中國光刻膠行業(yè)發(fā)展概況及市場(chǎng)規(guī)模分析

中國光刻膠行業(yè)發(fā)展概況及市場(chǎng)規(guī)模分析

一、光刻膠是電子制造重要材料

1、光刻膠廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)

光刻膠又稱光致抗蝕劑，是一種對(duì)光敏感的混合液體。其組成部分包括：光引發(fā)劑（包括光增感劑、光致產(chǎn)酸劑）、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑。光刻膠可以通過光化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)曝光、顯影等光刻工序?qū)⑺枰奈⒓?xì)圖形從光罩（掩模版）轉(zhuǎn)移到待加工基片上。依據(jù)使用場(chǎng)景，這里的待加工基片可以是集成電路材料，顯示面板材料或者印刷電路板。

《2020-2026年中國光刻膠行業(yè)市場(chǎng)深度監(jiān)測(cè)及投資戰(zhàn)略決策報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：2019年全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)近90億美元，自2010年至今CAGR約5.4%。預(yù)計(jì)該市場(chǎng)未來3年仍將以年均5%的速度增長(zhǎng)，至2022年全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模將超過100億美元。光刻膠按應(yīng)用領(lǐng)域分類，可分為PCB光刻膠、顯示面板光刻膠、半導(dǎo)體光刻膠及其他光刻膠。全球市場(chǎng)上不同種類光刻膠的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)較為均衡。受益于半導(dǎo)體、顯示面板、PCB產(chǎn)業(yè)東移的趨勢(shì)，自2011年至今，光刻膠中國本土供應(yīng)規(guī)模年華增長(zhǎng)率達(dá)到11%，高于全球平均5%的增速。2019年中國光刻膠市場(chǎng)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。

在平板顯示行業(yè)；主要使用的光刻膠有彩色及黑色光刻膠、LCD觸摸屏用光刻膠、TFT-LCD正性光刻膠等。在光刻和蝕刻生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，光刻膠涂覆于晶體薄膜表面，經(jīng)曝光、顯影和蝕刻等工序?qū)⒐庹郑ㄑ谀ぐ妫┥系膱D形轉(zhuǎn)移到薄膜上，形成與掩膜版對(duì)應(yīng)的幾何圖形。在PCB行業(yè)；主要使用的光刻膠有干膜光刻膠、濕膜光刻膠、感光阻焊油墨等。干膜是用特殊的薄膜貼在處理后的敷銅板上，進(jìn)行曝光顯影；濕膜和光成像阻焊油墨則是涂布在敷銅板上，待其干燥后進(jìn)行曝光顯影。干膜與濕膜各有優(yōu)勢(shì)，總體來說濕膜光刻膠分辨率高于干膜，價(jià)格更低廉，正在對(duì)干膜光刻膠的部分市場(chǎng)進(jìn)行替代。在半導(dǎo)體集成電路制造行業(yè)；主要使用g線光刻膠、i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠等。在大規(guī)模集成電路的制造過程中，一般要對(duì)硅片進(jìn)行超過十次光刻。在每次的光刻和刻蝕工藝中，光刻膠都要通過預(yù)烘、涂膠、前烘、對(duì)準(zhǔn)、曝光、后烘、顯影和蝕刻等環(huán)節(jié)，將光罩（掩膜版）上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。光刻膠是集成電路制造的重要材料：光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。光刻工藝的成本約為整個(gè)芯片制造工藝的35%，并且耗費(fèi)時(shí)間約占整個(gè)芯片工藝的40%-50%。光刻膠材料約占IC制造材料總成本的4%，市場(chǎng)巨大。因此光刻膠是半導(dǎo)體集成電路制造的核心材料。按顯示效果分類；光刻膠可分為正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。負(fù)性光刻膠顯影時(shí)形成的圖形與光罩（掩膜版）相反；正性光刻膠形成的圖形與掩膜版相同。兩者的生產(chǎn)工藝流程基本一致，區(qū)別在于主要原材料不同。

按照化學(xué)結(jié)構(gòu)分類；光刻膠可以分為光聚合型，光分解型，光交聯(lián)型和化學(xué)放大型。光聚合型光刻膠采用烯類單體，在光作用下生成自由基，進(jìn)一步引發(fā)單體聚合，最后生成聚合物；光分解型光刻膠，采用含有重氮醌類化合物(DQN)材料作為感光劑，其經(jīng)光照后,發(fā)生光分解反應(yīng)，可以制成正性光刻膠；光交聯(lián)型光刻膠采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料，在光的作用下，形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而起到抗蝕作用，可以制成負(fù)性光刻膠。

