90%市场被国外厂商垄断,半导体材料光刻胶不可或缺的存在

光刻工艺中最重要的耗材就是光刻胶,是一种具有光化学敏感性的功能性化学材料。在芯片制造中,包含光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入等十几道工艺,工序更是多达2000-5000道,但仅仅是光刻工艺就约占整个成本的35%,耗时占整个芯片工艺的40%-60%,因此,光刻工艺是半导体制造中最核心的工艺。

90%市场被国外厂商垄断,半导体材料光刻胶不可或缺的存在

光刻胶呈现寡头竞争的格局

在下游半导体、LCD、PCB等行业需求持续扩大的拉动下,光刻胶市场将持续扩大。2018年全球光刻胶市场规模为85亿美元,2014-2018年复合增速约5%。据预测, 未来光刻胶复合增速有望维持5%。按照下游应用来看,目前半导体光刻胶占比24.1%, LCD光刻胶占比26.6%, PCB光刻胶占比24.5%,其他类光刻胶占比24.8%。

伴随着全球半导体、液晶面板以及消费电子等产业向国内转移,国内对光刻胶需求量迅速增量。2011-2017年,国内光刻胶需求复合增速达14.69%,至2017年底已达7.99万吨;国内光刻胶市场规模复合增速达11.59%,至2017年底已达58.7亿元。

从产量来看,2017年我国光刻胶产量达到7.56万吨,2011-2017年复合增速15.83%; 本土光刻胶产量达到4.41万吨,2011-2017年复合增速11.87%。国内目前光刻胶主要集中在PCB领域,高技术壁垒的LCD和半导体光刻胶主要依赖进口。

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光刻胶行业由于技术壁垒高并且要与光刻设备协同研发,呈现出寡头竞争的格局。 目前全球前五家日本合成橡胶、东京日化、罗门哈斯、日本信越和富士电子材料占据全球87%的市场份额。国内目前PCB光刻胶相对成熟,主要企业包括广信材料、容大感光等。在LCD在半导体光刻胶领域,国内生产企业和国外差距仍然较大。

光刻胶是半导体制程技术进步的“燃料”

在集成电路制造领域,如果说光刻机是推动制程技术进步的“引擎”,光刻胶就是这部“引擎”的“燃料”。下图展示了光刻胶如何在一个NMOS三极管的制造工艺中发挥作用。NMOS三级管是半导体制程工艺中最常用的集成电路结构之一。

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目前,在显示面板行业中,光刻胶主要应用于TFT-LCD阵列制造,滤光片制造和触摸屏制造三个应用领域。其中,TFT-LCD阵列和滤光片都是LCD面板结构的组成部分,触摸屏则是以触摸控制为目的的功能单元。

半导体制造材料占比逐年增加,半导体材料可分为封装材料和制造材料(包含硅片和各种化学品等等)。从长期看,半导体制造材料和封装材料处于同趋势状态。但是从2011年之后,随着先进制程的不断发展,半导体制造材料的消耗量逐渐增加,制造材料和封装材料的差距逐渐增加。2018年,制造材料销售额为322亿美元,封装材料销售额为197亿美元,制造材料约为封装材料的1.6倍。

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光刻胶及其辅助材料在2018年的半导体材料市场占比达12%。随着半导体产业的发展,光刻胶市场也随之增长。2018年,全球制造材料销售额约为328亿美元。制造材料的消耗品中,硅晶圆作为半导体的原材料,占比最大,达到37%,销售额为120亿美元;半导体光刻胶及其辅助材料占比约为12%,销售额约为58亿美元。

随着全球半导体产业链向国内转移,国内光刻胶市场增速明显,高于全球增速。近年来国内半导体市场发展迅速,在建和未来规划建设的产能为半导体光刻胶提供了广阔的空间。

光刻胶国产替代正当时

在半导体材料方面,光刻胶常被称为是特殊化学品行业技术壁垒最高的材料,面板微米级和芯片纳米级的图形加工工艺,对专用化学品的要求极高,不仅材料配方特殊,品质要求也非常苛刻,所以其生产工艺极其复杂,需要长期的经验积累和数据积累。

半导体光刻胶代表了光刻胶发展的最高水平,光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺的35%。目前,全球半导体光刻胶的核心技术和产品基本被日美企业所垄断。

由于国内光刻胶起步晚,目前技术水平相对落后,生产产能主要集中在PCB光刻胶、TN/STN-LCD光刻胶等中低端产品,TFT-LCD、半导体光刻胶等高技术壁垒产品产能极少,仍需大量进口,从而导致国内光刻胶需求量远大于本土产量,数据显示2018年光刻胶产量和本土产量分别是8.07万吨和4.88万吨。其中中低端PCB光刻胶产值占比为94.4%,半导体和LCD光刻胶分别占比1.6%和2.7%,严重依赖进口。纵观全球市场,光刻胶专用化学品生产壁垒高,国产化需求强烈。

国产高端光刻胶目前主要依赖进口以及国外贸易保护主义盛行的情况下,说明在科技逐渐发展、制造业越来越精细化,芯片核心技术及材料的缺失将带来整个行业的瘫痪,高端光刻胶国产化刻不容缓。

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