光刻胶:半导体国产替代关键材料,布局龙头全梳理

翰棋说财经 2024-02-29 20:26:18

光刻胶在细微图形加工作业中发挥着重要作用,特别是在显示面板、集成电路和半导体分立器件等领域。

半导体生产过程的连续性和对精度的极高要求,集成电路的各功能层立体叠加,对于大规模集成电路而言,往往需要经历十数次光刻才能完整传递各层图形,使得对光刻胶及其原材料的品质要求也极为苛刻。

因此,光刻胶的质量和性能对集成电路的性能、成品率及可靠性具有至关重要的影响。

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光刻胶产业链和龙头梳理

从光刻胶的产业链视角来看,其上游原材料涵盖了多种基础化工产品,主要包括感光树脂、增感剂以及溶剂等。

光刻胶的下游应用则涉及印刷电路板、液晶显示屏以及IC芯片等领域,这些领域广泛渗透于消费电子、家用电器、汽车电子等诸多行业之中。

光刻胶产业链图示:

资料来源:中商情报网、行行查

光刻胶的上游材料中,树脂作为核心组分,其成本占比最高,是光刻胶制造中的重要原材料。

根据技术类型的不同,光刻胶可细分为环化橡胶型、酚醛树脂-重氮奈醌型以及化学放大型等多种类型。这些不同类型的光刻胶在制造过程中,对树脂的种类和性能有着特定的要求。

全球光刻胶用树脂市场主要由住友化学、美国陶氏等海外大厂所垄断。据立鼎产业研究院数据显示,中国光刻胶用树脂的进口依赖度超过90%,国产树脂的供应量远远无法满足国内需求。

单体作为合成树脂的核心原料,也是光刻胶上游材料中的重要组成部分。不同类型的光刻胶需要相应的光刻胶单体进行合成,且转换率各不相同。目前,全球光刻胶用单体市场主要由三井化学、三菱化学等日本厂商所主导。

在光刻胶的中游环节,根据化学反应机理的不同,光刻胶可分为正性和负性两大类。当涂层曝光并显影后,曝光部分被溶解而未曝光部分保留下来的为正性光刻胶;反之则为负性光刻胶。此外,按照应用领域来分类,光刻胶还可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶和半导体光刻胶三大类。

由于PCB光刻胶的技术难度相对较低,国产厂商在该领域率先实现了突破,并基本实现了本土化供应。这为国内光刻胶产业的发展奠定了坚实的基础。

各厂商PCB光刻胶布局情况及市场格局(%):

资料来源:中国化工信息周刊,驭势资本、华金证券

半导体光刻胶梳理

半导体光刻胶是半导体器件制备中的关键材料,其发展历程经历了从紫外光源到深紫外光源,再到极紫外光源的技术革新。

根据曝光光源波长的不同,集成电路光刻胶可细分为g线、i线、KrF、ArF和EUV等多种类型。

全球范围内,半导体光刻胶的需求结构相对集中,其中ArF和KrF光刻胶的需求占比最高,分别达到38%和34%。其次是G/I线和ArFi光刻胶,占比分别为16%和10%,而EUV光刻胶的需求占比最小,仅为1%。

EUV光刻胶主要应用于7nm及更小的逻辑芯片制程节点。随着相关技术的不断研发和升级,预计未来EUV光刻胶的市场占比将持续提升。

在中国,2023年的光刻胶需求结构与全球基本保持一致。ArF和KrF光刻胶同样是需求最旺盛的两个品种,占比分别为47%和37%。其次是I线光刻胶,占比为11%,而紫外负胶和G线光刻胶的需求占比最低,仅为5%。

随着中国大陆12寸晶圆产线的陆续投产,KrF和ArF光刻胶的使用率预计将进一步提升。从市场格局来看,光刻胶产品种类繁多,日本厂商在全球市场中占据主导地位。

在竞争格局方面,日本企业全球市场占有率高达约80%,主要厂商包括东京应化、杜邦、JSR和住友化学等。

半导体用光刻胶全球市场细分竞争格局:

资料来源:观研报告网

目前,国内光刻胶厂商主要集中在低端产品领域,导致毛利率相对较低。在中高端领域,尤其是DUV光刻胶市场,仍被日本巨头所垄断。国内尚未有企业成功研发出EUV光刻胶。

尽管如此,国内半导体光刻胶市场正朝着国产化的方向加速。国内厂商正努力在KrF和ArF等中高端光刻胶的研发和量产方面取得突破。

彤程新材在KrF光刻胶领域已经取得了显著进展,其量产品种达到20种以上。公司的全资子公司上海彤程电子也在上海化学工业区建立了工厂,并逐步进入试生产阶段。该工厂设计的半导体光刻胶年产能达到1000吨,其中主要包括年产300/400吨的ArF及KrF光刻胶生产线。

此外,上海新阳也通过投资设立控股子公司上海芯刻微材料技术有限责任公司,专注于193nm(ArF)干法光刻胶的研发和产业化项目。

万润股份则从光刻树脂单体入手,积极参与到光刻胶产业链中。根据其官网信息,万润股份主要生产以丙烯酸酯类为主的单体,这些单体覆盖了大多数常用的ArF单体。同时,公司还能生产典型的KrF单体,满足下游光刻胶厂商的定制需求。

瑞联新材在ArF和KrF光刻胶单体的研发方面也取得了进展,其中部分ArF光刻胶单体产品已经实现量产。圣泉集团则专注于生产ppb级的高纯线性酚醛树脂,这种树脂可应用于半导体芯片并作为光刻胶中的主成膜物。

容大感光则提供包括紫外线正胶、紫外线负胶以及配套化学品在内的光刻胶产品,主要应用于平板显示、发光二极管和集成电路等领域。

据Techcet预测,到2024年,全球半导体光刻胶市场规模有望达到25.7亿美元,而在2022~2027年期间,该市场的年复合增长率(CAGR)预计将达到4.1%。这表明未来几年半导体光刻胶市场将持续增长,为国内厂商提供了更多的发展机遇。

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