黑钢.384

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国内光刻胶产业链布局解析

2021-7-27 15:23:03 显示全部楼层
光刻是芯片诞生过程中至为关键的步骤,复杂度较高,光刻机与光刻胶需要搭配使用,光刻工艺需要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等数道工序才得以最终完成。
光刻胶是光刻机的核心耗材,光刻机与光刻胶在新产品开发、产品销售等方面均存在一定协同效应。
光刻胶又名“光致抗蚀剂”,通过利用光化学反应,并经光刻工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上。
作为重要的半导体材料,光刻胶及其配套化学品在芯片制造材料成本中的占比高达12%,是继晶圆、电子气体之后的第三大IC制造材料,被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作。#光刻胶#
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根据Cision数据,全球光刻胶市场规模自2010年起,以约5.4%的复合增长率,增长至2019年的90亿美元左右,预计近两年仍将以5%的速度增长,至2022年全球市场规模将超过100亿美元。
根据国内主要光刻胶生产与研发机构制定的中国光刻胶发展线路图推算,到2020年国产光刻胶的市场占有率有望达到30%以上,销售额达到10亿美元以上。
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光刻胶产业链
国内光刻胶行业产业链自上而下可以分为上游原材料,中游光刻胶制造商以及下游终端应用厂商。
光刻胶所在产业链覆盖范围十分广泛,从上游基由于光刻胶技术含量高且处于产业链上游,其质量直接影响下游产品的质量,因此下游企业对光刻胶供货企业的质量及供货能力非常重视,通常采取认证采购的商业模式。
一般相同用途的光刻胶,由于投资大、市场比下游应用行业小,行业集中度非常高,只能有几家企业生存。
光刻胶专用化学品具有相似特征,即品种多、用量小、品质要求高,投资相对普通化学品大,行业集中度高。
国内光刻胶产业链布局:
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资料来源:天风证券

