鑫鼎晟觀察發現，光刻是半導體加工中最重要的工藝之一，決定着芯片的性能。光刻佔芯片製造時間的40%-50%，佔其總成本的30%。光刻膠是光刻環節關鍵耗材，其質量和性能與電子器件良品率、器件性能可靠性直接相關。光刻環節亟待國產化加速，實現產業鏈的真正自主可控方可規避海外半導體斷供風險。我國光刻膠生產能力主要集中PCB光刻膠，高端半導體光刻膠被日美壟斷，我國亟須突破高端領域海外壟斷。半導體光刻膠國產化存在上游原材料、中下游配方、設備、客戶驗證等多重壁壘，高端光刻膠突破首要在於原材料。上游光刻膠原材料市場空間持續增長，國內企業應打通光刻膠上游材料全產業鏈自主供應佈局，加速國產光刻膠導入。1）國外斷供風險升級，推動中國半導體國產化率提升長期以來，中國一直依賴進口芯片，這種依賴性使得中國在芯片領域面臨着巨大的風險：目前全球高端半導體光刻膠市場主要被日本和美國公司壟斷，日企全球市佔率約80%，處於絕對領先地位，我國芯片市場一旦遭受制裁或斷供，將對國家的經濟和科技發展造成嚴重影響。面對美日連續出臺政策限制半導體產品出口，中國半導體斷供風險提升，中國芯片行業被迫進行自主研發，自給率從過去不到10%的水平提高到了30%，在許多領域已經達到了自給自足的程度。按照SEMI（國際半導體產業協會）的數據顯示，2022年中國晶圓廠商半導體設備國產化率較2021年明顯提升，從21%提升至35%，進步明顯。從具體的種類來看，我國在去膠、清洗、熱處理、刻蝕及CMP領域內國產替代率均高於30%。隨着中國芯片行業的崛起，全球芯片產業逐漸呈現多極化的趨勢，但中國芯片行業在技術水平和創新能力上仍存在差距。2）光刻環節亟待國產化曙光製造半導體芯片分爲晶圓加工、氧化、光刻、刻蝕、薄膜沉積、互連、測試、封裝這幾個步驟。其中光刻工藝成本約爲整個半導體制造工藝的1/3，耗費時間約佔比約40%～60%，是半導體制造中最爲重要的工藝步驟之一，其發展水平直接決定了集成電路的集成度。素材來源：飛鯨投研長期以來，我國的光刻技術落後於先進國家，對國內半導體製造業界而言，不得不面對的嚴峻挑戰是，光刻技術已遭西方國際巨頭壟斷，而且已被《瓦森納協定》和美國政府列入出口管制名單。雖然國內已湧現出部分科研機構和產業企業攻堅卡脖子技術，填補了國內相關空白，但要實現產業鏈的真正自主可控、安全穩定，還有待更多業界力量投身其中，以在較爲緊迫的國產化形勢中扭轉不利局面。3）光刻膠是光刻工藝中最重要的材料光刻過程可大致分爲塗膠、曝光、顯影、刻蝕、清洗等步驟，在製造芯片的過程中，除了光刻機外，光刻材料同樣也扮演着必不可少的角色。光刻材料包括增粘材料、抗反射塗層、光刻膠、化學溶劑和顯影液，以及抗水塗層等。光刻膠是光刻工藝中最主要的、最關鍵的材料，被譽爲電子化學品產業“皇冠上的明珠”，在業內又被稱爲光阻或光阻劑，是光刻機對硅膜片表面進行曝光製程的必需品。光刻膠在芯片製造材料成本中的佔比高達12%，也是繼大硅片、電子氣體之後第三大IC製造材料，其本質是一類光敏感聚合物，在一定波長的光照下光子激發材料中的光化學反應，進而改變光刻膠在顯影液中的溶解度，從而實現圖形化的目的。國內半導體行業正在應對技術封鎖的挑戰，技術封鎖會刺激國產替代的發展，但現實是國產光刻膠距離扛起大梁仍有一段距離。1）光刻膠產業鏈光刻膠產業鏈上游爲原樹脂、單體、感光劑、溶劑等光刻膠原材料；中游爲基於配方的光刻膠生產合成，依據應用範圍不同分爲PCB光刻膠、LCD光刻膠以及半導體光刻膠，其中半導體光刻膠對工藝要求更爲精細；下游主要半導體、PCB、平板顯示屏應用環節。2）國內光刻膠市場格局光刻膠按應用領域分類，可分爲低端PCB光刻膠、中端LCD顯示面板光刻膠、高端半導體光刻膠。