近期,專(zhuān)注于電子材料市場(chǎng)研究的TECHCET發(fā)布最新統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù):2021年,半導(dǎo)體制造所需的光刻膠市場(chǎng)規(guī)模將同比增長(zhǎng)11%,達(dá)到19億美元。
而在全球缺貨的大環(huán)境下,芯片制造,特別是晶圓代工產(chǎn)能供不應(yīng)求,相應(yīng)的產(chǎn)能擴(kuò)充一直在全球范圍內(nèi)進(jìn)行當(dāng)中。這就給了半導(dǎo)體光刻膠提供了更持久的增長(zhǎng)動(dòng)力。
在接下來(lái)的幾年,全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)將保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)勢(shì)頭。如下圖所示。
圖:半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模的趨勢(shì)和未來(lái)預(yù)測(cè)(來(lái)源:TECHCET)
對(duì)于在先進(jìn)制程工藝中必不可少的EUV,應(yīng)用范圍正在從邏輯芯片擴(kuò)展到DRAM。ASML在2020年生產(chǎn)了35臺(tái)大型NXE:3400系列光刻機(jī),但由于提高了組裝效率,預(yù)計(jì)到2021年可以出貨50臺(tái)。
與此同時(shí),到2021年,EUV光刻膠市場(chǎng)將比上一年翻一番,超過(guò)2000萬(wàn)美元,并且此后還將繼續(xù)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到2025年,市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)2億美元。
半導(dǎo)體光刻膠的價(jià)值
按照應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi),光刻膠主要包括印制電路板(PCB)光刻膠專(zhuān)用化學(xué)品(光引發(fā)劑和樹(shù)脂)、液晶顯示器(LCD)光刻膠光引發(fā)劑、半導(dǎo)體光刻膠光引發(fā)劑和其他用途光刻膠四大類(lèi)。本文主要討論半導(dǎo)體光刻膠。
光刻工藝約占整個(gè)芯片制造成本的35%,耗時(shí)占整個(gè)芯片工藝的40%~60%,是半導(dǎo)體制造中最核心的工藝。
在光刻工藝中,光刻膠被均勻涂布在襯底上,經(jīng)過(guò)曝光(改變光刻膠溶解度)、顯影(利用顯影液溶解改性后光刻膠的可溶部分)與刻蝕等工藝,將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上,形成與掩膜版完全對(duì)應(yīng)的幾何圖形。
光刻技術(shù)隨著IC集成度的提升而不斷發(fā)展。為了滿(mǎn)足集成電路對(duì)密度和集成度水平的更高要求,半導(dǎo)體用光刻膠通過(guò)不斷縮短曝光波長(zhǎng)以提高極限分辨率,世界芯片工藝水平目前已跨入微納米級(jí)別,光刻膠的波長(zhǎng)由紫外寬譜逐步至g線(436nm)、i線(365nm)、KrF(248nm)、 ArF(193nm)、F2(157nm),以及最先進(jìn)的EUV(市場(chǎng)格局
目前,全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)基本被日本和美國(guó)企業(yè)所壟斷。光刻膠屬于高技術(shù)壁壘材料,生產(chǎn)工藝復(fù)雜,純度要求高,需要長(zhǎng)期的技術(shù)積累。在g/i線光刻膠領(lǐng)域,日本和美國(guó)企業(yè)合計(jì)市占率超過(guò)85%。
按照2019年的數(shù)據(jù),前五大廠商就占據(jù)了全球光刻膠市場(chǎng) 87%的份額,這5家企業(yè)中,日本占有四家,分別是JSR、東京應(yīng)化(TOK)、日本信越與富士電子材料,這四家的市場(chǎng)份額就達(dá)到了72%,全部日本企業(yè)份額總和超過(guò)75%。
在細(xì)分領(lǐng)域,日本廠商在ArF、KrF、g線/i線光刻膠市場(chǎng)的市占率分別為93%、80%、61%,在高端市場(chǎng)中展現(xiàn)出極強(qiáng)的控制力。
JSR與比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)的合資企業(yè)以及東京應(yīng)化已經(jīng)有能力供應(yīng)面向10nm以下半導(dǎo)體制程的EUV極紫外光刻膠。而主要面向45nm以下制程工藝的浸沒(méi)法ArF光刻膠在國(guó)際上已經(jīng)成主流。
中國(guó)本土光刻膠整體技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平存在較大差距,自給率僅約10%,且主要集中在技術(shù)含量較低的PCB光刻膠領(lǐng)域,半導(dǎo)體光刻膠和LCD光刻膠自給率較低。目前國(guó)內(nèi)光刻膠主要上市企業(yè)有晶瑞股份、南大光電和上海新陽(yáng)、北京科華微等。
中國(guó)發(fā)力
隨著中國(guó)企業(yè)在半導(dǎo)體光刻膠關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破,以及中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)能快速擴(kuò)展和供應(yīng)鏈自主可控需求帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇,給了國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠企業(yè)發(fā)展提供了足夠的動(dòng)力。
另外,政府在政策扶持方面也給國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)發(fā)展提供了保障,例如,在2020年9月,國(guó)家發(fā)改委等四部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資 壯大新增長(zhǎng)點(diǎn)增長(zhǎng)極的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出,加快在光刻膠、高純靶材、高溫合金、高性能纖維材料、高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱材料、耐腐蝕材料、大尺寸硅片、電子封裝材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,以保障大飛機(jī)、微電子制造、深海采礦等重點(diǎn)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈穩(wěn)定.