在半導(dǎo)體集成電路光刻技術(shù)開始使用深紫外（DUV）光源以后，化學(xué)放大（CAR）技術(shù)逐漸成為行業(yè)應(yīng)用的主流。在化學(xué)放大光刻膠技術(shù)中，樹脂是具有化學(xué)基團(tuán)保護(hù)因而難以溶解的聚乙烯?；瘜W(xué)放大光刻膠使用光致酸劑（PAG）作為光引發(fā)劑。當(dāng)光刻膠曝光后，曝光區(qū)域的光致酸劑（PAG）將會(huì)產(chǎn)生一種酸。這種酸在后熱烘培工序期間作為催化劑，將會(huì)移除樹脂的保護(hù)基團(tuán)從而使得樹脂變得易于溶解?；瘜W(xué)放大光刻膠曝光速遞是DQN光刻膠的10倍，對(duì)深紫外光源具有良好的光學(xué)敏感性，同時(shí)具有高對(duì)比度，對(duì)高分辨率等優(yōu)點(diǎn)。

按照曝光波長(zhǎng)分類；光刻膠可分為紫外光刻膠（300-450nm）、深紫外光刻膠（160-280nm）、極紫外光刻膠（EUV，13.5nm）、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。不同曝光波長(zhǎng)的光刻膠，其適用的光刻極限分辨率不同。通常來說，在使用工藝方法一致的情況下，波長(zhǎng)越短，加工分辨率越佳。

2、光刻膠是面板制造的重要原料

目前，在顯示面板行業(yè)中，光刻膠主要應(yīng)用于TFT-LCD陣列制造，濾光片制造和觸摸屏制造三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。其中，TFT-LCD陣列和濾光片都是LCD面板結(jié)構(gòu)的組成部分，觸摸屏則是以觸摸控制為目的的功能單元。

TFT-LCD技術(shù)利用半導(dǎo)體精確控制顯示效果。TFT(ThinFilmTransistor)LCD即薄膜晶體管LCD，是有源矩陣類型液晶顯示器(AM-LCD)中的一種。TFT-LCD的主要特點(diǎn)是為每個(gè)原色像素點(diǎn)都配臵了一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件。通過控制TFT單元的電極電壓，就可以使對(duì)應(yīng)像三原色像素點(diǎn)上的透光率發(fā)生變化。這樣，每種原色像素點(diǎn)的灰度都可以得到精確的控制。若每個(gè)原色像素點(diǎn)可以有255個(gè)灰度階數(shù)，那么三原色像素點(diǎn)就可以構(gòu)成一千六百多萬種顏色。這是TFT-LCD也被稱為“真彩”屏幕技術(shù)的原因之一。由于TFT-LCD每個(gè)像素點(diǎn)都相對(duì)獨(dú)立，并可以進(jìn)行連續(xù)控制，所以這樣的設(shè)計(jì)方法還提高了顯示屏的反應(yīng)速度。TFT-LCD陣列制造與半導(dǎo)體制造存在共通之處。TFT陣列由一系列半導(dǎo)體三極管控制器組成。在玻璃面板上通過沉積，光刻和刻蝕流程制造TFT三極管的過程與在集成電路上制造三極管的過程（如上一節(jié)圖中所示）十分相似。因此在光刻膠的使用上，TFT陣列構(gòu)造與集成電路制造有共通的地方。其主要區(qū)別在于，TFT陣列的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單且標(biāo)準(zhǔn)化，以及TFT陣列對(duì)于尺寸的要求比先進(jìn)集成電路低很多。因此一般g-line光刻膠就可以滿足要求。TFT陣列正膠也是在中國首先得到發(fā)展的光刻膠產(chǎn)品之一。

