2022年光刻膠行業(yè)市場規(guī)模及發(fā)展啟示研究

1、2022年光刻膠行業(yè)市場規(guī)模及發(fā)展啟示研究1.光刻膠工作原理及分類光刻膠做為半導(dǎo)體生產(chǎn)中光刻工藝的核心材料，其主要工作原理是：光刻工藝?yán)霉饪?膠對于各種特殊射線及輻射的反應(yīng)原理，將事先制備在掩模上的圖形轉(zhuǎn)印到晶圓，建立 圖形的工藝，使硅片表面曝光完成設(shè)計路的電路圖，做到分辨率清晰和定位無偏差電路， 就如同建筑物一樓的磚塊砌起來和二樓的磚塊要對準(zhǔn)，疊加的層數(shù)越高，技術(shù)難度大。 從光刻膠的發(fā)展歷程看，20 世紀(jì) 50 年代至今，光刻技術(shù)經(jīng)歷了紫外全譜（300- 340nm），G線（436nm），I線（365nm），深紫外（Deep Ultraviolet，DUV，248nm和 193nm），以及

2、目前最引人注目的極紫外（EUV，13.5nm）光刻，電子束光刻等六個階 段，隨著光刻技術(shù)發(fā)展，各曝光波長的光刻膠組分（成膜樹脂、感光劑和添加劑等）也 隨之變化。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理，可以將光刻膠分為正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。正性光刻膠形 成的圖形與掩膜版（光罩）相同，負(fù)性光刻膠顯影時形成的圖形與掩膜版相反。根據(jù)感 光樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)，光刻膠可分為光聚合型，光分解型和光交聯(lián)型。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，光 刻膠可以分為 PCB 光刻膠、面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠。從組成成分來看，光刻膠主要由成膜樹脂、光敏物質(zhì)、溶劑和助劑組成。其中，成膜樹脂是光刻膠的主要成分。樹脂：光刻膠的主要原料，具備光敏性和能力敏感的特殊聚

3、合物，一般是由碳、氫 和氧組成的大分子。經(jīng)光照后在曝光區(qū)能很快地發(fā)生固化反應(yīng)，溶解性、親和性等 發(fā)生明顯變化，用適當(dāng)?shù)娜軇┨幚砭涂梢缘玫綀D像。隨著制程的提升、曝光波長的 縮小，光刻膠中樹脂的成本不斷提升，對光刻膠的性能有重要影響。CAR 作用原理：在感光組成物中加入光致產(chǎn)酸劑，光致產(chǎn)酸劑（Photoacid Generator，PAG） 在光照射下生成酸，酸作為催化劑催化光刻膠樹脂發(fā)生反應(yīng)， 通過化學(xué)方法將光學(xué)信號進(jìn)行放大，解決光刻膠的感光效率問題。同時，使用聚對 羥基苯乙烯作為主要的成膜樹脂，解決了在 248 nm 波長下的透光性的問題。缺點： 曝光中產(chǎn)生酸，容易污染鏡頭，并且后烘過程中產(chǎn)生

4、的 H + 擴(kuò)散造成線邊粗糙度的 增加。g 線/i 線光刻膠：主要用酚醛樹脂和重氮萘醌體系，酚醛樹脂為成膜樹脂、重氮萘 醌為感光劑，曝光后二者反應(yīng)的部分易于溶于顯影劑被去除。添加劑：在正型 i-線 光刻膠中加入添加劑可以提高抗刻蝕性能、感光性能等。KrF 光刻膠：光源強(qiáng)度大大降低，對光刻膠敏感性提出極高要求，IBM 通過化學(xué)放 大光刻膠（Chemically Amplified Resists，CARs，也叫化學(xué)增幅膠），提高光刻膠感 光度。ArF 光刻膠：聚甲基丙烯酸酯類型的光刻膠，隨著光刻制程不斷降低，光刻膠的膠 膜厚度也需要不斷下降，尤其是在 193 nm 光刻工藝基礎(chǔ)上，發(fā)展了 193

