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三家公司公开表态 光刻胶百亿市场加速国产化
发布时间:2023-10-15 05:51:20
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  刘鹤强调,“发展集成电路产业必须发挥新型制优势,用好政府和市场两方面力量”。政府端,应当制定符合国情和新形势的集成电路产业政策,帮企业排忧纾困,引导长期投资。市场端,重视发挥市场力量和产业生态作用,建立企业为主体的攻关机制,给予人才优惠政策和发挥空间,维护全球产业链供应链稳定。

  大基金二期129亿元入股长江存储释放积极信号,国内存储端有望继续扩产。集成电路产业高质量发展需要走新型制路径,尤其是针对设备及零部件卡脖子环节支持力度有望增强,建议关注两会后相关政策。

  2022年以来,全球各国强化本国半导体政策支持力度,美国、欧盟、日本、韩国、印度等国家相继出台产业政策,通过基金支持、设备补贴、税收优惠等方式予以政策扶持。台积电、英特尔、三星、美光等全球头部晶圆厂纷纷宣布扩产计划,长期看全球半导体资本开支仍有望高速增长。

  基于供应链安全考量,短期国内半导体资本开支预计不会受周期影响而下行。中芯国际预计2023年资本开支持平(2022年资本开支63.5亿美元),特色工艺产线积极扩产,半导体设备和零部件迎来加速验证契机,国产替代势在必行。

  容大感光(300576)近日在接受机构调研时表示,经过公司多年来的技术攻关,公司的干膜光刻胶、显示用光刻胶、半导体光刻胶等产品已经面向市场实现了批量销售,其中部分产品已进入核心客户的供应链体系,公司干膜光刻胶、显示用光刻胶、半导体光刻胶等产品的销售将会是公司未来业绩发展的驱动点,未来随公司募投项目产能的逐步释放,公司将迎来新的发展阶段。

  彤程新材(603650)近日表示,正努力研发上游光刻胶材料,部分光刻胶所用树脂材料目前已具备自主供应能力。

  上海新阳(300236)日前表示,公司光刻胶产品已有销售,主要是在KrF产品。ArF光刻胶尚未实现销售,该类产品的验证周期较长,受客户端产线状态、产品研究开发进度等多重因素影响,工艺化学材料产品的替代是一个复杂且严谨的过程,高端光刻胶产品尤甚,需要多方面的配合协同。

  光刻胶发展至今已有百年历史,现已大范围的使用在集成电路、显示、PCB 等领域,是光刻工艺的核心材料。高壁垒和高价值量是光刻胶的典型特征。光刻胶属于技术和资本密集型行业,全球供应市场高度集中。

  正性光刻胶受光照射后,感光部分发生分解反应,可溶于显影液,未感光部分显影后仍留在基底表面,形成的图形与掩膜版相同。

  负性光刻胶正好相反,曝光后的部分形成交联网格结构,在显影液中不可溶,未感光部分溶解,形成的图形与掩膜版相反。

  根据应用领域不相同,光刻胶可分为 PCB光刻胶、LCD光刻胶与半导体光刻胶,技术门槛逐渐递增。

  光刻胶属于技术和资本密集型行业,目前核心技术主要掌握在日、美等国际大公司手中,全球供应市场高度集中,日本JSR等五家有突出贡献的公司占据全球光刻胶市场87%的份额。同时,海外龙头已实现高端制程量产,其中日本主要厂商已实现领域内最先进的EUV光刻胶的量产,以陶氏、德国默克、锦湖石化为代表的其他光刻胶厂商也已实现ArF光刻胶的量产。

  我国光刻胶行业起步较晚,生产要集中在PCB光刻胶、TN/STN-LCD光刻胶等中低端产品,其中PCB光刻胶占比达94%。先进制程半导体光刻胶方面,g/i线%,KrF胶自给率不足5%,ArF胶基本依靠进口,而EUV胶还仍处研发阶段。

  目前,光刻胶专用电子化学品主要被日本、欧美企业占据较大市场占有率。但经过多年技术积累,国内已形成一定光刻胶用电子化学品产能,国内相关公司市场占有率逐步提升,国产替代正持续进行。

  光刻胶生产的基本工艺复杂,技术壁垒高,其研发和量产需要企业的长期技术积累,对企业研发人员的素质、行业经验、技术储备等都具有极高要求,新进入者需要极大的研发投入。

  光刻胶的研发是不断进行配方调试的过程,配方研发是通过几百个、几千个树脂、光酸和添加剂的排列组合尝试出来,且难以通过现有产品反向解构出其配方,这对技术及经验积累有非常高的要求。

