日本光刻膠存斷供風險，A股光刻膠板塊大漲
【文/觀察者網 呂棟】光刻膠是半導體光刻工藝的核心材料，可以決定半導體圖形工藝的精密程度和良率。作為半導體制造重要材料，由於技術壁壘和客户壁壘較高，全球半導體光刻膠市場集中度一直很高，市場長期被日美廠商壟斷。
在全球各類芯片紛紛缺貨之際，行業媒體“集微網”5月26日報道稱，由於日本信越化學KrF光刻膠產能不足等原因，導致中國大陸多家晶圓廠KrF光刻膠供應緊張，部分中小晶圓廠KrF光刻膠甚至出現斷供，多家晶圓廠正在加速驗證導入國內KrF光刻膠。
受此消息影響，今天A股光刻膠板塊漲幅在所有板塊中排名第一，南大光電收漲9.7%、晶瑞股份收漲20%、上海新陽收漲11.2%。同時，中芯概念、半導體、碳化硅、第三代半導體等板塊也大幅上漲。
5月27日，A股不同板塊走勢
業內人士今天告訴觀察者網，近期國內外有不少晶圓廠在增加產能，光刻膠生產企業難以快速增產，而且光刻膠產品本身具有保質期，這些都是光刻膠供應緊張的因素。在晶圓廠中，越是先進的工藝，使用的光刻膠越多，雖然光刻膠市場規模不大，但是單價較高，利潤率也較高，這成為光刻膠生產企業持續研發的動力。
觀察者網梳理發現，在國家02專項等政策扶持下，國內光刻膠近年來已取得不少進展。
其中，南大光電宣佈ArF光刻膠25噸產線建設已完成，明年將量產，性能與日本產品同等，已經拿到首個訂單；北京科華KrF光刻膠已通過包括中芯國際在內的部分客户認證，並實現批量供貨；晶瑞股份g-line/i-line光刻膠量產，KrF光刻膠已進入客户測試階段，即將研發ArF光刻膠；上海新陽的ArF幹法、KrF厚膜等中試光刻膠產品已取得優異的客户端測試結果。
市場規模不大，但必不可少
今年2月，日本福島近海發生7.3級地震，導致光刻膠大廠信越化學部分工廠停產。5月26日，集微網援引行業人士報道稱，信越化學KrF光刻膠產線受到很大程度破壞，至今未完全恢復生產。
在產線受到影響和晶圓廠擴產等多方因素下，信越化學不得不停止向中國大陸幾家晶圓廠供應KrF光刻膠。雖然東京應化填補了信越化學海外大部分缺失的KrF光刻膠產能，但目前仍存在不小的缺口。
除信越化學KrF光刻膠產線供應出問題外，更重要的原因是，在福島地震前，KrF光刻膠的產能供應就較為緊張。據央視財經報道，今年年初以來半導體光刻膠供應極為短缺，以往企業每次採購的光刻膠量約在100kg，近期由於原材料短缺，每次只能買到很小的量。一瓶4公斤的光刻膠成本約4-5萬元，價格也由於供應緊張開始上漲。
信越化學官網截圖
經觀察者網梳理，光刻膠又稱光致抗蝕劑，它是指由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分構成的對光敏感的混合液體。在紫外光、電子束、離子束、X射線等輻射的作用下，其感光樹脂的溶解度及親和性由於光固化反應而發生變化，經適當溶劑處理，溶去可溶部分可獲得所需圖像。
光刻膠主要成本構成如下圖：
華泰證券2020年11月研報
按應用領域分類，光刻膠可分為印製電路板（PCB）光刻膠、顯示面板光刻膠、半導體光刻膠及其他光刻膠。目前，國內光刻膠以PCB用光刻膠為主，顯示面板、半導體用光刻膠供應量佔比極低。
浙商證券2020年4月研報截圖
依照曝光波長分類，光刻膠又可分為紫外光刻膠（300-450nm）、深紫外光刻膠（160-280nm）、極紫外光刻膠（EUV，13.5nm）、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。在不同曝光波長的情況下，光刻膠適用的光刻極限分辨率也不盡相同，在加工方法一致時，波長越小加工分辨率更佳。
因此，不同波長光源的光刻機需要搭配相應波長的光刻膠進去光刻。目前半導體光刻膠最常使用曝光波長分類，主要有g線、i線、KrF、ArF和最先進的EUV光刻膠，其中DUV光刻機分為幹法和浸潤式，所以ArF光刻膠也對應分為幹法和浸潤式兩類。越先進製程相應需要使用越短曝光波長光刻膠，以達到特徵尺寸微小化。
華泰證券2020年11月研報
觀察者網注意到，前文提到的KrF光刻膠對應曝光波長為248nm，適用的邏輯製程工藝為0.25um-0.11um，晶圓尺寸為8英寸。而中芯國際目前可量產14nm工藝，該工藝需要採用更高端的ArF光刻膠。
國內半導體諮詢機構“芯謀研究”企業定製項目一部研究總監王笑龍向觀察者網分析指出，KrF光刻膠主要是面向成熟工藝，而國內晶圓廠也是以成熟工藝為主，所以對KrF光刻膠的需求量還是比較大的。
全球光刻膠應用結構
據電子材料市場研究與諮詢服務公司TECHCET預測，2021年半導體制造所需的光刻膠市場規模將同比增長11％，達到19億美元。從抗蝕劑類型來看，2020年和2021年的光刻膠市場，用於KrF和浸入式ArF的光刻膠市場較高。對於極紫外光刻（EUV），應用範圍正在從邏輯芯片擴展到DRAM。2021年的EUV光刻膠市場將超過2000萬美元，並且此後還將繼續增長，預計到2025年將超過2億美元。
