上回，富途資訊和大家分享了《半導體國產化投資機會系列一：清洗設備》一篇文章，裡面內容曾提過，華為被美國舉全國之力打壓此事告訴我們一個道理：「如果我們只有一家頂尖的科技公司，但相關配套的產業鏈設備沒有發展起來的話，最終是可能會被拖後腿的。」預計未來，我們會加大對半導體產業鏈的投入和研發，加快了我們國家半導體國產化進程。
本文將會為大家介紹半導體製程中最為關鍵材料，光刻膠。2019年下半年，日本限制對韓國的半導體的相關原材料的出口，其中包括了最重要的就是光刻膠。韓國是全球最大的半導體生產國之一，三星、SK海力士兩家公司就控制了全球超過50%的快閃記憶體、超過75%的內存生產，大量進口日本的原材料，日本政府希望用這些公司卡韓國脖子。
雖然半導體材料供應都十分集中，但其中的光刻膠材料技術應該算是全球集中度最高，且壁壘最高的材料，日本和美國合計佔市場份額高達 95％，其中高端的半導體光刻膠日本的市場佔有率接近90%。
一、光刻膠定義
光刻是半導體製程的核心，製程時間佔比為40%-60%。而光刻膠作為光刻工藝中圖形轉移的載體，幾乎決定了晶圓廠所能達到的製程高度，光刻膠是半導體、平板顯示器、PCB等微電子、光電子領域加工製造中使用的關鍵材料，其性能直接影響了下遊應用產品的集成度、功耗性能、成品率及可靠性，光刻膠是國產替代的重要環節。
光刻膠是由樹脂、感光劑、溶劑及各類添加劑等組成的對光敏感的混合液態感光材料。光刻膠又稱為光致抗蝕劑，是圖形轉移介質，其利用光照反應後溶解度不同將掩膜版圖形轉移至襯底上。
圖片來源：樂晴智庫精選
二、光刻膠在晶片製造過程中定位
光刻膠的使用基本貫穿了光刻工藝的所有的過程。主要是其利用光照反應後溶解度不同將掩膜版圖形轉移至襯底上。經光刻工藝將所需要的微細圖形從掩模版轉移到待加工基片上，在集成電路和半導體分立器件的微細加工中有廣泛應用。
圖片來源：中信建投證券研究所，富途證券整理
在每次的光刻和刻蝕工藝中，光刻膠都要通過預烘、塗膠、前烘、對準、曝光、後烘、顯影和蝕刻等環節，將光罩（掩膜版）上的圖形轉移到矽片上。每一代新的光刻工藝都需要新一代的光刻膠技術相匹配，一塊半導體晶片在製造過程中一般需要進行10-50道光刻過程。
圖片來源：明和化成株式會社，富途證券整理
三、光刻膠行業特點
1）屬於資本、技術雙密集型產業。半導體光刻工藝過程需塗膠、曝光、顯影、烘烤、刻蝕、沉積、離子注入等諸多工藝。在這一系列的過程當中，光刻膠的質量和性能是直接影響這一些列工藝的製造，最終會影響集成電路性能、成品率及可靠性的關鍵因素。
2）配套材料具備產品技術更迭快、純度高等特點。生產光刻膠需要將感光材料、成膜樹脂、光敏劑、添加劑、溶劑等組分有效地結合在一起，通常是在氮氣氣體保護下將原料充分混合成均相液體。配套的材料需要一起系統性地升級，純度也變得越來越苛刻。
三、光刻膠分類
1）按應用領域分類
從應用上看，光刻膠可以大致分為LCD光刻膠、PCB 光刻膠（感光油墨）與半導體光刻膠等。實現國產化的光刻膠主要集中在低端PCB光刻膠和LCD光刻膠，半導體光刻膠領域基本依賴於進口。
PCB光刻膠：目前國產替代進度最快的，目前國產化率已達到50%，如容大感光、廣信材料、東方材料、飛凱材料、永太科技等在內的大陸企業佔據國內 46%左右溼膜光刻膠和光成像阻焊油墨市場份額。
LCD 光刻膠：國產化率在10%左右，進口替代空間巨大。主要企業有飛凱材料、永太科技、蘇州瑞紅（晶瑞股份 100%控股）和北京科華微電子（南大光電持股 31.39%）。
半導體光刻膠：與世界先進水平仍有2-3代的差距，國產替代之路任重道遠。半導體光刻膠半導體光刻膠及配套材料具備產品技術更迭快、純度高等特點，也就是生產難度最高的光刻膠。
2）半導體光刻膠更細領域分類
半導體行業目前主要使用光刻膠包括g 線、i 線、KrF、ArF 四大類。光刻膠曝光波長有寬譜紫外向g線-i線-KrF-ArF-EUV的方向移動。
