半導(dǎo)體光刻膠行業(yè)分析

半導(dǎo)體光刻膠行業(yè)分析光刻膠是發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)不可或缺的產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能要求高組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品壁壘高企。光刻膠(photoresist)又稱光致抗蝕劑，是指通過紫外光、電子束、離子束、X射線等的照射或輻射，其溶解度發(fā)生變化的耐蝕劑刻薄膜材料，主要由光刻膠樹脂、增感劑（光引發(fā)劑+光增感劑+光致產(chǎn)酸劑）、單體、溶劑和其他助劑組成。由于應(yīng)用場景頗多，不同用途的光刻膠在曝光光源、制造工藝、成膜特性等性能要求不同，對材料的溶解性、耐蝕刻性和感光性能等要求不同，不同原料的占比會有很大幅度變化，其中光刻膠樹脂是光刻膠主要成分，成本占比達到50%。光刻膠為集成電路中極為重要的材料，作為圖形媒介物質(zhì)，用于芯片制造的光刻環(huán)節(jié)，是必不可缺的關(guān)鍵材料。正性和負性光刻膠由于曝光反應(yīng)存在差異：

正性光刻膠在曝光后，曝光部分會溶于顯影液，未曝光部分顯影后會留存，正性光刻膠分辨率對比度高，更適用于小型圖形，也因此高端光刻膠以正性為主。負性光刻膠則相反，曝光后曝光部分形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，硬化并留存在基底形成圖形，未曝光部分將溶解。負性光刻膠擁有更好的粘滯性和抗蝕性，因其具有更好感光性所以添加的感光劑更少，成本更低，也更適用于低成本低價質(zhì)量的芯片。半導(dǎo)體光刻膠市場中正性膠占比為絕大多數(shù)，負性膠占比極低。光刻膠按應(yīng)用領(lǐng)域分為PCB、面板和半導(dǎo)體光刻膠。PCB光刻膠主要分為干膜光刻膠、濕膜光刻膠和阻焊油墨；面板光刻膠主要分為TFT-LCD正性光刻膠、彩色&黑色負性光刻膠;半導(dǎo)體集成電路制造行業(yè)主要使用G/I線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠和EUV光刻膠等。根據(jù)Cision,2019年全球光刻膠市場規(guī)模約91億美元，至2022年市場規(guī)模將超過105億美元，年化增長率約5%，其中，面板光刻膠，PCB光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠的應(yīng)用占比分別為27.8%、23.0%和21.9%。半導(dǎo)體光刻膠將成為光刻膠市場主要增長因素。在下游PCB和面板二者復(fù)合增速緩慢的情況下，半導(dǎo)體光刻膠將在半導(dǎo)體市場的快速增長下，疊加其單位價值量相較于PCB光刻膠和面板光刻膠更高的特性，有望成為全球光刻膠市場增長的主要因素。隨著IC制程的不斷提高，為了滿足集成電路對電路密度和集成水平更高要求，光刻膠通過不斷縮短曝光波長，不斷提升圖形的分辨率。經(jīng)過幾十年的研發(fā)，按照曝光波長，目前光刻膠的波長由紫外寬譜逐步至G線（436nm）、I線（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）（KrF和ArF合計稱為DUV光刻膠）、以及最先進的EUV(<13.5nm)水平。半導(dǎo)體光刻膠存差異，應(yīng)用于不同芯片制程。隨著曝光波長縮短，光刻膠達到的極限分辨率不斷提高，得到的精密度更佳。目前市場上能得到分辨率最高的是EUV光刻膠，用于14nm以下先進制程，由于整體較高的壁壘，僅G/I線有少量國產(chǎn)份額，KrF和ArF國產(chǎn)化率極低，EUV方面僅荷蘭的ASML能制造EUV光刻機，國內(nèi)尚無企業(yè)擁有先進制程芯片產(chǎn)能，因此國內(nèi)并沒有EUV光刻膠市場，目前國內(nèi)市場大多集中在G線/I線KrF/ArF等用于28nm以上成熟制程的半導(dǎo)體光刻膠。