5、 nm 浸沒 式光刻以及多重曝光的技術(shù)以提升光刻膠的分辨率，這使得光刻膠的抗刻蝕性能需 要進(jìn)一步提升（聚甲基丙烯酸酯類型的光刻膠抗腐蝕性能低）。2.光刻膠市場規(guī)模分析行業(yè)壁壘高聳，研發(fā)能力要求極高，資金需求巨大。在上述我們也對眾多光刻膠進(jìn)行 了簡單的分類，但實際操作中由于各個客戶的產(chǎn)品的要求不同，對應(yīng)的光刻膠的具體需 求料號眾多。這一點將會直接導(dǎo)致光刻膠企業(yè)在生產(chǎn)制作光刻膠的時候需要具備足夠的 配方研發(fā)能力，對眾多國內(nèi)仍在起步的廠商無疑是個巨大的挑戰(zhàn)。另一方面由于光刻膠 最終需要應(yīng)用在光刻機(jī)上，以 ASML 為例，EUV 光刻機(jī)常年保持在 1 億歐元左右， 248nm 的 KrF 光刻機(jī)也基本

6、維持在一千萬歐元以上。從光刻膠全球市場來看，根據(jù) Cision，2019 年約有 91 億美元的市場規(guī)模，至 2022 年 預(yù)計將達(dá)到 105 億美元，實現(xiàn)復(fù)合增長 5%。而其中半導(dǎo)體、LCD、PCB 這三類主要的 應(yīng)用場景分別占據(jù)了市場空間的 24.1%、26.6%、及 24.5%，分別對應(yīng) 2019 年的市場 規(guī)模 22 億美元、24 億美元、及 22 億美元。Cision 同時也統(tǒng)計了中國光刻膠市場的規(guī)模，在 2019 年約為 88 億元人民幣，至 2022 年預(yù)計將達(dá)到 117 億元人民幣，實現(xiàn)復(fù)合增長 15%。如若我們根據(jù)全球光刻膠的應(yīng)用 場景分布來看，在中國大陸所需要的半導(dǎo)體、LC

7、D、及PCB的市場需求分別將達(dá)到21、 23、22 億元人民幣。 248nm及以上高端光刻膠為全球市場的主流。中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，2019年中 國光刻膠市場規(guī)模在 158 億人民幣，而其中半導(dǎo)體用光刻膠市場達(dá)到 20.7 億人民幣； 至 2020 年的預(yù)期，國內(nèi)光刻膠市場有望達(dá)到 176 億人民幣，而半導(dǎo)體用光刻膠則將達(dá) 到 25 億人民幣，均將實現(xiàn)超過 10%的行業(yè)規(guī)模增長。而隨著國內(nèi)晶圓廠不斷擴(kuò)產(chǎn)，以 及制程和工藝的提高，有望在后續(xù)給光刻膠行業(yè)帶來更大的增量空間。然而我們復(fù)盤過往中國半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模來看，通過智研產(chǎn)業(yè)研究院的統(tǒng)計，在 2015 年中國半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模僅為 10

8、 億元左右，至 2020 年已經(jīng)成功提高至約 25 億人民幣的市場規(guī)模。而其中的核心原因我們認(rèn)為是中國半導(dǎo)體晶圓代工產(chǎn)業(yè)逐步完善， 晶圓廠產(chǎn)能持續(xù)增長帶來的市場增長。而隨著未來中國內(nèi)地將要興建更多的產(chǎn)能之時， 我們有望看到中國半導(dǎo)體光刻膠需求的持續(xù)高增長。雖然中國市場增速巨大，但是從產(chǎn)業(yè)端來看，全球共有 5 家主要的光刻膠生產(chǎn)企業(yè)。其 中，日本技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模占絕對優(yōu)勢。而其中在半導(dǎo)體光刻膠中，占據(jù)主導(dǎo)位置的還是 以日美兩國為主。 國產(chǎn)光刻膠份額：受益于半導(dǎo)體、顯示面板、PCB 產(chǎn)業(yè)東移的趨勢，根據(jù)雅克科技，自 2011 年至今，光刻膠中國本土供應(yīng)規(guī)模年華增長率達(dá)到 11%，高于全球平均 5%的

