國產光刻膠的關鍵戰場，在這裏-好評

在芯片製造領域，台積電和三星的先進製程競爭無疑吸引了最多的目光，人們也期待中國企業能夠早日迎頭趕上。但是對於中國晶圓代工產業來説，眼下更重要的一場競爭或許是在成熟製程（28nm及以上）領域。

      光刻膠是探討這個問題的一個典型切口。截至目前，國產光刻膠產業仍然極其薄弱，即使在I線（365nm）水平上市佔率也僅為10%左右，在DUV（28nm及以上）領域僅處於滲透初期，EUV（28nm以下）光刻膠幾乎一片空白。這是因為，光刻膠是一個定製化程度極高的產品，若沒有下游企業的大訂單需求，就完全沒有規模效應，導致新玩家難以進入。因此，除了材料企業自身投入研發之外，中國未來幾年成熟製程晶圓代工的擴張速度，或許才是決定國產光刻膠進度的關鍵因素。

      其實韓國人也已經看到了成熟製程的巨大價值。不久前，韓國學界提議組建主攻成熟製程的“韓積電”，因為成熟製程對上下游中小企業的帶動作用更加明顯。在三星逐漸在先進製程上掉隊之後，中韓成熟製程未來勢必展開更激烈的競爭。

2024年12月26日，廈門恆坤新材的IPO申請獲得上交所受理，將科創板上市，這是一家專注於光刻材料和前驅體材料等產品的研發、生產和銷售的企業，其中光刻膠佔到了其總營收的超過八成。招股説明書申報稿顯示，恆坤新材計劃通過此次發行募集約12億元人民幣的資金，主要用於推進集成電路前驅體二期項目、SiARC開發與產業化項目以及集成電路用先進材料項目的建設和發展。

在當前全球半導體行業競爭加劇以及國內IPO審核趨於嚴格的背景下，恆坤新材的上市申請顯得尤為引人注目。隨着中美科技競爭加劇以及全球供應鏈不確定性增加，確保半導體制造所需的關鍵材料供應安全，已經成為了中國政府一項重要的政策目標。而在半導體制造的世界裏，就有這麼一種材料，它的關鍵性地位堪比光刻機本身，那便是光刻膠。

這種對紫外線敏感的聚合物，不僅是芯片生產的核心，更是科技自主的生命線。隨着全球科技競爭的日益激烈，光刻膠的供需矛盾已經逐漸顯現，已經成了制約半導體產業發展的“卡脖子”難題。尤其是在中國，面對國際市場的封鎖與層層技術壁壘，如何攻克高端光刻膠的瓶頸，已然成為國家科技戰略的重中之重。

重要的戰略物資

光刻膠（Photoresist）也叫光致抗蝕劑，在半導體制造、顯示器面板和印刷電路板（PCB）製造等精密微細加工領域中扮演着十分重要的角色。它通過光照圖案化，使得特定區域發生化學變化，從而實現電路或器件結構的轉移。作為集成電路製造過程中的核心材料，光刻膠決定了芯片的精密程度和生產的良率。

在芯片製造流程中，硅片表面會被均勻塗覆一層光刻膠，隨後利用掩膜版進行曝光。根據曝光後發生的化學反應，光刻膠分為正性和負性兩種類型。對於正性光刻膠而言，受光照射部分會在顯影過程中被溶解去除；而對於負性光刻膠，未受光照的部分則會被顯影液溶解。這一過程精確地複製了所需的圖形，並將其“蝕刻”到硅片上，構成芯片製造的關鍵步驟之一。

光刻膠的工作機制

按曝光波長的不同，光刻膠可以進一步被細分為G線光刻膠（436nm）、I線光刻膠（365nm）、KrF光刻膠（248nm）、ArF光刻膠（193nm）以及EUV光刻膠（13.5nm）。隨着光刻技術的演進，光刻膠的工藝也需要持續革新，來匹配更短波長的光源需求，設計新的聚合物體系，降低光吸收率並提升對光的敏感度。

