半導(dǎo)體光刻膠行業(yè)深度研究

半導(dǎo)體光刻膠行業(yè)深度研究核心觀點(diǎn)：光刻是光電信息產(chǎn)業(yè)核心環(huán)節(jié)，光刻膠技術(shù)壁壘高。光刻是利用光學(xué)、化學(xué)、物理方法，將設(shè)計好的電路圖轉(zhuǎn)移到晶圓等表面，是光電信息產(chǎn)業(yè)鏈中核心環(huán)節(jié)。光刻膠是對光敏感的混合液體，主要是由樹脂、光引發(fā)劑、溶劑、單體等組成，是光刻工藝中最核心耗材，其性能決定著光刻質(zhì)量。目前，光刻膠生產(chǎn)在工藝技術(shù)、測試設(shè)備和下游認(rèn)證均存較高壁壘。一．光刻膠：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)核心材料1.1、光刻是光電信息產(chǎn)業(yè)鏈中核心環(huán)節(jié)光刻技術(shù)是指利用光學(xué)-化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)、物理刻蝕方法，將圖形傳遞到介質(zhì)層上，形成有效圖形窗口或功能圖形的工藝技術(shù)，是光電信息產(chǎn)業(yè)鏈中的核心環(huán)節(jié)之一。以芯片制造為例，在晶圓清洗、熱氧化后，需通過光刻和刻蝕工藝，將設(shè)計好的電路圖案轉(zhuǎn)移到晶圓表面上，實(shí)現(xiàn)電路布圖，之后再進(jìn)行離子注入、退火、擴(kuò)散、氣相沉積、化學(xué)機(jī)械研磨等流程，最終在晶圓上實(shí)現(xiàn)特定的集成電路結(jié)構(gòu)。1.2、按反應(yīng)機(jī)理可分為正性和負(fù)性光刻膠根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理不同，光刻膠可分正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。正性光刻膠受光照射后，感光部分發(fā)生分解反應(yīng)，可溶于顯影液，未感光部分顯影后仍留在基底表面，形成的圖形與掩膜版相同。負(fù)性光刻膠正好相反，曝光后的部分形成交聯(lián)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，在顯影液中不可溶，未感光部分溶解，形成的圖形與掩膜版相反。1.3、光刻膠制造環(huán)節(jié)處于產(chǎn)業(yè)鏈中游光刻膠領(lǐng)域里，光刻膠的制造環(huán)節(jié)處于中游，上游主要依托基礎(chǔ)化工原料，生產(chǎn)樹脂、光引發(fā)劑、溶劑、單體等電子化學(xué)品；中游包括PCB光刻膠、面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠的制備；下游為印刷電路板、顯示面板和電子芯片，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、航空航天、軍工等領(lǐng)域。1.4、光刻膠行業(yè)具有高工藝技術(shù)壁壘光刻膠生產(chǎn)工藝復(fù)雜，技術(shù)壁壘高，其研發(fā)和量產(chǎn)需要企業(yè)的長期技術(shù)積累，對企業(yè)研發(fā)人員的素質(zhì)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)儲備等都具有極高要求，新進(jìn)入者需要極大的研發(fā)投入。其中，光刻膠的研發(fā)是不斷進(jìn)行配方調(diào)試的過程，配方研發(fā)是通過幾百個、幾千個樹脂、光酸和添加劑的排列組合嘗試出來，且難以通過現(xiàn)有產(chǎn)品反向解構(gòu)出其配方，這對技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)積累有非常高的要求。原材料比重的微調(diào)會直接影響到光刻膠的各個性能指標(biāo)，比如溶劑的多少會影響粘度；光引發(fā)劑的多少會影響光刻膠的靈敏度。同時，光刻膠的國產(chǎn)化替代實(shí)際是對標(biāo)的過程，即產(chǎn)品所以的性能參數(shù)都必須和國外供應(yīng)商的產(chǎn)品完全匹配，某個關(guān)鍵參數(shù)的不匹配都可能會使開發(fā)必須從頭推導(dǎo)重來。