PCB光刻膠：國產PCB光刻膠市佔率高，幹膜光刻膠以進口爲主PCB光刻膠主要可分爲幹膜光刻膠、溼膜光刻膠和PCB光成像阻焊油墨三類。根據新思界產業研究中心發佈的《2022—2026年PCB光刻膠行業深度市場調研及投資策略建議報告》顯示，在全球PCB光刻膠市場中，中國份額佔比達到94%左右。在中國PCB光刻膠市場中，國產PCB光刻膠份額佔比達到63%。幹膜光刻膠技術壁壘相對較高，國內以進口爲主。LCD光刻膠：觸控屏光刻膠逐步實現國產化替代，彩色光刻膠市佔率有望提升面板光刻膠主要分爲用於製備彩色濾光片的彩色光刻膠、黑色光刻膠、用於製作觸摸電極的觸摸屏用光刻膠和用於微細圖形加工TFT-LCD正性光刻膠。彩色和黑色光刻膠市場國產化率較低，觸控屏光刻膠逐步實現國產化替代。觸控屏光刻膠國產化率在30%—40%左右；彩色和黑色光刻膠行業壁壘較高，國產化率僅爲6.36%、13.08%左右。半導體光刻膠：全球高端半導體光刻膠市場被日本和美國公司壟斷，國產替代率較低半導體光刻膠根據波長可分爲G線光刻膠（436nm）、I線光刻膠（365nm）、KrF光刻膠（248nm）、ArF光刻膠（193nm）、EUV光刻膠（13.5nm）等，分辨率逐步提升。曝光波長越短，光刻膠技術水平越高，適用的集成電路製程也更加先進。目前全球高端半導體光刻膠市場主要被日本和美國公司壟斷，國產替代率較低。全球光刻膠市場中，LCD光刻膠佔比27.3%，PCB光刻膠佔比23%，半導體光刻膠佔比21.9%，各類型光刻膠佔比較爲平均。但相比之下，我國光刻膠生產能力主要集中PCB光刻膠；半導體光刻膠由於技術壁壘較高僅佔2%。高端半導體光刻膠是生產28nm、14nm乃至10nm以下製程的關鍵，被國外巨頭壟斷，國產化任重道遠。3）光刻膠細分市場趨於高端化爲適應集成電路線寬不斷縮小的要求，光刻膠波長也在不斷縮短。截至2021年，KrF、ArF、ArFi市場規模爲6.9億美元、1.96億美元和7.59億美元，市場佔比34.7%、9.9%和38.2%；G線&I線光刻膠市場2.92億美元，市場佔比14.7%；EUV 光刻膠市場爲0.51億美元，市場佔比2.6%。KrF、ArF光刻膠市場佔比最高，覆蓋了250nm-7nm的絕大部分製程，光刻膠細分市場趨於高端化。1）從產業鏈角度看光刻膠核心壁壘由於光刻膠本身就是一種配方型的經驗學科，又高度影響光刻環節的精度和良率，因此在光刻膠產業鏈的三個環節都存在較高壁壘。上游：核心原材料仍依賴進口光刻膠由樹脂、光引發劑、溶劑和添加劑等混合而成。從光刻膠成本佔比來看，樹脂佔比最大約50%，其次是添加劑佔比約35%，剩餘成本合計佔比約15%。上游原材料是影響光刻膠品質的重要因素，但目前我國半導體光刻膠的上游核心原材料仍被國外廠商壟斷，尤其是樹脂和感光劑高度依賴於進口，高端產品樹脂定製化程度較高，國際市場上僅能買到部分標準款，國內廠商較少供應生產KrF、ArF類樹脂的單體國產化率很低。另外，由於高端光酸的合成和純化難度較大，國內的光酸廠商在質量穩定性等方面仍與國外存在差距，目前國內主要的光刻膠公司大多還是使用進口的光酸，由此增加了國內光刻膠生產成本以及供應鏈風險。除上游原材料壁壘外，半導體光刻膠國產化還具有配方、設備、客戶驗證等多重壁壘：中游製造存工藝、設備壁壘配方壁壘：配方是光刻膠的核心技術。各廠商的配方難以通過分析市場上的成品來獲得。爲實現與已有供應商產品的性能和參數的完全匹配，光刻膠廠商首先需要對成百上千個樹脂、光酸和添加劑進行排列組合，其次還要不斷對各成分的比例進行調整，以實現和現有產品關鍵參數的完全匹配，這需要足夠的研發資源、經驗積累。