9、增 速。根據(jù)智研咨詢，2019 年中國光刻膠市場本土企業(yè)銷售規(guī)模約 70 億元，全球占比約 10%，發(fā)展空間巨大。目前，中國本土光刻膠以 PCB 用光刻膠為主，平板顯示、半導(dǎo) 體用光刻膠供應(yīng)量占比極低。中國半導(dǎo)體光刻膠的占比僅有 2%，LCD 僅為 3%，而最 為簡單 PCB 光刻膠占比高達(dá) 94%。整體來看，全球光刻膠行業(yè)主要被 JSR、東京應(yīng)化、羅門哈斯、信越化學(xué)、及富士合理 占據(jù)，前五大家占據(jù)了全球光刻膠領(lǐng)域的 86%；如若聚焦到全球半導(dǎo)體用光刻膠領(lǐng)域， 前六大家（主要以日本為主）實現(xiàn)了對于市場的 87%的占據(jù)。國產(chǎn)半導(dǎo)體光刻膠的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于其他產(chǎn)業(yè)，原因在于： 1、 光刻膠的驗證周

10、期長。光刻膠批量測試的 過程需要占用晶圓廠機(jī)臺的產(chǎn)線時間， 在產(chǎn)能緊張的時期測試時間將會被延長。測試的過程需要與光刻機(jī)、掩膜版及 半導(dǎo)體制程中的許多工藝步驟配合，需要付出的成本極高。通常面板光刻膠驗 證周期為 1-2 年，半導(dǎo)體光刻膠驗證周期為 2-3 年。但是驗證通過之后便會形成 長期供應(yīng)關(guān)系，甚至在未來會推動企業(yè)之間的聯(lián)合研發(fā)。 2、 原材料成膜樹脂具有專利壁壘。樹脂的合成難度高，通常光刻膠廠商在合成一 種樹脂后會申請相應(yīng)的專利，目前樹脂結(jié)構(gòu)上的專利主要被日本公司占據(jù)。3、 光刻膠產(chǎn)品品類多，配方需要滿足差異化需求。根據(jù)產(chǎn)品需求來調(diào)配適合的樹 脂來滿足差異化需求對于光刻膠企業(yè)是一大難點，也

11、是光刻膠制造商最核心的技術(shù)。以 TOK 為例，通過其產(chǎn)品系列可以看出，根據(jù)關(guān)鍵尺寸、應(yīng)用層、正負(fù) 膠等劃分，可以分為幾十個系列。彤程新材持續(xù)推出新產(chǎn)品，KrF光刻膠方面， 公司產(chǎn)品種類涵蓋 Poly、AA、Metal 等關(guān)鍵層工藝以及 TM/TV、Thick、Implant、 ContactHole 等應(yīng)用領(lǐng)域，2021 年公司新增 21 支新產(chǎn)品通過客戶驗證并獲得訂 單，其中248nm光刻膠10支，I線光刻膠9支，LED及先進(jìn)封裝用光刻膠2支。3.復(fù)盤半導(dǎo)體光刻膠發(fā)展歷程，我們總結(jié)出以下發(fā)展啟示：1）光刻膠與工藝節(jié)點發(fā)展息息相關(guān)。光刻膠合成工藝的演進(jìn)是基于制程的不斷推進(jìn)， 在研發(fā)過程中需要與