半導(dǎo)體光刻膠并不完全僅用于其對應(yīng)電路尺寸。以KrF膠為例，雖然其對應(yīng)的最精細工藝范圍為0.13-0.35μm，但是KrF膠仍然可以用于0.13μm以下節(jié)點，包括28nm，原因在于28nm制程的芯片并不是每處都達到了精細度極限，由于ArF膠價格是KrF膠的幾倍，下游客戶出于節(jié)省成本目的，在芯片精細度較低的區(qū)域仍將使用用于低制程的光刻膠，也因此KrF膠成為全種類半導(dǎo)體光刻膠中，消耗量極高的膠種類，肩負起承上啟下的作用。終端市場蓬勃發(fā)展，光刻膠需求快速增長終端需求強勁，帶動半導(dǎo)體光刻膠需求增長。根據(jù)ICInsights，在2021年經(jīng)濟從2020年爆發(fā)的新冠疫情危機中反彈后，全球半導(dǎo)體營收增長25%，預(yù)計2022年半導(dǎo)體總銷售額將持續(xù)增長并達到創(chuàng)紀錄的6806億美元，其中光電、傳感器、執(zhí)行器和分立器件

（統(tǒng)稱OSD設(shè)備）將達到創(chuàng)紀錄的1155億美元。半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售的強勢增長，為半導(dǎo)體材料市場提供厚實基礎(chǔ)，作為耗材，其每年的需求量整體穩(wěn)步上升。SMIC的招股說明書中，光阻（光刻膠及配套試劑）成本占比在所有原材料中占第二大，為14.4%，處在較高地位。因此綜合整體半導(dǎo)體材料端的需求增長及光刻膠自身在材料中極高的地位，未來光刻膠市場需求也將不斷穩(wěn)定擴大。晶圓制造產(chǎn)能擴張，光刻膠需求高增長半導(dǎo)體光刻膠作為關(guān)鍵材料，晶圓廠產(chǎn)能變化預(yù)示光刻膠需求變化。SMIC的8寸晶圓出貨量與中國整體半導(dǎo)體材料銷售額呈現(xiàn)高度正相關(guān)，因此晶圓產(chǎn)能的擴張節(jié)奏，可以作為整個半導(dǎo)體材料的景氣度風(fēng)向標(biāo)。中國在世界晶圓產(chǎn)能占比逐步提高，半導(dǎo)體光刻膠需求隨之提升。未來隨著中國積極推動芯片自主化政策，晶圓廠產(chǎn)能大幅提升，2010、2019年分別超越歐洲、北美，2020年接近日本，月產(chǎn)能約318.4萬片（折合8寸晶圓），全球市占率約15.3%，排名全球第四。此外，2020~2025年間受惠當(dāng)?shù)貥I(yè)者不斷投資，以及三星、SK海力士等內(nèi)存大廠進駐，中國大陸晶圓廠月產(chǎn)能將持續(xù)增加，預(yù)計將增加3.7個百分點，達到世界占比接近20%，有望升至全球第二。大晶圓消耗更多光刻膠。未來中國大陸規(guī)劃的晶圓廠產(chǎn)能以12寸晶圓為主，預(yù)計國內(nèi)芯片巨頭SMIC以及其子公司中芯北方、中芯南方12英寸晶圓產(chǎn)能總計可達每月9.6萬片。除SMIC外，產(chǎn)能規(guī)模前三名廠商分別是SK海力士、華虹和三星電子。截至2020年5月，SK海力士12英寸晶圓總計產(chǎn)能可達17.0萬片/月，華虹12英寸晶圓總計產(chǎn)能可達11.8萬片/月，三星電子12英寸晶圓產(chǎn)能總計可達10.0萬片/月。當(dāng)前中國境內(nèi)晶圓工廠12英寸晶圓已投產(chǎn)能在86萬片/月以上，在建產(chǎn)能達26萬片/月以上，更多的大尺寸晶圓廠將帶來額外的光刻膠消耗量。制程整體提高提升光刻膠單位價值量新增晶圓廠將極大提升KrF和ArF光刻膠需求量。根據(jù)Gartner預(yù)測，預(yù)計2022年20nm及以下占比12%,28nm至90nm占比41%，0.13μm及以上的微米級制程占比47%。目前，90nm以下主要使用12寸晶圓，90nm以上使用8寸或更小尺寸晶圓。