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光刻膠行業(yè)分析報(bào)告:行業(yè)壁壘、前景分析、產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)公司

2023-05-22 16:10 作者:行業(yè)研究君  | 我要投稿

光刻膠發(fā)展至今已有百年歷史,現(xiàn)已廣泛用于集成電路、顯示、PCB等領(lǐng)域,是光刻工藝的核心材料。高壁壘和高價值量是光刻膠的典型特征。光刻膠屬于技術(shù)和資本密集型行業(yè),全球供應(yīng)市場高度集中。而目前,我國光刻膠自給率較低,生產(chǎn)也主要集中在中低端產(chǎn)品,國產(chǎn)替代的空間廣闊。隨著國內(nèi)廠商在高端光刻膠領(lǐng)域的逐步突破,未來國產(chǎn)替代進(jìn)程有望加速。

下面我們通過對光刻膠概述、發(fā)展壁壘、相關(guān)政策產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)公司等方面進(jìn)行深度梳理,試圖把握光刻膠未來發(fā)展。

01

光刻膠行業(yè)概述


1.光刻是光電信息產(chǎn)業(yè)鏈中核心環(huán)節(jié)

光刻技術(shù)是指利用光學(xué)-化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)、物理刻蝕方法,將圖形傳遞到介質(zhì)層上,形成有效圖形窗口或功能圖形的工藝技術(shù),是光電信息產(chǎn)業(yè)鏈中的核心環(huán)節(jié)之一。以芯片制造為例,在晶圓清洗、熱氧化后,需通過光刻和刻蝕工藝,將設(shè)計(jì)好的電路圖案轉(zhuǎn)移到晶圓表面上,實(shí)現(xiàn)電路布圖,之后再進(jìn)行離子注入、退火、擴(kuò)散、氣相沉積、化學(xué)機(jī)械研磨等流程,最終在晶圓上實(shí)現(xiàn)特定的集成電路結(jié)構(gòu)。

2.光刻膠是光電工藝核心材料

光刻膠,又稱光致抗蝕劑,是一種對光敏感的混合液體,是光刻工藝中最核心的耗材,其性能決定著光刻質(zhì)量。作為圖像轉(zhuǎn)移“中介”,光刻膠是通過曝光顯影蝕刻工藝發(fā)揮轉(zhuǎn)移作用,首先將光刻膠涂覆于有功能層的基底上,然后紫外光通過掩膜版進(jìn)行曝光,在曝光區(qū)促使光刻膠發(fā)生溶解度變化反應(yīng),選擇性改變其在顯影液中的溶解度,未溶解部分最后在蝕刻過程中起保護(hù)作用,從而將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到基底上。

3.光刻膠分類

(1)按反應(yīng)機(jī)理可分為正性和負(fù)性光刻膠

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理不同,光刻膠可分正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。

正性光刻膠受光照射后,感光部分發(fā)生分解反應(yīng),可溶于顯影液,未感光部分顯影后仍留在基底表面,形成的圖形與掩膜版相同。

負(fù)性光刻膠正好相反,曝光后的部分形成交聯(lián)網(wǎng)格結(jié)構(gòu),在顯影液中不可溶,未感光部分溶解,形成的圖形與掩膜版相反。

(2)按應(yīng)用領(lǐng)域可分為PCB、LCD、半導(dǎo)體光刻膠

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同,光刻膠可分為PCB光刻膠、LCD光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠,技術(shù)門檻逐漸遞增。

4.行業(yè)現(xiàn)狀

(1)全球光刻膠供給高度集中,海外龍頭已實(shí)現(xiàn)高端制程量產(chǎn)

光刻膠屬于技術(shù)和資本密集型行業(yè),目前核心技術(shù)主要掌握在日、美等國際大公司手中,全球供應(yīng)市場高度集中,日本JSR等五家龍頭企業(yè)占據(jù)全球光刻膠市場87%的份額。同時,海外龍頭已實(shí)現(xiàn)高端制程量產(chǎn),其中日本主要廠商已實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)的EUV光刻膠的量產(chǎn),以陶氏德國默克、錦湖石化為代表的其他光刻膠廠商也已實(shí)現(xiàn)ArF光刻膠的量產(chǎn)。

(2)國內(nèi)光刻膠以中低端產(chǎn)品為主,高端領(lǐng)域逐步突破

我國光刻膠行業(yè)起步較晚,生產(chǎn)能力主要集中在PCB光刻膠、TN/STN-LCD光刻膠等中低端產(chǎn)品,其中PCB光刻膠占比達(dá)94%。先進(jìn)制程半導(dǎo)體光刻膠方面,g/i線膠自給率約10%,KrF膠自給率不足5%,ArF膠基本依靠進(jìn)口,而EUV膠還仍處研發(fā)階段。

(3)國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張

目前,光刻膠專用電子化學(xué)品主要被日本、歐美企業(yè)占據(jù)較大市場份額。但經(jīng)過多年技術(shù)積累,國內(nèi)已形成一定光刻膠用電子化學(xué)品產(chǎn)能,國內(nèi)相關(guān)公司市場份額逐步提升,國產(chǎn)替代正持續(xù)進(jìn)行。

02

光刻膠行業(yè)壁壘高


1.工藝技術(shù)壁壘高

光刻膠生產(chǎn)工藝復(fù)雜,技術(shù)壁壘高,其研發(fā)和量產(chǎn)需要企業(yè)的長期技術(shù)積累,對企業(yè)研發(fā)人員的素質(zhì)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)儲備等都具有極高要求,新進(jìn)入者需要極大的研發(fā)投入。

