半导体光刻胶行业深度研究：详解上游单体、树脂、光酸、光激发剂

我们归纳出光刻胶及其原材料行业具备以下特色：（1）行业壁垒高，配方技能及质量掌握技能 哀求高；（2）配方研究需韶光沉淀，实验室与量产之间存在差距，耗时较长，需提前布局，不 存在弯道超车；（3）光刻胶品类多，所涉及原材料丰富；（4）伴随下贱晶圆厂扩产，整体市场 规模稳健上升，市场供不应求；（5）下贱认证壁垒高，客户粘性大；（6）政策驱动性行业，每每依赖专项政策推动技能成果转化。

2.1 探寻光刻技能：源于印刷术

光刻技能是利用光化学反应事理和化学、无力刻蚀方法将掩模版上的图案通报到晶圆的工艺技能。
光刻的事理起源于印刷技能中的摄影制版，与印刷术不同，光刻工艺并非利用油 墨为介质，而是借助光敏物质在受到光照(曝光)后发生的化学变革，完成这一信息的转移。

光刻技能按曝光光源紧张分为光学光刻和粒子束光刻(常见的粒子束光刻紧张有X射线、电 子束和离子束光刻等)。
个中光学光刻是目前最紧张的光刻技能，在未来几年仍占主流地位。

在摩尔定律的引领下，光学光刻技能经历了打仗/靠近、等倍投影、缩小步进投影、步进扫描投影等曝光办法的变革。
随着集成电路器件尺寸不断缩小，芯片运算速率以及集成度不断提高，对光刻技能曝光分辨率提出 了更高哀求。

2.2 光刻胶简介：技能密集型家当

光刻胶又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等照射或辐射，其溶解度发生变革的耐蚀剂刻薄膜材料。
光刻胶目前被广泛用于光电信息家当的微细图形线路加工 制作，约占IC制造材料总市场的6%，是主要的半导体材料。
光刻胶是电子化学品中技能壁垒最高的材料， 具有纯度哀求高、生产工艺繁芜、技能积累期 长等特色。

2.3 光刻胶原材料

光刻胶由成膜树脂（聚合剂）、光引发剂、溶剂及添加剂构成。
成膜树脂用于将光刻胶中不同材料聚合在一起，构成光刻胶的骨架， 决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力等基本属性。
光引发剂包括光增感剂和光致产酸剂，是光刻胶的关键身分，对光刻 胶的感光度、分辨率起着决定性浸染。

溶剂是光刻胶中最大身分，目的是使光刻胶处于液态，但溶剂本身对 光刻胶的化学性子险些没影响。
添加剂包括单体和其他助剂等，单体对光引发剂的光化学反应有调节 浸染，助剂紧张用来改变光刻胶特定化学性子。

数据显示，树脂占光刻胶总本钱的 50%，在光刻胶原估中占比最大，其次是 占 35%的单体和占15%的光引发剂及其他助剂。
对付高端光刻胶，树脂所占本钱比例更高。
根据南大光电公告，ArF树脂以丙二醇甲醚醋酸酯为主，质 量占比仅 5%-10%，但本钱占光刻胶原材料总本钱的97% 以上。

2.4 光刻胶检测、生产所需设备

由于不同半导体光刻胶从适用波长、 配方、原材料品质等方面各不相同， 其生产设备及检测设备也不相同。

反应釜为光刻胶紧张生产设备，g/i线 光刻胶生产设备为不锈钢反应釜，而 KrF和ArF光刻胶均为衬氟反应釜。

光刻胶所涉及的检测设备种类繁多， 包括光刻机、毛病剖析设备等都须要 从国外入口。
根据南大光电公告表露 ，ArF光刻胶项目所涉及的检测设备 包括光刻机、CDSEM、涂胶显影机 、亮场毛病扫描仪、毛病剖析设备、 气体颗粒仪等。