G線光刻膠主要用於較大線寬的微電子加工，在印製電路板（PCB）等領域也有廣泛應用；I線光刻膠相較於G線可實現更小的特徵尺寸，常用於MEMS、LCD、LED等領域；KrF光刻膠是較早應用於深紫外光刻（DUV）的主要光刻膠，與KrF準分子激光光源搭配使用，可獲得更高分辨率；ArF光刻膠與ArF準分子激光配合使用，可進一步縮小特徵尺寸，是DUV工藝的核心技術之一，被廣泛應用於90nm、65nm、45nm及更先進的製程節點；而EUV光刻膠則採用極紫外光（EUV）作為曝光光源，用於7nm及以下更先進製程（如5nm、3nm等）。

極短波長帶來極高分辨率，但也意味着光源、掩膜、光學系統和光刻膠材料等方面都面臨嚴峻挑戰。每一次波長的減小都伴隨着光刻膠的工藝升級和設備迭代，而光刻膠的工藝升級和技術迭代又反過來，成為推動半導體制造不斷向摩爾定律極限逼近的重要動力。

正在逼近的風險

在全球光刻膠市場中，美日企業長期以來佔據了主導地位。特別是日本的合成橡膠（JSR）、東京應化（TOK）、信越化學和住友化學等公司，它們不僅是該領域的核心供應商，在高端半導體光刻膠市場上，日本企業更是佔據着約80%的壓倒性份額。這些企業憑藉深厚的技術積澱和持續的研發投入，不僅掌握了光刻膠的關鍵技術，還引領了行業的進步方向。

亞洲地區作為全球半導體制造活動最為集中的區域，自然而然地成為了光刻膠需求的最大市場。尤其在中國大陸，隨着國內半導體產業的迅猛擴張，對光刻膠的需求量出現了驚人的增長。從2019年至2023年期間，中國光刻膠市場的年均複合增長率達到了23%，市場規模達到了121億元人民幣，佔據了全球光刻膠總銷售額的五分之一，且這個比例還在不斷上升。

中國也有自己的光刻膠產業，但因為起步較晚，產品主要集中在中低端市場。比如在比較基礎的PCB（印刷電路板）光刻膠領域，中國的產值已經佔到了全球的70%以上；而在顯示面板用光刻膠領域，國產品牌則佔據了大約35%的市場份額，但仍以中低端產品為主，對於高世代線面板所需的彩色和黑色光刻膠這類高端產品，中國市場依然嚴重依賴進口。至於最為複雜且至關重要的半導體光刻膠，中國幾乎完全依靠國外供應，尤其是在EUV（極紫外）光刻膠方面，國產化率為0，而KrF和ArF光刻膠的國產化率也分別只有1-2%和不足1%，g線、i線光刻膠則稍好一些，但也僅達到10%左右的國產化率。

隨着中國半導體行業向更精細的製程節點邁進，如28納米、14納米甚至更小尺寸的工藝，對高端光刻膠的需求也隨之水漲船高。一方面，在當前中國面臨EUV極紫外光刻技術受限的大背景下，通過多重曝光和浸沒式光刻技術已經成為了國內半導體產業突破技術節點的關鍵路徑，而這進一步增加了對高質量光刻材料的需求。在另一方面，存儲芯片中閃存芯片推進3D NAND、內存芯片技術節點持續升級、邏輯芯片轉向FinFET結構等新的行業趨勢，也對光刻材料提出了更高的要求，促使光刻材料持續演進。

高端國產光刻膠產品供給的短缺，已經成為制約行業發展的瓶頸。面對國際上日益嚴峻的地緣政治環境和技術封鎖，提高光刻膠國產化水平對於保障中國半導體供應鏈的安全至關重要。

