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为什么说光刻胶对中国半导体至关重要?

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作者:钱漪
编辑:常亮 2022-03-03 14:07
关键半导体材料自主研发,前途光明但道路曲折。

全行业“缺芯”,缺的到底是什么?

高盛报告指出,全球有多达169个行业不同程度地受到芯片短缺的影响。

“缺芯”已然成为老生常谈。在全球疫情严峻导致产能利用率不足、中美贸易摩擦加剧,叠加自然灾害导致芯片交期延长等因素影响下,芯片短缺的困境并未得到纾解,反有蔓延至各大电子制造业的趋势。

产能不足的问题也从晶圆制造传导至上游原材料和设备、下游封装测试,乃至整个半导体制造产业链。

而产能不足的背后,实际反映了先进及成熟半导体制程产能集中在少数企业的问题。

据IC Insights数据,全球前十大晶圆厂产能集中度由2009年的54%提升至2020年的70%,前二十五大晶圆厂产能集中度由2009年的78%提升到了2020年的89%。

除了晶圆制造环节,半导体原材料和设备的国产化进程同样决定了产业链的自主可控程度,只有不断减少产业配套的对外依赖度,我国半导体产业链的安全性才能获得切实保障。

2014年6月,国务院发布的《国家集成电路产业发展推进推进纲要》指出,集成电路产业一直是我国的“卡脖子”问题之一,其中核心耗材半导体光刻胶等产品领域存在明显“受制于人”的问题。

据公开资料显示,中国在包括光刻胶、CMP抛光材料、溅射靶材等在内的半导体制造材料上,对外依存度达80%以上,在封装基板、电镀液、超纯试剂等材料领域则仅实现一小部分国产替代。

光刻胶是集成电路最核心的材料之一,其质量和性能与电子器件良品率、器件性能以及器件可靠性直接相关。

由此,光刻胶行业具有极高的技术、资金和客户壁垒,长期呈现寡头垄断的局面。SEMI数据显示,2020年,全球光刻胶市场规模达87亿美元,前五大厂商占据了将近90%的市场份额,行业集中度极高。

从用途来看,光刻胶主要分为半导体用光刻胶、平板显示用光刻胶,以及印刷电路板用光刻胶,其中技术门槛最高的当属用于半导体的光刻胶,其国产化进程也相对较慢。

按技术门槛区分,半导体用光刻胶产品由低端到高端可以分为g线、i线、KrF、ArF和EUV光刻胶。目前,中国大陆仅实现了KrF光刻胶的量产,ArF光刻胶产品仍处于客户验证阶段或量产供货前期,而在被美日企业垄断的高端EUV光刻胶领域的技术储备几乎空白。

2021年,日本福岛地震导致光刻胶龙头企业信越化学的产能受限,对部分晶圆厂停止供货,在全球新增晶圆厂对光刻胶需求旺盛的背景下,光刻胶供应的紧张态势加剧。

与此同时,晶圆制造材料市场规模稳步提升,中国大陆市场增速居全球前列。据SEMI预测,2021年全球半导体光刻胶及其配套试剂的总体市场规模占比将达12.9%,仅次于硅片和电子特气。中国大陆市场方面,彤程新材(SH:603650)数据显示,2025年国内半导体光刻胶市场规模有望达到100亿元。

需求端方面,半导体材料的国产化推进也存在诸多利好。

一方面,新建晶圆厂产能持续扩张势必将拉动上游半导体材料需求量,也是光刻胶需求增长的核心驱动力;另一方面,随着智能汽车、人工智能、物联网等技术的发展,汽车、5G手机等领域有望成为驱动半导体行业进一步增长的重要动力。

在承接全球第三次产业链转移的趋势下,中国半导体国产化替代进度不断加快,国产半导体材料和设备各环节的技术突破也逐步加速。

在半导体光刻胶细分品类中,g线/i线低端光刻胶是目前国产化程度较高的品类,国产化率达20%以上;KrF被认为是国内未来增速最快的细分品类,国产化率不足5%,主要企业有如彤程新材子公司北京科华,其已实现KrF量产供货,KrF光刻胶产线年产能为100吨。

据公开资料显示,目前,高端光刻胶ArF光刻胶通过客户验证的只有南大光电(SZ:300346),同时已建成年产25吨产业化基地。

2021年7月,南大光电公告称,公司承担的国家02专项ArF光刻胶项目通过验收,这种光刻胶可用于90nm-14nm甚至7nm技术节点的集成电路制造工艺。

除彤程新材和南大光电以外,晶瑞电材(SZ:300655)也拥有达到国际先进水平的光刻胶工厂,其产品已向中芯国际、扬杰科技等公司供货,目前i线光刻胶年产能100吨,KrF光刻胶产品进入客户验证阶段,ArF光刻胶产品也在加紧研发中。

此外,2021年6月,上海新阳自主研发的KrF厚膜光刻胶产品已通过客户认证,处于中试结束到客户验证阶段,预计于2022年实现量产,并进一步研发ArF光刻胶产品。

只有当国产半导体光刻胶企业从研发、中试,逐步实现产品导入、通过客户验证、量产供货,才能进入业务发展的正向循环,方能够有充裕资金投入高端产品的自主研发,以期突破国外企业的专利技术封锁。

半导体产业链垂直分工的格局决定了要想持续推进中国半导体事业,不仅需要细分配套环节的尖端技术逐个击破,更需要全产业链企业齐头并进。

亿欧智库将在《2022中国半导体材料行业研究》中对半导体材料行业展开深入分析与探讨,剖析芯片制造环节中涉及的各类半导体材料技术、市场现状,以及未来国产替代的发展机会与挑战,敬请期待。


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