2.5 光刻胶分类：正性光刻胶和负性光刻胶

根据化学反应机理，光刻胶可分为负性光刻胶和正性光刻胶 两类。
二者在PCB、面板、半导体中都有广泛运用，但由于 负性光刻胶显影时易变形和膨胀，分辨率常日只能达到2微 米，因此正性光刻胶的运用更为遍及，占光刻胶总量80%以上。
ArF光刻胶和EUV光刻胶基本都是正胶。
正性光刻胶是指在光刻工艺中，涂层经曝光、显影后，曝光 部分在显影液中溶解而未曝光部分保留下来形成图像的光刻 胶。
负性光刻胶与正性光刻胶相反，个中被溶解的是未曝光部分，而曝光部分形成图像。

2.6 光刻胶技能壁垒概述

光刻胶是电子化学品中技能壁垒最高的材料，具有纯度哀求高、生产工艺繁芜、生产及检测 等设备投资大、技能积累期长等特色。
从干系技能来看，光刻胶的核心技能包括配方技能、 质量掌握技能和原材料技能，配方技能是光刻胶实现功能的核心，而质量掌握技能能够担保 光刻胶性能的稳定性，而光刻胶原材料的品质对光刻胶的质量起着关键浸染。

根据中商家当研究院数据，2020年中国光刻胶紧张集中在技能壁垒较低的PCB光刻胶和LCD 光刻胶，分别占比61%和35%，而在技能壁垒较高的半导体光刻胶中占比仅为29%。

2.7 光刻胶客户壁垒：壁垒极高，认证周期长

光刻胶方面，根据行业老例，在光刻胶供货前，一样平常会经由光刻胶产品的验证及工厂（产线）资质的验 证，个中光刻胶验证根据验证阶段分为 PRS（光刻胶性能测试）、STR(小试)、MSTR(批量验证）及 Release（通过验证）；工厂（产线）资质验证方面，紧张在质量体系、供货稳定性、工厂（产线）产能等 几方面进行验证。
在工厂（产线）资质验证通过以及产品验证通过后，可实现对客户的正式供货。
验证周 期常日为6-24个月。

光刻胶单体的验证紧张流程为：生产商向潜在客户研发样品送样，客户测试各项质量指标并合成树脂后进 行验证；产品验证通过后，进行验厂质量体系认证；最后进行中试级别产品订单验证。
光刻胶单体验证周 期常日为6-24个月。

随着晶圆厂验证国产半导体材料加速，未来2-3年将是KrF和ArF光刻胶及干系公司发展的关键窗口期。
我 们认为海内企业应锁定晶圆厂新产线替代机遇，规避旧有产线壁垒。
对付新产线，前期紧张以抢占产线为 主，成为一供、二供、三供，建立产品护城河。
后期通过稳定供货，锁定先发上风。

3.1 环球光刻胶竞争格局：日美韩企业垄断市场

环球光刻胶竞争格局：光刻胶市场紧张由日美韩公 司垄断，大陆企业市占率不敷10%，个中在环球半导体光刻胶市场中，日本企业牢牢占 据龙头地位，至少霸占60%以上。
我国的面板光刻胶市场紧张由外资企业盘踞， 占比达65%，由日韩企业霸占紧张市场。
中国在环球PCB光刻胶市场霸占主导地位， 2019年的市场份额达93.35%。
在海内市场中， 海内企业的市场份额也过半，使得PCB光刻胶成 为了国产替代率最高的光刻胶产品。

3.2 半导体光刻胶市场：稳健上升，市场稳定

2019年环球半导体市场发卖额4123亿美元，同比低落12%，紧张由于存储市场的周期性导致。
根据2020年6月由WSTS（环球半导体交易统计）发布的资料，2020年环球半导体发卖额将达到 4260亿美元，表现不及预期。
这紧张归咎于新冠疫情对环球经济和供应链的负面浸染。
WSTS预 测，2021年的半导体销量将反弹至4520亿美元。

据SEMI的统计数据显示，2016-2019年，环球半导体光刻胶的市场规模从15亿美元增长至2019 年的18亿美元。
根据Research and Markets，2020年环球半导体光刻胶市场规模达20.4亿美元 ，近4年年复合增速达8%。