光刻胶产业链上游
光刻胶专用化学品属于光刻胶制备的上游产业,基本组分别为光引发剂(光增感剂、光致产酸剂)、溶剂、成膜树脂及添加剂(助剂、单体等)。
其主要使用的溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯(PMA),占光刻胶含量约为80%~90%。
从成本构成来看,树脂是光刻胶的主要原料,占主要成分的约50%,光引发剂占比约30-40%,另外助剂溶剂占比约10%。
上游原材料市场长期被日韩厂商垄断。国内从事光刻胶原材料研发及生产的供应商较少,光刻胶制造商对于光刻胶原材料主要依赖于进口,在原材料环节的议价能力弱。
在技术含量相对较低的PCB光刻胶上游原材料,各国企业分布较为均衡,而在面板显示和半导体光刻胶上游,被日韩美等厂商垄断。
从上游原材料市场格局来看,行业代表企业有陶氏杜邦、富士胶片、巴斯夫和强力新材等公司,全球主要生产企业分布于日本、美国、中国、韩国、英国以及荷兰,其中所属地在日本的企业占比为49%。
我国企业数量占比约29%,但各个企业在光刻胶专用化学品上的产量和规模较小,受限于关键技术积累少、产能规模小、资金投入有限等因素,品种规格较为单一,分布极不均衡。
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光刻胶产业链中游
在中游光刻胶制造环节,全球光刻胶供应市场高度集中,行业呈现寡头垄断格局,市场主要被日美公司垄断。
前五大光刻胶企业合成橡胶(日本)、东京应化(日本)、罗门哈斯(美国)、信越化工(日本)、富士电子(日本)占据了全球光刻胶市场87%的市场份额。
EUV光刻胶市场被日本垄断,日本三家企业东京应化、信越化工、合成橡胶占据EUV光刻胶99.9%的市场份额。
国内光刻胶行业中游制造商主要负责光刻胶的研发、制造与销售,目前国内布局光刻胶的公司有晶瑞股份、彤程新材、上海新阳、南大光电、雅克科技、广信材料、飞凯材料、容大感光等。
光刻胶产业链下游
据中国产业信息数据,我国光刻胶主要集中在中低端的PCB光刻胶,面板光刻胶国产化率次之,半导体光刻胶严重依赖进口,三大类应用技术壁垒依次递增。
全球市场中,半导体、面板、PCB用光刻胶的供应结构较为均衡;但中国市场中,本土供应以PCB用光刻胶为主,面板、半导体用光刻胶供应量占比极低。
随着5G应用落地、新能源汽车行业快速发展、消费电子等行业高景气,以及半导体产业与平板显示行业逐步东移,国内光刻胶行业下游需求有望持续强势。
PCB光刻胶
PCB行业主要使用的光刻胶有干膜光刻胶、湿膜光刻胶、感光阻焊油墨等。
PCB光刻胶市场的行业集中度较高。
在干膜光刻胶方面,中国台湾长兴材料、日本旭化成、日本日立化成三家公司占据了全球超过80%的市场份额。
光成像阻焊油墨方面,日本太阳油墨占据了全球约60%的市场份额,前十家公司占据了80%以上的市场份额。
2015-2020年中国PCB产值年复合增长率为3.5%,高于全球增速。
随着PCB光刻胶生产厂商向中国的产业转移,PCB光刻胶专用电子化学品供应商的市场份额及行业地位也在逐渐变化。
面板光刻胶
面板行业主要使用的光刻胶有彩色及黑色光刻胶、LCD触摸屏用光刻胶、TFT-LCD正性光刻胶等。
全球LCD光刻胶的市场结构相对稳定,彩色光刻胶的需求量最大。
从市场格局来看,LCD光刻胶的全球供应集中在日本、韩国、中国台湾等地。
在LCD光刻胶领域,中国企业已逐渐具备一定竞争力,中国的大部分光刻胶企业均涉及面板领域,但中国LCD光刻胶的综合国产化率还处在5%左右的较低水平。
随着下游LCD产业向大陆转移、集成电路成熟制程扩产显著两重因素为国产光刻胶企业提供发展土壤与市场空间。
在加速进口替代的趋势下,核心材料一体化和具备先发优势的龙头公司将延续强者恒强的趋势。
光刻胶国产化现状:
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国内企业中强力新材布局光刻胶上游单体及光引发剂,其研发的LCD肟酯类光引发剂填补了国产空白,打破了BASF的垄断。
雅克科技收购江苏科特美55%股权及LG化学下属的彩色光刻胶事业部的部分经营性资产。通过收购,雅克科技拥有了韩国光刻胶龙头COTEM的相关专利,也将同时掌握彩胶和正胶的制程工艺,以及全球知名大客户资源(如LGDisplay),成为全球主要的面板光刻胶供应商之一。
半导体光刻胶
光刻胶根据所适配的刻蚀用光的波长不同而分为普通宽谱光刻胶、g线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm),以及最先进的EUV(<13.5nm)线水平,其相关技术壁垒随刻蚀用紫外光波长缩短而相应提高。
半导体集成电路制造行业主要使用g/i线光刻胶、KrF光刻胶、ArF光刻胶等。
半导体光刻胶代表了光刻胶发展的最高水平,属于高技术壁垒材料,生产工艺复杂,纯度要求高,需要长期的技术积累。
以KrF光刻胶和ArF光刻胶为代表的高端光刻胶是目前国际上使用量最高的半导体光刻胶,在全球半导体光刻胶市场占比分别41%和22%。
半导体光刻胶类型及应用制程:
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ArF光刻胶
ArF光刻胶材料是集成电路制造领域的重要关键材料,可以用于90nm-14nm甚至7nm技术节点的集成电路制造工艺,广泛应用于高端芯片制造。
Arf光刻胶应用的制程:
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资料来源:JSR

目前主要面向45nm以下制程工艺的ArF浸没光刻胶在国际上是主流,为主要市场参与者所掌握。
在ArF光刻胶方面,JSR、信越化学、东京应化、住友化学、富士胶片、陶氏化学分别占据24%、23%、20%、15%、8%、4%的市场份额。
国内南大光电ArF光刻胶产品2020年底通过客户认证,成为国内通过产品验证的第一只国产ArF光刻胶。
KrF光刻胶
在KrF光刻胶方面,日本占据主导地位,韩国企业在KrF光刻胶领域占据全球5%市场,美国企业市占率为11%。
东京应化、信越化学、JSR、陶氏化学、韩国东进、富士胶片分别占据35%、22%、18%、11%、6%、5%的市场份额。
国内适用于8英寸硅片的KrF光刻胶的自给率不足5%,而适用于12寸硅片的ArF光刻胶基本依靠进口,国产替代空间很大。
KrF光刻胶应用的制程:
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资料来源:JSR

