12.13 國產光刻膠替代初見曙光 EUV光刻膠成未來發展制勝點

2019年光刻膠和光刻機市場引發一陣熱潮,光刻機之所以廣受關注,是因為它是芯片製造的核心設備。光刻膠是集成電路製造的關鍵材料之一,將光刻膠作塗層,就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形。

光刻膠自 1959 年被髮明以來一直是半導體核心材料,隨後被改進運用到 PCB 板的製造,並於 20 世紀 90 年代運用到平板顯示的加工製造。最終應用領域包括消費電子、家用電器、汽車通訊等。隨著半導體圖形越來越小,光刻工藝對光刻膠量的需求也越來越大,光刻膠在原材料中佔比也穩步提升。

國產光刻膠替代初見曙光 EUV光刻膠成未來發展制勝點


光刻膠主要由感光劑(光引發劑)、聚合劑(感光樹脂)、溶劑與助劑構成。光引發劑是光刻膠的最關鍵成分,對光刻膠的感光度、分辨率起著決定性作用。光刻膠是圖形轉移介質,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。目前廣泛用於光電信息產業的微細圖形線路加工製作,是電子製造領域關鍵材料。

全球能夠生產光刻膠的企業比較少,主要由美國Shipley(已被陶氏收購)、Futurrex;德國Microresist Technology、Allresist;日本東京應化、JSR、信越化學、住友化學;瑞士GES;韓國東進化學、東有精細化學;臺灣長春集團、亞洲化學等,這些企業佔據全球超過95%的市場份額。

光刻膠被日本、歐美公司壟斷。前五大廠商佔據了全球光刻膠市場87%的份額。而日本的JSR、東京應化、日本信越與富士電子材料四家公司的市佔率總和就達到72%。

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光刻膠一般按以下三種方式分類:

1)按化學反應原理和顯影原理不同可分為正性光刻膠跟負性光刻膠;

2)按原材料化學結構不同,可分為光聚合型、光分解型與光交聯型;

3)按下游應用 領域不同可分為半導體用光刻膠、面板用光刻膠、PCB 光刻膠。

光刻膠下游領域主要包括半導體、面板、PCB 以及 LED 等行業。光刻膠行業發展方向基本由下游需求決定,其中半導體領域是技術門檻最高的子領域。

一般一塊半導體芯片在製造過程中需要進行 10-50 道光刻過程,由於基板不同、分辨率要求不同、蝕刻方式不同等,不同的光刻過程對光刻膠的具體要求也不一樣,即使類似的光刻過程,不同的廠商也會有不同的要求。

光刻膠產品是電子化學品中技術壁壘最高的材料之一,其不僅具有純度要求高、工藝複雜等特徵,還需要相應光刻機與之配對調試。針對不同應用需求,光刻膠的品種非常多,這些差異主要通過調整光刻膠的配方來實現。因此,通過調整光刻膠的配方,滿足差異化的應用需求,是光刻膠製造商最核心的技術。

EUV光刻膠或成下一代光刻膠材料的戰略制高點

目前最為成熟的光刻技術是193nm浸沒式光刻工藝,經多重曝光後其能夠實現的特徵尺寸已經可以達到30nm以下。但隨著摩爾定律的不斷推進,該工藝已很難滿足22nm節點以下的光刻需求。與之配套的EUV光刻膠逐漸成為下一代光刻膠的研發重點!

在申請量前十的企業方面,日本企業佔據七席,富士膠片、信越化學、住友化學排名前三,申請量遙遙領先,日本在EUV光刻膠領域的技術優勢十分明顯。

國產光刻膠替代初見曙光 EUV光刻膠成未來發展制勝點

雖然EUV製程能夠進一步減小芯片尺寸,提升器件性能,但是其前期巨大的資本和人力投入也讓大部分廠商望而卻步。EUV技術能夠有效延長摩爾定律壽命,但是要想進一步釋放下一代計算機潛能仍需找到顛覆性的材料和器件。

受行業技術壁壘高、國內起步晚等影響,目前國內企業在技術上遠落後於日、美等國際大廠,光刻膠自給率僅10%。慶幸的是,國內企業已經開始實現光刻膠的突破,北京科華、蘇州瑞紅(晶瑞化學子公司)、飛凱材料、廣信材料、容大感光等廠商已經在不同領域逐步推進國產替代,南大光電、上海新陽也重金投入193nm光刻膠的研發及產業化。

國內產業格局及主要企業

光刻膠行業主要的上市公司有:晶瑞股份(300655)、南大光電(300346)、飛凱材料(300398)、容大感光(300576)、永太科技(002326)、強力新材(300429)。

1 飛凱材料(300398.SZ)

飛凱材料是國內紫外光纖塗覆材料生產的龍頭企業。其中,紫外固話光纖光纜塗覆材料為公司的核心產品,佔據國內紫外光纖光纜塗覆材料市場的 60%。子公司和成顯示是國產液晶材料龍頭,是國內少有的能夠突破國外專利封鎖,並且在京東方、國星光電等主流 TFT 產線上實現國產替代的混晶材料供應商。