光刻膠的研發(fā)是不斷進(jìn)行配方調(diào)試的過程,配方研發(fā)是通過幾百個、幾千個樹脂、光酸和添加劑的排列組合嘗試出來,且難以通過現(xiàn)有產(chǎn)品反向解構(gòu)出其配方,這對技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)積累有非常高的要求。

同時,產(chǎn)品純度、金屬離子雜質(zhì)控制等也是光刻膠生產(chǎn)工藝中需面臨的技術(shù)難關(guān),光刻膠純度不足會導(dǎo)致芯片良率下降。

而從實(shí)驗(yàn)室到穩(wěn)定量產(chǎn)也是光刻膠行業(yè)中的關(guān)鍵壁壘。

此外,高端光刻膠生產(chǎn)的大量專利掌握在海外龍頭企業(yè)中,這在光刻膠技術(shù)上已構(gòu)建了專利壁壘,阻礙后來者進(jìn)入。以EUV光刻膠為例,全球?qū)@暾埩壳笆腥毡菊紦?jù)7席,富士膠片以422件排在第一;美國羅門哈斯和陶氏化學(xué)占據(jù)兩席;韓國三星電子占據(jù)一席。

2.設(shè)備壁壘高

除項(xiàng)目研發(fā)需要持續(xù)資金投入外,送樣前,光刻膠生產(chǎn)商需要購置光刻機(jī)用于內(nèi)部配方測試,根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果調(diào)整配方。光刻機(jī)設(shè)備昂貴,數(shù)量有限且供應(yīng)可能受國外限制,尤其是EUV光刻機(jī)目前全球只有ASML能批量供應(yīng)。而光刻機(jī)造價高昂,且價格持續(xù)上升。

除成本高昂外,受《瓦森納協(xié)定》限制,中國大陸企業(yè)較難購買最先進(jìn)的光刻機(jī)。

3.客戶壁壘高

光刻膠具有高客戶壁壘,由于芯片制造所需光刻過程復(fù)雜多樣,不同光刻過程、同一光刻過程的不同廠家對光刻膠的需求也有差異,因此光刻膠生產(chǎn)商需要調(diào)整光刻膠配方以滿足差異化需求。而光刻膠達(dá)到下游客戶要求的技術(shù)指標(biāo)后,還需要進(jìn)行較長時間驗(yàn)證測試(1-3年)。因此,一旦達(dá)成合作,光刻膠廠商和下游集成電路制造商會形成長期合作關(guān)系。

此外,光刻膠更新?lián)Q代較快,光刻膠廠家出于技術(shù)保密考慮,一般會和上游原料供應(yīng)商進(jìn)行密切合作,共同開發(fā)新技術(shù),增大了客戶的轉(zhuǎn)換成本。因此,光刻膠行業(yè)的上下游合作處于互相依賴互相依存的關(guān)系,市場新進(jìn)入者很難與現(xiàn)有企業(yè)競爭,簽約新客戶的難度高。

4.原材料壁壘高

國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈尚不完善,上游原材料是影響光刻膠品質(zhì)的重要因素,目前我國光刻膠原材料市場基本被國外廠商壟斷,尤其是樹脂和感光劑高度依賴于進(jìn)口,國產(chǎn)化率很低,由此增加了國內(nèi)光刻膠生產(chǎn)成本以及供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。


03

光刻膠國產(chǎn)化前景


1.政策扶持,進(jìn)口替代加速

近年來,我國政府大力扶持半導(dǎo)體與原料產(chǎn)業(yè)發(fā)展,陸續(xù)出臺了多項(xiàng)政策支持光刻膠行業(yè)發(fā)展,推動產(chǎn)業(yè)大力研發(fā),國產(chǎn)光刻膠也有望加速驗(yàn)證,獲得更多國內(nèi)市場份額,突破“卡脖子”技術(shù),早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)國產(chǎn)化替代。

2.光刻膠下游結(jié)構(gòu)分布均衡,市場規(guī)模持續(xù)增長

光刻膠下游應(yīng)用分布較為較為均衡,其中LCD用光刻膠占光刻膠總消費(fèi)量的比例達(dá)27%,半導(dǎo)體用光刻膠、PCB用光刻膠占比均為24%,其他類光刻膠占比達(dá)25%。近年,電子信息產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代速度不斷加快,同時,隨著半導(dǎo)體、顯示面板、光刻膠產(chǎn)業(yè)的東移,國內(nèi)光刻膠需求快速提升,我國光刻膠市場規(guī)模從2015年的100億元,快速增長至2020年的176億元,年均復(fù)合增速高達(dá)11.97%。

3.國內(nèi)面板光刻膠需求快速增長,半導(dǎo)體光刻膠市場穩(wěn)中有升

近年P(guān)CB光刻膠市場需求增長穩(wěn)定。受益于LCD產(chǎn)業(yè)由日韓加速向國內(nèi)轉(zhuǎn)移,同時大尺寸面板需求快速增長,國內(nèi)面板光刻膠需求高速提升。而光刻膠作為關(guān)鍵半導(dǎo)體材料之一,近年市場規(guī)模也穩(wěn)定增長。半導(dǎo)體光刻膠主要用于晶圓制造環(huán)節(jié),未來隨著國內(nèi)晶圓廠的高速建設(shè),半導(dǎo)體光刻膠市場空間廣闊。

