光刻膠產業研究:核心半導體材料,步入國產替代機遇期

2022年07月16日01:10:04 熱門 1208

(報告出品方/作者:信達證券,方競)

一、光刻膠:亟待國產化的半導體核心材料

1、光刻膠:半導體產業自主化的關鍵一環

光刻工藝是半導體等精密電子器件製造的核心流程,主要工藝流程包括前處理、塗膠、軟烘 烤、對準曝光、PEB、顯影、硬烘烤和檢驗。光刻工藝通過上述流程將具有細微幾何圖形結 構的光刻膠留在襯底上,再通過刻蝕等工藝將該結構轉移到襯底上。

光刻膠作為影響光刻效果核心要素之一,是電子產業的關鍵材料。光刻膠由溶劑、光引發劑 和成膜樹脂三種主要成分組成,是一種具有光化學敏感性的混合液體。其利用光化學反應, 經曝光、顯影等光刻工藝,將所需要的微細圖形從掩模版轉移到待加工基片上,是用於微細 加工技術的關鍵性電子化學品。因其在半導體電子器件製造過程中的關鍵作用,光刻膠成 為我國重點發展的電子產業關鍵材料之一。

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根據顯影效果不同,光刻膠可分正性光刻膠和負性光刻膠。正性光刻膠的曝光部分溶於顯影 劑,顯影時形成的圖形與掩膜版上的圖形相同。負性光刻膠的曝光部分不溶解於顯影劑,顯 影時形成的圖形與掩膜版相反。兩者的生產工藝流程基本一致。 正性膠已成為主流半導體光刻膠。負性光刻膠最早應用在半導體光刻工藝中,但由於顯影時 易變形和膨脹,1970s 以後正性光刻膠成為主流。目前,在半導體光刻膠領域,g 線、i 線、 ArF 線均以正膠為主。

根據應用領域的不同,光刻膠可分為 PCB 光刻膠、LCD 光刻膠和半導體光刻膠。其中,PCB 光刻膠的技術壁壘最低,半導體光刻膠的技術門檻最高。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。LCD 領域光刻膠主要包括彩色光刻膠和黑色光刻膠、觸摸屏 光刻膠、TFT-LCD 光刻膠。半導體光刻膠包括普通寬普光刻膠、g 線(436nm)、i 線(365nm)、 KrF(248nm)、ArF(193nm)及最先進的 EUV(<13.5nm)光刻膠,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。

光刻膠處於電子產業鏈核心環節,是半導體國產化的關鍵一環。光刻膠在電子產業鏈舉足輕 重,其上游是精細化工行業,下游是半導體、印製電路板液晶顯示器等電子元器件製造行 業。其中,半導體是光刻膠技術門檻最高的下游領域。在半導體精細加工從微米級、亞微米 級、深亞微米級進入到納米級水平的過程中,光刻膠起着舉足輕重的作用,其生產製造也因 此成為半導體產業鏈自主化的關鍵一環。

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2、光刻膠市場穩定成長,半導體類亟待國產化

光刻膠市場穩定成長,中國大陸領跑全球。根據 Cision 數據,2019 年,全球整體光刻膠市 場規模為 91 億美元,而到 2022 年則有望達到 105 億美元,年均複合增速 5%。其中,作為 全球最大電子產品進出口國,中國佔據了光刻膠最大的市場份額。同時,伴隨中國在半導體、 面板和 PCB 等電子元器件的市場影響力逐年提升,國內光刻膠市場規模快速擴大,根據 SEMI 數據,2015-2020 年中國光刻膠市場規模由 100 億元增長至 176 億元,年均複合增速 12.0%。

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國內缺乏半導體光刻膠供應能力,國產替代空間廣闊。分品類來看,在全球光刻膠市場,半 導體、LCD、PCB 類光刻膠各自佔有 27%、24%和 24%的份額。其中半導體光刻膠佔比最 高,也是技術難度最高、成長性最好的細分市場。不過,目前我國半導體光刻膠和面板光刻 膠製造能力仍較弱,中國光刻膠企業主要生產技術水平較低的 PCB 用光刻膠,佔整體生產 結構中的 94%。我國本土的半導體光刻膠及面板光刻膠供應能力十分有限,主要依賴進口, 因此其國產替代空間廣闊。

3、始於歐美盛於日本,中國大陸能否接棒?

光刻膠產業最早由歐美主導,日本廠商後來居上。1839 年,第一套“光刻系統”重鉻酸鹽明膠 誕生。此後經過百年發展,光刻膠技術開始成熟,1950s,德國 Kalle 公司製成重氮萘醌-酚 醛樹脂印刷材料,曝光光源可採用 g 線、i 線。1980s,IBM 使用自研的 KrF 光刻膠突破了 KrF 光刻技術。隨後,東京應化於 1995 年研發出 KrF 正性光刻膠並實現大規模商業化,因 此迅速佔據市場,這標誌着光刻膠正式進入日本廠商的霸主時代。

