这个产业让韩国向日本“低头”，中国也会重蹈覆辙？

占芯片制造成本35%，谁来关注这个产业？

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文｜苑晶铭

编辑 | 钱漪 常亮

题图｜123RF

芯片短缺依然是制约科技行业发展的桎梏，原本普罗大众陌生的名词为越来越多人所熟知，比如位于半导体产业中上游的先进技术与工艺产品——光刻胶。

实际上，光刻胶虽然鲜为人知，但它也曾站上“万众瞩目”的舞台，成为国际问题的主角。

2019年7月，因历史遗留问题引发的争端，日本方面宣布限制向韩国出口包括含氟聚酰亚胺、光刻胶以及高纯度氟化氢在内的三项重要半导体及OLED面板原材料。

这一举措，让包括三星在内的韩国半导体企业遭受沉重打击。对于彼时的三星来说，光刻胶断供可能导致整个芯片产业链瘫痪。经过多次斡旋，日韩最终达成一致，韩国企业重新获得了日本企业的出口，三星的芯片才不受影响。

此次事件足以反映出光刻胶的在半导体产业链的重要性，但这些如今普遍以“卡脖子”形容的先进领域，往往只是名字天下知，细节无人问津。它们究竟是什么？上下游是怎样的？市场规模有多大？我国在半导体产业的各个链条中扮演怎样的角色？为什么会被“卡脖子”？这一赛道的热钱为何如此少？

值得被看见

在回答上述问题之前，我们需要明确光刻胶究竟是什么？

光刻胶是图形转移介质，利用光照反应后溶解度不同将掩膜版图形转移至衬底上，目前广泛用于光电信息产业的微细图形线路加工制作，是电子制造领域关键材料。

半导体晶圆制造中，光刻环节最为关键。它利用光化学反应原理，承担着将事先制备在掩膜上的图形转化到晶圆的重要功能。在这个环节中，分辨率和聚焦深度是衡量整个曝光系统的两大核心参数，分辨率决定了晶圆成像的清晰度，参数主要受光刻机影响。

而聚焦深度则标志着成像质量和晶圆表面位置的关系，只有聚焦深度远大于晶圆表面的不平整度，才能保证光刻工艺的良率。这个参数则受光刻机、掩膜和光刻胶共同决定。这意味着，对于差之毫厘差之千里的芯片制造业来说，小小的光刻胶对芯片的最终质量有关键影响。然而，光刻胶却并不是我国企业的“拿手好戏”。

根据亿欧智库《2022中国半导体制造及封装材料行业研究报告》，从目前国内产业发展现状来看，半导体材料是国内半导体产业链的短板，尤其是晶圆制造材料中部分产品对进口的依赖甚至超过90%。 

报告显示，半导体材料细分产品竞争力及国产化进度，由强到弱可以将中国半导体材料产业分为三大梯队：

第一梯队：CMP抛光液、湿电子化学品、溅射靶材、封装基板、引线框等，部分产品技术标准已达到全球一流水平，本土产线已实现中大批量供货；

第二梯队：电子特种气体、掩膜版等，个别产品技术标准已达到全球一流水平，其本土生产线已有能力进行小批量供货；

第三梯队：光刻胶、8寸以上湿电子化学品，虽已实现部分技术突破，但与国际一流水平有较大差距。

《2022中国半导体制造及封装材料行业研究报告》显示，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40-60%，是半导体制造中最核心的工艺。

其中，高端的EUV光刻胶基本被日本和美国企业所垄断。大陆方面目前仅实现了KrF光刻胶的量产，ArF光刻胶产品仍处于下游客户验证阶段并未形成实际量产产能，而最高端的EUV光刻胶的技术储备近乎空白。

从整体业态来看，全球光刻胶市场高度集中，日美把控着绝大部分市场份额。日本的JSR、东京应化、信越化学及富士胶片四家企业占据了全球70%以上的市场份额，垄断地位稳固。