公司通過持續併購及日本、臺灣地區海外人才引入,目前在半導體封裝材料方面已經形成封裝錫球、環氧塑封料、電鍍液等多條業務線。

2 容大感光(300576.SZ)

容大感光是一家專業生產印刷電路板(PCB)感光油墨、光刻膠及配套化學品、特種油墨等感光電子化學品的研發、生產和銷售為主業的企業。佔據國內感光油墨市場 25%的份額、在阻焊油墨市場上佔據了10%的國內市場。

感光油墨技術國內領先。公司通過多年的研發,掌握了感光油墨的核心技術,包括樹脂合成技術、配方設計及工藝控制技術等。

經過十餘年發展,感光產品種類日益豐富,是業內生產 PCB 感光油墨產品品種最齊全的企業之一,產品具有提高電子線路圖形的精確度的優點,適應了 PCB 技術向高密度、高精度、多層化的發展趨勢,確保容大在該細分領域的優勢地位。

3 永太科技(002326.SZ)

永太科技是一家從事氟精細化學品研發、生產和銷售的氟化工企業。按產品類別包括液晶化學品、醫藥化學品、農藥化學品和其他化學品,按化學分子結構可劃分為二氟、三氟、五氟、鄰氟和對氟五個系列。

4 強力新材(300429.SZ)

光刻膠專用化學品國內領跑者。公司是國內少數專業從事光刻膠專用電子化學品研發、生產和銷售的企業,與臺灣長興化學、日本旭化成等全球知名光刻膠生產企業建立了良好穩定的合作關係。

作為全球 PCB 光刻膠專用化學品的主要供應商之一,2010年進入LCD 光刻膠光引發劑領域,系列產品打破了跨國公司對該類產品的壟斷,填補了國內空白,獲得了中國國家知識產權局、韓國知識產權局、日本特許廳和歐洲專利局授權的多項發明專利,公司 LCD 光刻膠光引發劑系列產品已成功進入世界主要LCD 光刻膠生產廠商,並不斷擴大份額。

5 晶瑞股份(300655)

晶瑞股份是一家生產銷售微電子業用超純化學材料和其他精細化工產品的上市企業。參股公司蘇州瑞紅是國內光刻膠龍頭之一。

6 江化微(603078)

江陰江化微電子材料股份有限公司主要從事超淨高純試劑、光刻膠及光刻膠配套試劑等專用溼電子化學品的研發、生產和銷售業務。公司產品主要適用於平板顯示、半導體及LED、光伏太陽能以及硅片、鋰電池、光磁等電子元器件微細加工的清洗、光刻、顯影、蝕刻、去膜、摻雜等製造工藝過程中。

7 南大光電

江蘇南大光電材料股份有限公司是工業園區與南京大學於2000年底合作研發的MO源高新技術產業化企業,專業生產各類高純金屬有機化合物產品(MO源)以及生化產品。是國內唯一有能力進行高純度MO源商業化量產的企業。MO源是MOCVD技術生長化合物半導體超薄型膜材料的支撐材料。

8廣信材料

12月12日,廣信材料對外公佈光刻膠技術開發項目的進展。 2018年11月,公司同中國臺灣企業廣至新材料有限公司簽訂了《技術委託開發合同》合作開發可應用於印刷電路板柔性基板、LCD及LED顯示面板、半導體元器件等領域的高分辨率紫外光型正型光刻膠,成功躋身光刻膠領域。

廣信材料表示,公司深耕以專用油墨、專用塗料為主的電子化學品行業新材料領域,在優化已有優勢產品的基礎上進行戰略性立體佈局,通過積極拓展光刻膠應用領域作為現有光固化產品及技術的有效補充和延伸。

“光刻膠技術開發項目”作為公司佈局光刻膠領域的重要組成部分,公司將根據戰略佈局、研發進度和市場情況,積極推進項目進展,豐富公司產品線,拓展應用領域,進一步提高公司市場競爭能力和盈利能力。

量產光刻機廠商

目前市場上提供量產商用的光刻機廠商只有三家:ASML,尼康,佳能。根據2007年的統計數據,在中高端光刻機市場,ASML佔據大約60%的市場份額。而最高端市場(例如沉浸式光刻機),ASML大約目前佔據80%的市場份額。

國產光刻膠替代初見曙光 EUV光刻膠成未來發展制勝點

2014年,國務院發佈了《國家集成電路產業發展推進綱要》,提出“研發光刻機、刻蝕機、離子注入機等關鍵設備,開發光刻膠、大尺英寸硅片等關鍵材料”。在國家政策與市場的雙重驅動下,近年來,國內企業逐步向面板、半導體光刻膠發力,蘇州瑞紅、北京科華在分立器件、面板等部分產品實現了國產替代,但由於光刻膠市場資金和技術壁壘較高,長期被國外企業壟斷,國內專業人才實在太少,國內企業要實現向高端光刻膠的突破並不容易,國產替代任重道遠。

新型材料仍在研發階段,仍有很多困難需要攻克,相信在半導體產業的積極推動下,性能更強的新一代半導體材料將不久面世。


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