《電子技術(shù)應(yīng)用》
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光刻膠的局

2020-10-27
來源:全球半導(dǎo)體觀察

對于國產(chǎn)光刻膠來說,今年的九月是極為特殊的一個月份。

9月23日,發(fā)改委聯(lián)合工信部、科技部、財政部共同發(fā)布了《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長點(diǎn)增長極的指導(dǎo)意見》,《意見》提出,加快新材料產(chǎn)業(yè)強(qiáng)弱項(xiàng),具體涉及加快在光刻膠、大尺寸硅片、電子封裝材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。

而在《意見》還未發(fā)布之前,部分企業(yè)已經(jīng)聞聲先動了。

8月15日,上海新陽發(fā)布公告,將募資15億投資高端光刻膠的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。

9月14日,雅克科技宣布募資12億布局半導(dǎo)體材料,其中6億用來投入到光刻膠及光刻膠配套試劑中;兩天之后,馬鞍山簽約了9個項(xiàng)目,其中之一就是斯坦得LDI感光干膜及半導(dǎo)體光刻膠項(xiàng)目,總投資金額15億;月底,久日新材增資微芯新材2000萬研發(fā)光刻膠,為國產(chǎn)光刻膠的黃金9月收了個尾。

除了以上幾家企業(yè)加大投資、研發(fā)國產(chǎn)光刻膠之外,還有兩家企業(yè)通過購買光刻機(jī)的方式,開展光刻膠的研發(fā)。

同樣是在9月,晶瑞股份發(fā)布公告稱,擬1102萬美元購買二手的ASML光刻機(jī),如果順利的話,可以加快高端光刻膠的研發(fā)進(jìn)度。

在此之前的8月,英唐智控宣布,收購先鋒微技術(shù)已獲得了日本政府的批準(zhǔn),本次收購英唐智控主要瞄準(zhǔn)的是光刻機(jī)和光刻膠。

以上種種跡象都表明,國產(chǎn)光刻膠要雄起了!

但是,別急。

01 光刻膠的兩大壁壘

光刻膠產(chǎn)業(yè),尤其是高端光刻膠一直是日本企業(yè)所把持,這已不是什么鮮為人知的信息了,那么日本能把持光刻膠這么多年背后的深層次邏輯是什么?

究其原因,主要是技術(shù)和市場兩大壁壘過高導(dǎo)致的。

首先,光刻膠作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料,扮演著極其重要的角色,甚至可以和光刻機(jī)相媲美,但市場規(guī)模卻很小。2019年的全球光刻膠市場的規(guī)模才90億美元,不及一家大型IC設(shè)計企業(yè)的年營收,行業(yè)成長空間有限,自然進(jìn)入的企業(yè)就少。

另一方面,光刻膠又是一個具有極高技術(shù)壁壘的產(chǎn)業(yè)。

由于不同的客戶會有不同的應(yīng)用需求,同一個客戶也有不同的光刻應(yīng)用需求。導(dǎo)致光刻膠的種類極其繁雜,必須通過調(diào)整光刻膠的配方,滿足差異化應(yīng)用需求,這也是光刻膠制造商最核心的技術(shù)。

第二點(diǎn)是光刻膠要有極好的穩(wěn)定性和一致性,如果質(zhì)量稍微出點(diǎn)問題,損失將會是巨大的。去年2月,臺積電因?yàn)楣饪棠z的原因?qū)е戮A污染,報廢十萬片晶圓,直接導(dǎo)致5.5億美元的賬面損失。

除了以上原因外,另一個重要原因是,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,光刻膠已經(jīng)是一個相當(dāng)成熟且固化的產(chǎn)業(yè)。

2010年光刻膠的專利出現(xiàn)井噴,2013年之后,相關(guān)專利的申請已經(jīng)開始銳減。目前從專利申請量來看,富士膠片、信越化學(xué)、住友化學(xué)3家日本龍頭公司合計申請了行業(yè)80%以上的專利。

市場較小,技術(shù)壁壘又高,這意味著對于企業(yè)來說,發(fā)展光刻膠性價比不高,即便研發(fā)成功一款光刻膠,也要面臨較長的認(rèn)證周期,需要與下游企業(yè)建立合作關(guān)系。不過,一般下游企業(yè)都有自己穩(wěn)固的合作伙伴,對于他們來說,如果更換供應(yīng)商,又會是一個相當(dāng)長的驗(yàn)證周期,費(fèi)時費(fèi)力。

綜上所述,光刻膠產(chǎn)業(yè)的特殊屬性,導(dǎo)致目前日本在這方面稱霸全球,而鮮有挑戰(zhàn)者。

02 最強(qiáng)王者的練成

事實(shí)上,日本的光刻膠并非一出場就是王者,而是從青銅一步步爬上去的。

光刻膠的雛形最早出現(xiàn)在200年前的法國,成長于美國,卻在日本的手上得到了發(fā)揚(yáng),這其中有日本自身的努力,也和時代環(huán)境密不可分。

上世紀(jì)80年代,說起光刻膠,IBM才是當(dāng)之無愧的最強(qiáng)王者,不僅突破壟斷了KrF光刻膠,ArF光刻膠的雛形也源自IBM公司,但是IBM的光刻膠沒有趕上好時代,空有一身本領(lǐng)卻無處施展。

由于當(dāng)時80年代半導(dǎo)體工藝還主要處于微米級別,這種工藝用i線就足夠,KrF光刻膠雖然先進(jìn),但是價格昂貴,并未得到廣泛應(yīng)用。