4.國外斷供,有望推動國產(chǎn)替代進(jìn)程

2021年2月,日本福島東部海域發(fā)生7.3級地震,導(dǎo)致信越化學(xué)在當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)線遭受破壞,因此信越化學(xué)向中國大陸多家晶圓廠限制供應(yīng)KrF光刻膠,并向小規(guī)模晶圓廠通知停止供應(yīng),之后,KrF光刻膠供需也一致處于進(jìn)展?fàn)顟B(tài)。2022年3月,日本福島外海再次發(fā)生規(guī)模7.3級地震,信越化學(xué)工廠再次受到影響。

當(dāng)前,日美廠商占據(jù)了全球光刻膠市場絕大份額,半導(dǎo)體光刻膠的進(jìn)口比例高達(dá)九成。同時,高端光刻膠保質(zhì)期較短,且保存較為困難,芯片制造商通常不會大量囤貨。一旦日美廠商限供,中國芯片制造廠商難免陷入“無膠可用”的困境。

04

產(chǎn)業(yè)鏈分析


1.產(chǎn)業(yè)鏈概述

上游主要依托基礎(chǔ)化工原料,生產(chǎn)樹脂、光引發(fā)劑、溶劑、單體等電子化學(xué)品。

中游為光刻膠成品制造,包括PCB光刻膠、面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠的制備。

下游為印刷電路板、顯示面板和電子芯片,廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、航空航天、軍工等領(lǐng)域。

2.上游

從含量來看,根據(jù)Trendbank數(shù)據(jù),光刻膠主要原材料占比從大到小分別是溶劑(50%-90%)、樹脂(10%-40%)、光引發(fā)劑(1%-6%)以及添加劑(<1%)。從成本來看,高端光刻膠中樹脂占成本比重較大。根據(jù)南大光電公告,ArF光刻膠樹脂質(zhì)量占比僅5%-10%,但成本占光刻膠原材料總成本的97%以上。經(jīng)過多年技術(shù)積累,國內(nèi)已形成一定光刻膠用電子化學(xué)品產(chǎn)能,相關(guān)公司市場份額逐步提升,國產(chǎn)替代正持續(xù)進(jìn)行。

(1)樹脂:海外壟斷市場,大陸企業(yè)需取得技術(shù)突破

樹脂是光刻膠的主要成分,對整個光刻膠起到支撐作用,使光刻膠具有耐刻蝕性能,對光刻膠的性能有重要影響。樹脂的合成技術(shù)可分為自由基聚合,陰離子聚合和活性自由基聚合等,目前最常用的是自由基聚合,活性自由基聚合還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

各類光刻膠所需樹脂幾乎全部由海外壟斷,技術(shù)壁壘高依然是海外壟斷的根本原因。目前,全球范圍內(nèi)光刻膠樹脂大廠分為兩類:一類是自產(chǎn)樹脂的光刻膠廠商,如信越化學(xué)、杜邦,它們通常掌握著樹脂合成、光刻膠配方的技術(shù)專利。另一類是專門生產(chǎn)樹脂的生產(chǎn)商,如東洋合成、住友電木三菱化學(xué)等,為光刻膠廠商提供定制化的樹脂。國內(nèi)強(qiáng)力新材、圣泉彤程新材等目前開始逐步布局。

(2)單體:日本和美國企業(yè)占大頭份

不同光刻膠類型都有相應(yīng)的光刻膠單體。單體又稱活性稀釋劑,是含有可聚合官能團(tuán)的小分子,一般參與光固化反應(yīng),降低光固化體系黏度,同時調(diào)節(jié)光固化材料的各種性能。光刻膠單體的性能指標(biāo)包括純度,水份,酸值,單雜,金屬離子含量等指標(biāo)。各類單體中半導(dǎo)體級光刻膠單體相比普通單體壁壘更高:合成技術(shù)難度更大,要求質(zhì)量更穩(wěn)定,金屬離子雜質(zhì)更少。

單體國外企業(yè)有:陶氏化學(xué)、巴斯夫、道達(dá)爾等。國內(nèi)企業(yè)包含:微芯新材、徐州博康萬潤股份。

(3)溶劑:目前光刻膠溶劑主要為PGMEA(PMA,丙二醇甲醚酸醋酯),大陸自給率較高

溶劑使光刻膠具有流動性,并使光刻膠能通過旋轉(zhuǎn)涂在晶圓表面形成薄層,對于光刻膠的化學(xué)性質(zhì)幾乎沒有影響。根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心數(shù)據(jù),我國是全球最大的PGMEA生產(chǎn)國家,產(chǎn)能占據(jù)全球總產(chǎn)量的35%左右,生產(chǎn)企業(yè)有百川股份、瑞佳化學(xué)、怡達(dá)化學(xué)、華倫德納國際等。在全球市場中,PGMEA生產(chǎn)企業(yè)有陶氏化學(xué)、殼牌化學(xué)品公司、利安德巴塞爾工業(yè)、伊士曼化工等,以上四家企業(yè)占據(jù)全球市場一半以上份額。根據(jù)容大感光公告,溶劑平均采購價格20H1為8.22元/kg,相比18、19年有所降低。

(4)光引發(fā)劑:集中趨勢日益明顯,歷史采購價呈下滑趨勢

光引發(fā)劑又稱光固化材料(主要包括UV涂料、UV油墨、UV膠粘劑等)是光刻膠材料中的光敏成分,能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),即能夠在紫外光區(qū)或可見光區(qū)吸收一定波長的能量,產(chǎn)生自由基、陽離子等,從而引發(fā)單體聚合交聯(lián)固化的化合物。包括光增感劑、光致產(chǎn)酸劑等。UV涂料制造業(yè)是對光引發(fā)劑需求最大的產(chǎn)業(yè)。光固化材料是傳統(tǒng)溶劑型涂料、油墨、膠粘劑的重要替代產(chǎn)品。2020年,全球光引發(fā)劑市場銷售額達(dá)到了6.8億美元,預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到約11億美元,2020-2027年CAGR為4.57%。

