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1、2022年光刻胶行业深度研究1. 光刻胶是图形复刻加工技术中的关键性材料1.1光刻胶是图形复刻加工技术中的关键性材料光刻胶是图形复刻加工技术中的关键性材料。光刻胶是利用光化学反应经光刻工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加 工基片上的图形转移介质，由成膜剂、光敏剂、溶剂和添加剂等主要化学品成分和其他助剂组成，在紫外光、深紫外光、电 子束、离子束等光照或辐射下，其溶解度发生变化，经适当溶剂处理，溶去可溶性部分，最终得到所需图像。在光刻工艺 中，光刻胶被均匀涂布在硅片、玻璃和金属等不同的衬底上，经曝光、显影和蚀刻等工序将掩膜版上的图形转移到薄膜上， 形成与掩膜版完全对应的几何图形。虽然不同光刻胶
2、的成分百分比有差异，但半导体光刻胶中的树脂的含量一般在20%以 下。总体来说适用于波长越短的光刻胶，树脂的含量越低，溶剂的含量越高，溶剂含量高的能到80%。例如G线和I线光刻胶 的树脂含量在10-20%，KrF光刻胶树脂含量10%以下，ArF及EUV光刻胶树脂含量在5%以下。1.2 光刻胶发展历经七十年光刻胶历经七十年发展历史。光刻胶起源于美国，柯达KTFR光刻胶为光刻胶工业的开创者；1950s贝尔实验室尝试开发首块集 成电路，半导体光刻胶由此诞生；光刻胶不断推进产业演进，i线/g线光刻胶的产业化始于上世纪70年代，KrF光刻胶的产业化 也早在上世纪80年代就由IBM完成。1.3 光刻胶主要参
3、数：品质是赢得市场的关键光刻胶是光刻工艺中最重要的耗材，其品质决定了成品的精度和良率。微小的误差即可能付出成本高昂的代价。 因此，半 导体制造商更关注光刻胶的品质、性能、不同批次间的一致性而非价格。1.4 光刻胶的分类：按显影效果不同可分为正光刻胶和负光刻胶正光刻胶是指在光刻过程中，暴露在光线下的部分可溶于光刻胶显影剂，而未曝光部分仍然溶于显影剂。负光刻胶刚好和正 光刻胶相反，是指在光刻工艺中，暴露在光线下的部分不溶于显影剂，未曝光部分则可以被光刻胶显影剂所溶解。由于负光 刻胶在曝光和显影过程中容易发生变形，导致其分辨率精度不如正光刻胶。因此正光刻胶在高端半导体光刻胶，如ArF光刻 胶及EUV
4、光刻胶中应用更为普遍。1.5 无机光刻胶：未来光刻胶的一个前进方向一直以来半导体工业使用的光刻胶均为聚合物光刻胶，这些光刻胶也被称为化学增幅型光刻胶（Chemically Amplified Resists: CAR），其原理是吸收光并产生质子（酸），从而改变聚合物在蚀刻溶液中的溶解度。然而，聚合物光刻胶在10nm级别时遇 到了问题。到目前为止，几十nm级的线条图案规则都是基于使用发射波长为160 nm左右的浸入式ArF光源的光刻技术，这在 聚合物材料的光吸收和反应范围内。然而，在EUV下，波长是13.5nm，传统的有机聚合物对这些超短波难以产生良好的反 应。另外，当线宽幅度达到10nm左右时
5、，即使做出图案，也会发生抗蚀墙壁面塌陷或者粘连不稳定等问题。直观地讲，在 纳米水平上，要在 缓慢溶解 的系统中保持半导体内的LWR、LER等互连相关值的稳定性和低变异性极为困难。1.6 光刻机：验证光刻胶的必需设备开发出的光刻胶是否满足需求，需要光刻机来配合验证。光刻机，又名“掩模对准曝光机”，是芯片光刻工艺的核心设备， 发展至今集成了各种尖端科技，是现代精密科技的集大成者。从g线的436纳米到EUV的13.5纳米，随着光源波长的不断缩 短，对科技的要求也越来越高。目前高端光刻机市场90%的市场份额均属于荷兰公司ASML，最先进的EUV光刻机目前也只有 ASML有能力生产。一台最先进的EUV光