此後光刻技術仍在持續進步,ArF、EUV 光刻膠先後問世。2000 年,JSR 的 ArF 光刻膠成 為半導體工藝開發聯盟認證的下一代半導體 0.13μm 工藝的抗蝕劑。2001,東京應化也推出 了自己的 ArF 光刻膠產品。2002 年,東芝開發出分辨率 22nm 的低分子 EUV 光刻膠。JSR 在 2011 年與 SEMATECH 聯合開發出用於 15nm 工藝的化學放大型 EUV 光刻膠。

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目前日本企業在光刻膠領域仍保持壟斷地位。光刻膠的核心技術被日本和歐美企業所掌握, 並且由於光刻膠的特殊性質,市場潛在進入者很難對成品進行逆向分析,因此光刻膠產業呈 現日本企業寡頭壟斷格局。世界主要光刻膠企業有日本 JSR、東京應化、信越化學,美國陶 氏化學、韓國東進世美等。中國光刻膠產業規模仍較小,但已有眾多廠商積極布局,主要包 括晶瑞電材、北京科華、華懋科技、上海新陽等。

4、四大核心壁壘即是判斷標準

光刻膠產業鏈共有四大壁壘,從上游至終端分別是原材料壁壘、配方壁壘、設備壁壘和認證 壁壘。其中,原材料壁壘和配方壁壘對光刻膠廠商從原料合成以及差異化研發能力提出較高 要求。設備壁壘主要是研發中配套使用的,以光刻機為和核心的半導體設備,由於先進半導 體設備往往價格不菲,因此這也構成光刻膠開發的壁壘之一。此外,光刻膠雖是半導體製造 的核心材料,但其成本佔整體製造流程中的比例並不高,因此下游廠商更換意願低,再加之 光刻膠本身長達數年的認證周期,這就構成了下游認證壁壘。

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過去,受限於多項壁壘壓制,國內光刻膠廠商只能在夾縫中生存,產品基本集中在較低端的 PCB 光刻膠。而當前,國產光刻膠正處於替代窗口期,行業壁壘有逐步被打開的趨勢。首 先,國內光刻膠廠商經過多年積累,已儲備了更豐富的光刻膠生產技術,頭部廠商諸如北京 科華、晶瑞電材等已經在 KrF、ArF 等高端品類中嶄露頭角,因此配方壁壘和原材料壁壘, 在國內技術儲備接近突破奇點的位置上,有望被一定程度上打破。同時,資本市場對光刻膠 的投資升溫也大幅拉動了光刻膠企業的融資能力。設備壁壘的本質是資金壁壘,在資金充足 的情況下,國內廠商正積極購置先進光刻機等高端設備,以匹配先進制程產品研發。此外, 國產化需求增強了下游晶圓廠對國內光刻膠供應商的認證意願,再加之信越化學斷供等意外 事件,國內光刻膠已經進入客戶認證加速期。

二、從半導體到PCB,國產光刻膠持續突破

從市場佔比來看,半導體、PCB 與 LCD 三類光刻膠市場份額接近。其中,半導體作為成長 動力最強、發展空間最廣、技術含量最高的下游市場,應當是國產光刻膠突破最核心的方向。 同時,PCB 和 LCD 光刻膠國產化也仍有不小空間,因此,本章將就光刻膠三大下游應用品 類進行分類論述,以梳理不同類別光刻膠的投資邏輯。

1、半導體光刻膠:KrF、ArF 為核心方向

光刻和刻蝕決定了芯片的最小特徵尺寸,是大規模集成電路製造的過程中最重要的工藝。光 刻和刻蝕工藝占芯片製造時間的 40%-50%,占製造成本的 30%。在圖形轉移過程中,一般 要對硅片進行十多次光刻。光刻膠需經過硅片清洗、預烘、塗膠、前烘、對準、曝光、後烘、 顯影、刻蝕等環節,將掩膜版上的圖形轉移到襯底上,形成與掩膜版對應的幾何圖形。

隨着半導體製程由微米級、亞微米級、深亞微米級進入到納米級階段,配套光刻膠的感光波 長也由紫外寬譜向 g 線(436nm)→i 線(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2(157nm)的 方向轉移,以達到集成電路更高的密集度,從而滿足市場對於半導體小型化、功能多樣化的 的需求。

ArF 光刻膠佔據半導體光刻膠市場四成份額,是目前最重要的半導體光刻膠之一。ArF 光刻 膠主要用於 ArF 準分子激光光源的 DUV 光刻機的光刻工藝當中,感光波長為 193nm,可用 於 130nm-14nm 芯片工藝製程(其中乾式主要用於 130nm-65nm 工藝,浸沒式主要用於 65nm-14nm 工藝。),部分晶圓廠甚至可以使用 ArF 光源做到 7nm 製程。以中芯國際收入 結構為例,在 1Q21 收入中 66%的收入來自 ArF 光刻膠對應製程,其重要程度可見一斑。

目前,KrF 光刻膠和 g/i 線光刻膠分別佔據 22%、24%份額,均是重要的成熟製程光刻膠。 KrF 光刻膠主要用於 KrF 激光光源光刻工藝,對應工藝製程在 250nm-150nm;而 g/i 線光刻 膠主要用於高壓汞燈光源的光刻工藝,對應 350nm 及以上工藝製程。 此外,用於極紫外光刻的 EUV 光刻膠是目前應用製程最先進的光刻膠產品,主要用於 7nm 及以下先進制程的光刻工藝,該產品目前仍處於應用早期,其市場份額較小且難以統計,不 過未來有望成長為光刻膠最核心的細分市場之一。