在觸摸屏應(yīng)用中，光刻工藝用于ITOsensor的制造。ITO是一種N型氧化物半導(dǎo)體-氧化銦錫；將ITO材料按照特定的圖案，涂在玻璃或者Film上，然后貼在一層厚的保護(hù)玻璃上，就得到了ITOsensor。ITOsensor是觸摸屏的重要組成部分。觸摸屏通過ITOsensor與ITOsensor之間的電容變化（雙層ITO感應(yīng)電容）或者ITOsensor與觸摸屏幕的人體部位之間構(gòu)成的電容變化（單層ITO表面電容）來感知觸摸動(dòng)作，并進(jìn)而做出相對(duì)應(yīng)的反應(yīng)。觸摸屏中ITO結(jié)構(gòu)的制造需要以氧化銦錫半導(dǎo)體材料在基底上構(gòu)造出一定的圖案，因此光刻和光刻膠技術(shù)在這個(gè)過程當(dāng)中同樣是必不可少的。

3、PCB是光刻膠應(yīng)用的場(chǎng)景之一

PCB光刻膠材料分為干膜光刻膠、濕膜光刻膠干膜與感光油墨。二者的用途都是把底板上的線路布局圖形轉(zhuǎn)移到銅箔基底上，完成印刷電路板的“印刷”過程。其區(qū)別主要在于涂敷的方式。濕膜光刻膠直接以液態(tài)的形式涂敷在待加工基材的表面；干膜光刻膠則是由預(yù)先配制好的液態(tài)光刻膠涂布在載體薄膜上，經(jīng)處理形成固態(tài)光刻膠薄膜后在被直接貼附到待加工基材上。

PCB用干膜與濕膜光刻膠各有特點(diǎn)。從總體上來說，濕膜具有分辨率高，成本低廉，顯影與刻蝕速度更快等優(yōu)勢(shì)。因此，在PCB應(yīng)用中，濕膜光刻膠正逐漸實(shí)現(xiàn)對(duì)干膜光刻膠的替代。但是干膜光刻膠在特定應(yīng)用場(chǎng)景下具有濕膜光刻膠不具備的特點(diǎn)。比如在淹孔加工場(chǎng)景中，濕膜光刻膠會(huì)浸沒基材上的孔洞，造成后期加工和清理的不便。而干膜光刻膠就不存在這個(gè)問題。PCB加工所用的油墨主要分三類：線路油墨、阻焊油墨、字符油墨。線路油墨可以作為防止PCB線路被腐蝕的保護(hù)層，在蝕刻工藝中保護(hù)線路。線路油墨一般是液態(tài)感光型的；阻焊油墨可以在PCB線路加工完成后涂在線路上作為保護(hù)層。阻焊油墨可以具有液態(tài)感光，熱固化，或者紫外線硬化的性質(zhì)。通過在PCB板上保留焊盤，阻焊油墨可以方便之后的元件焊接，起到絕緣防氧化的作用。字符油墨就是用來做板子表面的標(biāo)示的，比如標(biāo)上元器件符號(hào)，一般不需要具備感光性質(zhì)。

二、三大應(yīng)用持續(xù)推動(dòng)光刻膠需求增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模176億元

全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。2015全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模大概在73.6億美金左右，光刻膠下游應(yīng)用主要為三大領(lǐng)域：TFT-LCD顯示、PCB、集成電路，其中PCB光刻膠占比24.5%，LCD光刻膠占比26.6%，半導(dǎo)體光刻膠占比24.1%，其他類光刻膠占比24.8%。而具體中國市場(chǎng)近100億元，其中PCB市場(chǎng)接近70億元，平板顯示領(lǐng)域15-16億元，半導(dǎo)體領(lǐng)域8-10億元。國內(nèi)市場(chǎng)預(yù)計(jì)整體每年保持10-15%的增長(zhǎng)，消費(fèi)總量占據(jù)全球消費(fèi)量約15%左右，光刻膠國產(chǎn)化水平嚴(yán)重不足，重點(diǎn)技術(shù)差距在半導(dǎo)體行業(yè)，有2-3代差距，隨著下游半導(dǎo)體行業(yè)、LED及平板顯示行業(yè)的快速發(fā)展，未來國內(nèi)光刻膠產(chǎn)品國產(chǎn)化替代空間較大。

