新材料科技與化學(xué)技術(shù)創(chuàng)新
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光刻膠 | 半導(dǎo)體高壁壘核心材料
2022-08-15 13:00
導(dǎo)言：光刻膠目前廣泛用于光電信息產(chǎn)業(yè)的微細(xì)圖形線路加工制作，光刻工藝的成本約占整個芯片制造工藝的35%，耗時占整個芯片工藝的40%到60%，是半導(dǎo)體制造中的核心工藝。光刻膠材料約占芯片制造材料總成本的4%，是半導(dǎo)體集成電路制造的核心材料。
中國光刻膠市場增速高于國際水平，據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2019年我國光刻膠本土供應(yīng)量約70億元，自2010年起復(fù)合增速達(dá)11%，遠(yuǎn)高于全球增速，但本土供應(yīng)量在全球占比僅10%左右，且以已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)替代的主要是中低端PCB光刻膠，LCD和半導(dǎo)體領(lǐng)域的光刻膠自給率極低。
光刻膠是圖形轉(zhuǎn)移介質(zhì)，其利用光照反應(yīng)后溶解度不同將掩膜版圖形轉(zhuǎn)移至襯底上，主要由感光劑(光引發(fā)劑)、聚合劑(感光樹脂)、溶劑與助劑構(gòu)成。
光刻膠原材料主要為樹脂、溶劑和其他添加劑。其中溶劑質(zhì)量占比最大，一般在80%以上。其他添加劑質(zhì)量占比雖不足5%，卻是決定光刻膠特有性質(zhì)的關(guān)鍵材料，包括光敏劑、表面活性劑等材料。
在光刻工藝中，光刻膠被均勻涂布在硅片、玻璃和金屬等不同的襯底上，經(jīng)曝光、顯影和蝕刻等工序?qū)⒀谀ぐ嫔系膱D形轉(zhuǎn)移到薄膜上，形成與掩膜版完全對應(yīng)的幾何圖形。
光刻膠可根據(jù)其下游應(yīng)用領(lǐng)域分為半導(dǎo)體光刻膠、面板光刻膠和PCB光刻膠三類。
半導(dǎo)體光刻膠
目前，KrF/ArF仍是主流的加工材料。光刻技術(shù)隨著集成電路的發(fā)展經(jīng)歷了從G線（436nm）光刻，H線（405nm）光刻，I線（365nm）光刻，到深紫外線DUV光刻（KrF248nm和ArF193nm）、193nm浸沒式加多重成像技術(shù)（32nm-7nm），在到極端紫外線（EUV，＜13.5nm）光刻的發(fā)展，甚至采用非光學(xué)光刻（電子束曝光、離子束曝光），以相應(yīng)波長為感光波長的各類光刻膠也應(yīng)用而生。
光刻膠市場行業(yè)集中度高。日本企業(yè)在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域占據(jù)絕對優(yōu)勢。半導(dǎo)體光刻膠主要生產(chǎn)企業(yè)包括日本東京應(yīng)化、JSR、住友化學(xué)、信越化學(xué)；韓國東進世美肯；美國陶氏杜邦，其中日本企業(yè)占據(jù)約70%市場份額。分產(chǎn)品看，東京應(yīng)化在g線/i線和Krf光刻膠領(lǐng)域居龍頭地位，市場份額分別達(dá)到27.5%和32.7%。JSR在Arf光刻膠領(lǐng)域市占率最高，為25.6%。
根據(jù)富士經(jīng)濟預(yù)測，2023年全球ArF、KrF膠產(chǎn)能有望達(dá)到1870、3650噸，市場規(guī)模近49、28億元。日本光刻膠龍頭JSR、TOK包括光刻膠在內(nèi)的業(yè)務(wù)毛利率約40%，其中光刻膠原料成本約占90%。
國內(nèi)半導(dǎo)體用光刻膠生產(chǎn)企業(yè)包括上海新陽、南大光電、晶瑞股份、北京科華、恒坤股份。目前只有北京科華、晶瑞股份具備量產(chǎn)KrF光刻膠能力，北京科華產(chǎn)品已為中芯國際供貨。上海新陽在建的19000噸/年ArF（干法）光刻膠項目預(yù)計2022年達(dá)產(chǎn)。
面板光刻膠
光刻膠是LCD面板制造的關(guān)鍵材料，根據(jù)使用對象的不同，又可分為RGB膠、BM膠、OC膠、PS膠、TFT膠等。
面板光刻膠主要包括TFT配線用光刻膠、LCD/TP襯墊料光刻膠、彩色光刻膠及黑色光刻膠四大類別。其中TFT配線用光刻膠用于對ITO布線，LCD/TP沉淀料光刻膠用于使LCD兩個玻璃基板間的液晶材料厚度保持恒定。彩色光刻膠及黑色光刻膠可賦予彩色濾光片顯色功能。
面板光刻膠市場需要構(gòu)成穩(wěn)定，彩色光刻膠需求量領(lǐng)先，預(yù)計2022年全球銷售量將達(dá)22900噸，銷售額將達(dá)8.77億美元。
TFT面板用光刻膠、LCD/TP襯墊料光刻膠、黑色光刻膠銷售額2022年預(yù)計分別達(dá)到3.21億美元、2.51億美元、1.99億美元。
根據(jù)智研咨詢測算，2020年全球面板光刻膠市場規(guī)模將達(dá)到167億人民幣，增速維持在4%左右。根據(jù)我們的測算，到2025年光刻膠市場規(guī)模將達(dá)到203億人民幣。其中，伴隨LCD產(chǎn)業(yè)中心的轉(zhuǎn)移，我國LCD光刻膠市場規(guī)模及國產(chǎn)化率有望逐步提升。
PCB用光刻膠
PCB光刻膠可根據(jù)涂布方式分為UV固化油墨和UV噴涂油墨。目前國內(nèi)PCB油墨供應(yīng)商已逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代，容大感光、廣信材料等企業(yè)已掌握PCB油墨關(guān)鍵技術(shù)。
國內(nèi)對TFT光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠仍在起步探索階段。晶瑞股份、雅克科技、永太科技、容大感光、欣奕華、中電彩虹、飛凱材料在TFT光刻膠領(lǐng)域均有布局，其中飛凱材料、北旭電子規(guī)劃產(chǎn)能高達(dá)5000噸/年，雅克科技通過收購LG化學(xué)下屬彩色光刻膠事業(yè)部切入此市場，在渠道和技術(shù)方面具備優(yōu)勢。
光刻膠等技術(shù)壁壘極高的行業(yè)，實現(xiàn)技術(shù)層面的突破是基礎(chǔ)、其次，需不斷改進工藝，滿足半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展的需要。
由于光刻膠等行業(yè)認(rèn)證時間較長，客戶不會輕易更換供應(yīng)商，因此進入主流供應(yīng)鏈?zhǔn)菢O其必要的。國內(nèi)光刻膠生產(chǎn)商未來有望把握中國半導(dǎo)體行業(yè)進口替代契機，實現(xiàn)快速發(fā)展。
◆ 資料來源：電子材料圈
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