文 | 渣叔

编辑 | 渣叔

“就算你有光刻机，没有日本的光刻胶也是白搭！”

可能大家不知道，比光刻机更要命的是光刻胶，这个东西是最要命的。

哪怕没有最先进的EUV光刻机，使用DUV光刻机也行，再不济使用二手光刻机都行。

但是没有光刻胶的话就惨了，不管你是什么光刻机，都工作不了。

而且光刻胶保质期就几个月，想靠囤货根本不行，最后都烂到家里了。

更可怕的是，全球光刻胶市场，90%以上的份额都被日本垄断，老美都得依赖它。

那么如果日本对我们断供卡脖子，我们怎么办？

当你手中的手机在弹窗提醒或播放视频时，背后的芯片正忙碌运转，这些微小而复杂的芯片，要经过上百道工序才能制造出来。

其中，光刻工序占据了40%左右的制作时间，在这个关键工序中，光刻胶发挥着无可替代的作用。

与其说光刻胶是一种胶水，不如将它视为芯片制造中的“颜料”，制作芯片如同作画，光刻机是画笔，而光刻胶是绘画用的颜料。

高品质的光刻胶能提升光刻的精确度，就像优质的颜料能使画作栩栩如生，三星集团CEO曾形象地比喻，没有光刻胶的光刻机就像一堆废铁。

也可以将光刻胶视为一种“魔法胶水”，这种胶水非常神奇，可以在硅片上形成光敏感的薄膜，当特定波长的光照射在薄膜上时，薄膜就会发生化学变化，解除或交联光刻胶分子中的键。

经过显像、显影等步骤，光罩上的图案就可以精确地转移到硅片上，正是这层“魔法薄膜”，光刻胶才能发挥其独特作用。

光刻胶根据不同用途有多种类型，从PCB光刻胶、显示光刻胶到半导体光刻胶，其中，半导体光刻胶门槛最高，直接影响芯片制造的微观结构。

随着芯片制造工艺的提升，对光刻胶品质的要求也越来越高，从g线、i线的光刻胶，到目前应用更广的KrF、ArF光刻胶，再到前沿的EUV光刻胶，它们使芯片的线宽从过去的微米级降低到了纳米级。

EUV光刻胶尤其关键，它使用了更短波长的极紫外线，能够打破光学衍射限制，使芯片制程达到更低的节点。

目前，EUV光刻胶仅用于先进制程芯片的少数工艺，但随着其成熟，它有望改变芯片制造的图景，业内预计，EUV光刻胶市场需求将持续增长，到2025年占比可达10%。

可以说，没有光刻胶的参与，芯片制造的梦想都将成为空想，它就像一位默默耕耘的农夫，不求引人注目，但任何时刻都不可或缺。

光刻胶，一种黏性很强的特殊胶水，在半导体工业中发挥着“隐形翅膀”的关键作用——它把半导体制造商设计的电路图案精确地“印”到硅片上，就像昆虫的翅膀支撑起它们飞翔，光刻胶生产的每一个环节都极其复杂和精密，可谓“硕果仅存”。

首先，光刻胶生产要求极高的洁净度，任何微小的杂质都可能影响质量，所以必须在黄光区的1000级洁净房进行，这可是比外科手术室还要洁净的环境，空气中的微粒数比正常状态下少上千倍。

工人从头到脚穿着防护服，出入需要经过真空泵吸尘除臭，洁净车间的墙壁、地板、天花板都经过抛光，以减少微尘附着，这就保证了光刻胶不受紫外光、尘埃等污染。

其次，光刻胶的主要原料包括感光材料、树脂和溶剂，这些原料经过精心配比，要在恒温恒湿的环境下充分混合，否则可能出现分层、凝固等问题。

混合过程中还需要在氮气保护下搅拌，以防氧化，这就像在做蛋糕时需要隔绝空气使面糊顺滑一样，随后光刻胶要经过多级超细滤网过滤，滤去微粒杂质，整个配制过程可谓小心翼翼。

另外，为保证光刻胶质量，生产中要进行多项检测，从每批原料的纯度、粘度到成品的均匀度等各方面指标都要严格把控，任何细微偏差都可能导致败胶。

这需要先进的质量控制技术做支撑，检测合格后的光刻胶还要在氮气环境下用专用容器包装、运输，确保其在储存和运输过程中不受污染，可见，高标准的清洁化生产对光刻胶质量至关重要。