我國半導體領域的g線、i線光刻膠基本可以滿足自給自足，兩者主要用於6英寸晶圓（6英寸晶圓是在1992年生產）的集成電路製造。KrF（用於8英寸晶圓，1997年開始生產）和ArF光刻膠（用於12英寸晶圓，2002開始生產）被日本、美國企業壟斷，我國的對於高端的KrF、ArF光刻膠，幾乎全部依賴進口，國產化率存在極大的提升空間。
四、半導體光刻膠市場競爭格局
1）全球半導體光刻膠競爭格局
據智研諮詢統計，2019年全球光刻膠市場規模預計近90億美元，自2010年至今CAGR約5.4%。預計該市場未來3年仍將以年均5%的速度增長，至2022年全球光刻膠市場規模將超過100億美元。
根據下圖，我們可以了解到低端的g/i-line的佔總的半導體光刻膠市場份額31%，高端的KrF、ArF-i光刻膠的市場份額最大，達到45%，基本是被日本的企業壟斷，所以讓日本在半導體領域有極大的控制能力。
在ArF光刻膠方面，基本是日本的企業，除了只有4%市場佔有率美國的陶氏化學。在KrF光刻膠方面，日本也是佔了主導地位，在這領域有全球5%市場佔有率的韓國企業和11%的美國企業。
數據來源：網絡公開資料，富途證券整理
2）國內企業在半導體光刻膠格局
國內生產半導體光刻膠的企業較少，且以偏低端的g線、i線光刻膠為主，目前基本可以自給自足。對於KrF、ArF 兩大類，目前國內主要還處於規劃和研發階段，但南大光電已安裝並調試第一條ArF 光刻膠生產線。另外，晶瑞股份、南大光電和北京科華等起步較早的企業有穩定G\I 光刻膠，未來也是國內半導體光刻膠國產化進程的代表公司。
i）晶瑞股份
晶瑞股份也稱蘇州瑞紅，承擔了國家重大科技項目02專項「i線光刻膠產品開發及產業化」項目並通過驗收，在國內實現了i線（365nm）光刻膠量產，並在中芯國際、揚傑科技、士蘭微等知名半導體廠通過了單項測試和分片測試，取得了客戶的產品認證。
光刻膠業務佔公司的收入結構整體偏低10%左右，但其毛利率呈一直上升的趨勢，說明其產品的競爭力也是不斷地上升，2018-2019年的毛利率穩定在51%左右。
圖片來源：wind，東興證券研究所，富途證券整理
b）南大光電
2019年半年報中披露公司正在自主創新和產業化的193nm光刻膠項目，已獲得國家02專項「193nm光刻膠及配套材料關鍵技術研究項目」和「ArF光刻膠開發和產業化項目」的正式立項，先後共獲得中央財政補貼1.5億元，地方配套5,000萬元。
（註：ArF 光刻膠是目前僅次於 EUV 以外難度最高，製程最先進的光刻膠， 是集成電路22nm、14nm 乃至 10nm 製程的關鍵。）
現階段，南大光電成立了全資子公司「寧波南大光電材料有限公司」，重點推進ArF 光刻膠開發和產業化項目。2020年4月，引入193納米浸沒式光刻機用於光刻膠用於光刻膠產品開發，項目投產後將達到25噸193nm的生產規模，長期來看公司業績有望受益。
（註：南大光電於2020Q1 轉讓持有北京科華股份。北京科華，未上市企業，是國內半導體光刻膠龍頭，且目前國內唯一擁有荷蘭ASML曝光機的光刻膠公司，並建有北京市發改委命名的「光刻膠北京市工程實驗室」。）
總結
光刻是半導體製程的核心，製程時間佔比為40%-60%。而光刻膠作為光刻工藝中圖形轉移的載體，幾乎決定了晶圓廠所能達到的製程高度。目前，我國基本可以實現PCB光刻膠和LCD光刻膠國產化，但對於半導體光刻膠領域還是主要依賴於進口。
高端的半導體光刻膠基本是被日本企業壟斷，所以讓日本在半導體領域有極大的控制能力。我們國內對半導體光刻膠行業還處於研發和規劃階段，與世界先進水平仍有2-3代的差距，國產替代之路任重道遠。晶瑞股份已實現i線（365nm）光刻膠量產，並在中芯國際、揚傑科技等知名半導體廠得到認可，現KrF半導體光刻膠處於中試階段，未來有望突破。南大光電已披露公司正在自主創新和產業化的193nm光刻膠項目，已獲國家2個專項「193nm光刻膠及配套材料關鍵技術研究項目」和「ArF光刻膠開發和產業化項目」，這些項目屬於難度最高，製程最先進的光刻膠。
編輯/elisa
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