配套光刻機：光刻膠需要通過相應的光刻機進行測試和調整，目前國際光刻機龍頭廠商所在地區對我國實施技術封鎖，國產光刻機產品較少，且技術水準與海外龍頭有較大差距，可供光刻膠廠商測試的資源較少。此外光刻機的購置和測試成本高昂，資金投入要求極高。下游客戶導入意願較低&驗證週期長量產穩定性壁壘：一是原材料的穩定供應，尤其是對於KrF、ArF等高端品種，其所需的單體、樹脂種類較多，並且在國際市場中僅能購買到基礎款，因此能否穩定獲取質量合格的光刻膠樹脂具有較大難度。二是在放大量產過程中金屬離子的控制，由於存在環境控制效果不一樣、樹脂後處理產品量不同、配膠時混合速度不一樣且均勻度也不一樣等問題，需要更高水平的提純技術和經驗。下游客戶認證壁壘：由於光刻膠的品質會直接影響芯片性能、良率等，試錯成本高，客戶驗證需要經過PRS（基礎工藝考覈）、STR（小批量試產）、MSTR（中批量試產）、RELEASE（量產）四個階段，驗證週期在兩年以上；此外光刻膠廠商的原材料供應商也必須得到下游晶圓廠的認可，因此下游晶圓廠與光刻膠供應廠商的粘性較強，光刻膠產品替代驗證的時間成本極高。2）高端光刻膠突破首要在於原材料溶劑含量佔比最高，國內自給率較高。溶劑在光刻膠中佔比最高，約50%-90%，因爲光引發劑和添加劑都是固態物質，使用溶劑將其溶解形成流動性，方便將光刻膠均勻塗覆在元器件表面，使用過程中先通過低速旋轉使光刻膠在電子器件表面鋪開形成均勻的薄層，再通過高速旋轉甩掉多餘的光刻膠。目前半導體和麪板光刻膠所使用的溶劑主要是PGMEA（丙二醇甲醚醋酸酯或丙二醇甲醚乙酸酯PMA），國內自給率較高。根據觀研網數據顯示，2015-2021年我國丙二醇甲醚行業產能小幅上升，2021年實際產能達到45萬噸，產量達到37.5萬噸，需求量爲 26.58萬噸，國內市場規模波動上升，於2021年達到33.95億元。光引發劑集中度高，國內企業已實現突破。光引發劑佔比在1%-6%之間，是光刻膠的核心部分，主要用於生產製造光固化配方產品，其在特定波長的光的輻射下會產生光化學反應，從而改變成膜樹脂在顯影液中的溶解度。中國光引發劑產量增長迅速，中國感光學會輻射固化專業委員會統計數據顯示，2019和2020年度我國光引發劑產量分別爲3.84萬噸4.54萬噸，同比上升了18.23%。成膜樹脂技術上取得突破，但產業發展仍存困難。成膜樹脂佔比在 10%—40%之間，是一種惰性的聚合物基質，其通常與光引發劑搭配使用，是將其他材料聚合在一起的粘結劑，是光刻膠中發揮感光作用的重要成分，決定了曝光後光刻膠的基本性能。當前，全球光刻膠用成膜樹脂主要幾乎全部由海外壟斷，雖然光刻膠用酚醛樹脂方面，國內企業技術上取得突破，但產業發展仍存在較大的困難。首先是原料較少，國內企業樹脂產品也多數用於相對低端的G線和I線光刻膠，對於高端市場的KrF、ArF和EUV光刻膠原料，國內廠家尚未有成熟的產能。其次是客戶驗證時間長，用戶粘性強，光刻膠的新產品的客戶試用驗證週期較長，通常要18個月甚至更長時間，且爲了保持生產戰果的穩定，客戶一般不會輕易更換光刻膠產品，因此國內企業在產業上實現發展仍需要克服諸多困難。1）下游擴產&製程升級驅動光刻膠市場成長5G、物聯網、新能源汽車、人工智能等新興領域的高速成長貢獻半導體市場新的需求增長點。據SEMI統計，2022年全球硅晶圓出貨面積達147.13億平方英寸，同比增長 3.9%，銷售額達138億美元，同比增長9.5%，雙雙創歷史新高。下游晶圓市場快速增長驅動下，半導體材料市場同步保持高速增長。根據SEMI數據，2022年全球半導體材料市場規模達727億美元，同比增長8.9%，其中晶圓製造材料市場達447億美元，同比增長10.5%。大硅片佔比提高疊加製程節點升級，驅動單位面積晶圓所需光刻膠價值量提升。