12、光刻機(jī)廠商密切合作。日本光刻膠從開始的模仿到在 KrF 膠實現(xiàn)超 越，背后是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈向日本轉(zhuǎn)移、日本政府對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的大力扶持和日本光刻 機(jī)廠商的崛起。當(dāng)前背景下，先進(jìn)節(jié)點技術(shù)開發(fā)速度有所放緩，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(jī)遇。2）日本光刻膠巨頭均起源于化工企業(yè)，本質(zhì)上是早期光刻膠的底層技術(shù)和原材料與精 細(xì)化工的產(chǎn)物相同。TOK 最早切入，主要系本土客戶培養(yǎng)本土供應(yīng)鏈的需求；JSR 的切 入背景是 1970 年代石油危機(jī)下化工企業(yè)利潤空間受到擠壓，從而尋求第二增長曲線； 信越從硅化工業(yè)務(wù)切入是因為 1990s 日本國內(nèi)經(jīng)濟(jì)衰退，公司基于原有主營業(yè)務(wù)尋求協(xié) 同發(fā)展。彤

13、程新材是全球最大的輪胎用特種材料供應(yīng)商，生產(chǎn)和銷售的輪胎用高性能酚 醛樹脂產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)處于全球領(lǐng)導(dǎo)者地位。電子級酚醛樹脂對產(chǎn)品純度要求非常高，在 KrF 光刻膠中，樹脂占總成本的超過 70%，且在生產(chǎn)樹脂中需要保證不同批次的高分子 樹脂的分子量分布和性能都相差無幾，故而成膜樹脂的合成難度最高。目前彤程新材已 成功自主開發(fā)電子級酚醛樹脂，在光刻膠、環(huán)氧塑封料、覆銅板等領(lǐng)域均有布局，并通 過部分客戶的認(rèn)證，開始批量供應(yīng)。3）光刻膠公司與下游客戶綁定緊密，同時布局光刻膠配套材料，客戶粘性強(qiáng)。光刻膠 存在一定的先發(fā)優(yōu)勢，但技術(shù)壁壘并不至于無法突破，找到體系內(nèi)符合要求的基團(tuán)也可 實現(xiàn)突破。但光刻膠對半導(dǎo)

14、體生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性至關(guān)重要，驗證周期長，下游客戶不會 輕易更換。提升份額的途徑在于打入客戶新增產(chǎn)能供應(yīng)鏈，以及配套材料的研發(fā)銷售， 如 TOK 生產(chǎn)顯影劑和邊緣去除劑，JSR 生產(chǎn)底部抗反射涂料，信越生產(chǎn)石英掩模毛胚和 硅抗反射涂層。彤程新材 I 線光刻膠和 KrF 光刻膠以批量供應(yīng)于中芯國際、華虹宏力、 長江存儲、華力微電子、武漢新芯、華潤上華等 13 家 12 寸客戶和 17 家 8 寸客戶，同 時公司 2 萬噸光刻膠相關(guān)配套試劑項目，已進(jìn)入潔凈間及機(jī)電設(shè)備的安裝高峰，預(yù)計 2022 年 6-7 月份能完成全部建設(shè)，將在下半年開始進(jìn)入試生產(chǎn)。由貿(mào)易至上游制造，多元拓展豐富業(yè)務(wù)，打造平臺型企業(yè)。彤程新材自 1999 年成立， 主要從事橡膠助劑商貿(mào)代理業(yè)務(wù)，在 2006 年逐步轉(zhuǎn)型上游制造，且直至現(xiàn)在，公司已 經(jīng)開拓了多個研發(fā)測試中心且投建多個國際化標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)基地；同時在 2019 年至今， 公司再次開拓電子材料業(yè)務(wù)及可降解材料業(yè)務(wù)，實現(xiàn)公司初步戰(zhàn)略“一體兩翼、三大業(yè) 務(wù)”的布局。 向上游延伸布局，研發(fā)實力及盈利能力齊升。公司當(dāng)前積極布局光刻膠（IC+面板）上 游，自下而上的產(chǎn)業(yè)鏈整合一方面大幅提高公司光刻膠研發(fā)實力，還將提升公司利潤水 平，實現(xiàn)卡脖子材料突破的同時盈利豐厚。電子材料、可降解材料、及汽車/輪胎特種 材料，彤程新