光引發(fā)劑領(lǐng)域主要的企業(yè)有IGM Resins,天津久日新材料常州強(qiáng)力阿科瑪;其中,IGM Resins是全球市場的領(lǐng)導(dǎo)者,天津久日新材料是國內(nèi)市場的領(lǐng)導(dǎo)者。從光引發(fā)劑的采購價格與容大感光數(shù)據(jù)來看,2018-2020H1,隨著上游供應(yīng)商的競爭結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定,光引發(fā)劑采購價格總體下降。

3.中游細(xì)分領(lǐng)域

(1)PCB光刻膠:產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移是主要推動力

PCB是指印制線路板,是電子產(chǎn)品基本組成部分之一,被譽(yù)為“電子產(chǎn)品之母”。PCB的加工制造過程涉及圖形轉(zhuǎn)移,即把設(shè)計(jì)完成的電路圖像轉(zhuǎn)移到襯底板上,因而在此過程中會使用到光刻膠。

PCB光刻膠主要包括干膜光刻膠、濕膜光刻膠、光成像阻焊油墨,是PCB產(chǎn)業(yè)重要的上游材料。

1)隨著PCB產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移至我國,我國PCB光刻膠行業(yè)也隨之發(fā)展

1990年以前,全球PCB市場由歐美日主導(dǎo),此時,我國PCB光刻膠產(chǎn)品也依賴進(jìn)口。自20世紀(jì)90年代中期開始,PCB產(chǎn)業(yè)開始轉(zhuǎn)移,2002年開始,外資PCB光刻膠企業(yè)陸續(xù)在華建廠。近年P(guān)CB光刻膠市場需求增長穩(wěn)定,國內(nèi)PCB光刻膠市場規(guī)模從2015年的70億元,增長至2020年的85億元,年均復(fù)合增速達(dá)4.0%。主要集中在中低端產(chǎn)品市場。

2)全球PCB產(chǎn)值穩(wěn)定提升,PCB光刻膠受益

PCB是電子產(chǎn)品中不可或缺的元件,近年需求也穩(wěn)步增長,全球PCB市場產(chǎn)值增長至2019年的613億美元,年均復(fù)合增速達(dá)1.32%。隨著全球電子信息產(chǎn)業(yè)從發(fā)達(dá)國家向新興經(jīng)濟(jì)體和新興國家轉(zhuǎn)移,中國已成為全球最為重要的電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)基地,PCB產(chǎn)值增速明顯高于全球平均水平,中國大陸2019年P(guān)CB產(chǎn)值為329億美元,年均復(fù)合增速達(dá)4.66%,全球份額占比提升至53.7%。

隨著科技水平的不斷提升,物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、工業(yè)4.0、云端服務(wù)器、存儲設(shè)備等將成為驅(qū)動PCB需求增長的新方向;而PCB向高密度化、薄型高多層化等高技術(shù)含量方向發(fā)展,將帶動PCB光刻膠用量持續(xù)增長。

PCB光刻膠的技術(shù)門檻較低,國內(nèi)代表企業(yè)為容大感光。

(2)LCD光刻膠:市場穩(wěn)健增長,大陸增速遠(yuǎn)高于全球

面板光刻膠主要分為彩色光刻膠、黑色光刻膠、觸摸屏用光刻膠和TFT-LCD正性光刻膠。彩色光刻膠、黑色光刻膠主要用于制備彩色濾光片;觸摸屏用光刻膠主要用于在玻璃基板上沉積ITO制作觸摸電極;TFT-LCD正性光刻膠主要用于微細(xì)圖形加工。

在LCD顯示器加工過程中,彩色濾光片是液晶顯示器實(shí)現(xiàn)彩色顯示的關(guān)鍵器件,而彩色濾光片的制造是用彩色光刻膠和黑色光刻膠在基板上的附著加工制造而成,光刻膠質(zhì)量的好壞直接影響彩色濾光片的顯色性能,是LCD制造業(yè)的關(guān)鍵上游材料。

光刻膠約占LCD面板制造成本的10%,直接受益于LCD市場的擴(kuò)大。根據(jù)TrendBank數(shù)據(jù),彩色濾光片占面板成本的21%。彩色光刻膠和黑色光刻膠是制備彩色濾光片的核心材料,在彩色濾光片材料成本中,彩色光刻膠和黑色光刻膠在整體成本中占比約46%,因此可以測算光刻膠在LCD面板中的成本占比大約為9.66%,光刻膠的市場直接受益LCD市場的擴(kuò)大。

1)面板光刻膠逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代

彩色和黑色光刻膠市場國產(chǎn)化率較低,觸控屏光刻膠逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2020年我國LCD光刻膠國產(chǎn)企業(yè)占比較小,達(dá)35%。從產(chǎn)品類型來看,我國彩色和黑色光刻膠市場國產(chǎn)化率較低,僅為5%左右,主要日本和韓國外資品牌占領(lǐng),觸控屏光刻膠技術(shù)上有所突破,國產(chǎn)化率在30%-40%左右。?

