我国半导体光刻胶（半导体光刻胶行业深度研究）

（报告出品方/作者：方正证券，陈杭）

一、投资分析

在这篇报告中，我们主要追溯光刻胶上游原材料，包括单体、树脂、光引发剂、溶剂等，解析目前半导体 光刻胶主流原材料，研究其行业壁垒，并分析目前市场竞争格局。

我们归纳出光刻胶及其原材料行业具备以下特征：（1）行业壁垒高，配方技术及质量控制技术 要求高；（2）配方研究需时间沉淀，实验室与量产之间存在差距，耗时较长，需提前布局，不 存在弯道超车；（3）光刻胶品类多，所涉及原材料丰富；（4）伴随下游晶圆厂扩产，整体市场 规模稳健上升，市场供不应求；（5）下游认证壁垒高，客户粘性大；（6）政策驱动性行业，往往依靠专项政策推动技术成果转化。

二、光刻胶详解：探寻配方，究其壁垒

2.1 探寻光刻技术：源于印刷术

光刻技术是利用光化学反应原理和化学、无力刻蚀方法将掩模版上的图案传递到晶圆的工艺技术。 光刻的原理起源于印刷技术中的照相制版，与印刷术不同，光刻工艺并非使用油 墨为介质，而是借助光敏物质在受到光照(曝光)后发生的化学变化，完成这一信息的转移。

光刻技术按曝光光源主要分为光学光刻和粒子束光刻(常见的粒子束光刻主要有X射线、电 子束和离子束光刻等)。其中光学光刻是目前最主要的光刻技术，在未来几年仍占主流地位。

在摩尔定律的引领下，光学光刻技术经历了接触/接近、等倍投影、缩小步进投影、步进扫描投影等曝光方式的变革。随着集成电路器件尺寸不断缩小，芯片运算速度以及集成度不断提高，对光刻技术曝光分辨率提出 了更高要求。

2.2 光刻胶简介：技术密集型产业

光刻胶又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。光刻胶目前被广泛用于光电信息产业的微细图形线路加工 制作，约占IC制造材料总市场的6%，是重要的半导体材料。光刻胶是电子化学品中技术壁垒最高的材料， 具有纯度要求高、生产工艺复杂、技术积累期 长等特征。

2.3 光刻胶原材料

光刻胶由成膜树脂（聚合剂）、光引发剂、溶剂及添加剂构成。成膜树脂用于将光刻胶中不同材料聚合在一起，构成光刻胶的骨架， 决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力等基本属性。光引发剂包括光增感剂和光致产酸剂，是光刻胶的关键成分，对光刻 胶的感光度、分辨率起着决定性作用。

溶剂是光刻胶中最大成分，目的是使光刻胶处于液态，但溶剂本身对 光刻胶的化学性质几乎没影响。 添加剂包括单体和其他助剂等，单体对光引发剂的光化学反应有调节 作用，助剂主要用来改变光刻胶特定化学性质。

数据显示，树脂占光刻胶总成本的 50%，在光刻胶原料中占比最大，其次是 占 35%的单体和占15%的光引发剂及其他助剂。对于高端光刻胶，树脂所占成本比例更高。根据南大光电公告，ArF树脂以丙二醇甲醚醋酸酯为主，质 量占比仅 5%-10%，但成本占光刻胶原材料总成本的97% 以上。

2.4 光刻胶检测、生产所需设备

由于不同半导体光刻胶从适用波长、 配方、原材料品质等方面各不相同， 其生产设备及检测设备也不相同。

反应釜为光刻胶主要生产设备，g/i线 光刻胶生产设备为不锈钢反应釜，而 KrF和ArF光刻胶均为衬氟反应釜。

光刻胶所涉及的检测设备种类繁多， 包括光刻机、缺陷分析设备等都需要 从国外进口。根据南大光电公告披露 ，ArF光刻胶项目所涉及的检测设备 包括光刻机、CDSEM、涂胶显影机 、亮场缺陷扫描仪、缺陷分析设备、 气体颗粒仪等。