由于KrF和ArF膠主要應(yīng)用于0.35μm以下，應(yīng)用晶圓為8寸或12寸，隨著未來中國整體晶圓新增產(chǎn)能集中在12寸線，相比于g/i線價值量更高的KrF和ArF光刻膠將成為未來中國光刻膠需求增長的絕對主流。未來中國半導(dǎo)體光刻膠市場KrF和ArF膠的占比將繼續(xù)提升。根據(jù)TrendBank數(shù)據(jù)，2020年中國ArF和KrF膠占比分別為44.0%和37.0%，占比最高，預(yù)計2021年中國半導(dǎo)體光刻膠規(guī)模達到29.0億元。由于中國在建的晶圓產(chǎn)能基本為8寸和12寸產(chǎn)能，ArF和KrF膠的占比將會持續(xù)增高。未來中國半導(dǎo)體光刻膠增速將遠超世界增速。由于世界新增晶圓產(chǎn)能大部分在中國大陸，光刻膠需求也將隨之增長。根據(jù)Techcet預(yù)測，2021年全球半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模約19億美元，預(yù)計到2025年超過24億美元，年化增長率為6%以上。根據(jù)TrendBank,中國2021年半導(dǎo)體光刻膠市場預(yù)計29.0億元。中國作為未來全球晶圓產(chǎn)能增長的主力軍，當(dāng)前到2025年在建和計劃8寸和12寸晶圓產(chǎn)能總共達到84萬/片，增幅為當(dāng)前的60%，結(jié)合到2021-2025年五年時間完全達產(chǎn)，給予平均每年12%作為中國半導(dǎo)體光刻膠中性復(fù)合增速；由于中國的芯片產(chǎn)能結(jié)構(gòu)將整體提高，2020年KrF和ArF的占比分別為37.0%和44.0%，給予二者未來更大的占比假設(shè)，KrF膠占比40.0%，ArF膠占比45.0%。綜上情況和假設(shè)判斷到2025年，中國半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模將保守在40億元，樂觀50億元以上。光刻膠發(fā)展迎來國產(chǎn)化機遇期兩大壁壘：研發(fā)和客戶客戶壁壘極高，客戶導(dǎo)入新供應(yīng)商意愿不高，過程繁瑣，耗時長。企業(yè)在研發(fā)成功后需要不斷進行送樣、問題反饋和技術(shù)改進等循環(huán)過程，此過程多達50次以上，完成整個客戶導(dǎo)入過程也因此需要2-3年時間。光刻膠廠商購買原材料后通過調(diào)配進行光刻驗證，得到大致實驗結(jié)果后再進行微調(diào)，不斷重復(fù)實驗過程以達到客戶要求的性能數(shù)據(jù)，并適配客戶的產(chǎn)線，也因此光刻膠企業(yè)與客戶產(chǎn)生的粘性較高，客戶不愿意花費時間導(dǎo)入其它供應(yīng)商。而為了加速驗證過程及擁有自我驗證能力，部分光刻膠企業(yè)選擇自購光刻機。光刻機購置成本極高，并且開機成本幾乎與購置成本相同，由于光刻機本身無法對光刻膠企業(yè)帶來任何利潤，由此帶來的資金成本投入也是極高的。日本企業(yè)壟斷，頭部聚集效應(yīng)明顯整個行業(yè)呈現(xiàn)出集中度較高的現(xiàn)狀?？v觀全球半導(dǎo)體光刻膠供給端，除美國陶氏化學(xué)以外，其余頭部半導(dǎo)體光刻膠企業(yè)均為日本企業(yè)，并且技術(shù)要求越高的光刻膠頭部聚集效應(yīng)越明顯。海外企業(yè)壟斷光刻膠原料，國內(nèi)企業(yè)逐步崛起。目前大部分原材料均為國外進口，原材料企業(yè)日本占到47%，盡管中國的原材料企業(yè)位列全球第二，但大部分目前處于研發(fā)和布局階段，成熟材料供應(yīng)企業(yè)均來自日本和美國。中國企業(yè)如萬潤股份、圣泉集團、強力新材等在原材料樹脂、感光劑等方面均有國產(chǎn)突破，但大部分仍屬于低端產(chǎn)能或者高端產(chǎn)量極為有限，爬坡較為緩慢?