十年之后,KrF光刻膠可以被大規(guī)模商用了,但是市場卻發(fā)生了極大的變化。在這十年間,全球分工發(fā)生了重大的變化,一方面,美國的制造業(yè)開始出局,尤其是1986年半導(dǎo)體市場大滑坡,使美國光刻機(jī)三巨頭遭受重創(chuàng),新產(chǎn)品研發(fā)停滯。

另一方面是伴隨著尼康和佳能的崛起,美國光刻機(jī)市場被日企一步步蠶食。自家光刻機(jī)自然用上自家的光刻膠。這一時間段,日本的東京應(yīng)化(TOK)、信越化學(xué)等開始加大研發(fā)光刻膠,才有了后來的超越。

天時地利人和共同決定了IBM沒能走到最后,反倒是日企后來者居上,霸占了整個光刻膠市場。有時候不得不承認(rèn),技術(shù)過于先進(jìn)導(dǎo)致沒有配套產(chǎn)業(yè)出現(xiàn),新技術(shù)得不到廣泛應(yīng)用,對于企業(yè)來說也是巨大的挑戰(zhàn)。

03 日本光刻膠動向

對于如今的日本光刻膠企業(yè)來說,沒有了外敵,更多的是內(nèi)部斗爭,相互搶占市場,搶占下一次先機(jī)。所以,近期富士膠片、住友化學(xué)和信越化學(xué)都做了一系列的大動作。

根據(jù)日經(jīng)新聞報道,富士膠片正投資45億日元(4260萬美元)在東京西南部的靜岡縣生產(chǎn)工廠配備設(shè)備,最早將于明年開始批量生產(chǎn)極紫外光(EUV)光刻技術(shù)的光刻膠。

同時,住友化學(xué)將在2022財年之前為大阪的一家工廠提供從開發(fā)到生產(chǎn)的全方位光刻膠生產(chǎn)能力。由于其強(qiáng)大的市場,該公司已經(jīng)達(dá)成了向大型制造商提供產(chǎn)品的臨時協(xié)議。

另一巨頭,信越化學(xué)則將耗資約300億日元(2.85億美元),在中國臺灣地區(qū)和日本擴(kuò)廠,臺灣地區(qū)的云林廠將從2021年2月左右率先新增產(chǎn)能。

屆時,信越化學(xué)將開始在臺灣地區(qū)生產(chǎn)用于先進(jìn)極紫外光(EUV)光刻技術(shù)的光刻膠。日本新瀉縣直江津的工廠的新設(shè)備預(yù)定在2022年2月開始運(yùn)作。

04 日企擴(kuò)產(chǎn)的邏輯

從最近各家的動向來看,國產(chǎn)光刻膠項(xiàng)目頻繁上馬,日本的巨頭也在擴(kuò)大產(chǎn)能,像是大戰(zhàn)拉開序幕的前戲,實(shí)則有本質(zhì)的差別。

信越化學(xué)、富士膠片在日本與臺灣地區(qū)建廠,本質(zhì)上是要滿足全球代工企業(yè)與面板產(chǎn)業(yè)的需求。由于疫情帶動全球在線辦公、醫(yī)療等相關(guān)領(lǐng)域的拉升,持續(xù)推升了電源管理芯片、CIS影像傳感芯片、面板驅(qū)動芯片等需求熱絡(luò)。

再加上12寸邏輯IC、存儲器相關(guān)需求穩(wěn)定,晶圓代工需求旺盛,各大企業(yè)相繼出現(xiàn)了產(chǎn)能滿載的現(xiàn)象,甚至晶圓代工的交期被拉長。在面板產(chǎn)業(yè)上,疫情拉動面板需求,LG本來已經(jīng)打算在今年關(guān)閉LCD廠,因?yàn)橐咔槔姘逍枨?,又給LG的LCD面板續(xù)了一口氣,宣布暫時先不關(guān)廠了。

另一方面,臺積電作為全球第一代半導(dǎo)體代工企業(yè),產(chǎn)能早已出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象,再加上5nm的量產(chǎn)和3nm的研發(fā),對光刻膠需求進(jìn)一步拉大,以上多種因素才是信越化學(xué)為何在臺灣地區(qū)和日本建廠的根本所在。

05 國產(chǎn)光刻膠的發(fā)展邏輯

國內(nèi)光刻膠企業(yè)最近動作頻出的原因,一方面是市場需求上升,另一方面也是自身需求所致。

從日本的光刻膠發(fā)家史不難發(fā)現(xiàn),日本的光刻膠是伴隨著本國的半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)一起崛起的,所以光刻膠必須要有配套產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)才能一步步做起來。

近年來,國產(chǎn)面板得到了突破性發(fā)展,但是很多上游原材料配套不足,供應(yīng)鏈都在海外,導(dǎo)致成本高企,所以這也給了國產(chǎn)光刻膠一個機(jī)會。再加上國內(nèi)晶圓代工近兩年取得較大的進(jìn)步,對國產(chǎn)光刻膠需求也在明顯上升,這些都為國產(chǎn)光刻膠發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。

另一個層面來講,國產(chǎn)光刻膠需要獨(dú)立自主。雖然光刻膠的市場不大,但是有些產(chǎn)業(yè)的存在不僅僅是能否賺錢的問題,而是出于戰(zhàn)略需求。

回顧去年日本斷供韓國光刻膠事件,強(qiáng)大如韓國,依然被一個小小的光刻膠所卡死。所以應(yīng)該有國產(chǎn)光刻膠的存在,保證自身的戰(zhàn)略安全,這也是最近發(fā)改委為何會發(fā)文,要加快光刻膠、大尺寸硅片等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的原因所在。


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