5月27日，一則日本將對中國斷供光刻膠的消息震驚資本市場。據(jù)外媒透露，日本光刻膠龍頭企業(yè)信越化學將限制向中國多家一線晶圓廠供貨KrF級別光刻膠，迫使晶圓廠恐將面臨缺失光刻膠的窘境。
斷供尚未正式落地，但市場對斷供光刻膠的恐懼卻率先反應的股價上。27日收盤，容大感光、晶瑞股份等國產(chǎn)光刻膠概念股紛紛漲停。
從市場規(guī)模上看，在半導體產(chǎn)業(yè)鏈條中，光刻膠只不過占比不足1%的細小市場。數(shù)據(jù)顯示，2020年全球半導體市場規(guī)模4260億美元，而應用于半導體市場的光刻膠規(guī)模卻僅為19億元，僅占半導體行業(yè)的0.4%。
究竟市場為何會因為小小的光刻膠而引發(fā)如此震動？投資者們又在擔心什么？
01 持續(xù)迭代的光刻膠
光刻膠涉及到PCB、LCD和半導體三個應用方向，本文探討的核心就在于被市場關(guān)注的半導體光刻膠。
光刻工藝是芯片制造的精髓，成本約占芯片總成本的35%，耗時約占整個芯片總耗時的50%。光刻并非由光刻機直接用激光在硅片上雕刻而成，而是一系列復雜流程才獲得的最終結(jié)果。
半導體制作過程中，光刻膠是必不可少的核心原料，缺了它就將讓半導體的光刻流程陷入癱瘓。具體而言，光刻會涉及七大流程：涂膠、前烘、曝光、顯影、豎膜、刻蝕、去膠。
需要首先在硅片上涂抹一種能夠改變硅片溶解度的光致抗蝕劑，也就是光刻膠。然后經(jīng)過曝光（改變光刻膠溶解度）、顯影（利用顯影液溶解改性后光刻膠的可溶部分）處理。
由于光刻膠改變了部分溶解度，因此沒有被涂抹的地方就會被溶解，由此形成圖案，最終再通過刻蝕在硅片上畫出電路圖。
按照成分考量，光刻膠主要由五部分組成，分別是感光樹脂（聚合劑）、增感劑（光引發(fā)劑）、單體（活性稀釋劑）、溶劑與助劑。
其中，光引發(fā)劑和樹脂是光刻膠的最核心部分，樹脂起到聚合作用，形成光刻膠的骨架；光引發(fā)劑是光刻膠材料中的光敏成分，能發(fā)生光化學反應。
從光刻技術(shù)正式被應用起，整個行業(yè)就處于不斷迭代之中，光源與光刻膠是光刻技術(shù)迭代的核心。
就光刻膠而言，其波長由紫外寬譜向ｇ線（436nm）、ｉ線（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、F2（157nm）、EUV（13.5nm）的方向轉(zhuǎn)移，并通過分辨率增強技術(shù)不斷提升光刻膠的分辨率水平。
實際上，光刻膠的進化趨勢與摩爾定律相匹配。1965年，英特爾公司創(chuàng)始人戈登·摩爾提出了一個關(guān)于計算機存儲器發(fā)展趨勢的報告，在其中它獲得了一個驚人的發(fā)現(xiàn)：在每個新的芯片大體上包含其前任兩倍的容量，每個芯片產(chǎn)生的時間都是在前一個芯片產(chǎn)生后的18-24個月內(nèi)。
這就意味著處理器的工作效率翻倍，而成本則降至至一半。對于采用光刻技術(shù)進行加工的半導體而言，光刻的線寬極限和精度直接決定了集成路的集成度、可靠性和成本。
根據(jù)摩爾定律，由于光源波長與加工線寬呈線性關(guān)系，這意味著光源采用更短的波長將得到更小的圖案、在單位面積上實現(xiàn)更高的電子元件集成度，從二獲得更高的性能與更低的成本。
由此不難發(fā)現(xiàn)，看似不起眼的光刻膠實則是一個不斷進化中的行業(yè)。
02 背后的密碼
縱觀現(xiàn)階段光刻膠產(chǎn)業(yè)格局，日本一家獨大，美國尚可自足，中國仍處于追趕之中。