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日本廠商在半導體光刻膠領域佔據絕對主導地位。從整體市場來看,日本企業在光刻膠市場 佔據七成以上份額,其中 JSR 株式會社實現了光刻膠產品全覆蓋,是全球光刻膠龍頭廠商。 其他主要廠商包括日本的東京應化、富士電子、信越化學和住友化學,美國的陶氏化學和韓 國的東進世美肯等。

從細分市場來看,日本廠商幾乎壟斷先進制程市場。在 g/i 線光刻膠領域,除了日系廠商外, 還有韓國東進世美肯和美國杜邦各自佔據 12%和 18%份額。而在 KrF 領域,主要非日系廠 商僅剩美國杜邦,佔據 11%份額。再到 ArF 光刻膠市場,美國杜邦份額也僅有 4%,這一細 分市場幾乎被日系廠商壟斷。至於目前工藝製程最先進的 EUV 光刻膠,則更是被 JSR 和信 越化學兩家日系廠壟斷。

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國內半導體光刻膠企業主要包括晶瑞電材(蘇州瑞紅)、彤程新材(北京科華)、上海新陽、 華懋科技(徐州博康)和南大光電等。國內光刻膠產品主要集中在 g/i 線市場,而 KrF 和 ArF 光刻膠仍處於技術積累和市場開拓期。

不過,國內企業已在 KrF 以上級別產品中有所突破。KrF 光刻膠方面:1)北京科華和徐州 博康已具備批量供貨能力;2)晶瑞電材已完成中試;3)上海新陽已通過客戶認證並取得第 一筆訂單。ArF 光刻膠方面,五家廠商均已購置了 ArF 光刻機用於產品研發,目前正處於技 術開發或客戶驗證中。2021 年 7 月初,南大光電自主研發的 ArF 光刻膠通過客戶認證,成 為國內通過產品驗證的第一隻國產 ArF 光刻膠。未來隨着國內光刻膠企業不斷在 KrF 領域 拓寬客戶,並在 ArF 市場完成技術布局,國產光刻膠有望實現全面突破。

2、面板光刻膠:國產化空間廣闊

光刻工藝同樣也是液晶面板製造的核心工藝,通過鍍膜、清洗、光刻膠塗覆、曝光、顯影、 蝕刻等工序,將掩膜版上的圖形轉移到薄膜上,形成與掩膜板對應的幾何圖形,從而製得 TFT 電極與彩色濾光片。面板光刻膠在其中扮演了重要的角色,是 LCD 產業鏈上游至關重要的 核心材料。

面板光刻膠主要分為 TFT-LCD 光刻膠、彩色光刻膠和黑色光刻膠、和觸摸屏光刻膠。三類 面板光刻膠被應用在 LCD 製造過程的不同工序中。TFT-LCD 光刻膠用於加工液晶面板前段 Array 製程中的微細圖形電極;彩色光刻膠和黑色光刻膠用於製造 LCD 中的彩色濾光片;觸 摸屏光刻膠用於製作觸摸電極。

伴隨顯示產業轉移,國內面板光刻膠市場規模快速擴張。從 2009 年開始,面板產業鏈逐漸 向中國轉移。經過十年的快速擴張,中國面板行業後來居上。目前全球前三大液晶面板供應 商京東方華星光電、惠科光電均為中國廠商,中國已經主導液晶顯示產業。而隨着我國面 板產能的不斷擴張,面板光刻膠作為核心材料,需求量也在不斷增加。根據產業信息網的數 據,2015-2020 年,中國面板光刻膠市場規模由 3.07 億美元成長為 10.2 億美元,年均複合 增速 27.14%。

儘管國內市場對於LCD光刻膠的需求量不斷增長,但我國面板光刻膠生產能力仍嚴重不足。 目前面板光刻膠的生產被日韓廠商壟斷,以需求最多的彩色光刻膠為例,根據前瞻產業研究 院數據,東京應化、LG 化學、東洋油墨、住友化學、三菱化學、奇美等日本、韓國和中國台灣企業佔據了 90%以上的市場份額,我國本土供應能力較弱。

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在 LCD 光刻膠巨大需求空間的背景下,國內廠商也在積極進行 LCD 光刻膠的國產化。國內 面板光刻膠的主要廠商有北旭電子、晶瑞電材、容大感光、雅克科技欣奕華等。目前,北 旭電子適用於 4MASK 工藝的 Halftone 光刻膠實現量產,公司生產的高分辨率光刻膠也已通 過客戶初步認證,面板用正性光刻機實現全線覆蓋。飛凱材料 TFT-LCD 光刻膠已經形成穩 定銷售,面板用光刻膠業務的大幅提升,2021Q1 營收同比增長 53%。博硯電子的黑色光刻 膠已經完成開發和中試工作,整體技術達到國際先進。雅克科技收購 LG 化學彩色光刻膠事 業部的生產機器設備、存貨、知識產權等,掌握了彩色光刻膠和正性光刻膠的製程工藝。