2019年，日本政府宣佈加強對包括光刻膠在內的三種關鍵材料的出口管制，並將韓國從友好國家“白名單”中剔除，直接對韓國半導體產業造成了巨大的影響，三星、SK海力士等半導體產業面臨停產風險，日均虧損高達5萬億韓元，遭受了嚴重的打擊，直到2023年，日本才恢復對韓國半導體關鍵材料的出口。

這一舉措引發了全球對於供應鏈安全的關注，也警示了中國也可能面臨的類似風險。雖然日本方面針對中國光刻材料的出口限制措施尚未大規模實施，但近年來美國對中國高科技產業的打壓，已經顯著增加了這種可能性。

2022年10月，美國政府出台了一項新的出口管制政策，明確禁止向中國出口用於半導體制造工藝中的特定設備以及相關中間材料。這直接影響到了美國杜邦公司，導致該公司隨後減少了對中國的光刻膠供應，特別是那些應用於先進製程的ArF（氟化氬）光刻膠和高端KrF（氟化氪）光刻膠。

2023年7月，日本政府實施新的出口管制措施，將涉及清洗、成膜、熱處理、曝光、蝕刻和檢測等23種類別的先進芯片製造設備被納入到出口管制清單中。雖然出於市場考慮，日本並未出台針對中國光刻膠的大範圍出口管制，但日本政府還是通過一些其他的方式，強化了對光刻膠的管控。在早些時候的6月26日，由日本政府支持的日本產業革新投資機構（JIC）同意以9093億日元的價格，收購全球最大的光刻膠供應商JSR，進一步強化了政府對光刻膠這一關鍵材料的直接控制。

日本經產省修訂出口管制措施

路透社曾在2024年3月報道，美國正通過外交渠道遊説、施壓其他國家和地區加入其行列，以減少對中國的技術和材料出口。具體來説，美國呼籲日本與荷蘭加強對華半導體產品的控制，特別是要求日本限制對中國的光刻膠產品的銷售。而在同年10月，美國眾議院中國問題特別委員會再次敦促日本，要求其強化對中國半導體產業的出口管制，並“嚴厲警告”説如果日本不響應號召，可能會面臨美國對其國內公司的不利行動。而日經新聞網在隨後報道，美國政府計劃在總統大選之後繼續施壓日本，確保其參與更為嚴格的出口管制體系，特別是針對中國市場的光刻膠銷售。

這些事態發展凸顯了中國在未來可能遭遇更嚴格進口限制的風險。高端光刻膠的保質期普遍比較短，只有半年左右，無法大量囤貨。如果原材料供應端出現問題，比如國際貿易摩擦導致的供應中斷或限制，將對國內光刻膠企業的正常研發和生產經營產生非常大的影響。無論是出於應對外部壓力還是滿足自身發展的需求，建立一個自主可控的光刻膠產業都已經變得尤為迫切。

技術、原料、市場與客户壁壘

但光刻膠的研發是一個複雜且多面性的過程，它不僅涉及到精細化工領域的配方技術，還涵蓋了質量控制技術和原材料技術等方面的專業知識。這一領域的發展需要長時間的技術積澱，合成工藝與配方設計的難度極高，一款成功的光刻膠產品背後，往往凝聚着數十年的研究成果和無數次試驗的結晶。

特別是近年來，隨着半導體技術的進步，特別是FinFET（鰭式場效應晶體管）結構工藝和3D NAND閃存堆棧工藝等先進工藝的應用，對光刻膠的要求也愈發嚴格。這些新工藝要求光刻膠不僅在常規條件下表現出色，還要在特殊情況下保持良好的穩定性和一致性，以確保高分辨率圖形轉移的精度和可靠性。此外，為了適應更細小的特徵尺寸，光刻膠必須具備更高的敏感性和更低的缺陷率，這些都對光刻膠的研發提出了更大的挑戰。