2)LCD產(chǎn)業(yè)向國內(nèi)轉(zhuǎn)移,大尺寸面板出貨面積持續(xù)增長

國內(nèi)面板光刻膠市場規(guī)??焖僭鲩L,一方面受益于日本、韓國等新建LCD產(chǎn)線速度減慢甚至關(guān)?,F(xiàn)有產(chǎn)線,國內(nèi)廠商的異軍突起,LCD產(chǎn)業(yè)正快速向國內(nèi)轉(zhuǎn)移,因此也帶動國內(nèi)面板光刻膠需求的快速提升。

另一方面,近年高清大尺寸面板需求快速增長,我國大尺寸面板出貨面積從2015年的1.63億平方米增長至2021年的2.32億平方米,年均復(fù)合增速達(dá)6.0%。大尺寸面板出貨面積的增長,將進(jìn)一步促進(jìn)作為關(guān)鍵原材料光刻膠的需求增長。

高端面板光刻膠市場依然被國外公司占據(jù)。彩色光刻膠及黑色光刻膠市場也呈現(xiàn)日韓企業(yè)主導(dǎo)的格局。國外代表企業(yè)有默克東進(jìn)世美肯、東京應(yīng)化、三洋光學(xué)、JSR三菱化學(xué)。國內(nèi)企業(yè)有雅克科技飛凱材料、彤程新材等。

(3)半導(dǎo)體光刻膠:技術(shù)難度最高,增速最快

在大規(guī)模集成電路的制造過程中,光刻和刻蝕技術(shù)是精細(xì)線路圖形加工中最重要的工藝,決定著芯片的最小特征尺寸,占芯片制造時間的40-50%,占制造成本的30%。半導(dǎo)體光刻膠按照曝光波長不同可分為g線(436nm)、i線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)以及新興起的EUV光刻膠5大類,高端光刻膠指KrF、ArF和EUV光刻膠,等級越往上其極限分辨率越高,同一面積的硅晶圓布線密度越大,性能越好。

1)中國半導(dǎo)體光刻膠的快速崛起離不開中國整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

大陸半導(dǎo)體光刻膠增速超全球兩倍。分地區(qū)看,中國大陸半導(dǎo)體光刻膠市場依舊保持著最快增速,2021年市場規(guī)模達(dá)到4.93億美元,較上年同期增長43.69%,超過全年半導(dǎo)體光刻膠增速的兩倍中國占比全球半導(dǎo)體光刻膠市場比重也將從2015年約10.4%提升到2021年接近20%。

2)國內(nèi)晶圓廠高速建設(shè),為半導(dǎo)體光刻膠帶來廣闊成長空間

半導(dǎo)體光刻膠主要用于晶圓制造環(huán)節(jié),我國晶圓廠建設(shè)將迎來高速增長期,這將為光刻膠帶來廣闊成長空間。據(jù)IDC及芯思想研究院(Chipinsights)統(tǒng)計(jì),截至2019年,我國6、8、12英寸晶圓制造廠裝機(jī)產(chǎn)能分別為229.1、98.5、89.7萬片/月,預(yù)計(jì)到2024年將達(dá)292、187、273萬片/月,年均復(fù)合增速分別高達(dá)5%、14%和25%。?

3)光刻膠市場ArF與KrF占據(jù)主流,EUV增長最快

KrF和ArF,適用于0.25μm-7nm制程,基本涵蓋當(dāng)前主流芯片領(lǐng)域,包括大部分?jǐn)?shù)字芯片和幾乎所有的模擬芯片,芯片工藝可分為先進(jìn)制程與成熟制程。同時也在物流網(wǎng)、汽車電子、中低端手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。EUV主要應(yīng)用在高端手機(jī)芯片、個人電腦/服務(wù)器CPU等對尖端場景中。

對比來看,KrF光刻膠主要應(yīng)用于3D NAND堆疊架構(gòu)中,隨著堆疊層數(shù)的增加,用量將大幅提升;ArFi(ArF濕法)光刻膠則主要應(yīng)用于先進(jìn)制程中的多重曝光過程,需求比ArF(ArF干法)更多,隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)向前推進(jìn)ArFi用量增長很快。整體上,KrF與ArFi基本覆蓋主流芯片制程和應(yīng)用需求,且在單芯片制作過程中用量相比更多,因而成為了光刻膠市場上需求最大的兩類。此外,EUV光刻膠的應(yīng)用范圍也正在從邏輯芯片擴(kuò)展到存儲芯片中,隨著先進(jìn)制程滲透率提升以及工序步驟的增加,EUV光刻膠市場需求將快速提升,占比預(yù)計(jì)將從2020年的1%提升到2025年的10%。

4)KrF與ArF光刻膠成國產(chǎn)替代重要突破方向

基于市場需求和我國大陸晶圓代工廠制程布局情況,KrF與ArF光刻膠的技術(shù)突破成為本土光刻膠廠商主要攻關(guān)方向。根據(jù)勢能膜鏈預(yù)測,2021年中國大陸KrF與ArF光刻膠總需求量達(dá)1504噸,市場規(guī)模數(shù)十億元,但本土廠商僅實(shí)現(xiàn)0.25μmKrF光刻膠少量銷售,替代空間很大。

全球半導(dǎo)體光刻膠市場高度集中,一直以來由日美企業(yè)牢牢掌握,尤其是在高端的KrF、ArF、EUV光刻膠市場,壟斷格局更為明顯。前五大廠商占據(jù)全球87%的市場份額,其中日本合成橡膠(JSR)、東京應(yīng)化(TOK)美國杜邦、信越化學(xué)富士電子市占率分別為28%、21%、15%、13%、10%。而隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈配套需求的提升,國內(nèi)一批優(yōu)秀的龍頭公司正積極突破,EUV膠方面,北京科華已通過02專項(xiàng)驗(yàn)收;ArF膠方面,上海新陽、徐州博康正處于客戶測試階段,南大光電已獲部分客戶認(rèn)證。