2.5 光刻胶分类：正性光刻胶和负性光刻胶

根据化学反应机理，光刻胶可分为负性光刻胶和正性光刻胶 两类。二者在PCB、面板、半导体中都有广泛应用，但由于 负性光刻胶显影时易变形和膨胀，分辨率通常只能达到2微 米，因此正性光刻胶的应用更为普及，占光刻胶总量80%以上。ArF光刻胶和EUV光刻胶基本都是正胶。正性光刻胶是指在光刻工艺中，涂层经曝光、显影后，曝光 部分在显影液中溶解而未曝光部分保留下来形成图像的光刻 胶。负性光刻胶与正性光刻胶相反，其中被溶解的是未曝光部分，而曝光部分形成图像。

2.6 光刻胶技术壁垒概述

光刻胶是电子化学品中技术壁垒最高的材料，具有纯度要求高、生产工艺复杂、生产及检测 等设备投资大、技术积累期长等特征。从相关技术来看，光刻胶的核心技术包括配方技术、 质量控制技术和原材料技术，配方技术是光刻胶实现功能的核心，而质量控制技术能够保证 光刻胶性能的稳定性，而光刻胶原材料的品质对光刻胶的质量起着关键作用。

根据中商产业研究院数据，2020年中国光刻胶主要集中在技术壁垒较低的PCB光刻胶和LCD 光刻胶，分别占比61%和35%，而在技术壁垒较高的半导体光刻胶中占比仅为29%。

2.7 光刻胶客户壁垒：壁垒极高，认证周期长

光刻胶方面，根据行业惯例，在光刻胶供货前，一般会经过光刻胶产品的验证及工厂（产线）资质的验 证，其中光刻胶验证根据验证阶段分为 PRS（光刻胶性能测试）、STR(小试)、MSTR(批量验证）及 Release（通过验证）；工厂（产线）资质验证方面，主要在质量体系、供货稳定性、工厂（产线）产能等 几方面进行验证。在工厂（产线）资质验证通过以及产品验证通过后，可实现对客户的正式供货。验证周 期通常为6-24个月。

光刻胶单体的验证主要流程为：生产商向潜在客户研发样品送样，客户测试各项质量指标并合成树脂后进 行验证；产品验证通过后，进行验厂质量体系认证；最后进行中试级别产品订单验证。光刻胶单体验证周 期通常为6-24个月。

随着晶圆厂验证国产半导体材料加速，未来2-3年将是KrF和ArF光刻胶及相关公司发展的关键窗口期。我 们认为国内企业应锁定晶圆厂新产线替代机遇，规避旧有产线壁垒。对于新产线，前期主要以抢占产线为 主，成为一供、二供、三供，建立产品护城河。后期通过稳定供货，锁定先发优势。

三、产业链日美垄断，核心原料受制于人

3.1 全球光刻胶竞争格局：日美韩企业垄断市场

全球光刻胶竞争格局：光刻胶市场主要由日美韩公 司垄断，大陆企业市占率不足10%，其中在全球半导体光刻胶市场中，日本企业牢牢占 据龙头地位，至少占据60%以上。 我国的面板光刻胶市场主要由外资企业占领， 占比达65%，由日韩企业占据主要市场。 中国在全球PCB光刻胶市场占据主导地位， 2019年的市场份额达93.35%。在国内市场中， 国内企业的市场份额也过半，使得PCB光刻胶成 为了国产替代率最高的光刻胶产品。

3.2 半导体光刻胶市场：稳健上升，市场稳定

2019年全球半导体市场销售额4123亿美元，同比下降12%，主要由于存储市场的周期性导致。 根据2020年6月由WSTS（全球半导体交易统计）发布的资料，2020年全球半导体销售额将达到 4260亿美元，表现不及预期。这主要归咎于新冠疫情对全球经济和供应链的负面作用。WSTS预 测，2021年的半导体销量将反弹至4520亿美元。