日本在光刻胶市场近乎绝对的话语权，让不少国家“吃尽苦头”，韩国便是其中的典型之一。

6月30日，据日经中文网报道，韩国的半导体材料和制造设备的国产化停滞不前。自上文讲述的2019年7月日韩关系紧张以来，韩国一直致力于半导体零部件“去日本化”。不过，目前来自日本的进口额转为增加，其中2021年，光刻胶进口额维持同比2位数的增长，韩国的国产化进展出现摇摆。

“魅力”不够？

实际上，韩国面临的光刻胶困境并不特殊，同样的事情也发生在我国。

根据华经产业研究院统计，在ArF光刻胶领域，合成橡胶（JSR）以24%的市场份额位居全球第一，国内ArF光刻胶几乎全部依赖进口，日本及美国公司占据了绝对主导地位。这种高端光刻胶长期为国外企业垄断的状况，使我国芯片制造一直处于“卡脖子”困境，亟待实现国产替代。

光刻胶是我国芯片产业链上的短板，这和技术突破能力有关，也和这一赛道的特殊性有关。

事实上，对于国内绝大多数企业而言，光刻胶并不迷人。尽管光刻胶在电子元器件加工行业是核心材料，但整体市场规模并不大。根据Techcet预测，2021年全球半导体光刻胶市场规模约19亿美元，预计到2025年超过24亿美元，年化增长率为6%以上。

Trend Bank表示，我国2021年半导体光刻胶市场规模约为29亿元。未来，我国的芯片产能结构预计将整体提高，在2020年KrF胶和ArF胶的占比分别为37%和44%的数据基础上，给予二者未来更大的占比假设，到2025年我国半导体光刻胶市场规模大致在40亿元至50亿元。

不仅是市场“蛋糕”不够大，光刻胶还面临落地的难题。

目前国内光刻胶整体产业链都比较薄弱，供应链整合能力不强。树脂、单体等上游核心原材料的国产化率并不高，现有工艺与国际先进水平有不小的差距，作为光刻胶核心原材料的专用化学品本身同样依赖进口。

同时，与整体光刻胶行业本身类似，光刻胶的上游原材料端集中度同样很高，相关技术长期被少数几家企业掌控。在光刻胶上游，供应商仍然普遍受困于技术积累不足、产能低、投入水平不高、打不开市场等问题。

更加值得关注的是，光刻胶的商业化难度也很大。

首先是前期投入惊人。根据晶瑞电子材料股份有限公司（以下简称“晶瑞电材”）公告，该公司“集成电路制造用高端光刻胶（ArF光刻胶）研发项目”拟投入近4.9亿元，其中ArF光刻机的投资金额高达1.5亿元，占设备及安装费一项的44%，总投资的31%。仅一台光刻机的价格，就接近晶瑞电材2020年度归母净利润（0.8亿元）的两倍。

其次，项目前期高额投入只不过是“敲门砖”，光刻胶还要面对漫长的客户验证周期。

正如上文所述，光刻胶的功能和质量对下游电子元器件的产品质量有着极为直接的影响，这也导致其任何质量问题都有可能给下游企业造成严重的损失。

其中比较典型的事例是，2019年台积电曾因光阻原料污染导致上万片12英寸晶圆报废，直接损失达5.5亿美元。如此巨额损失让下游客户对光刻胶的选择变得十分谨慎，潜在供应商必须经受充分调研，其产品也需要经过充足验证，这就带来了漫长的认证流程。

7月6日，南大光电也发布公告表达了这一“难处”。南大光电表示，在关键设备采购方面，实现14-90nm制程芯片用光刻胶产业化是前次募投光刻胶的主要任务和目标，而缺陷检测设备系28nm以下制程芯片用光刻胶制备所必需的设备。事实上，该公司已和美国供应商确立合作意愿，但目前交货周期需要延长，具体交付时间尚存不确定性，且该设备在当时环境下确实需要依赖进口。

