半导体核心材料—光刻胶概述

光刻胶属于半导体八大核心材料之一，根据全球半导体行业协会（SEMI）最新数据，光刻胶在半导体晶圆制造材料价值占比5%，光刻胶辅助材料占比7%，二者合计占比12%，光刻胶及辅助材料是继硅片、电子特气和光掩模之后的第四大半导体材料。本文主要就半导体核心材料光刻胶及其产业情况进行具体介绍。

1、光刻胶定义及主要成分

光刻胶又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料，目前被广泛用于光电信息产业的微细图形线路加工制作环节。光刻胶由增感剂（光引发剂）、感光树脂（聚合剂）、溶剂与助剂构成。

1）增感剂（光引发剂）：是光刻胶的关键成分，对光刻胶的感光度、分辨率起着决定性作用。

2）感光树脂（聚合剂）：用于将光刻胶中不同材料聚合在一起，构成光刻胶的骨架，决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力等基本属性。

3）溶剂：是光刻胶中最大成分，目的是使光刻胶处于液态，但溶剂本身对光刻胶的化学性质几乎无影响。

4）助剂：通常是专有化合物，主要用来改变光刻胶特定化学性质。

2、光刻胶主要分类

根据应用领域，光刻胶可分为半导体光刻胶、LCD光刻胶和PCB光刻胶，其技术壁垒依次降低（半导体光刻胶> LCD光刻胶> PCB光刻胶）。从国产化进程来看，PCB光刻胶目前国产替代进度最快，LCD光刻胶替代进度相对较快，而在半导体光刻胶领域国产技术较国外先进技术差距最大。

3、光刻胶产业链概况

产业链上游：主要涉及溶剂、树脂、光敏剂等原材料供应商和光刻机、显影机、检测与测试等设备供应商。从原材料市场来看，由于中国从事光刻胶原材料研发及生产的供应商较少，中国光刻胶原材料市场主要被日本、韩国和美国厂商所占据。从设备市场来看，中国在光刻机、显影机、检测与测试设备行业的起步时间较晚，且这些设备具备较高的制造工艺壁垒，导致中国在光刻胶、显影机、检测与测试设备的国产化程度均低于10%。

产业链中游：为光刻胶制造环节，当前全球光刻胶生产制造主要被日本JSR、信越化学、住友化学、东京应化、美国陶氏化学等制造商所垄断，中国本土企业在光刻胶市场的份额较低，与国外光刻胶制造商相比仍存明显差距。

产业链下游：主要涉及半导体、平板显示器、PCB等领域。伴随消费升级、应用终端产品更新迭代速度加快，下游应用领域企业对半导体、平板显示和 PCB制造提出愈加精细化的要求，将带动光刻胶行业持续发展。

4、半导体光刻工艺流程

光刻工艺历经硅片表面脱水烘烤、旋转涂胶、软烘、曝光、曝光后烘烤、显影、坚膜烘烤、显影检查等工序。在光刻过程中，光刻胶被均匀涂布在衬底上，经过曝光、显影与刻蚀等工艺，将掩膜版上的图形转移到衬底上，形成与掩膜版完全对应的几何图形。光刻工艺约占整个芯片制造成本的35%，耗时占整个芯片工艺的40-50%，是半导体制造中最核心的工艺。

5、半导体光刻胶市场规模

随着半导体制程不断缩小，光刻工艺对光刻胶要求逐步提高，需求量也随之增加。从全球市场来看，专注电子材料市场研究的TECHCET预测数据显示，2021年全球半导体制造光刻胶市场规模将同比增长11%，达到19亿美元。

从我国情况来看，根据浙商证券预计，2022年中国大陆半导体光刻胶市场空间接近55亿元，其中ArF（干/湿）和KrF光刻胶在我国市场空间分别约为22.55亿元和12.1亿元，其中ArF（干/湿）占比将达到40%。

6、半导体光刻胶竞争格局

1）全球半导体光刻胶竞争格局

根据2019年数据，全球半导体光刻胶前五大厂商占据全球光刻胶市场87%份额。其中日本占有四家，分别是JSR、东京应化(TOK)、信越化学与富士电子材料，这四家的市场份额达到72%，市场集中度明显。

在半导体光刻胶细分领域，日本厂商在高端市场具有较强话语权。

（1） g/i线光刻胶市场：日本的东京应化、JSR、住友化学和富士胶片分别占据26%、15%、15%、8%的份额，在全球市场占据64%份额。

（2）KrF光刻胶市场：日本龙头企业东京应化、信越化学和JSR在全球KrF光刻胶细分市场分别占据 34%、22%和18%份额，合计占比达到74%。

（3）ArF光刻胶市场：日本龙头企业JSR、信越化学、东京应化和住友化学包揽前四，分别占据全球 ArF 光刻胶细分市场 25%、23%、20%和15%市场份额，合计市场份额达到83%。

（4）EUV光刻胶市场：最先进的EUV光刻胶领域完全被日本企业所主导，日本JSR、东京应化、信越化学成为EUV光刻胶市场可实现量产的厂商。目前引入EUV工艺的仅有三星电子和台积电两家公司。

2）中国半导体光刻胶竞争格局

受制于国内光刻胶技术发展水平，目前我国高端光刻胶的自给率仍然保持较低水平。尽管国内光刻胶市场保持良好的增长趋势，但以KrF、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。

从技术水平来看，目前中国本土光刻胶的整体技术水平与国际先进水平存在明显差距，且主要集中在技术含量较低的PCB光刻胶领域，而在半导体光刻胶和LCD光刻胶方面自给率较低。具体而言，半导体光刻胶中g线/i线光刻胶国产化率为10%，而ArF/KrF光刻胶的国产化率仅为1%，对于最高端的EUV光刻胶目前仍处于研发阶段。