；厮萑毡竟饪棠z發(fā)展史：產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移共同助力日本光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展歸因于以下幾點：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在上世紀向日本遷移。光刻膠起源于美國，柯達為光刻膠工業(yè)的開創(chuàng)者，光刻膠跟隨摩爾定律不斷演進。上個世紀由于美國企業(yè)意識到其生產(chǎn)效率不高，人員成本高，開始逐漸將人員設(shè)備密集型產(chǎn)業(yè)向外遷移，采取委外代工的方式，留下技術(shù)密集型的設(shè)計產(chǎn)業(yè)在美國。日本企業(yè)在關(guān)鍵結(jié)點完成研發(fā)突破。IBM在1980s早期就突破了KrF光刻膠，并在1980s早期至1995年的十余年時間一直保持壟斷地位。但在此期間，KrF光刻膠的市場增速緩慢，并未大規(guī)模放量，我們認為主要由于1980s-1995年，半導(dǎo)體工藝節(jié)點主要集中在1.5μm-0.35μm，這一范圍的工藝可以用I線光刻膠實現(xiàn)，從而使KrF光刻膠成為了“早產(chǎn)兒”，半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展尚未到達需要KrF光刻膠大規(guī)模放量的時代。1995年日本東京應(yīng)化（TOK）成功突破了高分辨率KrF正性光刻膠TDUR-P007/009并實現(xiàn)了商業(yè)化銷售，打破了IBM對于KrF光刻膠的壟斷，而與此同時，半導(dǎo)體工藝節(jié)點發(fā)展到了0.25-0.35μm，逼近了I線（365nm波長，已經(jīng)與特征尺寸0.35μm接近）光刻的極限。光刻機市場也由此前美國廠商主導(dǎo)逐步演變?yōu)榧涯?、尼康為龍頭的時代。天時地利俱備的情況下，日本KrF光刻膠迅速放量占據(jù)市場，光刻膠市場也正式進入了日本廠商的霸主時代。日本光刻膠產(chǎn)業(yè)已形成高度分工協(xié)作的產(chǎn)業(yè)集群。上個世紀以來，圍繞光刻膠及其上游樹脂、光引發(fā)劑、溶劑&單體各領(lǐng)域，涌現(xiàn)一批大中小企業(yè)。經(jīng)過長期技術(shù)積累或兼并收購，光刻膠企業(yè)與上游共同建立起技術(shù)壁壘，形成寡頭競爭格局，并和下游制造公司形成穩(wěn)定合作關(guān)系。由于光刻膠本身的產(chǎn)品性質(zhì)技術(shù)高壁壘、客戶導(dǎo)入周期長，這樣的行業(yè)性質(zhì)特點意味行業(yè)內(nèi)競爭廝殺無意義，產(chǎn)業(yè)鏈抱團互相合作才是長久發(fā)展之計。因此下游應(yīng)用廠商扶持上游光刻膠成品企業(yè)共同進步，甚至下游領(lǐng)域企業(yè)包括英特爾、三星參與投資3100萬美元至上游光刻膠龍頭JSR子公司Inpria研發(fā)EUV光刻膠，長期來看日本光刻膠企業(yè)建立了非常高的產(chǎn)業(yè)地位。目前中國正在經(jīng)歷第三次半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。上海微電子已經(jīng)成功研發(fā)90nm極紫外線光刻機，因此中國的半導(dǎo)體光刻膠也迎來一次良好的配合發(fā)展窗口。同時，國家大基金一期總額約1047.14億元，已于2019年結(jié)束，進入回收期，目前二期基金投資正在進行中，預(yù)計投資超過2000億元。一期投資總共撬動社會投資約6500億元，預(yù)期二期投資將撬動社會投資超過10000億元進入半導(dǎo)體行業(yè)，并且投資領(lǐng)域重心將逐漸向一期忽視的設(shè)備以及材料方面轉(zhuǎn)移。海外龍頭斷供提供國產(chǎn)替代良機日本信越化學(xué)光刻膠斷供產(chǎn)生供給缺口，為國產(chǎn)企業(yè)導(dǎo)入提供機會。