光刻胶发挥作用需要经过曝光、显影等步骤，简单比喻，硅片就是“墙体”，掩模板就是“报纸”，光线就是“油漆”，光刻胶就是“墙面底漆”。

光刻胶转移墙上图案的原理，与我们在墙上贴报纸模板刷画一样，不同的是，光刻胶生产的微电路比报纸模板精致百万倍。

在光刻胶领域，中国企业正从低端向高端迈进，由于智能手机处理器对光刻质量要求极高，中国企业主要在PCB、面板行业提供光刻胶。

高端产品例如7纳米制程所需的EUV光刻胶，国内企业还没有量产，这主要因为高端光刻胶有着更苛刻的材料纯度要求，需要防止金属离子污染的专用搅拌釜，以及来自国外的上游溶剂等，这些都是我们目前的短板。

EUV光刻胶价格每瓶10-20万元，而较为常见的KrF光刻胶(K胶)和ArF光刻胶(A胶)分别为4-5万元/瓶和6-8万元/瓶。

目前中国正聚焦研发替代进口K胶和A胶，但受限于材料和设备方面的难题，成功仍任重道远。

业内专家表示，要实现重大突破，还需要进一步加大科研投入，吸引更多人才加入，并引导上下游企业形成产业链合作。

值得注意的是，尽管EUV光刻胶最先进，但真正大量使用的还是A胶，占光刻胶总市场的约40%，光刻胶巨头日本JSR公司就占据了近40%的全球A胶市场份额。

这个巨大的A胶市场才是中国企业应该拼搏的主战场，如果能打破A胶局面，就能真正实现国产芯片制造的自主可控，不再受制于人。

在全球半导体产业链中，日本企业几乎垄断了光刻胶这个细分领域，光刻胶是半导体制造中必不可少的关键材料，尤其是处于技术尖端的10nm及以下制程，基本上只有日本企业有能力生产。

日本合成橡胶、东京应化、美国陶氏、住友化学、富士胶片是少数拥有领先光刻胶技术的企业，这些企业多年来持续研发投入，积累了核心技术与经验，形成了极高的壁垒，使日本企业在光刻胶领域获得持续领先优势。

光刻胶看似只是一种胶水，但却直接影响到半导体芯片的制造良率，如果光刻胶供应被切断，半导体厂商别无选择，只能停工等待。

不同工艺的光刻机需要匹配不同波长的光刻胶，两者无法互换使用，此外，光刻胶只有6个月的保质期，也无法通过囤积应对供应断裂。

2019年，日本曾切断对韩光刻胶供应，导致三星芯片良率暴跌至10-20%，这充分暴露了半导体企业对上游光刻胶供应的高度依赖性。

尽管只占全球半导体市场1%的份额，但光刻胶对半导体制造至关重要，以中芯国际为例，其年光刻胶采购额只有4-5个亿人民币，市场规模太小，国内企业难以为之投入大量研发资源突破技术壁垒。

2020年底，南大光电成功研发我国第一款自主ArF光刻胶，并通过客户验证，这是重要进展。

此外，苏州瑞红、北京科华、容大感光、上海新阳等企业在K胶和A胶也取得阶段性突破，基本可满足主流芯片需求，但高端EUV光刻胶仍是空白，业内人士分析，EUV光刻胶门槛更高，国内企业能力有限，短期内难以取得突破。

与研发难度相比，光刻胶国产替代面临更大困难是客户高壁垒，导入新供应商非常繁琐，需2-3年时间反复试验改进配方。

光刻胶企业需要不断提供样品进行验证，与客户多次讨论反馈并调整配方，重复多达50次之多，因此，客户不愿频繁更换供应商。

目前国内90%以上光刻胶市场被日本企业占据，国产企业难以突破，但近年来全球化产业链面临逆转，为确保供应链安全，国内外企业开始测试使用国产光刻胶和原料，这为国产企业带来机遇。

业内预计，在国产替代的努力下，国产光刻胶市场份额有望在5年内提升至20%左右。

虽然道路漫长，但国产企业正努力缩小差距，彤程新材、苏州瑞红、南大光电、华懋科技、上海新阳等在关键工艺和产品上取得重要突破，部分产品实现批量供应。

“国内企业优势是服务态度好、反馈及时，如果能与国内晶圆厂深度合作，将有望实现快速成长。”业内人士表示。

国内企业加大投入研发与客户拓展，有望加速取得新突破，尽管日企业仍占据绝对优势，但国产光刻胶企业正艰难前行，争取在关键环节实现自主可控。