3、PCB 光刻膠:國內廠商多點開花

PCB 光刻膠是印製線路板重要的上游原材料之一,占 PCB 製造成本的 3%-5%。可分為干 膜光刻膠、濕膜光刻膠與光成像阻焊油墨。干膜光刻膠是由液態光刻膠在塗布機上和高清潔 度的條件下均勻塗布在載體 PET 膜上,經烘乾、冷卻後覆上 PE 膜,收卷而成的薄膜型光刻 膠。濕膜光刻膠的工作原理是將其塗布在敷銅板上,乾燥後進行曝光顯影。

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濕膜光刻膠的性能優於干膜,目前正在加速替代干膜光刻膠。濕膜具有精度更高,價格更低 廉的優勢,能夠滿足 PCB 高性能的要求。但同時操作難度更高,廢液會污染環境。干膜具 有附着性強、操作簡便,易於加工、環境友好的特點,在處理高密度電路上更有優勢。但導 致電路缺陷的可能性更大。

光成像阻焊油墨是在PCB的製造過程中起阻焊作用的油墨,能夠防止焊錫搭線造成的短路, 可保證印刷電路板在製作、運輸、貯存、使用時的安全性、電性能不變性。

憑藉我國在勞動力和資源等方面的優勢,21 世紀以來,PCB 產業開始向國內轉移,國內廠 商逐步掌握了 PCB 上游關鍵原材料的核心技術,有效降低了成本,大幅提升了產能。據中商產業研究院估計,2019 年全球印製電路板產值約 637 億美元,我國 PCB 市場規模達到 329.4 億美元,佔全球市場的份額超過 50%,是全球最大的 PCB 生產國。預計在 2021 年產 值能達到 370.5 億美元。同時,2000-2019 年間,日本、美國和歐洲產能所佔份額從 70%降 至 7%。

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我國目前已經成為世界 PCB 產業鏈的主導者,而作為 PCB 的關鍵原材料之一,PCB 光刻 膠的需求也在不斷增加。根據產業信息網的預估,2020 年我國 PCB 光刻膠的市場規模為 85 億元,隨着 PCB 向更高的精度發展,市場對 PCB 光刻膠的質量將會有更高的要求。

雖然我國擁有全球近一半的 PCB 產能,但 PCB 光刻膠市場仍然是日本主導。根據前瞻產業 研究院的測算,中國台灣長興化學、日本旭化成、日本日立化成三家企業就佔據了干膜光刻膠超 80%的市場份額。根據產業信息網的數據,在光成像阻焊油墨方面,僅日本一家企業太陽油 墨就佔據了 60%的世界市場份額。

根據中商產業研究院數據,我國 PCB 光刻膠國產化率約 50%。由於 PCB 光刻膠的技術壁 壘遠低於 LCD 光刻機和半導體光刻膠,因此在三類光刻膠中,PCB 光刻膠的國產替代進程 最快。中國內資企業已在國內 PCB 市場中佔據 50%以上的市場份額。在我國 PCB 光刻膠 生產企業中,本土企業佔六成。

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國內市場研發進程加速。目前,容大感光、廣信材料、東方材料、北京力拓達等內資企業已 佔據國內 50%左右的濕膜光刻膠和光成像阻焊油墨市場份額。國內企業中,飛凱材料、容大 感光、廣信材料等已有相應 PCB 光刻膠產品投產。廣信材料公司年產 8000 噸感光材料為 PCB 油墨系列產品已經生產爬坡。容大感光的車載 PCB 用阻焊油墨,已經成功應用於多個知 名品牌的汽車上,目前年銷售量在 100 噸以上,後續會加大研發投入,並積極進行市場推廣。

三、晶圓廠擴產+信越斷供,國產替代進入窗口期

在光刻膠產業最核心的半導體光刻膠領域,目前國產替代趨勢正愈演愈烈,除了下游廠商從 供應鏈安全角度扶持國產光刻膠以及國家政策支持等因素外,還有國內外晶圓廠擴產潮帶來 的需求爆發和認證窗口期。再加之全球光刻膠巨頭信越化學受地震影響而減產,斷供了部分 中小晶圓廠,進一步加劇了半導體光刻膠產品短缺,也為國內光刻膠企業提供了寶貴的替代 窗口期。

1、晶圓廠擴產潮來襲,光刻膠市場再啟成長

全球晶圓廠發力新線建設,拉動光刻膠需求成長。為了滿足 5G 通訊、新能源汽車、高性能 計算、線上服務和自動化等對半導體日益增長的強勁需求,世界各大半導體製造商將在未來 兩年分別新建 19 座和 10 座高容量晶圓廠。中國大陸和中國台灣在未來兩年將分別建立 8 座 晶圓廠,美國新建 6 座。這 29 座晶圓建成後將新增 260 萬片/月的晶圓產能,有望拉動全球 半導體光刻膠市場規模繼續高速成長。