由于2021年日本福島地震事件，信越化學(xué)光刻膠工廠暫停生產(chǎn)，引發(fā)新合約漲價事件。受地震影響，信越化學(xué)KrF光刻膠產(chǎn)線受到很大程度的破壞，2021年2月至今尚未完全恢復(fù)生產(chǎn)，雖然東京應(yīng)化（TOK）填補了信越化學(xué)海外大部分缺失的KrF光刻膠產(chǎn)能，但目前仍存在不小的缺口。另外，除了臺積電、三星、英特爾、聯(lián)電等晶圓廠積極擴產(chǎn)外，SMIC、華虹宏力、廣州粵芯等多家本土晶圓廠積極擴產(chǎn)和產(chǎn)能釋放，這也就導(dǎo)致國內(nèi)光刻膠需求量激增，供應(yīng)不足。2020年底美國商務(wù)部將SMIC列入實體清單，對SMIC實施出口限制，導(dǎo)致美國陶氏化學(xué)無法向SMIC供應(yīng)任何半導(dǎo)體材料，其中包括光刻膠。在國外廠商無法供應(yīng)的情況下，晶圓廠對導(dǎo)入新半導(dǎo)體材料供應(yīng)商的要求提升，利好國產(chǎn)光刻膠產(chǎn)業(yè)。原材料“掐脖子”對企業(yè)正常生產(chǎn)有潛在威脅。2019年日韓貿(mào)易戰(zhàn)中，日本對韓國半導(dǎo)體材料斷供，由于韓國對日本光刻膠依賴程度達84.5%，此舉讓韓國企業(yè)遭受巨大損失。2019年三季度，三星電子營業(yè)利潤從二季度12.8萬億韓元，下降至7.7萬億韓元，環(huán)比下降39.8%；SK海力士營業(yè)利潤從6316億韓元，下降至4100億韓元，環(huán)比下降35.1%。中國光刻膠對外依賴程度更為明顯，半導(dǎo)體光刻膠目前國產(chǎn)化率僅5%，因此中國存在極大的供應(yīng)鏈政策風(fēng)險。中國光刻膠企業(yè)大部分供給G/I線光刻膠，僅彤程新材實現(xiàn)了KrF光刻膠商業(yè)化。中國的G/I線光刻膠已處于成熟量產(chǎn)階段，各企業(yè)仍處于擴張KrF膠種類以及打入客戶驗證周期，僅產(chǎn)生極少量KrF膠收入。由于口徑不同原因，晶瑞電材將輔材并入光刻膠板塊收入，其光刻膠純膠收入基本由G/I線貢獻。國產(chǎn)光刻膠重點公司分析彤程新材：收購北京科華和北旭電子，進軍光刻膠領(lǐng)域彤程新材是全球領(lǐng)先的酚醛樹脂供應(yīng)商，光刻膠是酚醛樹脂的高端運用領(lǐng)域，公司目前全面實現(xiàn)各種電子級酚醛樹脂的量產(chǎn)，橡膠助劑企業(yè)和橡膠用酚醛樹脂排名中公司排名第一位，2021年市占率達26.7%；公司與巴斯夫合作，在上?；@區(qū)落地10萬噸/年可生物降解材料項目（一期），未來滿足高端生物可降解制品在購物袋、快遞袋、農(nóng)業(yè)地膜方面的應(yīng)用，目前該項目處于建設(shè)階段。公司于2021年3月26日完成對北京科華55.6%股權(quán)收購，正式踏入半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域。公司與MengTech合計持有科華微電子約70%股權(quán)，與MengTech公司派出的董事合計占科華微電子董事成員7席中的6席（其中彤程電子占4席，MengTech占2席）。北京科華董事長陳昕持有MengTech股份，與公司合作關(guān)系良好，北京科華是唯一被SEMI列入全球光刻膠八強的中國光刻膠公司，擁有KrF（248nm）、g線、i線、半導(dǎo)體負膠、封裝膠等產(chǎn)品，是中國大陸銷售額最高的國產(chǎn)半導(dǎo)體光刻膠公司，是KrF光刻膠國家02專項的承擔(dān)單位，是目前國內(nèi)唯一可以批量供應(yīng)KrF光刻膠給本土8寸和12寸的晶圓廠客戶的企業(yè)。2021年北京科華營收1.15億元，是國內(nèi)KrF膠業(yè)績最高的公司。目前北京科華已進入國內(nèi)主力晶圓廠客戶，包括SMIC、長江存儲科技、武漢新芯、上海華虹宏力等。公司上海的新工廠預(yù)計將于2022年6月份正式建成，預(yù)計將于四季度正