而根據智研諮詢預測，2022年中國大陸半導體光刻膠市場空間將會接近55億元，是2019年的兩倍。不過，相對半導體設備市場來説，光刻膠的規模要小的多。國際半導體產業協會（SEMI）公佈的數據顯示，中國大陸2020年半導體設備銷售總額達到187.2億美元（約合人民幣1224.2億元）。
2019年-2020年中國純晶圓代工市場規模
雖然市場規模不大，但是光刻膠在芯片製造中必不可少。作為光刻曝光的核心材料，光刻膠分辨率是光刻膠實現器件的關鍵尺寸（如器件線寬）的衡量值，光刻膠分辨率越高形成的圖形關鍵尺寸越小。
目前，相同用途的光刻膠需要大量投資，行業退出壁壘較大、技術壁壘較高。與此同時，光刻膠廠家為了實現技術保密性，從而會與上游的原料供應商保持密切合作關係，共同研發新技術，增大了客户的轉換成本。因此，光刻膠行業的上下游合作處於互相依賴、互相依存的關係，使得客户的進入壁壘較高。
華泰證券2020年11月的研報顯示，全球半導體光刻膠市場主要被日本企業高度壟斷，並且在越高端的市場壟斷地位越明顯。目前，全球半導體光刻膠龍頭廠商是TOK（東京應化）、信越化學、JSR（日本合成橡膠）、住友化學、富士膠片等日企和美國陶氏化學，這些龍頭企業總計佔據各半導體光刻膠細分領域超過85%市場份額，其中頭部日企在各個細分領域都佔據主導地位。
最先進的EUV光刻膠領域則完全被日企所主導，日本的JSR、TOK、信越化學成為EUV光刻膠市場上僅有的實現量產的廠商。目前引入EUV工藝的僅有三星電子和台積電兩家公司，日企也將工廠佈局到韓國和中國台灣，以便以地理優勢保持市場份額。
華泰證券2020年11月研報截圖
國內光刻膠取得不少進展
當前，由於全球芯片短缺，台積電、三星、英特爾紛紛開始增加產能，中國大陸晶圓廠也加入擴產隊伍。未來幾年，隨着中芯國際、長江存儲、長鑫存儲等本土晶圓廠進入產能擴張期，高端光刻膠的國內供應迎來重要窗口。國內從事高端光刻膠研發和生產的公司主要有南大光電、上海新陽、晶瑞股份、北京科華等。
5月11日，南大光電在業績説明會上透露，目前該公司ArF光刻膠產品開發和產業化項目已完成25噸光刻膠生產線建設，主要先進光刻設備，如ASML浸沒式光刻機等已經完成安裝並投入使用。
2020年底，該公司自主研發的ArF光刻膠產品成功通過下游客户的使用認證，成為通過產品驗證的第一隻國內ArF光刻膠，各項光學性能均達到商用膠的水平，可實現先進光刻膠的國內供應，產業化取得關鍵突破，拿到國內光刻膠的首個訂單，實現小批量銷售。目前該公司公司光刻膠產品正在繼續發往多個下游客户進行驗證工作，驗證進展順利。
南大光電業績説明會截圖
南大光電還透露，從目前測試結果看，ArF光刻膠性能上和日本產品達到同等水平，並實現了ArF光刻膠的本土化，打破了被國外長期壟斷的被動局面。“用於質量檢測的光刻機等量測設備是國外進口的，我們已經配備了，運轉良好，沒有被卡的顧慮。主要原材料是自己開發和生產的，沒有被卡風險。生產設備是聯合國內企業研製的，也不存在被卡風險”。
該公司表示，光刻膠項目今年的主要任務是完成主要客户認證，明年啓動量產，力爭儘早實現盈利。公告顯示，“ArF光刻膠產品開發和產業化”是南大光電承接國家“02專項”的一個重點攻關項目。
南大光電業績説明會截圖
今年1月，晶瑞股份發佈公告，該公司從韓國進口的二手ASML浸沒式光刻機到貨，可用於研發高端的ArF光刻膠。該公司當時透露，完成中試的KrF光刻膠已進入客户測試階段，達到0.15μm的分辨率。
圖片來源：晶瑞股份
另外，根據申港證券2020年11月研報，北京科華的KrF光刻膠已經通過包括中芯國際在內的部分客户認證，並實現批量供貨；在G線、i線光刻膠方面，北京科華和晶瑞股份都已實現量產供貨。
上海新陽4月28日發佈的2020年財報顯示，該公司集成電路製造用ArF幹法、KrF厚膜等中試光刻膠產品已取得優異的客户端測試結果，採購的用於i線光刻膠研發的Nikon-i14型光刻機，用於KrF光刻膠研發的Nikon-205C型光刻機，用於ArF幹法光刻膠研發的ASML-1400型光刻機，用於ArF浸沒式光刻膠研發的ASML XT 1900 Gi型光刻機已全部到廠。
需要注意的是，儘管南大光電、晶瑞股份、上海新陽等已宣佈光刻膠研發取得重大進展，但光刻膠目前仍不是這些公司的營收支柱。
2020年，南大光電研發投入2.3億元，佔營收比重為38.98%；晶瑞股份研發投入為0.34億元，佔營收比重為3.31%；上海新陽研發投入為0.8億元，佔營收比重為11.57%。
截至發稿，南大光電、晶瑞股份、上海新陽三家公司的市值分別為124億元、84億元和128億元。
芯謀研究王笑龍向觀察者網指出，國內部分號稱量產光刻膠的企業，其實出貨並不多，因為光刻膠生產出來後還要拿去晶圓廠進行大量驗證，並不是短時間就能實現替代，但是國內能實現量產就代表有了更多選擇。
南大光電2020年財報截圖
晶瑞股份2020年財報截圖
上海新陽2020年財報截圖
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