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國內晶圓廠建設火熱進行,光刻膠進入認證窗口期。隨着中美貿易衝突以來,國內對芯片行 業的重視程度越來越高,中國大陸半導體製造商正加速擴產。例如長江存儲紫光國微的在 建產線建成後,每月將各有 30 萬片的新增產能。中芯國際目前有三條產線在建,晶合集成 有一條 4 萬片/月的在建產線和 16 萬片的規劃產線、待投產後每月將各多釋放 20 萬片新產 能。截止 2021 年 8 月,國內主要晶圓廠計劃擴充的產能約 468.48 萬片/月(折 8 英寸),僅2021 年預計新增的產能就有約 75.58 萬片/月(折 8 英寸)。

中國大陸的晶圓廠產能擴張將大幅拉動國產光刻膠的市場需求。同時,相較於穩定產線,光 刻膠產品在新建產線的客戶導入難度更低,因此國產光刻膠企業有望伴隨下游晶圓廠建設, 而一同進入行業發展黃金時期。

2、意外事件加劇供不應求,大基金投資彰顯信心

日本地震導致信越化學光刻膠減產,斷供缺口打開國產替代窗口期。2021 年 2 月 13 日,日 本福島東部海域發生 7.3 級地震,日本光刻膠大廠信越化學在當地的 KrF 產線遭到破壞被迫 暫停生產。因此其向中國大陸多家晶圓廠限制供貨 KrF 光刻膠,並向小規模晶圓廠通知停止 供貨 KrF 光刻膠。由於日本信越化學佔據世界 22%左右的 KrF 光刻膠市場份額。因此,信 越減產將使得 KrF 光刻膠供應存在較大的缺口,對於國產企業而言是寶貴的替代機遇。

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意外事件有望加速國產光刻膠驗證。國產光刻膠經歷多年發展已經形成了較為豐富的技術積 累,目前多家國內廠商的 KrF、ArF 光刻膠已經處於產品驗證中,如北京科華、上海新陽和 徐州博康的 ArF 干法光刻膠和晶瑞電材的 KrF 光刻膠等等。而此次信越意外斷供無疑加劇 了光刻膠短缺,也間接推動了國產光刻膠驗證加速。

大基金加碼光刻膠廠商彰顯信心。2021 年 7 月,南大光電控股子公司寧波南大廣電擬通過 增資擴股方式引入戰略投資者大基金二期。大基金二期將以 1.83 億元認購南大光電新增注 冊資本 0.67 億元。大基金二期入股寧波南大廣電,不僅能夠擴充企業的資金實力,同時也 將進一步增強企業與國內半導體設備、芯片製造頭部企業的協同,從而加快光刻膠業務的發 展,改變國內高端光刻膠受制於人的現狀。

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四、加速布局把握機遇,推進光刻膠國產化

目前,在半導體光刻膠領域,國內廠商在技術實力、市場影響力、份額佔比等方面仍落後於 日韓領先企業。不過,在晶圓廠擴產潮以及半導體國產化如火如荼的趨勢下,中國光刻膠廠 商迎來了絕佳的發展機遇期。目前已有部分領先企業,如晶瑞電材、北京科華等,開始嶄露 頭角,在 KrF、ArF 等高端光刻膠領域實現從零到一的突破。中國光刻膠產業有望步入快速 成長期。

1、晶瑞電材:國內光刻膠領域先驅,加速高端產品科研攻關

晶瑞電材是一家微電子材料的平台型高新技術企業,其圍繞泛半導體材料和新能源材料兩大 方向,主要產品包括光刻膠及配套材料、超凈高純試劑、鋰電池材料和基礎化工材料等,廣 泛應用於半導體、新能源、基礎化工等行業。

子公司蘇州瑞紅深耕光刻膠近 30 年,產品類型豐富。晶瑞電材子公司蘇州瑞紅 1993 年開 始光刻膠生產,承擔並完成了國家 02 專項“i 線光刻膠產品開發及產業化”項目。公司近 30 年致力於光刻膠產品的研發和生產,光刻膠產品類型覆蓋高中低分辨率的 I 線、G 線紫外正 性光刻膠、環化橡膠型負性光刻膠、化學增幅型光刻膠、厚膜光刻膠等類型,應用行業涵蓋 IC、TFT-array、LED、Touch panel、先進封裝等領域。

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半導體光刻膠方面,公司 g 線、i 線產品已實現量產,客戶覆蓋國內一流廠商。蘇州瑞紅完 成了多款 g 線、i 線光刻膠產品技術開發工作,並實現銷售。取得中芯國際、揚傑科技、福 順微電子等國內企業的供貨訂單,並在士蘭微吉林華微、深圳方正等知名半導體廠進行測 試。目前公司正不斷擴大 g/i 線光刻膠的市場佔有率。

同時,公司持續推進 KrF/ArF 深紫外線光刻膠科研攻關。目前,KrF(248nm 深紫外)光刻 膠已完成中試,產品分辨率達到了 0.25~0.13µm 的技術要求,建成了中試示範線。公司於 2020 年下半年購買 ASML1900Gi 型光刻機設備,ArF 高端光刻膠研發工作正式啟動,旨在 研發滿足 90-28nm 芯片製程的 ArF(193nm)光刻膠。

