内厂商有望实现份额提升。

❑ 光刻胶是半导体产业关键原材料之一。

光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一,成本约为整个晶圆制造工艺的 1/3,耗费时间约占整个硅片工艺的 40~60%。光刻材料是指光刻工艺中用到的光刻胶、抗反射涂层、旋涂碳、旋涂玻璃等,其中最为重要的就是光刻胶。光刻胶是一类光敏感聚合物,在一定波长的光照下光子激发材料中的光化学反应,进而改变光刻胶在显影液中的溶解度,从而实现图形化的目的。根据曝光后光刻胶薄膜化学性质变化不同所导致的去留情况,光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶,正性光刻胶曝光区域光刻胶中的高分子链发生化学反应并在基板上获得与掩膜版相同的图案;反之,负性光刻胶的高分子链在曝光区域光刻胶中因发生交联而不溶从而获得与掩膜版图形相反的图案。半导体光刻胶根据波长可进一步分为G 线光刻胶(436nm)、I 线光刻胶(365nm)、KrF 光刻胶(248nm)、ArF 光刻胶(193nm)、EUV 光刻胶(13.5nm)等分辨率逐步提升。

❑ 2022 年全球市场预计突破 26 亿美元,晶圆厂扩产+技术迭代提供扩张驱动力。

下游数据中心服务器及新能源汽车等行业的快速扩张驱动全球晶圆代工厂积极扩产,从而为上游半导体光刻胶提供了持久的增长动力。SEMI 数据显示,2021 年全球半导体光刻胶市场约为 24.71 亿美元,中国大陆市场约 4.93 亿美元,下游晶圆厂扩产有望推动国内 KrF 和 ArF 胶市场扩容;工艺节点进步和存储技术升级,光刻层数提升,推动单位面积光刻胶价值量增长,随着中国大陆 12 寸晶圆产线陆续开出,价值含量更高的 KrF 和 ArF(ArFi)光刻胶使用频率提升、价值量占比提升。根据 SEMI 数据,单位面积光刻胶价值含量由 2015 年的约 0.120 美元/平方英寸上涨至 2021 年的 0.174 美元/平方英寸。得益于晶圆厂扩产以及市场需求结构性升级,我们测算 2022 年全球半导体光刻机市场将超过 26 亿美元。

❑ 90%以上市场为海外巨头垄断,国内厂商机遇与挑战并存。

日本掌握最领先的光刻胶配方和工艺,东京应化、JSR、富士、信越化学、住友化学等日本厂商占据 80%以上市场份额。国内厂商主要有北京科华、徐州博康、南大光电、苏州瑞红、上海新阳等,具体来看,G 线国产化率较高,I 线、KrF、ArF国产化率仍较低,目前部分国内企业已实现 KrF 胶量产,打破国外垄断,少数厂商已实现 ArF 光刻胶自主技术的突破。我国光刻胶行业发展面临的主要问题有光刻胶关键原料单体、树脂、光敏剂等进口依赖较强,对应的测试验证设备光刻机资源紧张,海外厂商先发优势显著,国内企业尽管在 KrF 胶上实现部分料号量产但覆盖面仍较窄。当前半导体产业链逆全球化趋势正在形成,半导体供应链安全至关重要,光刻胶作为半导体产业核心原材料,技术壁垒高,原料自主可控尤为关键。同时我们认为,国内厂商也具备一定发展优势,首先是国产晶圆厂商逆周期扩产新增大量光刻胶需求,国产替代空间广阔,客户替代意愿强。第二,国内光刻胶厂商具备本土化优势,与客户联系更紧密、反馈沟通更便捷。面对当前困境,我们认为国内晶圆厂应当加强与国产光刻胶厂商联系、及时提供测试反馈,加快产品验证与导入速度,给光刻胶国产化以更好的成长环境。

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