根據SEMI數據，2000年以來在摩爾定律推動下，12英寸硅片出貨面積持續提升，2021年市場份額已大幅提高至68.47%，成爲半導體硅片市場的主流產品，預計到2022年市場份額將接近70%。12英寸芯片所用製程通常在130nm以下，且在持續向先進製程轉移。另外根據SUMCO統計，邏輯芯片中28nm以下先進製程佔比由2012年的不足10%提高至2021年的60%以上。隨着大硅片趨勢和製程結構升級，高端光刻膠的需求將會進一步提升，帶動單位面積晶圓消耗的光刻膠價值量不斷上升。在晶圓產能持續擴張、單位面積晶圓耗用光刻膠價值量不斷上升的驅動下，全球半導體光刻膠市場有望保持穩健增長。根據TECHCET數據，2021年全球光刻膠市場規模約爲21.4億美元，預計2022年將達到23.0億美元，同比增長7.5%，2026年有望增長至 28.5億美金。根據TrendBank數據，2021年國內半導體光刻膠市場規模約29億元，預計2022年將同比增長35%達到39.3億元。伴隨着第三次半導體產業轉移，晶圓產能向大陸轉移，我國大陸地區在全球半導體材料市場佔比同步提升，預計未來國內半導體光刻膠市場將保持高於全球市場的增速持續成長，由此帶動上游光刻膠原材料持續增長。2）多項政策接連出臺，推進光刻膠提高國產替代近年來，我國陸續出臺多項政策扶持光刻膠產業，推進光刻膠國產替代率提升。今年5月23日，日本經濟產業省宣佈對高端光刻膠進行出口管制。根據消息：日本某光刻膠大廠，對我國的某存儲大廠斷供KrF光刻膠。在國內半導體企業求生存、求發展的大環境下，作爲關鍵製程材料的光刻膠國產化需求極度強烈，國內企業還需不斷髮力。3）打通光刻膠上游材料全產業鏈自主供應佈局全球半導體光刻膠領域主要被日本JSR、TOK、住友化學、信越化學、富士材料及美國陶氏化學等頭部廠商壟斷，海外廠商掌握近90%的半導體光刻膠市場。其中，日本JSR 是全球最大、技術最領先的光刻膠龍頭企業，其ArF高端光刻膠市場佔有率全球第一，也是唯一有能力量產EUV光刻膠的企業，日本TOK光刻膠是全球最大的G線/I線、KrF光刻膠供應商。國內光刻膠企業技術水平遠落後世界先進廠商，但近年來國內企業積極研發已取得顯著成果。我國半導體工業中，下游設計已基本進入全球第一梯隊，中游光刻膠的製造也已經與全球頭部廠家縮小了差距，而上游材料與海外龍頭企業仍遠落後於海外企業；但恰恰上游原材料技術，對於維護產品競爭力起着至關重要的作用，因此要實現光刻膠的國產替代，首先要能夠實現原材料的自主供應。根據前瞻產業研究院數據，目前從事半導體用光刻膠研發和產業化的企業則多以I線、G線光刻膠生產爲主，2021年國內G線、I線光刻膠國產化率已達10%，KrF以上的高端光刻膠品種基本處於研發狀態，國產化率僅爲1%。2021年初，日本光刻膠龍頭信越化學工廠遭遇地震產能受限，對國內部分晶圓廠限供/斷供KrF光刻膠，即便其他國外廠商補充了部分產能，但仍存在較大缺口。此外近年來全球地緣政治摩擦加劇，國內半導體產業對於關鍵材料自主可控的需求更加緊迫，國產光刻膠有望加速導入。光刻膠是半導體制造的核心材料，其性能直接影響芯片性能和良率。 下游擴產預期+製程結構升級驅動光刻膠尤其是高端光刻膠需求提升，隨着我國晶圓產能在全球佔比的提高，國內光刻膠市場增速快於全球。而在半導體光刻膠領域目前我國仍然依賴國外進口，特別是應用於較高製程的KrF、ArF光刻膠。長期來看，在突破光刻膠產業鏈壁壘後，我國光刻膠原材料生產企業有望迎來國產替代提速。半導體產業鏈國產化對於我國化工企業是實現產品高端化的機遇，國內企業可充分發揮在合成樹脂斱面的技術和資源優勢，研發目標匯聚於高端光刻膠原材料的自主供應，早日實現光刻膠國產替代目標。