3.3 光刻胶：家当链剖析

光刻胶家当链覆盖范围广，个中上游质料是光刻胶家当的主要环节，质料的品质决定了光刻 胶产品品质，紧张质料包括树脂、光引发剂、溶剂和单体等；中游为各种型的光刻胶，紧张 分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶；下贱为运用领域，光刻胶紧张用来制造印刷 电路板、平板显示屏、半导体等。
光刻胶家当链壁垒高，包括原材料壁垒、配方壁垒、设备壁垒和下贱认证壁垒。

3.4 东京应化：EUV光刻胶领军者

东京应化成立于1936 年，成立之初的主营业务是高纯试剂的研 发与生产。
20世纪60 年代，开始进入半导系统编制造领域，是第一 批涉足光刻胶领域的日本公司。
在1968年和1972年分别开拓出 负性光刻胶和正性光刻胶后，发展至今，在光刻胶的研发领域已 经有超过 50 年的积淀。

2006年，公司就率先投资研发ArF浸没光刻胶所需技能，2019 年公司同样是引领10nm以下制程EUV光刻胶的企业之一。
2019 年，公司在环球半导体光刻胶市场中得到多项“第一”，凸显公 司的行业领导地位。
未来公司将紧抓5G、AI、功率器件等时期红利，大力发展EUV 、ArF等高端光刻胶和前辈封装用光刻胶。

3.5 以日本为鉴：半导体家当三次转移

在集成电路家当发展史上，欧美厂商领导了前期光刻胶产品的研发 。
1970年代，半导体家傍边间开始第一次迁徙，该次转移造诣了许 多日本有名企业。
日本借机崛起，快速进入光刻胶市场。

1980-1990 年代，日本半导体家当在日美贸易摩擦下开始没落， 半导体家傍边间迁往韩国和中国台湾。
然而，日本的光刻胶家当抓 住制程发展的机遇、先发制人的材料和设备上风以及与韩国和中国 台湾区位上风，成为市场霸主。
IBM在1980年代早期就打破了KrF 光刻。
然而此时英特尔1982年制程节点还在1.5m， 可以用本钱 更低的 i 线光刻实现，因此KrF光刻胶生不逢时，未大规模放量。
1995年日本TOK打破了KrF光刻胶并实现了商业化发卖，冲破IBM 对付KrF光刻胶的垄断，而且当时的半导体工艺节点发展到了0.25- 0.35m，逼近了i线光刻的极限。
同光阴刻机市场也演化为佳能和 尼康为龙头的时期。

在第三次转移之后，日本光刻胶家当凭借高度的技能壁垒和市场壁 垒，在半导体家当环球化分工浪潮中依然霸占高端市场的垄断地位 。
日本光刻胶在高真个 ArF 和 EUV 光刻胶市场，日本厂商进一步 巩固霸主地位。

4.1 海内光刻胶未来市场空间巨大，下贱产能扩展带动需求增长

近年来，随着半导体行业的发达发展，半导体材料需求兴旺，光刻胶市场需求保持了良好的增长态势。
根 据晶瑞电材公告，我国2019年光刻胶市场规模约88亿元，估量该市场未来3年仍将以年均15%的速率增 长，至2022年中国光刻胶市场规模将超过117亿元。

中国大陆晶圆厂产能即将爆发，光刻胶有望持续高增长。
根据紧张晶圆厂数据，未来五年中国大陆将新建 至少29座晶圆厂。
在12寸片方面，根据IDC及芯思想研究院（Chipinsights）统计：截至2019年，我国12 英寸晶圆制造厂装机产能约90万片/月，估量至2024年，我国12英寸晶圆厂在满产情形产能将达到273万 片/月，年复合增速25%。
在8寸片方面，估量2024年产能187万片/月，年复合增速14%。