LCD 光刻膠方面,公司 2016 年與日本三菱化學株式會社在蘇州設立了 LCD 用彩色光刻膠 共同研究所,為三菱化學的彩色光刻膠在國內的檢測以及中國國內客戶評定檢測服務,並於 2019 年開始批量生產供應顯示面板廠家。

公司持續投入研發資源,引進高端技術人才。2020 年公司研發投入為 3,384.70 萬元,占營 業收入的 3.31%,研發人員增長至 96 人,占員工比例的 16.6%。截至 2020 年底,公司及 控股子公司已獲授權專利 70 項,其中發明專利 43 項,實用新型專利 27 項,其中光刻膠相 關的已獲授權發明專利 17 項。公司重視高端技術人才的引進,近期邀請陳韋帆先生擔任光 刻膠事業部總經理職務。陳韋帆先生深耕半導體行業近 20 年,曾先後履職力晶、日月光、 友達光電、美光(中國台灣)、TOK 等知名半導體企業,尤其在高端光刻膠產品的技術研發、市 場開拓及評價實施上擁有豐富的經驗。此次陳韋帆先生的加入將會大力提高公司在高端光刻 膠的研發及市場推廣的速度。

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隨着我國芯片製造行業國產替代進程加速,2020 年公司核心產品光刻膠及配套材料的銷售 取得歷史最好成績,全年實現銷售 1.79 億元,同比增長 16.98%。與此同時,光刻膠業務在 公司營業收入中的佔比也得到顯著提升,2020 年達到 17.52%。

2、北京科華:擁有高端光刻膠自主研發實力,KrF 光刻膠實現量產出貨

北京科華是上市公司彤程新材的控股子公司,其 56.56%的股權由彤程新材持有。北京科華 是一家專註於光刻膠及配套試劑的高新技術企業,集先進光刻膠研發、生產和銷售為一體。 自 2004 年成立以來,承擔了多項國家級光刻膠重點研發及產業化項目。公司產品序列完整, 覆蓋 KrF(248nm)、I-line、G-line、紫外寬譜光刻膠。目前,集成電路用高分辨 G 線正膠、I 線正膠、KrF-248nm 深紫外光刻膠已實現產線建設和量產出貨。其產品已廣泛應用於集成電 路、發光二極管、分立器件、先進封裝等領域。公司憑藉先進的技術水平和穩定的產品質量, 已經成為行業頂尖客戶的穩定合作夥伴。公司主要客戶包括中芯國際、上海華力微電子、長 江存儲、華潤上華、杭州士蘭、吉林華微電子、三安光電、華燦光電等。

伴隨產品線拓展及客戶導入,公司收入規模逐年提升。2016-2020 年,公司營收由 5613 萬 元增至 8929 萬元,年均複合增速 12%。2021 年上半年,伴隨國產替代加速以及行業景氣 上行,公司收入規模進入高速成長期,實現營收 5647.83 萬元,同比增長 46.74%。此外, 公司積極加大研發投入,助力高端光刻膠產品開發。2018-2020 年的研發支出分別為 934 萬、 2018 萬和 3780 萬元,占收入比例約四成。

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北京科華技術團隊研發實力雄厚,創始人陳昕帶領的國際化團隊從事光刻膠行業近三十年, 擁有多名光刻膠專家,具備原材料合成、配方以及相關基礎評價能力。同時公司分析和應用 測試設備平台較為完備。公司擁有分辨率達到 0.11um 的 ASML PAS5500/850 掃描式曝光 機、Nikon 步進式曝光機、TEL ACT8 塗膠顯影一體機和 Hitachi S9220 CD SEM 等主流設 備。完備的支持產品研發和出廠檢驗的分析和應用測試平台保障了公司在 KrF、G/I 線光刻 膠產品及關鍵原料的順利進展。

公司產品線完整且豐富,覆蓋 KrF(248nm)、G/I 線(含寬譜)等主流品類,主要包括 KrF 光刻膠 DK1080、DK2000、DK3000 系列;g-i line 光刻膠 KMP C5000、KMP C7000、KMP C8000、KMP EP3100 系列和 KMP EP3200A 系列;Lift-off 工藝使用的負膠 KMP E3000系列;用於分立器件的 BN、BP 系列等。為保障生產,科華建設了高檔光刻膠生產基地,具有 百噸級環化橡膠系紫外負性光刻膠和千噸級負性光刻膠配套試劑生產線、G/I 線正膠生產線 (500 噸/年)和正膠配套試劑生產線(1000 噸/年)、百噸級 248nm 光刻膠生產線等多條光刻膠 產線。

同時公司 ArF 光刻膠樹脂也已進入實驗研發階段。2021 年 8 月,公司使用自籌資金 6.98 億 元投資建設"ArF 高端光刻膠研發平台建設項目",主要研究 ArF 濕法光刻膠工業化生產技術 開發,通過建立標準化的生產及控制流程,提升高端光刻膠的質量控制水平,實現 193nm 濕 法光刻膠量產生產。項目預計於 2023 年末建設完成。