6、刻机的售价高达26亿元人民币。1.7 光刻工艺的主要流程光刻工艺的流程按照先后顺序可分为：前处理、涂胶、软烘烤、对准曝光、PEB、显影、硬烘烤、检验等八步。每一步对于 工艺都有极高的要求。极其细微的差错都有可能导致成品良品率的急剧下降。1.8 光刻胶是电子化学品中技术壁垒最高的材料光刻胶是集成电路制造的核心材料。在集成电路制造工艺中，光刻的成本往往占到整个制造工艺35%，耗费的时间则高达 60%，光刻胶的质量将直接影响集成电路制造成本、良率及性能。2. 半导体制程进步使得对光刻胶的需求增加2.1 半导体制程进步使得对光刻胶的需求增加根据摩尔定律，每18个月单位面积内晶体管数量会增加一倍。这就要
7、求晶体管的尺寸不断缩小。芯片制程2012年实现 28nm，2017年实现10nm，2018年实现7nm，2020年进入5nm时代。目前3nm工艺已经完成验证，预计2023年可以实现量产。3. 全球光刻胶市场规模持续稳定增长，各细分市场格局差异较大3.1 光刻胶市场规模持续增长根据 Reportlinker 2020 年发布的报告，2026 年光刻胶市场规模将超过 120 亿美元，这意味着 2019-2026 年同比6.3%的增 长率。从市场结构来看，半导体光刻胶、面板光刻胶、PCB光刻胶等分别占总量的25%左右。3.2 半导体光刻胶市场格局对于技术壁垒最高的半导体光刻胶市场，ArF光刻胶与其他
8、浸没式光刻胶合起来占据了整个市场的 52%。 日本企业在半导体 光刻胶市场占据主导地位。 根据东京应化公布的数据，2019 年日本企业合计市场份额为 69%，东京应化（TOK）占比为 25%。3.3 面板光刻胶市场格局高端面板光刻胶市场依然被国外公司占据。根据富士经济的数据，2018年，TFT面板光刻胶市场，默克市场份额近半，韩企 东进世美肯及日企东京应化各占约四分之一；LCD/TP衬垫料光刻胶市场，韩企三洋光学占34.3%，日企JSR及三菱化学分别占 22.8%及21.0%；彩色光刻胶及黑色光刻胶市场也呈现日韩企业主导的格局。3.4 PCB光刻胶市场格局PCB光刻胶的技术门槛较低，加之我国的
9、PCB的产值规模占全球的比例自2016年已超过50%，根据Reportlinker的数据，我国 PCB光刻胶产值在全球的市场份额在2019年已超过93%。4. 中国光刻胶市场增长快速，高端光刻胶进口替代广阔4.1中国下游集成电路行业快速发展中国作为全球最大的电子产品生产和消费市场，助力集成电路市场规模快速发展。随着经济的不断发展，中国已成为全球最 大的电子产品生产及消费市场，衍生出了巨大的半导体器件需求，根据IC Insights 统计，从2013年到2018年仅中国半导体集 成电路市场规模从820亿美元扩大至1550亿美元，年复合增长率13.58%。随着互联网、大数据、云计算、物联网、人工智
10、 能、5G等高新技术产业快速发展，中国将成为全球半导体最具活力和发展前景的市场区域。4.2 国内光刻胶进口替代趋势明显国内光刻胶进口替代趋势明显。随着电子信息产业向中国转移，美国对中国科技技术的打压和配套产业链的完善，进口替代 是趋势所向，其中大部分中低端产品已经实现进口替代，部分国内企业已在光刻胶等高端产品进口替代取得突破。4.3 国内光刻胶市场规模持续加大下游需求推动国内光刻胶市场规模持续加大。国内光刻胶市场规模自2015年以来增速加快，2019年国内光刻胶市场规模达 159亿元，增速15.22%。随着下游需求发展，带动光刻胶行业快速发展，光刻胶市场规模逐步扩大。从产品结构来看，中国 本土
