(1)行业概况
光刻工序是集成电路制造中最重要的一环,是将设计好的集成电路图形由掩膜版转移至硅片后再进行下一步刻蚀的工艺,是集成电路制造中耗时最大、难度 最高的工艺。
光刻时会在硅片上涂一层光刻胶,经紫外线曝光后,光刻胶化学性质发生变化,再经显影后将曝光的光刻胶去除,实现图形从掩膜版到硅片的转移。 光刻胶作为光刻环节的重要耗材,其质量和性能直接影响集成电路制造产线良率, 是集成电路制造的核心材料之一。
按照应用领域的不同,光刻胶又可以分为印刷电路板(PCB)用光刻胶、液 晶显示(LCD)用光刻胶、半导体(IC)用光刻胶和其他用途光刻胶。PCB 光 刻胶和 LCD 光刻胶技术壁垒相对较低,国产化率较高,而半导体光刻胶代表着 光刻胶技术最先进水平,尤其是高端光刻胶,目前国内公司在量产层面仍与国外 有巨大差距。
半导体光刻胶按照曝光波长不同,领域可分为 g 线(436nm)、i 线(365nm)、 KrF(248nm),ArF(193nm)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,各类型光刻胶适用的集成电路制程如下:
(2)市场空间和竞争格局
近年来,随着半导体行业的蓬勃发展,尤其是下游晶圆厂产能扩建带来的的庞大需求,光刻胶市场需求保持了良好的增长态势。根据 Research And Markets 数据,2020年全球光刻胶市场为 87 亿美元,预计 2026 年有望达 127 亿美元, 年复合增长率达 6.5%。其中,2020年全球半导体用光刻胶占市场总额的 23.3%,对应市场空间分别为 20.4 亿美元。
资料来源:Research And Markets,中金公司研究部
从国内市场看,工信部及研究机构 Cision 预计,十三五期间,国内光刻胶市场实现年均 14.5%增长,2020年全国光刻胶整体的市场规模达到 176 亿元;预计 到 2026 年,中国光刻胶市场规模将超过 300 亿元,高于全球增速。
资料来源:Cision,工信部赛博研究院
从半导体光刻胶细分市场分析,ArF 干式和浸没式光刻胶已成为集成电路制 造领域需求量最大的光刻胶产品。根据 TECHCET 统计,2020 年 ArF 干式和浸没式光刻胶占据了 48%的市场份额,KrF 和 g 线/i 线光刻胶分别占据 34%和 16% 的市场份额。预计至 2025 年 ArF 干式及浸没式光刻胶仍然能占据 45%的市场份 额。其中由于 ArF 浸没式光刻胶主要用于先进制程中的多重曝光过程,因此其需求量为普通光刻胶的 2-4 倍。
根据 TECHCET 数据,2020 年全球 ArF 浸没式光 刻胶市场规模为 7.1 亿美元,2025 年有望达 8.84 亿美元,复合增长率达 4.4%; ArF 干式光刻胶 2020 年全球市场规模 1.9 亿美元,未来预计在此上下小幅波动。
资料来源:TECHCET,中金公司研究部
然而,尽管光刻胶市场保持了良好的增长趋势,但以 ArF 光刻胶为代表的半 导体光刻胶领域国内市场份额仍然较小,高端光刻胶市场长期为国外巨头所垄断。
根据 SEMI 数据,2018 年全球行业前四大光刻胶厂商合成橡胶(JSR)、信越化学、东京应化以及住友化学均为日系厂商,全品类半导体光刻胶中日本厂商占据 了 70%的市场份额,分品类来看,日本厂商在 ArF、KrF、g 线/i 线胶市场中市占 率分别为 93%、80%、61%,其在高端市场中展现出极强的控制力。根据富士经济统计,2019 年合成橡胶(JSR)、信越化学、东京应化以及住友化学占据全球 ArF 光刻胶 82%的市场份额,KrF 光刻胶 75%的市场份额,依然属于主导地位。
高端光刻胶长期为国外企业垄断的现状,对我国芯片制造造成“卡脖子”风 险。由于高端光刻胶的保质期很短(通常只有 6 个月左右甚至更短),一旦遇到 贸易冲突或自然灾害,我国集成电路产业势必面临芯片企业短期内全面停产的严 重不利局面。日韩贸易提供了最好的例证:韩国公司在半导体工业产品方面极度 依赖日本,仅 2018 年精密化学材料进口额就高达 19 亿美元。
2019 年下半年, 日本通过对韩国实施了包括光刻胶在内的电子材料贸易禁运,对韩国半导体产业 造成了较大影响。因此,尽快实现高档光刻胶材料的全面国产化和产业化具有十 分重要的战略意义和经济价值,自主可控需求愈发迫切,从国家政策到市场环境, 都将为高端光刻胶发展提供强有力支撑。
编制:诸葛御
责任编辑:赵皋
来源: 思瀚产业研究院 南大光电