90%市場被國外廠商壟斷,半導體材料光刻膠不可或缺的存在

光刻工藝中最重要的耗材就是光刻膠,是一種具有光化學敏感性的功能性化學材料。在芯片製造中,包含光刻、薄膜、刻蝕、清洗、注入等十幾道工藝,工序更是多達2000-5000道,但僅僅是光刻工藝就約佔整個成本的35%,耗時佔整個芯片工藝的40%-60%,因此,光刻工藝是半導體制造中最核心的工藝。

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光刻膠呈現寡頭競爭的格局

在下游半導體、LCD、PCB等行業需求持續擴大的拉動下,光刻膠市場將持續擴大。2018年全球光刻膠市場規模為85億美元,2014-2018年複合增速約5%。據預測, 未來光刻膠複合增速有望維持5%。按照下游應用來看,目前半導體光刻膠佔比24.1%, LCD光刻膠佔比26.6%, PCB光刻膠佔比24.5%,其他類光刻膠佔比24.8%。

伴隨著全球半導體、液晶面板以及消費電子等產業向國內轉移,國內對光刻膠需求量迅速增量。2011-2017年,國內光刻膠需求複合增速達14.69%,至2017年底已達7.99萬噸;國內光刻膠市場規模複合增速達11.59%,至2017年底已達58.7億元。

從產量來看,2017年我國光刻膠產量達到7.56萬噸,2011-2017年複合增速15.83%; 本土光刻膠產量達到4.41萬噸,2011-2017年複合增速11.87%。國內目前光刻膠主要集中在PCB領域,高技術壁壘的LCD和半導體光刻膠主要依賴進口。

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光刻膠行業由於技術壁壘高並且要與光刻設備協同研發,呈現出寡頭競爭的格局。 目前全球前五家日本合成橡膠、東京日化、羅門哈斯、日本信越和富士電子材料佔據全球87%的市場份額。國內目前PCB光刻膠相對成熟,主要企業包括廣信材料、容大感光等。在LCD在半導體光刻膠領域,國內生產企業和國外差距仍然較大。

光刻膠是半導體制程技術進步的“燃料”

在集成電路製造領域,如果說光刻機是推動製程技術進步的“引擎”,光刻膠就是這部“引擎”的“燃料”。下圖展示了光刻膠如何在一個NMOS三極管的製造工藝中發揮作用。NMOS三級管是半導體制程工藝中最常用的集成電路結構之一。

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目前,在顯示面板行業中,光刻膠主要應用於TFT-LCD陣列製造,濾光片製造和觸摸屏製造三個應用領域。其中,TFT-LCD陣列和濾光片都是LCD面板結構的組成部分,觸摸屏則是以觸摸控制為目的的功能單元。

半導體制造材料佔比逐年增加,半導體材料可分為封裝材料和製造材料(包含硅片和各種化學品等等)。從長期看,半導體制造材料和封裝材料處於同趨勢狀態。但是從2011年之後,隨著先進製程的不斷髮展,半導體制造材料的消耗量逐漸增加,製造材料和封裝材料的差距逐漸增加。2018年,製造材料銷售額為322億美元,封裝材料銷售額為197億美元,製造材料約為封裝材料的1.6倍。

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光刻膠及其輔助材料在2018年的半導體材料市場佔比達12%。隨著半導體產業的發展,光刻膠市場也隨之增長。2018年,全球製造材料銷售額約為328億美元。製造材料的消耗品中,硅晶圓作為半導體的原材料,佔比最大,達到37%,銷售額為120億美元;半導體光刻膠及其輔助材料佔比約為12%,銷售額約為58億美元。

隨著全球半導體產業鏈向國內轉移,國內光刻膠市場增速明顯,高於全球增速。近年來國內半導體市場發展迅速,在建和未來規劃建設的產能為半導體光刻膠提供了廣闊的空間。

光刻膠國產替代正當時

在半導體材料方面,光刻膠常被稱為是特殊化學品行業技術壁壘最高的材料,面板微米級和芯片納米級的圖形加工工藝,對專用化學品的要求極高,不僅材料配方特殊,品質要求也非常苛刻,所以其生產工藝極其複雜,需要長期的經驗積累和數據積累。

半導體光刻膠代表了光刻膠發展的最高水平,光刻工藝的成本約為整個芯片製造工藝的35%。目前,全球半導體光刻膠的核心技術和產品基本被日美企業所壟斷。

由於國內光刻膠起步晚,目前技術水平相對落後,生產產能主要集中在PCB光刻膠、TN/STN-LCD光刻膠等中低端產品,TFT-LCD、半導體光刻膠等高技術壁壘產品產能極少,仍需大量進口,從而導致國內光刻膠需求量遠大於本土產量,數據顯示2018年光刻膠產量和本土產量分別是8.07萬噸和4.88萬噸。其中中低端PCB光刻膠產值佔比為94.4%,半導體和LCD光刻膠分別佔比1.6%和2.7%,嚴重依賴進口。縱觀全球市場,光刻膠專用化學品生產壁壘高,國產化需求強烈。

國產高端光刻膠目前主要依賴進口以及國外貿易保護主義盛行的情況下,說明在科技逐漸發展、製造業越來越精細化,芯片核心技術及材料的缺失將帶來整個行業的癱瘓,高端光刻膠國產化刻不容緩。

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