光刻胶市场持续分解，ArF和KrF推动光刻胶市场高增长。
2020年中国大陆市场ArF光刻胶占比40%；KrF 光刻胶占比39%；G/I线光刻胶占比20%。
随着制程不断缩小，KrF和ArF光刻胶市场需求量快速增加，成为 了推动光刻胶市场快速增长的紧张成分。

4.2 中国光刻胶上游材料：树脂

光刻胶原估中，虽树脂质量占比不高，但其掌握光刻胶紧张本钱。
根据南大光电公告，ArF树脂以丙二醇甲醚醋酸酯为主， 质量占比仅 5%-10%，但本钱占光刻胶原材料总本钱的 97% 以上。
目前，中国光刻胶树脂除博康化学外，多数厂商紧张生 产中低端树脂，高端树脂紧张由日本、韩国和美国等外国企业占主导地位。
从紧张供应商情形来看，博康化学覆盖中高端半 导体光刻胶树脂。
强力新材在PCB光刻胶树脂上具有一定的上风。
圣泉集团是中国大陆本土面板显示光刻胶树脂和半导体光 刻胶树脂的领先厂商。

根据富士经济数据，KrF胶树脂售价稳定在5000元/kg，ArF胶树脂售价近30000元/kg，估量未来价格趋势稍向下走。
半 导体光刻胶树脂售价高昂缘故原由在于环球ArF/KrF光刻胶需求逐年上升，以及海内核心制备技能的匮乏。
估量2023年，环球 ArF和KrF树脂规模达到40亿元。

半导体光刻胶树脂的家当化面临诸多难题，第一点便是合成技能，光刻胶树脂的合成技能可分为自由基聚合，阴离子聚合和 活性自由基聚合等，目前最常用的是自由基聚合，这种技能随意马虎掌握树脂的分子量，且随意马虎家当化，但缺陷是PDI (分散度） 难以掌握很小，导致其无法达到一些光刻性能。
其他难题则包括放大的稳定性和金属离子的去除、质料及树脂供应稳定、客 户的认证和采购过程较长、定制化产品需达到规模效应。

4.3 国家大力支持成品光刻胶及其质料

为进一步做好重点新材料首批次运用保险补偿试点事情，工信部于2021年发布了《重点新材 料首批次运用示范辅导目录（2021版）》，个中关于光刻胶及其质料的入选涵盖了半导体光 刻胶及其质料和LCD用正性光刻胶。

4.4 华懋科技：上游材料全系列布局龙头

华懋科技成立于2002年， 专注汽车安全领域，产品线覆盖安全气囊布、安 全气囊袋以及安全带等被动安全系统部件。
2020年公司投资徐州博康，切 入高端光刻胶核心赛道。

作为海内实现光刻胶单体、树脂、溶剂、成品胶的一体化生产的龙头企业， 百口当链自主可控上风显著。
光刻胶单体是博康紧张业务之一，光刻胶产品 除自用外，紧张出口日本、韩国干系企业。
公司作为成熟的光刻胶单体供应 商，在树脂领域上风显著，包括自产单体质量稳定、品类完好、大客户认 可，能够保障树脂的质料供应安全、稳定；家当链完全，博康既有单体的基 础，也有自研的光刻胶系列产品；树脂合成的工艺水平稳定，放大生产的水 平高，质量和批次稳定性好。
目前，徐州博康已经成功开拓出了50+款半导 体光刻胶树脂，包括ArF光刻胶树脂10+种，KrF光刻胶树脂20+种，i线光 刻胶树脂10+种，另有封装光刻胶树脂5-6种，电子束光刻胶树脂10种左 右，个中，已经定型量产的有20多种。
公司光刻胶覆盖广泛，包括i线、ArF 和KrF光刻胶。

博康营收上涨趋势明显，2020年纪迹实现翻倍。
个中光刻胶单体实现 5943.17万元营收，占总营收27.76%；光刻胶业务实现397.63万元，占比 1.86%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。
如需利用干系信息，请参阅报告原文。
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精选报告来源：【未来智库】。
未来智库 - 官方网站