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半导体制造关键材料─光刻胶

李亚东 2019-07-03 2722 1

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剖析产业发展现状

为区域/园区工作者洞悉行业发展

7月1日,日本经济产业省宣布自7月4日起限制对韩国出口3种半导体及OLED材料,包括“氟聚酰亚胺”、“光刻胶”和“高纯度氟化氢”,这三种材料都是制造智能电视、手机等半导体及显示器的核心材料。在全球贸易摩擦趋紧的背景下,此事让我们更应思考国产半导体材料的技术及市场情况。

摘要:7月1日,日本经济产业省宣布自7月4日起限制对韩国出口3种半导体及OLED材料,包括“氟聚酰亚胺”、“光刻胶”和“高纯度氟化氢”,这三种材料都是制造智能电视、手机等半导体及显示器的核心材料。在全球贸易摩擦趋紧的背景下,此事让我们更应思考国产半导体材料的技术及市场情况。

光刻胶是一种由聚合剂、感光剂、溶剂和添加剂等光敏感物质组成的混合溶液,是微电子领域电路制作环节的关键材料。在光化学反应中,在紫外线、电子束等光照或辐射下,照射区域的光刻胶溶解度发生变化而溶解,从而使掩膜板上的微电路图形转移到加工基片上,这种电路制作工艺称为光刻。

在光刻工艺中,光刻胶被均匀涂布在硅片、玻璃或金属等不同的衬底上,经曝光、显影和蚀刻等工序将掩模板上的图形转移到薄膜上,形成与掩模板完全对应的几何图形,因此多被应用在PCB、LCD和半导体制造等行业中。光刻胶按使用行业不同可分为PCB光刻胶、面板光刻胶、半导体光刻胶。

表1 光刻胶主要类型及应用

光刻胶主要类型及应用

(资料来源:晶瑞股份招股说明书)

全球光刻胶市场呈寡头垄断局面

从2010至2015年,全球光刻胶市场规模从55.5亿美元增长至73.6亿美元,复合增长率达到5.81%,预计至2020年全球市场规模可达到100亿美元。光刻胶市场集成度非常高,基本被日本、美国几家大型企业所垄断,如日本合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、信越化学、美国罗门哈斯(被陶氏化学收购)、富士电子等合计占据87%的市场份额。

2017年全球光刻胶原材料市场份额及2017年全球光刻胶市场结构

图2 2017年全球光刻胶原材料市场份额 图3 2017年全球光刻胶市场结构

(资料来源:中国产业信息网)

光刻胶材料的高技术壁垒、资金壁垒、客户壁垒使得龙头企业强者恒强,一旦研发的某种光刻胶产品实现量产和下游导入,将成为公司的高毛利率产品,并为公司带来长期巨额利润,而其他厂商很难再获得相应的市场份额。

国内光刻胶实现低端突破,高端产品仍需时日

国内光刻胶市场起步较晚,但下游PCB、LCD、半导体产业的迅速发展使得国内的光刻胶的需求很大。据产业信息网数据,2017年我国本土光刻胶产量达到4.41万吨,同比增长17.6%,但同年光刻胶需求量已达7.99万吨,年复合增长率14.69%,市场规模达到58.7亿元,年复合增长率11.59%。本土产量仅占需求量的55%,未来几年仍会持续供不应求,光刻胶行业有大量的发展空间。

产业结构方面,我国的光刻胶生产结构相对单一,主要以PCB光刻胶、TN/STN-LCD光刻胶等中低端产品为主,而TFT正性胶、彩色黑色光刻胶、半导体光刻胶等高端产品仍依赖进口。在全球PCB光刻胶市场,我国占据全球约70%的市场份额,产品种类主要集中在湿膜光刻胶、阻焊油墨光刻胶方面,干膜光刻胶产量较小。

国内光刻胶市场结构

图4 国内光刻胶市场结构

(资料来源:中国产业信息网)

在面板光刻胶市场,我国TFT正性光刻胶90%以上来自进口,其中德国默克公司在中国的市场占有率超过67%,国内从事TFT正性光刻胶研究生产的厂家主要有北京北旭、北京科华(南大光电子公司)、苏州瑞红(晶瑞股份子公司)等。彩色光刻胶行业技术壁垒高,国内彩色光刻胶还处于起步阶段,北京鼎材、浙江永太和阜阳欣奕华在从事相关研究。黑色光刻胶的行业集中度更高,生产厂家集中于日本与韩国,国内只有江苏博砚在进行小批量生产、阜阳欣奕华在从事相关研究。

半导体光刻胶是光刻胶中最高端部分,然国内市场份额还不足2%,仅有苏州瑞红、北京科华、南大光电、容大感光、上海新阳五家企业涉足相关生产和研发。其中g/i线及KrF光刻胶能满足一部分产能,6英寸硅片用的g/i线光刻胶的自给率约为20%、8英寸硅片的KrF光刻胶的自给率不足5%、适用于12寸硅片的ArF光刻胶完全依靠进口。

表1 光刻胶种类及厂商一览表

光刻胶种类及厂商一览表

(资料来源:公开资料整理)

结语

半导体光刻胶是非常重要的芯片制造材料,如若市场长期被外商垄断则未来必将受制于人。近年来,在国家政策的大力推动下,国内低端光刻胶产业已经能实现部分国产替代,而对于高端的半导体光刻胶,国外拥有绝对的技术壁垒、资金壁垒优势,想要突破绝非易事。好在国内企业已经开始相关的生产研发工作,因此需对国产光刻胶充满信心。

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