1、半導(dǎo)體光刻膠難度最高，I線需求大，Krf和ArF增速快

光刻膠決定芯片的最小特征尺寸。在大規(guī)模集成電路的制造過程中，光刻和刻蝕技術(shù)是精細(xì)線路圖形加工中最重要的工藝，其中光刻加工分辨率直接關(guān)系到芯片特征尺寸大小，而光刻膠的性能關(guān)系到光刻分辨率的大?。ü獾母缮婧脱苌湫?yīng)）。決定著芯片的最小特征尺寸，占芯片制造時(shí)間的40-50%，占制造成本的30%。比如一塊半導(dǎo)體芯片在制造過程中需要進(jìn)行10-50道光刻過程，由于基板不同、分辨率要求不同、蝕刻方式不同等，不同的光刻過程對(duì)光刻膠的具體要求也不一樣，即使類似的光刻過程，不同的廠商也會(huì)有不同的要求。

光刻膠分辨率隨IC集成度提高而提高。半導(dǎo)體光刻膠隨著市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品小型化、功能多樣化的要求，而不斷通過縮短曝光波長(zhǎng)提高極限分辨率，從而達(dá)到集成電路更高密度的集積。目前光刻膠根據(jù)使用的不同波長(zhǎng)的曝光光源分類，波長(zhǎng)由紫外寬譜向ｇ線(436nm)→ｉ線(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2（157nm）方向轉(zhuǎn)移。不同波長(zhǎng)的光刻膠用途、材料也大不相同。另外20世紀(jì)80年代以前，負(fù)膠一直在光刻工藝中占據(jù)主導(dǎo)地位，隨著集成電路與2-5um圖形尺寸范圍的出現(xiàn)使得正膠在分辨率優(yōu)勢(shì)逐步凸顯，目前來看對(duì)于小尺寸圖像領(lǐng)域正膠占據(jù)絕大部分市場(chǎng)份額。

半導(dǎo)體隨著晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)2020年市場(chǎng)規(guī)模約為25億元。2015年國內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模假設(shè)為10億元，隨著半導(dǎo)體存儲(chǔ)、功率等器具的發(fā)展以及未來三年本土26座晶圓廠的落地，將有力帶動(dòng)上游光刻膠需求，我們預(yù)計(jì)未來2016-2020年國內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)將保持18-20%增速(2011-2015國內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠GAGR=13.6%)，則2020年全國半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到24.8億元復(fù)合增速近20%。

2、受益國內(nèi)高世代面板產(chǎn)能提升，光刻膠用復(fù)合增速25%

光刻膠主要制作彩色濾光片用光刻膠。TFT-LCD是由兩片偏光板，兩片玻璃，中間加上液晶，另外再加上背光源組成的。液晶顯示器里還有一片很多電晶體的玻璃，一片有紅綠藍(lán)（R.G.B）三種顏色的彩色濾光片及背光源，例如當(dāng)屏幕顯示藍(lán)色的時(shí)候，有電晶體的玻璃就會(huì)發(fā)出訊號(hào)。只讓藍(lán)光可以穿透彩色濾光片，而將紅色光及紅色光留在顯示器里面，這樣我們?cè)陲@示器上就只能看到藍(lán)色的光。TFT-LCD制程分陣列、組立和模組，其中LCD中光刻膠主要用在制程工序在原始玻璃上制作電晶體的圖案，類似半導(dǎo)體中的堅(jiān)膜、清洗、曝光、顯影、蝕刻、脫膜、檢測(cè)等工序，主要制作彩色光刻膠及黑色光刻膠、LCD襯墊料光刻膠、TFT配線用光刻膠等。

新增高世代線面板產(chǎn)能持續(xù)促進(jìn)面板光刻膠需求。隨著全球高世代線陸續(xù)投產(chǎn)，面板出貨面積有所增長(zhǎng)，對(duì)上游面板光刻膠需求穩(wěn)定增長(zhǎng)，全球2015年面板光刻膠市場(chǎng)規(guī)模突破19.57億美元，假設(shè)復(fù)合增速約為4%，則全球光刻膠預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到23.7億美元，2016年我國面板產(chǎn)能占全球比重為26%，隨著京東方等十?dāng)?shù)家國產(chǎn)廠商擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn)，預(yù)計(jì)2020年我國面板產(chǎn)能占比有望提升至42%以上，則整體國內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到10.2億美元約66.3億元，復(fù)合增速25%。

3、PCB光刻膠市場(chǎng)規(guī)模最大，國內(nèi)占比70%，復(fù)合增速約為4%

光刻膠廣泛應(yīng)用于印刷電路板的設(shè)計(jì)與加工中。PCB光刻膠主要包括干膜光刻膠、濕膜光刻膠和光成像阻焊油墨。PCB光刻膠市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng)。2015年全