3、上海新陽:光刻機陸續到位,加速推進光刻膠產業化

上海新陽是一家半導體用電子化學品及配套設備製造商。在半導體封裝材料領域,公司的功 能性化學材料銷量與市佔率位居全國第一。在半導體製造材料領域,公司的芯片銅互連電鍍 液及添加劑、蝕刻後清洗液已實現大規模產業化。此外,公司積極布局高端半導體光刻膠, 在 ArF 干法、KrF 厚膜膠以及 I 線光刻膠領域均有重大突破。

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公司重視研發投入,研發費用及研發人員數量逐年增加。截至 2020 年底,公司研發團隊共 有 161 人,占公司員工總數的 26.35%。在半導體業務技術開發團隊中,95%人員為本科以 上學歷,20%為碩士研究生以上學歷,近 30%的技術人員有 10 年以上行業經驗。公司 2020 年研發投入總額 8,027.46 萬元,佔全年營業收入的比重為 11.57%,其中半導體業務研發投 入佔半導體業務的比重為 20.60%。截至 2020 年底,公司已申請專利 275 項,其中發明專 利 139 項。集成電路製造用高端光刻膠項目是 2020 年內公司研發投入的重點項目之一。

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公司穩步推進光刻膠項目,部分產品已取得優異的線外測試數據。公司目前正在開發的集成 電路製造用高端光刻膠產品包括邏輯和模擬芯片製造用的 I 線光刻膠、KrF 光刻膠、ArF 干 法光刻膠,存儲芯片製造用的 KrF 厚膜光刻膠,以及底部抗反射膜(BARC)等配套材料。 公司集成電路製造用 ArF 干法、KrF 厚膜等中試光刻膠產品已取得優異的客戶端測試結果, 其中,KrF(248nm)厚膜光刻膠產品已通過客戶認證,並成功取得第一筆訂單。此外,子 公司芯刻微開展的 ArF 濕法光刻膠項目研發已引進了核心技術專家團隊,為 ArF 濕法光刻 膠項目的開發提供了技術保障。

光刻機設備陸續到位,有助於加速推進公司光刻膠技術產業化。公司採購的用於 I 線光刻膠 研發的 Nikon-i14 型光刻機,用於 KrF 光刻膠研發的 Nikon-205C 型光刻機,用於 ArF 干法 光刻膠研發的 ASML-1400 型光刻機,以及用於 ArF 浸沒式光刻膠研發的 ASML XT 1900 Gi 型光刻機已全部到廠。公司光刻機設備的陸續到位運轉,為公司集成電路製造用全產業鏈光 刻膠產品的開發提供了必要保障。

此外,公司於 2020 年定增募資 8.15 億元投入集成電路製造用高端光刻膠研發、產業化項 目,主要開發集成電路製造中 ArF 干法工藝使用的光刻膠和面向 3D NAND(閃存,屬於非 易失性存儲器)台階刻蝕的 KrF 厚膜光刻膠產品。公司預計 KrF 厚膜光刻膠 2022 年可實現 穩定量產銷售,ArF(乾式)光刻膠在 2023 年開始穩定量產銷售。本項目研發成功後,公司 將掌握包括原料純化工藝、配方工藝和生產工藝在內的、具有完整知識產權的 ArF 干法光刻 膠和 KrF 厚膜光刻膠的規模化生產技術,可實現兩大類光刻膠產品及配套試劑的量產供貨。

4、華懋科技:布局新材料領域,增資博康進軍光刻膠

華懋科技是一家專註於汽車安全領域的系統部件提供商,產品線覆蓋汽車安全氣囊布、安全 氣囊袋以及安全帶等被動安全系統部件,國內市場佔有率位居前列。公司在夯實汽車板塊業 務的同時,通過參與設立產業基金的形式,逐步布局更具成長性以及技術壁壘的半導體光刻 膠行業,延伸公司產業鏈條。

子公司增資徐州博康,切入光刻膠領域。華懋科技控股子公司東陽凱陽 2020 年向徐州博康 增資 3000 萬元,並向徐州博康實控人傅志偉提供 5.5 億元的可轉股借款和 2.2 億元的投資 款。華懋科技通過此舉合計持有徐州博康 26.7%股權,從而實現了對半導體關鍵材料光刻膠 領域的布局。

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徐州博康是國內光刻膠領域領先企業,擁有光刻膠原材料到成品的完整產業鏈布局。徐州博 康成立於 2010 年,是國內領先的電子化學品高新技術企業,從事光刻材料領域中的中高端 化學品的研發、生產、銷售。公司光刻膠供應鏈實現了從單體、光刻膠專用樹脂、光酸劑及 終產品光刻膠的完整布局,其單體產品客戶涵蓋 Intel、JSR 等半導體材料龍頭廠商。

在研發實力方面,徐州博康擁有專業的研發團隊和先進的研發設備,並與國內多個集成電路 專業平台開展合作。徐州博康在松江漕河涇科技綠洲設有 5000 平方米的國際標準研發中心, 擁有研發團隊 200 餘人,其中博士和碩士佔比 50%以上。公司已配置 KrF Nikon S204、I9、 I12,ACT8 track、日立 CDSEM 等先進光刻檢測設備,以及其它理化檢測設備如 ICP-MS、 HPLC、GC、IR 等。同時,公司 193nm 光刻膠單體研發項目取得了國家“02 專項”子課題 立項。此外,公司與國內多個集成電路專業平台進行合作,包括中科院微電子所、復旦大學 微電子學院等平台或企業。