11、光刻胶以PCB用光刻胶为主，平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。4.4 PCB光刻胶产业率先向国内转移中国是PCB光刻胶主要生产国。1990年以前，全球PCB市场由欧美主导，自20世纪90年代中期开始，PCB产业开始转移，2002 年外资PCB光刻胶企业陆续在华建厂，至2017年，我国PCB产值占全球50.8%，PCB光刻胶产值占全球超70%。4.5 PCB光刻胶市场规模趋缓，高端市场仍依赖进口PCB光刻胶市场规模趋缓，高端市场仍依赖进口。PCB光刻胶技术壁垒较半导体光刻胶和面板光刻胶较低，率先实现国产化替 代，而干膜光刻胶产品高度依赖进口。2019年国内PCB光刻胶市场规模为82亿元，增
12、速3.8%。从企业类型来看，2020年我国 PCB光刻胶国产企业占比达61%。4.6 面板光刻胶逐步实现彩色和黑色光刻胶市场国产化率较低，触控屏光刻胶逐步实现。根据数据，2020年我国LCD光刻 胶国产企业占比较小，达35%。从产品类型来看，我国彩色和黑色光刻胶市场国产化率较低，仅为5%左右，主要日本和韩国 外资品牌占领，触控屏光刻胶技术上有所突破，国产化率在30%-40%左右。5. 重点公司分析东京应化：全球光刻胶领军企业东京应化是一家总部位于日本的世界半导体光刻胶龙头公司，成立于1936年，历史上曾创造过多项日本业界第一。公 司1997年开发出KrF光刻胶，2001年推出ArF光刻胶，20
13、18年推出EUV光刻胶，是目前世界上少数有能力提供全品类半导体光刻 胶的公司之一。根据公司2020年报告，公司在世界半导体光刻胶市场的份额为25.6%，居世界第一位。2021年12月财年，公司 营业收入为1401亿日元，同比增长19.1%；营业利润207亿日元，同比增长32.8%，营业利润率为10.4%。公司预计，2022年12月 财年营收为1621亿日元，同比增加15.7%，营业利润246亿日元，同比增加18.8%，营业利润率提升至11.3%。JSR：下一代光刻胶的优势生产企业JSR名为“日本合成橡胶公司”。然而，自2021年5月公司将橡胶业务出售给日本ENEOS之后，公司实际上已转变为一家
14、 以数字解决方案（主要为半导体材料）及生命科学为核心业务的公司。JSR也具有全品类光刻胶的生产能力，其ArF光刻胶的市 场份额约为30%，居世界首位。此外，公司于2021年收购了Inpria公司100%的股权，成为了世界上唯一有能力生产无机光刻胶的 公司。根据Reportlinker报告，2019年公司在世界半导体光刻胶市场的份额约为17%，居世界第二位。2022年3月财年，公司营业 收入为3410亿日元，同比减少23.6，主要是由于公司出售了橡胶业务；营业利润405亿日元，同比增长51.2%，营业利润率为 11.9%。公司预计，2023年3月财年营收为4100亿日元，同比增加20.2%，营业
15、利润575亿日元，同比增加42.1%，营业利润率提 升至14.0%。富士胶片：正致力于EUV光刻胶的开发富士胶片成立于1934年，最初致力于相机胶片业务。在胶片时代，该公司凭借其优秀的摄影相关产品成为行业领 导者。然而，随着数字技术的迅速崛起，胶片市场迅速萎缩，领先的胶片制造商柯达于2012年申请破产。面对数字化浪潮， 富士胶片利用在胶片业务积累的光学和化学方面的优势，将危机转化为机遇，目前已转型为以医疗保健、商业创新、材料和 影像四个领域为核心的国际公司，重新实现了盈利能力的稳定增长。2022年3月财年，公司营业收入为25258亿日元，同比 增加15.2%；营业利润2297亿日元，同比增长61.6%，营业利润率为9.1%。公司预计，2023年3月财年营收将达27000亿日元 ，同比增加6.9%，营业利润2500亿日元，同比增加9.3%，营业利润率提升至9.3%。报告节选：