据SEMI的统计数据显示，2016-2019年，全球半导体光刻胶的市场规模从15亿美元增长至2019 年的18亿美元。根据Research and Markets，2020年全球半导体光刻胶市场规模达20.4亿美元 ，近4年年复合增速达8%。

3.3 光刻胶：产业链分析

光刻胶产业链覆盖范围广，其中上游原料是光刻胶产业的重要环节，原料的品质决定了光刻 胶产品品质，主要原料包括树脂、光引发剂、溶剂和单体等；中游为各类型的光刻胶，主要 分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶；下游为应用领域，光刻胶主要用来制造印刷 电路板、平板显示屏、半导体等。光刻胶产业链壁垒高，包括原材料壁垒、配方壁垒、设备壁垒和下游认证壁垒。

3.4 东京应化：EUV光刻胶领军者

东京应化成立于1936 年，成立之初的主营业务是高纯试剂的研 发与生产。20世纪60 年代，开始进入半导体制造领域，是第一 批涉足光刻胶领域的日本公司。在1968年和1972年分别开发出 负性光刻胶和正性光刻胶后，发展至今，在光刻胶的研发领域已 经有超过 50 年的积淀。

2006年，公司就率先投资研发ArF浸没光刻胶所需技术，2019 年公司同样是引领10nm以下制程EUV光刻胶的企业之一。2019 年，公司在全球半导体光刻胶市场中获得多项“第一”，凸显公 司的行业领导地位。未来公司将紧抓5G、AI、功率器件等时代红利，大力发展EUV 、ArF等高端光刻胶和先进封装用光刻胶。

3.5 以日本为鉴：半导体产业三次转移

在集成电路产业发展史上，欧美厂商领导了前期光刻胶产品的研发 。1970年代，半导体产业中心开始第一次迁徙，该次转移成就了许 多日本知名企业。日本借机崛起，快速进入光刻胶市场。

1980-1990 年代，日本半导体产业在日美贸易摩擦下开始没落， 半导体产业中心迁往韩国和中国台湾。然而，日本的光刻胶产业抓 住制程发展的机遇、先发制人的材料和设备优势以及与韩国和中国 台湾区位优势，成为市场霸主。IBM在1980年代早期就突破了KrF 光刻。然而此时英特尔1982年制程节点还在1.5μm， 可以用成本 更低的 i 线光刻实现，因此KrF光刻胶生不逢时，未大规模放量。 1995年日本TOK突破了KrF光刻胶并实现了商业化销售，打破IBM 对于KrF光刻胶的垄断，而且当时的半导体工艺节点发展到了0.25- 0.35μm，逼近了i线光刻的极限。同时光刻机市场也演变为佳能和 尼康为龙头的时代。

在第三次转移之后，日本光刻胶产业凭借高度的技术壁垒和市场壁 垒，在半导体产业全球化分工浪潮中依然占据高端市场的垄断地位 。日本光刻胶在高端的 ArF 和 EUV 光刻胶市场，日本厂商进一步 巩固霸主地位。

四、国产化迫切驱动国内企业奋起直追

4.1 国内光刻胶未来市场空间巨大，下游产能扩张带动需求增长

近年来，随着半导体行业的蓬勃发展，半导体材料需求旺盛，光刻胶市场需求保持了良好的增长态势。根 据晶瑞电材公告，我国2019年光刻胶市场规模约88亿元，预计该市场未来3年仍将以年均15%的速度增 长，至2022年中国光刻胶市场规模将超过117亿元。

中国大陆晶圆厂产能即将爆发，光刻胶有望持续高增长。根据主要晶圆厂数据，未来五年中国大陆将新建 至少29座晶圆厂。在12寸片方面，根据IDC及芯思想研究院（Chipinsights）统计：截至2019年，我国12 英寸晶圆制造厂装机产能约90万片/月，预计至2024年，我国12英寸晶圆厂在满产情况产能将达到273万 片/月，年复合增速25%。在8寸片方面，预计2024年产能187万片/月，年复合增速14%。