徐州博康光刻膠產品類型豐富,可覆蓋多種應用領域。公司目前已成功開發出 40 余種中高 端光刻膠產品系列,包括 KrF/ArF 光刻膠單體、KrF/ArF 光刻膠、G 線/I 線光刻膠、電子束 光刻膠及 GHI 超厚負膠等產品類型,覆蓋 IC 集成電路製造、IC 後段封裝、化合物半導體、 分立器件、電子束等多種應用領域。

徐州博康通過新建生產基地,進一步提升光刻膠產能。徐州博康目前正在新建生產基地,該 項目完全建成投產後將擁有年產 1100 噸光刻材料及 10000 噸電子級溶劑的總產能,可實現 年產值 20 億元,有望成為中國目前產品最齊全、技術水平最高的光刻膠材料研發製造基地 之一。

5、南大光電:ArF 通過認證,定增加碼擴張

南大光電是一家專業從事高純電子材料研發、生產和銷售的高新技術企業,通過承擔國家重 大技術攻關項目並實現產業化,公司已經從多個層面打破了所在行業內的國外長期壟斷,前 驅體、電子特氣、光刻膠三大關鍵半導體材料的布局基本形成。

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公司光刻膠技術研發始終堅持完全自主化路線,公司正在自主研發和產業化的 ArF 光刻膠 (包含乾式及浸沒式)可以達到 90nm-14nm 的集成電路工藝節點。2017 及 2018 年,公司 分別獲得國家 02 專項“高分辨率光刻膠與先進封裝光刻膠產品關鍵技術研發項目”和 “ArF 光刻膠產品的開發和產業化項目”的正式立項。為此,公司組建了以高端光刻膠專業 人才為核心的獨立研發團隊,建成了約1,500平方米的研發中心和百升級光刻膠中試生產線, 開發出多款樹脂、光敏劑、單體,創新並不斷優化提純工藝,研究出 193nm 光刻膠的配方, 產品研發進展和成果得到業界專家的認可。

ArF 光刻膠產業化項目進展順利,產品再次通過客戶認證。公司目前已完成 2 條光刻膠生產 線建設,主要先進光刻設備,如 ASML 浸沒式光刻機等已經完成安裝並投入使用。控股子公 司寧波南大光電自主研發的 ArF 光刻膠產品繼 2020 年 12 月在一家存儲芯片製造企業的 50nm 閃存平台上通過認證後,近日又在邏輯芯片製造企業 55nm 技術節點的產品上取得了 認證突破,成為國內首個通過下遊客戶驗證的國產 ArF 光刻膠產品。

在長期的發展過程中,公司形成了較為完備的研發設計體系,通過逐年加大科研力度,技術 實力得到不斷增強。2020 年,公司研發投入總額為 2.32 億元,占營業收入的比例為 38.98%。 研發投入同比增長247.54%,主要是“ArF光刻膠產品的開發和產業化”項目增加投入所致。 同時,公司研發人員數量逐年增加,截至 2020 年底,公司擁有研發人員 136 人,占公司總 人數的比例為 19%左右。科研力度的加大,使得公司技術實力及自主創新能力得到不斷增強。 截至 2020 年底,公司及主要子公司自主開發的專利共計 79 項,其中發明專利 21 項,實用 新型專利 58 項。

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公司 2021 年擬通過定增募資 1.5 億元用於 ArF 光刻膠技術開發及產業化項目。項目計划到 2021 年底,公司將達到年產 25 噸 193nm(ArF 乾式和浸沒式)光刻膠產品的生產規模,產 品性能滿足 90nm-14nm 集成電路製造的要求。同時,計劃建立國內第一個專業用於 ArF 光 刻膠產品開發的檢測評估平台,滿足先進光刻膠產品和技術開發的需求。公司欲通過此次定 增項目實現高端光刻膠生產的完全國產化和量產零的突破,提升我國高端光刻膠這一領域的 自主水平。

五、投資分析

隨着我國集成電路產業發展,對應光刻膠需求規模正在穩步擴大。而國內光刻膠市場仍被日 系企業所壟斷,尤其在高端光刻膠領域,國產化率僅為 1%,光刻膠生產製造面臨“卡脖子 難題”。不過,在晶圓廠擴產潮、信越斷供等意外事件以及大基金持續加碼等因素影響下, 光刻膠國產化趨勢正如火如荼的展開,中國光刻膠廠商也迎來了絕佳的發展機遇期。目前已 有國內廠商開始在 KrF、ArF 等高端光刻膠領域嶄露頭角,實現從零到一的突破。我們看好 國內光刻膠長期成長空間,建議關注國產光刻膠領先企業晶瑞電材、彤程新材、上海新陽、 華懋科技、南大光電等。

六、風險因素

(1) 客戶驗證不及預期。

(2) 下游需求不及預期。


(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫官網】。「鏈接」

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