但中國光刻膠產業面臨的挑戰還不止於此，在國內市場上，能提供符合電子級標準的光刻膠原料供應商屈指可數，大量關鍵的原材料仍然依賴從外部進口，這不僅增加了生產的成本，也為整個光刻膠產業鏈的安全性提出了潛在的挑戰。

但在光刻膠這一高度專業化的領域，技術的複雜性和原料的進口依賴只是其諸多挑戰中的一部分，市場準入和客户關係還構成了另外兩座難以跨越的大山。

光刻膠是一個同時有着“高研發成本”和“低規模效應”這兩大特點的產業。光刻膠產品通常有着高度“定製化”的特點，不光是不同客户會有不同的應用需求，就算是同一個客户，也會有着不同的光刻應用需求。一個典型的半導體芯片製造流程，可能需要經歷10到50次的光刻步驟。由於基板不同、分辨率要求不同、蝕刻方式不同，不同的光刻過程對光刻膠的具體要求也不一樣，就算是相似的光刻過程，不同的製造商也會有不同的要求。這種多樣性不僅增加了生產的複雜度，也限制了光刻膠生產規模的擴大，難以通過大規模生產來降低成本。

正因為如此，光刻膠企業必須與晶圓製造廠商緊密合作，針對特定的應用進行定製化的產品開發，不僅要提供標準化產品，還需根據客户需求調整配方或設計新的解決方案。對於光刻膠的製造商來説，能夠根據不同應用需求靈活調整配方的能力，才是其真正的“核心競爭力”，少數來自日本和美國的化學巨頭正是憑藉着其強大的創新和定製能力，長期佔據着全球光刻膠市場的主導地位，幾乎不存在潛在的競爭者。相比之下，受規模和資源所限，中國的光刻膠企業在研發投入和技術專利數量上與國際同行有着比較大的差距。

政策扶持推動突破

在過去幾年，中國的光刻膠產業取得了一些比較顯著的進展，這在很大程度上得益於國家層面的戰略支持和政策導向。早在“十二五”規劃期間（2011-2015年），中國就通過“02專項”——即《極大規模集成電路製造裝備及成套工藝》項目，給予了國產光刻膠研發和產業化的大力扶持，旨在減少對進口光刻膠的依賴，推動國內半導體產業鏈的自主可控。

“02專項”為國產光刻膠的研發和產業化注入了強大的動力，對許多當初決心進入這一領域的初創企業提供了寶貴的“救命錢”。如今國產光刻膠行業的龍頭，北京科華微電子材料有限公司（現隸屬於彤程新材料集團）的經歷，就是這一發展歷程中的一個典型代表。

2004年，北京科華微電子創業時，決定用花五年時間，在國內建成當時最先進的G/I線光刻膠生產線。當時北京科華手裏有的，只有創始人東拼西湊來的1000萬美元創業資金。但由於國內缺乏相關產業鏈支持和專業人才，光刻膠工廠的過程遠比預期中的艱難，建廠費用嚴重超支，原本計劃12月完成的建廠工作，最後花了30個月才完成。2009年，北京科華微電子建成國內首條G/I線光刻膠產線時，手上的1000萬美元創業資金早已被燒完。就在最困難的時候，國家的“02專項”伸出了援手，幫助科華微電子渡過了難關。

2010年，科華微電子作為02專項——即國家科技重大專項《極大規模集成電路製造裝備及成套工藝》的承接單位，獲得了超過1億元人民幣的資金支持。有了這筆科研經費的支持，科華微電子不僅在三年內成功建立了國內第一條KrF光刻膠生產線，還逐步贏得了本土8英寸和12英寸晶圓客户的信任。經過了幾年的小規模生產，2017年，科華微電子實現了KrF光刻膠產線的大規模量產，並初步完成了進口替代，成為國內半導體企業的主要供應商之一。2020年，北京科華被彤程新材收購，公司在技術和資源方面得到了進一步的增強。截至今年上半年，彤程新材已經在ArF光刻膠的研發與生產上取得了顯著成就，達到了量產能力，並開始連續接單併產生收入，成為了推動其營收增長的主要力量。

