|
|
从“胶”尽粮绝到自主可控的漫长征途：中国光刻胶产业自主化困境和突破121
沉汇仪器对半导体材料提供全套完整方案。针对无机材料，例如：二氧化钼、氮化镓、氮化铝生长用的CVD和MOCVD；针对有机材料，例如：光刻胶、树脂用的各类合成和分析检测设备。
中国受技术壁垒限制，加上上游原材料、设备、验证体系等多重瓶颈叠加，这一“卡脖子”困境使中国在光刻胶领域长期停滞不前。随着国际技术封锁加剧和国内大力支持半导体产业的推进，中国首先迎来了低端光刻胶的技术突破，但多数领域仍与国际技术有断层差距。从“胶”尽粮绝到实现突破已是伟大的历程，想要在更多领域跟上国际脚步，却也是漫长的征途。 光刻胶(Photoresist)，又称光致抗蚀剂，是一种对光(包括可见光、紫外线以及电子束等)敏感的混合液体，通常由树脂、感光组分(包括光引发剂、光增感剂、光致产酸剂)、溶剂及添加剂组成。 其配套辅助材料还有底部抗反射涂层(BARC)、顶部抗反射涂层(TARC)、旋涂碳材料(SOC)、旋涂硅材料(SOG)以及增粘剂等，主要应用于显示面板、集成电路和半导体分立器件等细微图形加工作业。这也相应的衍生出一条完整产业链。  目前，电子信息和新兴应用领域的拓展，促进了半导体、显示屏等的应用，使得光刻胶上游产业链稳定增长。虽自2022年以来，世界光刻胶的市场消费规模下降2%，但横向预计至2027年整体规模呈增速状态，约为5%。中国对光刻胶的需求呈增长态势，预计2022~2027年，中国光刻胶总体需求年均增长7%。  1.1半导体光刻胶 半导体行业受经济影响呈周期性波动，近年来随着人工智能AI芯片、5G芯片、汽车电子以及物联网等产业的兴起，光刻胶行业下游市值持续增长，整体行业景气。预计未来5年，世界半导体光刻胶消费增速约为5％，中国消费增速约为10%。随着中国半导体产业的发展和制造工艺技术节点的不断缩小，对G/I线光刻胶的需求增速将放缓，对KrF和ArF光刻胶的需求增速将加快。
1.2新型显示领域 数据显示，2022年全球世界显示面板市场出货总面积、产值、消费额同比分别下降4.3％、20％、19％。但从中长期来看，显示面板市场会随着宏观经济的整体发展而增长。预计未来5年，世界光刻胶在新型面板产业消费增速约为6％，中国为8%。
1.3PCB领域 PCB作为电子产品中不可或缺的元件，其需求稳定且将持续增长。2022年，世界PCB光刻胶的消费额约为163亿元，同比增长2%，预计未来5年消费增速约为4%。中国PCB行业尽管出现了部分生产转移和产品结构调整，但仍处于世界制造中心的主导地位。2022年，中国PCB光刻胶的消费额约为101亿元，同比增长3%，预计未来5年消费额增速约为5%。 2.1半导体光刻胶 就全球半导体光刻胶领域来看，日企依旧占主导地位，市场份额高达95%。与此同时，中国多家企业实现了G/I线胶的国产化替代，KrF胶已有部分成熟产品国产化，但与先进水平仍有差距，尤其是高端EUV光刻胶仍在开发和验证阶段。  2.2新型显示领域 新型显示光刻胶主要由德国、日本、美国等企业主导，其中，TFT正胶被垄断，约占世界94%的市场份额。而中国TFT-LCD用光刻胶的整体国产化率约为20%，多家企业实现了TFT正胶的国产化替代，个别企业已有部分彩色胶和黑色胶成熟产品。  2.3 PCB领域 PCB光刻胶的市场格局主要呈现日本、中国台湾、中国大陆三足鼎立的形势。湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨和干膜光刻胶方面均由日企和台湾主导，市场份额占比极高。中国企业近年来发展迅速，湿膜光刻胶和光成像阻焊油墨方面的国产化率已经达到约55%，但在干膜光刻胶方面，国内仍高度依赖进口，国产化率较低。  3.1进口依赖性高 首先，光刻胶行业技术壁垒高且需要与光刻设备协同研发，而高技术壁垒在短时间内难以发生逆转。EUV光刻胶100%、ArF光刻胶93%由日企主导，中国光刻胶进口超50%来自日本，且在高端领域近乎绝对控制。 其次，中国自主供应量极低。国产光刻胶集中于低端领域（G/I线自给率30%），而高端领域自给率极低（KrF约5%、ArF不足1%、EUV为0%）。 最后，断供系列风险。光刻胶保质期短（通常6-9个月），所需关键原辅材料主要依赖进口，晶圆厂无法大量囤货。若日本断供，中国芯片产线可能面临停滞风险。
3.2技术断层差距 中国光刻胶的技术突破仅在中低端领域，国产最先进量产光刻胶仅到KrF级别（对应130-250nm制程），而ArF（14-130nm）和EUV（7nm以下）仍处于研发或验证阶段。核心技术壁垒在于材料纯度（金属杂质<0.1ppb）、分辨率（28nm以下）和量产稳定性，日企凭借数十年积累形成独有专利，技术差4代以上。
3.3上游原材料高度受限 光刻胶树脂、单体、光引发剂等九成依赖进口，尤其KrF树脂（聚对羟基苯乙烯）、ArF树脂（聚甲基丙烯酸酯）几乎被日本垄断，相关设备光刻机和检测机器同样受限，很大程度上降低国产化进程。  4.1材料创新 目前，小到拍立得相纸，大到芯片研发都有光刻胶的影子，但我们现在依旧没有国产拍立得相纸的替代品，也没有芯片高端光刻胶的成功案例。面对这样的困境，我们唯有自主研发新型材料替代，可以从原先跟踪仿制的路线，慢慢探索研发新材料，从源头上降低垄断风险。
4.2落实生产线 近年来，随着中国对半导体行业的大力扶植，更多相关产业链企业应运而生。企事业研究单位应加强落实将光刻胶产业的研发实验推向生产线的布局。目前，国内很多企业都在布局光刻胶国产替代产品，像徐州博康、瑞联新材、瑞红苏州等，国家应在更多政策上面给予支持，大力协助。
4.3设备、检验双协同 众所周知，我们虽然在中低端光刻胶上有一定的突破，但高端光刻胶受研发设备和检验系统的限制，依旧原地踏步。那么，光刻机的配套设备和检验流程协同联动，将是我们突破的重要里程。
4.4培养复合型人才 光刻胶行业需要微电子、化学工程、材料等多个专业、多学科交叉的复合型人才。国家可大力扶持相关高校专业，制定相应的补贴或奖励标准，加快培育并获得高质量的专业人才队伍;国际市场专业壁垒森严，我们短时间依旧离不开欧美和日本人才市场的补充，扩大国际交流与合作，引进海外高端人才也是重中之重。 回顾历史，新中国成立受到了国际社会上各个领域技术的垄断和封锁，从杂交水稻端牢中国饭碗、到“两弹一星”打破核垄断、再到“东风”导弹亮相世界，无一不是含泪历程。今天，南大光电ArF胶进入量产验证、八亿时空百吨树脂线投产、国家政策合力托举国有企业就是我们的来时路， 我们从“胶”尽粮绝到高端光刻胶的攻坚终将刻下中国制造的辉煌！   |
|