05

相關(guān)公司


1.日系龍頭實(shí)力雄厚,國內(nèi)廠商有望復(fù)刻成功經(jīng)驗(yàn)

日本光刻膠企業(yè)的成功離不開市場支持、基礎(chǔ)化工領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累和長期持續(xù)的技術(shù)投入等多因素共振。在產(chǎn)業(yè)早期,歐美企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)光刻膠產(chǎn)品研發(fā)。二十世紀(jì)八十年代,伴隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向日本轉(zhuǎn)移,日本政企緊抓市場機(jī)遇,其龍頭化工企業(yè)基于自身在基礎(chǔ)化工領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累和政府的大力扶持,實(shí)現(xiàn)先進(jìn)光刻膠產(chǎn)品的不斷研發(fā)突破。同時,日本光刻膠產(chǎn)品的推出正好契合當(dāng)時芯片制造工藝制程需求,為商業(yè)化落地提供了有力保障。在確立光刻膠領(lǐng)先地位后,日本繼續(xù)采取產(chǎn)官學(xué)一體化進(jìn)行國家級基礎(chǔ)攻關(guān)研究,持續(xù)積累光刻膠技術(shù)經(jīng)驗(yàn),領(lǐng)先地位不斷鞏固。

(1)信越化學(xué):綜合性半導(dǎo)體材料龍頭

信越化學(xué)成立于1926年,最初以氮肥料為主營業(yè)務(wù),戰(zhàn)后在日本政府的支持下開始向半導(dǎo)體材料領(lǐng)域擴(kuò)展。經(jīng)半個多世紀(jì)的發(fā)展,信越化學(xué)自行研制的聚氯乙烯、有機(jī)硅、纖維素衍生物等原材料已成功在美國、日本、荷蘭、韓國、新加坡、中國等國家和地區(qū)建立了全球范圍的生產(chǎn)和銷售網(wǎng)絡(luò)。

在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域,信越化學(xué)以有機(jī)硅材料為基礎(chǔ),逐漸攻克高純氫氟酸,高純單晶硅,稀土磁體,光刻膠,LED封裝,功率半導(dǎo)體材料等產(chǎn)品的技術(shù)難關(guān)。

(2)東京應(yīng)化:EUV光刻膠獨(dú)占鰲頭

是歷史悠久的日本化學(xué)材料企業(yè)。公司成立1940年,在1968年,1972年先后開發(fā)出半導(dǎo)體用正型膠和負(fù)型膠后,一直以成為光刻膠龍頭供應(yīng)商為目標(biāo),走在半導(dǎo)體微加工技術(shù)的前列。早在2006年,東京應(yīng)化就率先投資開始研發(fā)ArF浸沒光刻膠所需技術(shù),并在世界光刻膠市場上保持了領(lǐng)先地位。東京應(yīng)化擁有半導(dǎo)體光刻膠完整布局,2020年,從g/i光刻膠到EUV光刻膠,東京應(yīng)化分別擁有25.2%、31.4%、15.8%、51.8%的市占率,除了ArF光刻膠位列第四以外其他均為第一,成為當(dāng)之無愧的全球光刻膠龍頭企業(yè)。

技術(shù)水平與生產(chǎn)品質(zhì)業(yè)界領(lǐng)先,在國內(nèi)擁有完整客戶布局:東京應(yīng)化更專注于光刻膠材料及其輔助材料在各個不同場景下的應(yīng)用。其光刻膠產(chǎn)品不論是在技術(shù)水平還是生產(chǎn)品質(zhì)都處于業(yè)界領(lǐng)先的地位。東京應(yīng)化客戶橫跨半導(dǎo)體業(yè)界,液晶等行業(yè)。在中國,東京應(yīng)化已有超過10年的運(yùn)營歷史,諸如臺積電,中芯,華宏NEC,宏力,和艦等代表性的廠家都是東京應(yīng)化在地區(qū)內(nèi)的客戶。

(3)JSR:合成樹脂起家的光刻膠龍頭

由于合成樹脂也是光刻膠的主要材料之一,JSR在80年代初開始借由樹脂技術(shù)切入光刻膠領(lǐng)域。在其后至今的40年里,JSR光刻膠業(yè)務(wù)隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)一同進(jìn)步成長,目前公司半導(dǎo)體光刻膠已全面覆蓋g線到EUV光刻膠。

從浸沒式ArF光刻膠到EUV極紫外光刻膠,在每一次光刻膠的技術(shù)變革中,JSR都扮演了行業(yè)先鋒的角色。JSR主要分為兩個事業(yè)部,石油化工事業(yè)部和精細(xì)化工事業(yè)部,其中精細(xì)化工事業(yè)部包括半導(dǎo)體材料、顯示材料和邊緣計(jì)算材料三個領(lǐng)域;JSR導(dǎo)體材料領(lǐng)域產(chǎn)品包括光刻膠、CMP材料、封裝測試材料等,顯示材料包括LCD平板材料,反射膜材料和其它功能涂覆材料。

2.國內(nèi)龍頭公司優(yōu)先受益進(jìn)口替代

(1)晶瑞電材:公司是國內(nèi)技術(shù)水平領(lǐng)先的光刻膠企業(yè)

晶瑞電材是一家集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的科技型新材料公司,主要產(chǎn)品包括超凈高純試劑、光刻膠、功能性材料、鋰電池材料等,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、面板顯示、LED等泛半導(dǎo)體領(lǐng)域及鋰電池、太陽能光伏等新能源行業(yè)。