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全球光刻膠市場中，日本份額占比達到72%，而中國企業(yè)的市場占有率不足13%。如果進一步聚焦生產(chǎn)難度更大的半導體光刻膠市場，中國企業(yè)的占有率就更微乎其微。
追根溯源，美國柯達其實是光刻技術(shù)的最早應用者，而在很長一段時間中，美國企業(yè)都在光刻膠技術(shù)方面遙遙領(lǐng)先。
但真正的轉(zhuǎn)折點其實并不產(chǎn)生在光刻膠本身，而是由上游光刻機所主導。從1976年開始，日本企業(yè)尼康、佳能全面布局光刻機領(lǐng)域，而美國光刻機龍頭就成為它們效仿的對象。
像很多追趕中的企業(yè)一樣，由于性能優(yōu)越，日本光刻機很快追上了美國產(chǎn)品。
1986年，半導體市場大滑坡，表現(xiàn)在公司層面就是龍頭公司巨額虧損，裁員、降薪接踵而至，這讓曾經(jīng)風光無限的美國光刻機市場慘遭重創(chuàng)。另一方面，日本企業(yè)的崛起并在此時當時次時代產(chǎn)品KrF光刻機實現(xiàn)趕超。
光刻機市場的反超傳導至配件光刻膠市場，1995年東京應化實現(xiàn)KrF光刻膠商業(yè)化，徹底打破了以IBM為首的美國企業(yè)的壟斷。在1986年的光刻機大變局后，日本企業(yè)代替美國企業(yè)成為了世界光刻機的焦點，而美國則徹底淪為配角。
光刻膠需求量很小，所以很少有巨頭“ALL IN”這一單品市場，它大多數(shù)還是作為大型化學公司的一個部門而存在。同時作為光刻機的配套產(chǎn)業(yè)，其背后則直接與國家產(chǎn)業(yè)力量高度相關(guān)。
如果單從產(chǎn)品本身出發(fā)，相信光刻膠的合成并不困難，但其卻面對與光刻體系的適用性的限制。單就光刻膠本身而言，其本身并不具備變準化，各家的產(chǎn)品也會因為幾種原料配比的差異而產(chǎn)生不同的效果。
在光刻的7大流程中，單一光刻膠的改變，很可能引發(fā)其它流程的連鎖反應，甚至會對最終的結(jié)果造成極大的影響。為了保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性，在取得穩(wěn)定的光刻膠供給后，客戶們并不愿意輕易更換其它產(chǎn)品的。
光刻膠市場需求量本就有限，同時客戶還被深度綁定，這就讓光刻膠新入局者缺乏動力，而缺乏與之匹配的高端光刻機，亦是阻礙中國光刻膠發(fā)展的核心因素之一。
但這并不意味著中國企業(yè)不存在機會。縱觀光刻機發(fā)展歷史，在尖端光刻機市場，日本尼康已經(jīng)被荷蘭ASML趕超；而半導體制造中，整個產(chǎn)業(yè)也從日本轉(zhuǎn)移到了中國和韓國。如此來看，中國光刻膠企業(yè)是存在發(fā)展機會的。
03 產(chǎn)業(yè)暗戰(zhàn)
盡管日本已經(jīng)不再是最頂尖的光刻機制造者，但其依舊憑借在光刻膠企業(yè)的多年積累，申請了大量的專利和技術(shù)儲備，并利用產(chǎn)能去限制潛在競爭者。一定程度的上，小小的光刻膠已經(jīng)成為日本的戰(zhàn)略武器。
2019年，日本就曾宣布對韓國進行出口管制，而制裁的核心正是聚焦于氟聚酰亞胺、光刻膠、高純度氟化氫三種材料產(chǎn)品。從用途來看，這三種材料分別是顯示面板、半導體芯片制造中的核心材料，同時日本也在這三項材料中占據(jù)統(tǒng)治地位。
在當時的清單上，15~193光刻膠是使用氟化氫（ArF）光源的半導體光刻膠。1~15以下的是極紫外線（EUV）用光刻膠。而這些正是當時三星電子和SK海力士在半導體生產(chǎn)中所需要的的核心材料。