北京科華微電子

另一家國產光刻膠企業，南大光電同樣受益於“02專項”。在2017年和2018年，南大光電分別承擔了兩個關鍵的02專項項目，專注於高分辨率光刻膠和先進封裝光刻膠的研發以及ArF光刻膠的開發和產業化。這些項目在隨後的幾年裏通過了專家組的驗收，不僅實現了國產ArF光刻膠的產品驗證和技術突破，還促成了三款產品在市場上獲得認可並實現銷售。而近期準備上市的廈門恆坤新材，也是在2020年開始承接了國家02專項的重大課題，並在2023年結題通過驗收，打破了境外廠商對集成電路關鍵材料壟斷。隨着越來越多的企業加入到光刻膠技術的自主研發行列，中國的半導體行業正朝着更加獨立和可持續的方向邁進。

而在國產化率為零的EUV光刻膠領域，今年也有一些新的進展。4月份，湖北的九峯山實驗室與華中科技大學攜手的研究團隊成功攻克了“雙非離子型光酸協同增強響應的化學放大光刻膠”技術難題，完成了初步的工藝驗證和技術指標優化。這項自主創新的光刻膠體系有望為解決光刻製造中的共性問題提供方向，併為EUV光刻膠的發展提供了強有力的技術儲備，預示着中國在高端光刻膠自主研發方面邁出了重要一步。

儘管在技術研發上取得了顯著的進步，但在將這些技術轉化為市場應用的過程中，國產光刻膠企業仍然面臨着諸多挑戰。

光刻膠行業的下游客户主要是晶圓製造廠商，由於光刻膠的質量直接關係到芯片的性能和良率等核心指標，任何錯誤都可能導致高昂的成本，因此下游的晶圓廠在選擇供應商時，往往極其謹慎，要求極為嚴格。

為了進入市場，一款新的光刻膠產品必須經歷一個嚴苛而冗長的認證流程。這個過程包括但不限於PRS（性能驗證）、STR（小批量試產）、MSTR（大批量試產）以及最終的Release（正式供貨），每個階段都需要確保光刻膠在不同條件下的穩定性和一致性，以證明其可以滿足工業生產的高標準要求。整個認證週期通常需要長達兩年的時間，這對新進企業來説是一個巨大的時間和資源投入。

一旦通過所有嚴格的驗證程序併成功進入批量供貨階段，光刻膠供應商與客户之間便會建立起一種基於信任和技術可靠性穩固的合作關係。更換供應商不僅需要承擔新增的驗證成本，還可能影響到現有的生產效率和產品質量，因此製造商對此會格外慎重。除非新進企業在研發水平、生產能力、質量控制、價格優勢和服務質量等方面展現出壓倒性的競爭力，否則很難撼動已有的供應鏈結構。面對日本和美國化工巨頭長期以來形成的壟斷局面，中國國產光刻膠企業沒有別的選擇，只能靠自身過硬的產品品質和服務，才能贏得客户的認可，打破這一格局。

可以毫不誇張地説，作為“後來者”，國產光刻膠企業所面臨的市場要求和挑戰，絲毫不低於國際上頂尖的日本、美國企業。對於中國供應商來説，想要擠入高端光刻膠這一競爭激烈的領域，前方的道路仍然充滿了挑戰。只有通過不斷地努力和創新，才能逐漸縮小與國際先進水平之間的差距，並最終在全球競爭中佔據一席之地。這不僅是技術上的較量，也將是對耐心和毅力的考驗。

本文系觀察者網獨家稿件，文章內容純屬作者個人觀點，不代表平台觀點，未經授權，不得轉載，否則將追究法律責任。關注觀察者網微信guanchacn，每日閲讀趣味文章。