二．光刻膠市場前景廣闊2.1、PCB光刻膠市場需求穩(wěn)定增長分領(lǐng)域看，光刻膠是PCB產(chǎn)業(yè)重要的上游材料，在PCB制造成本中，光刻膠和油墨的占比約為3-5%。近年P(guān)CB光刻膠市場需求增長穩(wěn)定，國內(nèi)PCB光刻膠市場規(guī)模從2015年的70億元，增長至2020年的85億元，年均復(fù)合增速達(dá)4.0%。2.2、面板光刻膠市場規(guī)模持續(xù)增長面板顯示中，彩色濾光片是液晶顯示器實(shí)現(xiàn)彩色顯示的關(guān)鍵器件，占面板成本的14-16%，而彩色光刻膠和黑色光刻膠是制備彩色濾光片的核心材料，占彩色濾光片成本的27%左右。2020年，全球面板光刻膠市場規(guī)模達(dá)23.7億美元，同比增長3.95%。國內(nèi)面板光刻膠市場規(guī)模近年增長較快，從2015年的3.07億美元增長至2020年的10.2億美元，年均復(fù)合增速高達(dá)27.14%。2.3、國內(nèi)外半導(dǎo)體光刻膠市場穩(wěn)中有升光刻膠作為關(guān)鍵半導(dǎo)體材料之一，近年市場規(guī)模穩(wěn)定增長。全球半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模從2016年的15.0億美元增長至2021年的24.7億美元，年均復(fù)合增速達(dá)10.5%；國內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模從2015年的17.8億元增長至2020年的27.4億元，年均復(fù)合增速達(dá)9.0%。2.4、信越斷供，有望推動國產(chǎn)替代進(jìn)程2019年7月1日，日本政府突然宣布對韓國出口的“光刻膠”、“高純度氟化氫”、“氟聚酰亞胺”三種半導(dǎo)體原材料實(shí)施限制，這三種材料韓國對日本的依賴度分別為91.9%、44%和93.7%。日本的精準(zhǔn)打擊，引發(fā)了韓國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈震蕩。2021年2月，日本福島東部海域發(fā)生7.3級地震，導(dǎo)致信越化學(xué)在當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)線遭受破壞，在之后3-6個月內(nèi)未恢復(fù)供給，因此信越化學(xué)向中國大陸多家晶圓廠限制供應(yīng)KrF光刻膠，并向小規(guī)模晶圓廠通知停止供應(yīng)，之后，KrF光刻膠供需也一致處于進(jìn)展?fàn)顟B(tài)。2022年3月，日本福島外海再次發(fā)生規(guī)模7.3級地震，信越化學(xué)工廠再次受到影響。三．國產(chǎn)替代進(jìn)行時3.1、全球光刻膠供給高度集中光刻膠生產(chǎn)工藝復(fù)雜，技術(shù)壁壘高，屬于技術(shù)密集型和資本密集型行業(yè)，目前核心技術(shù)主要掌握在日、美等國際大公司手中，因此全球供應(yīng)市場高度集中。日本JSR等五家龍頭企業(yè)占據(jù)全球光刻膠市場87%的份額，呈寡頭壟斷格局，其中JSR占據(jù)全球光刻膠市場28%的份額，東京應(yīng)化占比21%，杜邦占比15%，信越化學(xué)占比13%，富士電子材料占比10%。3.2、國內(nèi)光刻膠生產(chǎn)主要以中低端產(chǎn)品為主中國光刻膠行業(yè)發(fā)展起步較晚，生產(chǎn)能力主要集中在PCB光刻膠、TN/STN-LCD光刻膠等中低端產(chǎn)品，其中PCB光刻膠占比達(dá)94%，而TFT-LCD、半導(dǎo)體光刻膠等高端產(chǎn)品仍需大量進(jìn)口。先進(jìn)制程半導(dǎo)體光刻膠方面，目前適用于6英寸硅片的g線、i線光刻膠國內(nèi)自給率約為10%，適用于8英寸硅片的KrF光刻膠國內(nèi)自給率不足5%，適用于12寸硅片的ArF光刻膠國內(nèi)基本依靠進(jìn)口，而EUV光刻膠還仍處研發(fā)階段。3.3、光刻膠組分隨光刻技術(shù)發(fā)展而變化生產(chǎn)光刻膠的