由于高端光刻膠的保質(zhì)期為6-9個月，保存較為困難，因此企業(yè)很難通過大規(guī)模儲存的方式來避免被“卡脖子”的窘境，這也就導致即使是韓國這樣的芯片強國，也不得不面對潛在的停產(chǎn)困局。
據(jù)韓國貿(mào)易協(xié)會統(tǒng)計，在日本制裁的2019年，韓國芯片設(shè)備最大的進口國依然是日本，進口規(guī)模高達3296億美元，由此可以看出日本在芯片行業(yè)的深厚積淀。
從韓國身上，中國相關(guān)企業(yè)可以找到答案，半導體項目需要長時間投入、重資布局，這一過程中，勢必會遇到險阻，也有可能遭遇困境。這是一條荊棘之路，但同時也是一條必經(jīng)之路。
04 光刻膠的中國軍團
正如前文所述，光刻膠市場規(guī)模很小，同時由于產(chǎn)業(yè)限制，參與者很難快速獲得可觀的利潤。如果單純從財務(wù)角度看，光刻膠并非一個好的生意。
另一方面，從摩爾效應出發(fā)，光刻機的迭代已經(jīng)十分迅速，目前中國企業(yè)落后明顯，因此中國的光刻膠企業(yè)不應該再將高昂的研發(fā)費用投入到低端光刻膠市場，而是應該對準目前和未來的主流市場。
如果目前中國光刻膠企業(yè)還按照行業(yè)發(fā)展規(guī)律從低端向高端一步一步研發(fā)，那么勢必會受累于此，導致最終入不敷出。
從某種意義而言，光刻膠不是一個單純的國產(chǎn)替代邏輯，而其真正存在的機會，就是中國企業(yè)誰能跟誰主流，打破日本年的壟斷。
就信越化學斷供的KrF級別光刻膠而言，這正是當年日本趕超美國成為龍頭的產(chǎn)品，本就是一款并不那么新的產(chǎn)品。然而即使是這一級別，國內(nèi)能夠參與其中的公司也只有寥寥數(shù)家，更不要提后續(xù)的ArF級別和EUV級別產(chǎn)品了。
縱觀目前中國光刻膠市場，涉足研發(fā)KrF級別以上產(chǎn)品的公司共有五家：徐州博康、彤程新材、南大光電、上海新陽、晶瑞股份。
徐州博康成立于2010年，專注于中高端光刻膠研發(fā)。從2017年其，博康開始承擔國際02項目中的《193納米光刻膠的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化》，并于2019年正式被國家確定為光刻膠單體的國標制定單位。
目前，博康已經(jīng)成功開發(fā)I線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠和電子束光刻膠四大系列光刻膠產(chǎn)品，同時集合了單體、樹脂等光刻膠上游材料和光刻膠的全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)。
徐州博康并未上市，2020年1月華懋科技通過產(chǎn)業(yè)基金向徐州博康進行投資，產(chǎn)業(yè)基金東陽凱陽擬出資 3000 萬元向徐州博康增資，增資后持有徐州博康 1.186%股權(quán)，同時獲得 5.5 億元無條件轉(zhuǎn)股權(quán)和 2.2 億元股權(quán)轉(zhuǎn)讓權(quán)，若全部轉(zhuǎn)股合計持有 31.63%股權(quán)。
彤程新材是新材料綜合服務(wù)商，通過收購，獲得北京科華56.56%股權(quán)，成為公司第一大股東。由此成功的從橡膠廠商切換至光刻膠賽道。同時其還擁有另一家光刻膠廠商北京北旭電子45%的股份。
北京科華成立于2004年，去年營收 8928 萬元，是中國大陸銷售額最高的國產(chǎn)半導體光刻膠公司，旗下產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋KrF（248nm）、I-line、G-line、紫外寬譜的光刻膠及配套試劑。公司擁有中高檔光刻膠生產(chǎn)基地，能夠?qū)崿F(xiàn)KrF級別產(chǎn)品的百噸量產(chǎn)。