在光刻膠領(lǐng)域,子公司蘇州瑞紅1993年開始光刻膠生產(chǎn),是國內(nèi)少有的既有規(guī)模又有利潤的成熟光刻膠企業(yè),擁有成系列的光刻膠5臺,承擔(dān)并完成了國家02專項(xiàng)“i線光刻膠產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目。公司光刻膠品類齊全,擁有負(fù)型光刻膠系列、寬譜正膠系列、g線系列、i線光刻膠系列、KrF光刻膠系列等數(shù)十個型號產(chǎn)品,ArF光刻膠的研發(fā)工作有序開展中。目前,i線光刻膠已向國內(nèi)中芯國際、合肥長鑫等知名大尺寸半導(dǎo)體廠商供貨;KrF光刻膠產(chǎn)品分辨率達(dá)到了0.25-0.13μm的技術(shù)要求,已通過部分重要客戶測試,KrF光刻膠量產(chǎn)化生產(chǎn)線正在積極建設(shè)中,計(jì)劃2022年形成批量供貨。

(2)雅克科技:主要應(yīng)用于高世代LCD和OLED顯示屏

雅克科技成立于1997年,經(jīng)過多年發(fā)展,特別是近幾年一系列的并購重組,公司轉(zhuǎn)型升級形成以電子材料業(yè)務(wù)和LNG保溫板材業(yè)務(wù)為主,阻燃劑業(yè)務(wù)為輔的戰(zhàn)略新興平臺型公司。

公司電子材料業(yè)務(wù)涉及的產(chǎn)品主要有半導(dǎo)體前驅(qū)體材料/旋涂絕緣介質(zhì)(SOD)、電子特氣、光刻膠、硅微粉和半導(dǎo)體材料輸送系統(tǒng)(LDS)等。其中,光刻膠產(chǎn)品主要應(yīng)用于高世代LCD顯示屏和OLED顯示屏,目前擁有彩色光刻膠產(chǎn)能3000噸/年、正性光刻膠產(chǎn)能3000噸/年;同時,公司還規(guī)劃建設(shè)9840噸/年彩色光刻膠和9840噸/年正性光刻膠產(chǎn)能,規(guī)模優(yōu)勢不斷擴(kuò)大。在客戶方面,公司光刻膠業(yè)務(wù)擁有LG顯示、三星、京東方、和華星光電等著名企業(yè)。?

(3)彤程新材:外延收購布局半導(dǎo)體及面板光刻膠

公司外延收購布局半導(dǎo)體及面板光刻膠。公司電子材料業(yè)務(wù)主要涵蓋半導(dǎo)體光刻膠及配套試劑、顯示面板光刻膠和電子酚醛樹脂等產(chǎn)品。公司旗下半導(dǎo)體光刻膠生產(chǎn)企業(yè)-北京科華,是國內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體光刻膠龍頭生產(chǎn)商,其I線光刻膠和KrF光刻膠批量供應(yīng)于中芯國際、華虹宏力、長江存儲、華力微電子、武漢新芯、華潤上華等13家12寸客戶和17家8寸客戶;EUV膠方面,北京科華也已通過02專項(xiàng)驗(yàn)收。

在顯示面板光刻膠方面,子公司北旭電子是中國大陸第一家TFT-LCD Array光刻膠本土生產(chǎn)商,也是國內(nèi)最大的液晶正性光刻膠本土供應(yīng)商,2021年北旭電子面板光刻膠實(shí)現(xiàn)銷售收入2.56億元,同比增長22.70%;光刻膠產(chǎn)品銷量同比增長21%,國內(nèi)市占率約為19%,位列國內(nèi)第二大供應(yīng)商。

(4)容大感光:公司光刻膠種類豐富

容大感光自設(shè)立以來,一直致力于PCB光刻膠、顯示用光刻膠、半導(dǎo)體用光刻膠、特種油墨等電子化學(xué)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,是深圳市首批獲得國家級高新技術(shù)企業(yè)證書的自主創(chuàng)新型企業(yè)。

PCB光刻膠領(lǐng)域,經(jīng)過十余年的發(fā)展,公司產(chǎn)品種類日益豐富,已具備了包括PCB感光線路油墨、PCB感光阻焊油墨等產(chǎn)品的完整系列,是行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)PCB感光油墨產(chǎn)品品種最為齊全的企業(yè)之一,在同行業(yè)中品牌效應(yīng)突出,與多家中大型下游PCB制造企業(yè)建立了長期、穩(wěn)定合作關(guān)系。

同時,公司在穩(wěn)固PCB感光油墨市場的基礎(chǔ)上,加大對顯示用和半導(dǎo)體光刻膠、特種油墨市場的開拓力度。目前,已具備TFT陣列用光刻膠、i/g線光刻膠的量產(chǎn)能力。未來,公司將在新產(chǎn)品配合下,加大市場開拓力度,努力成為一家國際一流的感光化學(xué)材料制造企業(yè)。

(5)南大光電:發(fā)展ArF光刻膠實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代

南大光電是從事先進(jìn)前驅(qū)體材料、電子特氣、光刻膠及配套材料等三大關(guān)鍵半導(dǎo)體材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè),產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于集成電路、平板顯示、LED、第三代半導(dǎo)體、光伏和半導(dǎo)體激光器的生產(chǎn)制造。