  同时,产品纯度、金属离子杂质控制等也是光刻胶生产的基本工艺中需面临的技术难关,光刻胶纯度不足会导致芯片良率下降。

  此外,高端光刻胶生产的大量专利掌握在海外有突出贡献的公司中,这在光刻胶技术上已构建了专利壁垒,阻碍后来者进入。以EUV光刻胶为例,全球专利申请量前十名中日本占据7席,富士胶片以422件排在第一;美国罗门哈斯和陶氏化学占据两席;韩国三星电子占据一席。

  除项目研发需要持续资产金额的投入外,送样前,光刻胶生产商需要购置光刻机用于内部配方测试,根据验证结果调整配方。光刻机设备昂贵,数量有限且供应可能受国外限制,尤其是EUV光刻机目前全球只有ASML能批量供应。而光刻机造价高昂,且价格持续上升。

  除成本高昂外,受《瓦森纳协定》限制,中国大陆企业较难购买最先进的光刻机。

  由于芯片制造所需光刻过程复杂多样,不同光刻过程、同一光刻过程的不同厂家对光刻胶的需求也有差异,因此光刻胶生产商需要调整光刻胶配方以满足差异化需求。而光刻胶达到下游客户真正的需求的技术指标后,还有必要进行较长时间验证测试(1-3年)。因此,一旦达成合作,光刻胶厂商和下游集成电路制造商会形成长期合作关系。

  此外,光刻胶更新换代较快,光刻胶厂家出于技术保密考虑,一般会和上游原料供应商进行密切合作,共同开发新技术,增大了客户的转换成本。因此,光刻胶行业的上下游合作处于互相依赖互相依存的关系,市场新进入者很难与现有公司竞争,签约新客户的难度高。

  国内产业链尚不完善,上游原材料是影响光刻胶品质的主要的因素,目前我国光刻胶原材料市场基本被国外厂商垄断,尤其是树脂和感光剂高度依赖于进口,国产化率很低,由此增加了国内光刻胶生产所带来的成本以及供应链风险。

  近年来,我国政府大力扶持半导体与原料产业高质量发展,陆续出台了多项政策支持光刻胶行业发展,推动产业大力研发,国产光刻胶也有望加速验证,获得更加多国内市场占有率,突破“卡脖子”技术,早日实现产业链核心技术国产化替代。

  光刻胶下游应用分布较为较为均衡,其中LCD用光刻胶占光刻胶总消费量的比例达27%,半导体用光刻胶、PCB用光刻胶占比均为24%,其他类光刻胶占比达25%。近年,电子信息产业更新换代速度不断加快,同时,随着半导体、显示面板、光刻胶产业的东移,国内光刻胶需求快速提升,我国光刻胶市场规模从2015年的100亿元,迅速增加至2020年的176亿元,年均复合增速高达11.97%。

  近年PCB光刻胶市场需求量开始上涨稳定。受益于LCD产业由日韩加速向国内转移,同时大尺寸面板需求迅速增加,国内面板光刻胶需求高速提升。而光刻胶作为关键半导体材料之一,近年市场规模也稳定增长。半导体光刻胶大多数都用在晶圆制造环节,未来随着国内晶圆厂的高速建设,半导体光刻胶市场空间广阔。

  2021年2月,日本福岛东部海域发生7.3级地震,导致信越化学在当地的产线遭受破坏,因此信越化学向中国大陆多家晶圆厂限制供应KrF光刻胶,并向小规模晶圆厂通知停止供应。之后,KrF光刻胶供需也一致处于进展状态。2022年3月,日本福岛外海再次发生规模7.3级地震,信越化学工厂再次受到影响。

  信越断供以及当前国际大环境的变化有望推动国产替代进程,国产光刻胶也有望加速验证,获得更加多国内市场份额。

  光刻胶作为制造关键原材料,随着未来汽车、人工智能、国防等领域的加快速度进行发展,全球光刻胶市场规模将有望持续增长。根据Reportlinker数据,全球光刻胶市场预计2019-2026年复合年增长率有望达到6.3%,至2023年突破100亿美金,到2026年超过120亿美元。

  叠加产业转移因素,中国光刻胶市场的上涨的速度超过了全球中等水准。根据中商产业研究院数据,2021年中国光刻胶市场达93.3亿元,2016-21年CAGR为11.9%,2021年同比增长11.7%,高于同期全球光刻胶增速5.75%。

  随着未来PCB、LCD与半导体产业持续向中国转移,中国光刻胶市场有望逐步扩大,占全球光刻胶市场比例也将持续提升,预计到2026年占比有望从2019年的15%左右提升到19.3%。

