光刻胶概述、相关政策、发展前景深度梳理
光刻胶发展至今已有百年历史,现已广泛用于集成电路、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。而目前,我国光刻胶自给率较低,生产也主要集中在中低端产品,国产替代的空间广阔。随着国内厂商在高端光刻胶领域的逐步突破,未来国产替代进程有望加速。
下面我们通过对光刻胶概述、相关政策、发展前景等方面进行深度梳理,试图把握光刻胶未来发展。
一、光刻胶行业概述
1.光刻是光电信息产业链中核心环节
光刻技术是指利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将图形传递到介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术,是光电信息产业链中的核心环节之一。以芯片制造为例,在晶圆清洗、热氧化后,需通过光刻和刻蚀工艺,将设计好的电路图案转移到晶圆表面上,实现电路布图,之后再进行离子注入、退火、扩散、气相沉积、化学机械研磨等流程,最终在晶圆上实现特定的集成电路结构。

2.光刻胶是光电工艺核心材料
光刻胶,又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的混合液体,是光刻工艺中最核心的耗材,其性能决定着光刻质量。作为图像转移“中介”,光刻胶是通过曝光显影蚀刻工艺发挥转移作用,首先将光刻胶涂覆于有功能层的基底上,然后紫外光通过掩膜版进行曝光,在曝光区促使光刻胶发生溶解度变化反应,选择性改变其在显影液中的溶解度,未溶解部分最后在蚀刻过程中起保护作用,从而将掩模版上的图形转移到基底上。

3.光刻胶分类
(1)按反应机理可分为正性和负性光刻胶
根据化学反应机理不同,光刻胶可分正性光刻胶和负性光刻胶。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。

(2)按应用领域可分为 PCB、LCD、半导体光刻胶
根据应用领域不同,光刻胶可分为 PCB 光刻胶、LCD 光刻胶和半导体光刻胶,技术门槛逐渐递增。

4.行业现状
(1)全球光刻胶供给高度集中,海外龙头已实现高端制程量产
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 等五家龙头企业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。
2)国内光刻胶以中低端产品为主,高端领域逐步突破
我国光刻胶行业起步较晚,生产能力主要集中在 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 线胶自给率约 10%,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。

(3)国内企业产能持续扩张
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份额。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,国内相关公司市场份额逐步提升,国产替代正持续进行。
二、光刻胶国产化前景
1.政策扶持,进口替代加速
近年来,我国政府大力扶持半导体与原料产业发展,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,获得更多国内市场份额,突破“卡脖子”技术,早日实现产业链核心技术国产化替代。

2.光刻胶下游结构分布均衡,市场规模持续增长
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,快速增长至 2020 年的 176 亿元,年均复合增速高达 11.97%。
3.国内面板光刻胶需求快速增长,半导体光刻胶市场稳中有升
近年 PCB 光刻胶市场需求增长稳定。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快速增长,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。半导体光刻胶主要用于晶圆制造环节,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。
4.国外断供,有望推动国产替代进程
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。当前,日美厂商占据了全球光刻胶市场绝大份额,半导体光刻胶的进口比例高达九成。同时,高端光刻胶保质期较短,且保存较为困难,芯片制造商通常不会大量囤货。一旦日美厂商限供,中国芯片制造厂商难免陷入“无胶可用”的困境。
因此,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,获得更多国内市场份额。
光刻胶自主化是必然趋势,作为作为关键半导体材料之一,近年来受到广泛关注。山东中天科技工程有限公司曾为合肥鼎材科技有限公司进行光刻胶电子产品设计以及山东康泓化学有限公司的光引发剂设计,公司在光刻胶乃至电子半导体领域有着丰富的设计经验,可提供系统性、集成化、一体化全过程工程设计服务。