光刻胶：半导体关键材料，光刻胶产业格局全梳理

光刻胶：半导体关键材料，光刻胶产业格局全梳理

光刻胶是精细化工行业技术壁垒最高的材料，被誉为电子化学品产业“皇冠上的明珠”。

光刻胶在芯片制造材料成本中的占比高达12%，是继大硅片、电子气体之后第三大IC制造材料，是半导体产业关键材料。得益于技术节点不断进步以及存储器层数的增加，半导体光刻胶需求持续增长。

TECHCET预计2022年全球半导体光刻胶市场规模同比增长7.5%达到近23亿美金。2021年至2026年，半导体光刻胶市场年复合增长率预计为5.9%，其中增速最快的产品是EUV和KrF光刻胶。

半导体光刻胶分产品市场规模（百万美金）：

资料来源：TECHCET

一、光刻工艺概览

在大规模集成电路的制造过程中，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。

光刻工艺是一种多步骤的图形转移工艺，大部分工艺都包含十多个步骤，除去涂胶、曝光和显影三个关键步骤外，光刻工艺还包括清洗硅片、预烘和打底胶、对准、曝光后烘烤、坚膜、刻蚀、离子注入、去除光刻胶等步骤。

在光刻工艺中，掩膜版上的图形被投影在光刻胶上，激发光化学反应，再经过烘烤和显影后形成光刻胶图形，而光刻胶图形作为阻挡层，用于实现选择性的刻蚀或离子注入。

集成电路光刻和刻蚀工艺流程：

资料来源：晶瑞电材

二、光刻胶行业概览

光刻胶又称光致抗蚀剂，是一种感光材料，在光的照射下发生溶解度的变化，可以通过曝光、显影及刻蚀等一系列步骤将掩膜板上的图形转移到基片上。

摩尔定律推动光刻胶技术加速迭代，随着科学技术不断发展、产品不断迭代，半导体中晶体管的密度与其性能每18至24个月翻1倍。

光刻胶经历了紫外宽谱（300~450nm）、G线（436nm）、I线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、EUV（13.5nm）等一系列技术平台，从技术上经历了环化橡胶体系、酚醛树脂-重氮萘醌体系及化学放大体系。

在设备、工艺与材料的共同作用下，分辨率从几十微米发展到了现在的10nm。

根据下游应用领域，光刻胶可分为半导体光刻胶、PCB光刻胶、LCD光刻胶及其他。

目前，已经实现国产替代的主要是中低端PCB光刻胶。

受益于显示面板、半导体产业东移和国内企业技术突破，LCD和半导体光刻胶已形成一定的国产替代基础，未来发展空间广阔。

三、光刻胶产业链

光刻胶产业链比较长，从上游的基础化工行业、一直到下游电子产品消费终端，环环相扣。

由于上游产品质量对最终产品性能影响重大，常采用认证采购的模式，上游供应商和下游采购商通常会形成比较稳固的合作模式。

光刻胶产业链上游

生产光刻胶的原料包括光引发剂（光增感剂、光致产酸剂帮助其更好发挥作用）、树脂、溶剂和其他添加剂等，我国由于资金和技术的差距，如感光剂、树脂等被外企垄断，所以光刻胶自给能力不足。

从光刻胶成本占比来看，树脂占比最大约50%，其次是添加剂占比约35%，剩余成本合计占比约15%。

树脂

随着光刻技术的发展，光刻胶不断更新换代，从早期的聚乙烯醇肉桂酸酯、环化橡胶-叠氮化合物紫外负性光刻胶，发展到G 线(436nm)和I 线(365nm)酚醛树脂-重氮萘醌类紫外正性光刻胶，再到KrF(248nm）和ArF（193nm)化学增幅型光刻胶、再到真空紫外(157nm)，极紫外(13. 5nm)、电子束等下一代光刻技术用光刻胶。

正性光刻胶可分为非化学放大型与化学放大型光刻胶两大类，其中非化学放大型光刻胶主要以重氮萘醌（DNQ）-酚醛树脂（Novolac）光刻胶为主，并主要应用于g线和i线光刻工艺中。