  上游:主要依托基础化工原料,生产树脂、光引发剂、溶剂、单体等电子化学品。

  中游:为光刻胶成品制造,包括 PCB 光刻胶、面板光刻胶与半导体光刻胶的制备。

  下游:为印刷电路板、显示面板和电子芯片,大范围的应用于消费电子、航空航天、军工等领域。

  海外垄断市场,大陆企业需取得技术突破。各类光刻胶所需树脂几乎全部由海外垄断,技术壁垒高依然是海外垄断的最终的原因。目前,全世界内光刻胶树脂大厂分为两类:一类是自产树脂的光刻胶厂商,如信越化学、杜邦,它们通常掌握着树脂合成、光刻胶配方的技术专利。另一类是专门生产树脂的生产商,如东洋合成、住友电木、三菱化学等,为光刻胶厂商提供定制化的树脂。国内强力新材(300429)、圣泉集团(605589)、彤程新材(603650)等目前开始慢慢地布局。

  不同光刻胶类型都有相应的光刻胶单体。单体又称活性稀释剂,是含有可聚合官能团的小分子,一般参与光固化反应,降低光固化体系黏度,同时调节光固化材料的各种各样的性能。光刻胶单体的性能指标包括纯度,水份,酸值,单杂,金属离子含量等指标。各类单体中半导体级光刻胶单体相比普通单体壁垒更高:合成技术难度更大,要求质量更稳定,金属离子杂质更少。单体国外企业有:陶氏化学、巴斯夫、道达尔等。国内企业包含:微芯新材、徐州博康、万润股份(002643)。

  3、溶剂:目前光刻胶溶剂主要为PGMEA(PMA,丙二醇甲醚酸醋酯),大陆自给率较高。

  溶剂使光刻胶具有流动性,并使光刻胶能通过旋转涂在晶圆表明产生薄层,对于光刻胶的化学性质基本上没有影响。根据新思界产业研究中心数据,我国是全球最大的PGMEA生产国家,产能占据全球总产量的35%左右,生产企业有百川股份(002455)、瑞佳化学、怡达化学、华伦、德纳国际等。在全球市场中,PGMEA生产企业有陶氏化学、壳牌化学品公司、利安德巴塞尔工业、伊士曼化工等,以上四家企业占据全球市场一半以上份额。

  光引发剂又称光固化材料(最重要的包含UV涂料、UV油墨、UV胶粘剂等)是光刻胶材料中的光敏成分。2020年,全球光引发剂市场销售额达到了6.8亿美元,预计2027年将达到约11亿美元,2020-2027年CAGR为 4.57%。光引发剂领域主要的企业有IGM Resins,天津久日新材料、常州强力、阿科玛;其中,IGM Resins是全球市场的领导者,天津久日新材料是国内市场的领导者。从光引发剂的采购价格与容大感光数据分析来看,2018-2020H1,随着上游供应商的竞争结构逐渐稳定,光引发剂采购价格总体下降。

  彩色光刻胶及黑色光刻胶市场也呈现日韩企业主导的格局。国外代表企业有默克、东进世美肯、东京应化、三洋光学、JSR及三菱化学。国内企业有雅克科技(002409)、飞凯材料(300398)、彤程新材(603650)等。

  在大规模集成电路的制作的完整过程中,光刻和刻蚀技术是精细线路图形加工中最重要的工艺,决定着芯片的最小特征尺寸,占芯片制造时间的40-50%,占制造成本的30%。半导体光刻胶按照曝光波长不同可分为g线nm)、i线nm)以及新兴起的EUV光刻胶5大类,高端光刻胶指KrF、ArF和EUV光刻胶,等级越往上其极限分辨率越高,同一面积的硅晶圆布线密度越大,性能越好。

  KrF和ArF,适用于0.25μm-7nm制程,基本涵盖当前主流芯片领域,包括大部分数字芯片和几乎所有的模拟芯片。此外,EUV光刻胶的应用场景范围也正在从逻辑芯片扩展到存储芯片中,随着先进制程渗透率提升以及工序步骤的增加,EUV光刻胶市场需求将快速提升,占比预计将从2020年的1%提升到2025年的10%。

  全球半导体光刻胶市场高度集中,一直以来由日美企业牢牢掌握,尤其是在高端的KrF、ArF、EUV光刻胶市场,垄断格局更明显。前五大厂商占据全球87%的市场占有率,其中日本合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、美国杜邦、信越化学、富士电子市占率分别为28%、21%、15%、13%、10%。而随着半导体产业链配套需求的提升,国内一批优秀的龙头公司正积极突破,EUV胶方面,北京科华已通过02专项验收;ArF胶方面,上海新阳(300236)、徐州博康正处于客户测试阶段,南大光电(300346)已获部分客户认证。

  晶瑞电材(300655)、雅克科技(002409)、彤程新材(603650)、容大感光(300576)、南大光电(300346)、华懋科技(603306)、上海新阳(300236)、飞凯材料(300398)等。

  风险提示:下游资本开支没有到达预期风险,国际贸易摩擦加剧风险,国产化没有到达预期风险。

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