公司光刻膠技術(shù)研發(fā)始終堅(jiān)持完全自主化路線,公司光刻膠研發(fā)中心具備了研制功能單體、功能樹脂、光敏劑等光刻膠材料的能力,能夠?qū)崿F(xiàn)從光刻膠原材料到光刻膠產(chǎn)品及配套材料的全部自主化。公司正在自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的ArF光刻膠(包含干式及浸沒式)可以達(dá)到90nm 14nm的集成電路工藝節(jié)點(diǎn),將實(shí)現(xiàn)高端光刻膠的進(jìn)口替代,提升國家關(guān)鍵材料領(lǐng)域自主可控水平,解決“卡脖子”技術(shù)難題。目前多款產(chǎn)品正在同時進(jìn)行客戶認(rèn)證,市場拓展工作抓緊推進(jìn)。

(6)華懋科技:外延投資徐州博康,布局高端光刻膠

2021年,公司完成了對徐州博康的投資,持有徐州博康26.21%股權(quán),成為第二大股東。目前,徐州博康A(chǔ)rF光刻膠有6款產(chǎn)品,其中有4款正在客戶端進(jìn)行導(dǎo)入測試;KrF光刻膠有13款,其中有8款正在客戶端進(jìn)行導(dǎo)入測試;I線光刻膠有11款,其中有10款正在客戶端進(jìn)行導(dǎo)入測試。

為了推進(jìn)在光刻材料領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)布局,2021年10月公司通過東陽凱陽與徐州博康、東陽金投共同發(fā)起設(shè)立合資公司東陽華芯電子材料有限公司,東陽凱陽持股比例為40%。東陽華芯擬建設(shè)“年產(chǎn)8000噸中高端半導(dǎo)體光刻材料項(xiàng)目”,產(chǎn)品為中高端半導(dǎo)體光刻膠及其配套材料,主要包括ArF光刻膠系列、KrF光刻膠系列、半導(dǎo)體厚膜封裝膠,半導(dǎo)體用光敏性聚酰亞胺(PSPI)等。目前,公司已取得相關(guān)土地使用權(quán),2022年進(jìn)入建設(shè)期,預(yù)計(jì)2023年投產(chǎn)。

(7)上海新陽:公司陸續(xù)開發(fā)半導(dǎo)體用高端光刻膠

公司成立于2004年5月,主要形成兩大類業(yè)務(wù),一類為集成電路制造及先進(jìn)封裝用關(guān)鍵工藝材料及配套設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù),并為客戶提供整體化解決方案。另一類為環(huán)保型、功能性涂料的研發(fā)、生產(chǎn)及相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù),并為客戶提供專業(yè)的整體涂裝業(yè)務(wù)解決方案。

公司陸續(xù)開發(fā)半導(dǎo)體用高端光刻膠。集成電路制造用高端光刻膠產(chǎn)品正在開發(fā)中,包括邏輯和模擬芯片制造用的I線光刻膠、KrF光刻膠、ArF干法光刻膠,存儲芯片制造用的KrF厚膜光刻膠,底部抗反射膜(BARC)等配套材料。

(8)飛凱材料:LCD光刻膠銷售量實(shí)現(xiàn)快速增長

公司成立于2002年4月,公司從光通信領(lǐng)域紫外固化材料的自主研發(fā)和生產(chǎn)開始,不斷尋求行業(yè)間技術(shù)協(xié)同,將核心業(yè)務(wù)范圍逐步拓展至集成電路制造、屏幕顯示和醫(yī)藥中間體領(lǐng)域。

公司布局LCD光刻膠及半導(dǎo)體光刻膠。受益于國產(chǎn)化率持續(xù)提升和國內(nèi)面板產(chǎn)能持續(xù)增加,2021年公司液晶及正性光刻膠產(chǎn)品銷售量快速增長的同時,新產(chǎn)品負(fù)性光刻膠在2021年四季度開始規(guī)模銷售。

06

未來展望


1.全球市場持續(xù)擴(kuò)容,2023年有望突破百億美金

光刻膠作為制造關(guān)鍵原材料,隨著未來汽車、人工智能、國防等領(lǐng)域的快速發(fā)展,全球光刻膠市場規(guī)模將有望持續(xù)增長。根據(jù)Reportlinker數(shù)據(jù),全球光刻膠市場預(yù)計(jì)2019-2026年復(fù)合年增長率有望達(dá)到6.3%,至2023年突破100億美金,到2026年超過120億美元。

2.大陸市場增速高于全球,2022年有望超過百億人民幣

疊加產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移因素,中國光刻膠市場的增長速度超過了全球平均水平。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2021年中國光刻膠市場達(dá)93.3億元,16-21年CAGR為11.9%,21年同比增長11.7%,高于同期全球光刻膠增速5.75%。隨著未來PCB、LCD和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)向中國轉(zhuǎn)移,中國光刻膠市場有望不斷擴(kuò)大,占全球光刻膠市場比例也將持續(xù)提升,預(yù)計(jì)到2026年占比有望從2019年的15%左右提升到19.3%。

3.正視光刻膠難點(diǎn):重經(jīng)驗(yàn)積累與產(chǎn)業(yè)環(huán)境

光刻膠自主化是必然趨勢,但也需要正視光刻膠產(chǎn)業(yè)從無到有所要面臨的重重困難。光刻膠作為基礎(chǔ)化工領(lǐng)域的價值高地代表,技術(shù)難點(diǎn)重經(jīng)驗(yàn)積累,產(chǎn)業(yè)落地難點(diǎn)重市場環(huán)境。時至今日,光刻膠行業(yè)已經(jīng)幾乎不存在“彎道超車”,作為后來者,腳踏實(shí)地、注重積累,緊抓市場機(jī)遇奮力追趕才是務(wù)實(shí)之風(fēng)。


光刻膠行業(yè)分析報(bào)告:行業(yè)壁壘、前景分析、產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)公司的評論 (共 條)

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