“缺陷检测设备的缺失，为28nm以下制程芯片用光刻胶产品产业化带来困难，进而影响了整体募投项目实施进度。”南大光电方面强调。

有行业分析人士表示，哪怕是面板光刻胶这样相对低端的产品，验证周期往往也要有1-2年，而关键的半导体光刻胶更是需要2-3年，这也带来了下游企业更换供应商的动机较弱、上下游深度绑定的现象。

国产机会在哪？

不过，即使光刻胶市场小、技术难度大，且回报周期长，这都无法改变其在半导体产业链中举足轻重的地位。尤其是在芯片短缺紧迫性并无缓解趋势的当下，作为精密电子元器件制造的关键耗材，光刻胶国产替代的必要性无论怎样强调都不过分，实现光刻胶自造自产刻不容缓。

实际上，当前国内半导体光刻胶市场规模有限，但整体增速比较快。据美国半导体协会的数据显示，中国半导体光刻胶市场从2015年的1.3亿美元增长至2019年的2.5亿美元，并在2020年快速跃升至3.5亿美元，同比增长约为40%。

此外，根据智慧芽专利数据，目前，全球光刻胶第一大技术来源国为日本，专利申请量占全球光刻胶专利总申请量的46%；美国则以25%的申请量位列第二；中国则以7%的申请量排在韩国之后。

从趋势上看，中国的光刻胶相关专利申请量正在快速增长，在2020年实现了对日本的反超。2020年，中国光刻胶专利申请量为1.29万项，日本光刻胶专利申请量下降至8982项。

那么国内企业应该从何入手？

相关行业数据显示，光刻胶市场在半导体整条产业链中的占比仅有0.4%，细分市场方面，ArFi光刻胶（即浸没式ArF光刻胶）和KrF光刻胶的市场份额最大，均在30%以上，其次是g/i光刻胶，市场份额约为17%，EUV及其它类型半导体光刻胶合计仅有1%左右。

从未来发展看，作为代表着先进集成电路发展趋势的EUV光刻的关键耗材，EUV光刻胶对将芯片制程推进至5nm以下起关键作用，成长性无疑是最好的。但从市场规模和技术积累来看，我国更适合深入发展ArF和KrF，毕竟“吃饱饭，才能干好活”。

在ArF光刻胶上，南大光电、徐州博康、上海新阳、北京科华等光刻胶企业相关产品正在研发、认证、测试或小批量生产阶段，距离量产还有一段路要走。以各大光刻胶企业实际情况来看，KrF光刻胶有望成为光刻胶国产替代的下一个主战场。

尾声

2022年，是国产半导体光刻胶最有望开花结果实现放量的一年。从A股上市公司在光刻胶原材料的布局情况来看，大陆企业在上、中游均有布局，且整体态势向好。

以彤程新材为例，根据财报，2021年，该公司半导体光刻胶业务实现营业收入1.2亿元，同比增长28.8％；半导体用G/I线光刻胶产品同比增长50.2％；KrF光刻胶产品同比增长265.8％。报告期内，彤程新材G线光刻胶的市场占有率达60％；I线光刻胶和KrF光刻胶批量供应于中芯国际、华虹宏力、长江存储、华力微电子等13家12寸客户和17家8寸客户。

7月7日，晶瑞电材也在互动平台表示，目前该公司拥有成系列的光刻机五台。2022年7月5日，子公司苏州瑞红KrF光刻机及配套设备顺利搬入实验室，这将为该公司KrF光刻胶的产品开发及生产品质管控提供有力保障。且该公司KrF光刻胶生产及测试线已经基本建成，设备正在安装调试中，争取今年批量供货。

如今，国产光刻胶企业已经在日美垄断下打开了一个突破口，坚实地迈出了第一步。且在5G和新兴产业的发展带动下，中国集成电路行业市场规模将不断扩大，相关行业数据显示，预计到2025年，我国集成电路市场规模将达到18932亿元，2020-2025年CAGR为16.22％。

市场需求是产业发展的前提，中国光刻胶的机会已经来了，光刻胶国产替代将成为必然大势。