光刻胶市场持续分化，ArF和KrF推动光刻胶市场高增长。2020年中国大陆市场ArF光刻胶占比40%；KrF 光刻胶占比39%；G/I线光刻胶占比20%。随着制程不断缩小，KrF和ArF光刻胶市场需求量快速增加，成为 了推动光刻胶市场快速增长的主要因素。

4.2 中国光刻胶上游材料：树脂

光刻胶原料中，虽树脂质量占比不高，但其控制光刻胶主要成本。根据南大光电公告，ArF树脂以丙二醇甲醚醋酸酯为主， 质量占比仅 5%-10%，但成本占光刻胶原材料总成本的 97% 以上。 目前，中国光刻胶树脂除博康化学外，多数厂商主要生 产中低端树脂，高端树脂主要由日本、韩国和美国等外国企业占主导地位。从主要供应商情况来看，博康化学覆盖中高端半 导体光刻胶树脂。强力新材在PCB光刻胶树脂上具有一定的优势。圣泉集团是中国大陆本土面板显示光刻胶树脂和半导体光 刻胶树脂的领先厂商。

根据富士经济数据，KrF胶树脂售价稳定在5000元/kg，ArF胶树脂售价近30000元/kg，预计未来价格趋势稍向下走。半 导体光刻胶树脂售价高昂原因在于全球ArF/KrF光刻胶需求逐年上升，以及国内核心制备技术的匮乏。预计2023年，全球 ArF和KrF树脂规模达到40亿元。

半导体光刻胶树脂的产业化面临诸多难题，第一点就是合成技术，光刻胶树脂的合成技术可分为自由基聚合，阴离子聚合和 活性自由基聚合等，目前最常用的是自由基聚合，这种技术容易控制树脂的分子量，且容易产业化，但缺点是PDI (分散度） 难以控制很小，导致其无法达到一些光刻性能。其他难题则包括放大的稳定性和金属离子的去除、原料及树脂供应稳定、客 户的认证和采购过程较长、定制化产品需达到规模效应。

4.3 国家大力支持成品光刻胶及其原料

为进一步做好重点新材料首批次应用保险补偿试点工作，工信部于2021年发布了《重点新材 料首批次应用示范指导目录（2021版）》，其中关于光刻胶及其原料的入选涵盖了半导体光 刻胶及其原料和LCD用正性光刻胶。

4.4 华懋科技：上游材料全系列布局龙头

华懋科技成立于2002年， 专注汽车安全领域，产品线覆盖安全气囊布、安 全气囊袋以及安全带等被动安全系统部件。2020年公司投资徐州博康，切 入高端光刻胶核心赛道。

作为国内实现光刻胶单体、树脂、溶剂、成品胶的一体化生产的龙头企业， 全产业链自主可控优势显著。光刻胶单体是博康主要业务之一，光刻胶产品 除自用外，主要出口日本、韩国相关企业。公司作为成熟的光刻胶单体供应 商，在树脂领域优势显著，包括自产单体质量稳定、品类齐全、大客户认 可，能够保障树脂的原料供应安全、稳定；产业链完整，博康既有单体的基 础，也有自研的光刻胶系列产品；树脂合成的工艺水平稳定，放大生产的水 平高，质量和批次稳定性好。目前，徐州博康已经成功开发出了50 款半导 体光刻胶树脂，包括ArF光刻胶树脂10 种，KrF光刻胶树脂20 种，i线光 刻胶树脂10 种，另有封装光刻胶树脂5-6种，电子束光刻胶树脂10种左 右，其中，已经定型量产的有20多种。公司光刻胶覆盖广泛，包括i线、ArF 和KrF光刻胶。

博康营收上涨趋势明显，2020年业绩实现翻倍。其中光刻胶单体实现 5943.17万元营收，占总营收27.76%；光刻胶业务实现397.63万元，占比 1.86%。

报告节选：

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站

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