当前国内多家KrF光刻胶生产企业正在加速进行KrF光刻胶下游客户验证,少数KrF光刻胶产品已经顺利导入下游客户量产环节中。
国内厂商晶瑞股份子公司苏州瑞红高端KrF(248nm)光刻胶完成中试,产品分辨率达到了0.25~0.13μm的技术要求,建成了中试示范线。后续随着配合下游晶圆厂进行测试,未来几年有望实现量产导入。
随着半导体制程的不断升级,面向7nm以下制程的极紫外EUV(13.5nm)光刻技术及其配套的光刻胶或将成为未来各国际大厂的必争之地。
EUV光刻胶
EUV光刻是集成电路先进制程发展的趋势,目前市场上最先进的芯片采用5nm工艺,台积电将在2022年下半年开始大规模生产3nm工艺,而解决EUV光刻胶的难题则是推进芯片制造技术的最关键途径。
据TECHCET预测,EUV光刻胶的市场规模在2020年将超过1000万美元,到2023年年平均增长率预计达到50%以上。
目前EUV光刻胶的市场几乎被日本TOK、信越化学和JSR垄断。
具备专利布局的前十大企业中,日本公司占有七席,并且富士胶片、信越化学、住友化学排名前三位,其专利申请数量大幅领先其他公司。
日本在EUV光刻胶领域具备十分明显的技术优势,相关专利保护壁垒逐渐形成,此领域也或将国内厂商在追赶传统大厂过程中的下一个需要发力的节点。
高端半导体光刻胶保质期较短,一般只有6-9个月,这不利于囤货,一旦遇到突发情况(贸易冲突或者自然灾害),集成电路生产会面临短期内全面停产的严重不利局面。
光刻胶行业主要壁垒
由于光刻胶行业较高的技术壁垒高,其被誉为半导体材料领域皇冠上的明珠,这也使得光刻胶行业保持持续较高的盈利能力。
技术壁垒表现在光刻胶工艺复杂,定制化程度高,且难以对光刻胶成品进行逆向分析和仿制,目前光刻胶核心技术被日本、欧美企业垄断。全球光刻胶研制专利主要分布在日本和美国,合计占比高达82%。
客户认证壁垒方面来看,光刻胶在下游企业的审核认证周期长(1-3年),测试验证成本高。
光刻胶的验证周期长,光刻胶批量测试的过程需要占用晶圆厂机台的产线时间,在产能紧张的时期测试时间将会被延长。测试的过程需要与光刻机、掩膜版及半导体制程中的许多工艺步骤配合,需要付出的成本极高。通常面板光刻胶验证周期为1-2年,半导体光刻胶验证周期为2-3年。但是验证通过之后便会形成长期供应关系,甚至在未来会推动企业之间的联合研发。
根据上海新阳光刻胶项目效益测算数据,该项目稳定产生收益后,项目的毛利率和净利率分别有望达到55%以上和40%以上。
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随着集成电路制造工艺的不断进步,要求芯片具备更小的特征尺寸与更多的堆叠层数,对光刻胶提出新的要求。一方面要求光刻工艺步骤数增加,另一方面要求光刻胶向高端发展,具备更短的曝光波长和更高的分辨率。
在“中国制造2025”的背景下,2025年要实现70%的核心基础零部件、关键基础材料自主保障,80种标志性先进工艺得到推广应用,部分达到国际领先水平,建成较为完善的产业技术基础服务体系,逐步形成整机牵引和基础支撑协调互动的产业创新发展格局。
由于光刻胶技术壁垒高,在所有半导体材料中进口替代空间最大,目前中国企业正积极追赶国际最先进的光刻胶技术,大量投入研发积累核心竞争力。
中国光刻胶市场本土供应量增速高于全球平均水平,随着下游半导体行业、及平板显示行业的快速发展,以及受益于本土半导体产能持续扩大,国内光刻胶生产商未来有望把握进口替代契机实现快速发展。


来源:乐晴智库

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