在政府和企業(yè)的共同努力下,近兩年,中國(guó)主要的半導(dǎo)體光刻膠企業(yè)不斷發(fā)力,并取得了歷史性的成績(jī)。
例如,晶瑞股份2020年度凈利潤(rùn)約為0.69億~0.83億元,同比增長(zhǎng)120.02%~164.08%,增幅居首。
晶瑞股份的子公司瑞紅化學(xué)是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠龍頭,主要產(chǎn)品包括G 線、 I線光刻膠、LCD觸摸屏用光刻膠等。
其產(chǎn)品包含紫外負(fù)型光刻膠和寬譜正膠及部分g線,i線正膠等高端產(chǎn)品。瑞紅擁有達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的光刻膠生產(chǎn)線,實(shí)行符合現(xiàn)代微電子化學(xué)品要求的凈化管理,配備了一流的光刻膠檢測(cè)評(píng)價(jià)裝置,并承擔(dān)了國(guó)家重大科技項(xiàng)目02專(zhuān)項(xiàng)“i線光刻膠產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目,在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了IC制造商大量使用的核心光刻膠,即i線光刻膠的量產(chǎn),產(chǎn)品采用步進(jìn)重復(fù)投影曝光技術(shù),可實(shí)現(xiàn)高分辨率。
南大光電方面,就在2020年底,該公司自主研發(fā)的ArF光刻膠產(chǎn)品成功通過(guò)客戶(hù)認(rèn)證。
認(rèn)證評(píng)估報(bào)告顯示,本次認(rèn)證選擇客戶(hù)50nm閃存產(chǎn)品中的控制柵進(jìn)行驗(yàn)證,南大光電的ArF 光刻膠產(chǎn)品測(cè)試各項(xiàng)性能滿(mǎn)足工藝規(guī)格要求,良率結(jié)果達(dá)標(biāo)。該產(chǎn)品通過(guò)認(rèn)證,成為通過(guò)產(chǎn)品驗(yàn)證的第一家國(guó)產(chǎn)ArF光刻膠企業(yè)。
南大光電強(qiáng)調(diào),ArF光刻膠產(chǎn)品的配方包括成膜樹(shù)脂、光敏劑、添加劑和溶劑等組分材料。是否能夠?qū)⒏鱾€(gè)組分的功能有效地結(jié)合在一起,關(guān)系到光刻膠配方的成敗,這是調(diào)制光刻膠配方的最大挑戰(zhàn)和難點(diǎn),也是一個(gè)光刻膠公司技術(shù)能力的基本體現(xiàn)。國(guó)際上只有少數(shù)幾家光刻膠公司可以做到產(chǎn)品級(jí)ArF光刻膠配方的調(diào)制。
上海新陽(yáng)則主攻KrF和干法ArF光刻膠,已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)能建設(shè)階段。根據(jù)2020年11月3日定增預(yù)案,該公司擬定增募資不超過(guò)14.50億元,其中8.15億元擬投資于集成電路制造用高端光刻膠研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,主要目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)ArF干法工藝使用的光刻膠和面向3D NAND臺(tái)階刻蝕的KrF厚膜光刻膠的產(chǎn)業(yè)化,力爭(zhēng)于2023年前實(shí)現(xiàn)上述產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化,填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。
北京科華微的半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)品覆蓋KrF(248nm)、G/I 線(含寬譜),其中,KrF光刻膠已經(jīng)通過(guò)包括中芯國(guó)際在內(nèi)的部分客戶(hù)認(rèn)證,并實(shí)現(xiàn)批量供貨,G線、i線光刻膠已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)供貨。
結(jié)語(yǔ)
當(dāng)下,全球芯片制造業(yè)都在擴(kuò)產(chǎn),無(wú)論是先進(jìn)制程,還是成熟制程,都進(jìn)入了一段高速發(fā)展時(shí)期。這些給以光刻膠為代表的半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了難得的機(jī)遇。特別是對(duì)于中國(guó)相關(guān)企業(yè)來(lái)說(shuō),具有了更廣闊的提升空間。
根據(jù)2020年10月宣布的中國(guó)第14個(gè)五年計(jì)劃,要實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體制造供應(yīng)鏈的本土化,其中就包括正在花費(fèi)大量資金的光刻膠研發(fā)(不包括EUV),且一些中國(guó)本土電子材料制造商已經(jīng)開(kāi)始送樣光刻膠和輔助材料。這些使得這一市場(chǎng)更加值得關(guān)注。
責(zé)任編輯:莊婷婷
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