全球光刻胶树脂供应商主要有住友电木、日本曹达及美国陶氏等，我国光刻胶企业使用的树脂90%以上依赖进口。高纯光刻胶树脂单体是中国光刻胶实现国产替代的核心壁垒之一。

由于中低端市场行业壁垒较低，酚醛树脂行业集中度不高，我国产能10万吨以上企业仅5家，其中，树脂龙头圣泉新材料占比23%。

光引发剂

光引发剂发生光化学反应的产物可以改变树脂在显影液中的溶解度，帮助完成光刻过程。

一般光引发剂的使用量在光固化材料中占比为3%-5%，但由于光引发剂价格相对昂贵，其成本一般占到光固化产品整体成本的10%-15%。

光引发剂行业存在一定技术壁垒，行业格局向头部企业集中，整体市场形成寡头垄断格局。

目前在国际市场光引发剂企业基本形成了以巴斯夫、意大利Lamberti、IGM Resins 等大型跨国企业为主的寡头局面。

随着Lamberti 被IGM Resins 兼并，优势趋势日益增强，这些企业拥有较强的技术实力、产品创新研发和应用研发实力。

近年来产业链出现向中国转移趋势，一方面中国目前已经成为光引发剂终端应用市场如手机、家电、电路板等行业的最大应用市场，另一方面关键产品的化合物专利到期，中国生产工艺技术水平的迅速提高，海外光引发剂产能未能有效扩大，国内光引发剂产业开始蓬勃发展。

在国内，光引发剂生产企业从最初几百家，经过十多年充分市场竞争后，集中趋势日益明显。

目前行业内主要企业包括久日新材、扬帆新材、强力新材、固润科技等、北京英力（已被IGM Resins 收购）等。

光引发剂生产过程污染较大，随着国家环保监管要求加强，中小产能已陆续退出，而新增产能建设周期较长，导致国内光引发剂供给不足，未来行业新增产能将主要集中于龙头企业，行业集中度仍将持续提高。

全球光引发剂厂商及重点产品：

资料来源：广发证券

上游材料厂商中，容大感光光刻胶产品主要包括紫外线正胶、紫外线负胶两大类产品以及稀释剂、显影液、剥离液等配套化学品，主要应用于平板显示、发光二极管及集成电路等领域。

同益股份主要是从韩国引进丙烯酸树脂、KISCO 光引发剂、DKC 光敏剂以及色浆等产品，主要应用于 LCD-TFT 正性光刻胶等中高端市场，公司不进行光刻胶生产制造，不具备光刻胶自主生产能力。

强力新材主要从事电子材料领域各类光刻胶专用电子化学品（分为光引发剂、树脂）的研发、生产和销售及相关贸易业务。

四、光刻胶市场格局

全球光刻胶市场主要被JSR、东京应化、杜邦、信越化学、住友及富士胶片等制造商所垄断，尤其是在半导体光刻胶的高端的KrF和ArF领域，市场集中度更高。

前六大厂商中除了杜邦为美国厂商之外，其他均为日本厂商。

当前背景下，先进节点技术开发速度略有放缓，国内半导体产业发展，国产化需求为中国企业带来发展机遇。

在较为低端的g/i线光刻胶领域，CR4为74%，但在KrF光刻胶领域的CR4为85%，ArF光刻胶领域的CR4为83%，两者均超过83%以上。

中国公司除少数公司覆盖g/i光刻胶外，在更高的光刻胶领域基本都处于客户验证甚至只是研发阶段，任重而道远。

当前国内光刻胶企业多分布在技术难度较低的PCB光刻胶领域，占比超9成，而技术难度最大的半导体光刻胶市场，国内仅有彤程新材（北京科华）、华懋科技（徐州博康）、南大光电、晶瑞电材和上海新阳等少数几家。

产业链上下游布局相关公司还包括雅克科技、永太科技、江化微、芯源微、七彩化学、万润股份、世名科技、华特气体、新莱应材、盛剑环境、广信材料、八亿时空、晶瑞电材、飞凯材料等。

随着国外大厂断供造成国内光刻胶供需短缺持续紧张，以及半导体供应链安全问题日益严重，光刻胶的国产替代的窗口逐步打开。国产光刻胶有望从0到1实现技术突破，逐步导入供应链，国内大厂有望抓住国产替代窗口进入上升的拐点。

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