2010 年起，北京科華承擔 KrF 光刻膠國家 02 專項，并于 2014 年完成產(chǎn)業(yè)化并形成銷售，2020 年 KrF（248nm）光刻膠銷售 286萬元，是唯一可以批量供應KrF光刻膠給8寸和12寸客戶的本土光刻膠公司。
晶瑞股份產(chǎn)品涉及超凈高純試劑、光刻膠、功能性材料、鋰電池材料和基礎(chǔ)化工材料等。公司的光刻膠由公司的子公司蘇州瑞紅生產(chǎn)，擁有國家 02 重大專項資助的一流光刻膠研發(fā)和評價實驗室。
蘇州瑞紅承擔的 02 國家重大專項光刻膠項目已通過驗收并實現(xiàn)銷售，紫外負型光刻膠和寬譜正膠及部分 g 線等高端產(chǎn)品已規(guī)模供應市場數(shù)十年，i 線光刻膠近年已供應國內(nèi)頭部芯片公司，高端 KrF（248nm）光刻膠完成中試，產(chǎn)品分辨率達到了 0.25～0.13m 的技術(shù)要求，建成了中試示范線。
上海新陽主營開發(fā)銅互連電鍍液及添加劑、蝕刻后清洗液、ArF干法、KrF、I線光刻膠、底部抗反射膜等配套材料。
2016年底公司立項開發(fā)集成電路制造用高端光刻膠，公司已研發(fā)獲得多個ArF干法、KrF厚膜光刻膠產(chǎn)品配方、工藝數(shù)據(jù)和技術(shù)參數(shù)，得到了多次可重復的實驗室曝光結(jié)果，關(guān)鍵曝光參數(shù)已經(jīng)達到了光刻生產(chǎn)工藝對商用光刻膠可以進行中試產(chǎn)品驗證的基本要求。
南大光電是一家專業(yè)從事高純電子材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)，公司正式成立于 2000 年，技術(shù)來源于南京大學。
2020年12月，南大光電自主研發(fā)的ArF光刻膠產(chǎn)品成功通過武漢新芯的使用認證，成為通過產(chǎn)品驗證的第一只國產(chǎn)ArF光刻膠。
建立ArF光刻膠產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)線，形成年產(chǎn)25噸ArF（干式/浸沒式）光刻膠產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品性能滿足90nm-14nm集成電路制造的要求，在通過下游客戶使用認證后實現(xiàn)批量銷售。
五家公司誰能跑贏，這存在著變數(shù)，但這卻很可能是半導體行業(yè)未來發(fā)展的風口。我們的半導體行業(yè)想要真正強大，不僅需要突破制造端的限制，還要突破原材料端的封鎖。
05 結(jié)語
總體而言，疫情是中國企業(yè)整體崛起的一次機會。
縱觀國際疫情肆虐，而國內(nèi)疫情控制極好，不僅很早就復產(chǎn)復工，而且很多行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)超越疫情前水平。
過去幾年，很多外資企業(yè)將產(chǎn)業(yè)基地搬移至東南亞國家，而在疫情之下，已經(jīng)開始有部分企業(yè)重新回歸中國。從這方面看，中國制造依然有著強勁的優(yōu)勢。
聚焦半導體材料行業(yè)，雖然日本依然有著其它國家無可比擬技術(shù)實力，但在下游市場，中國產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成為不可或缺的一環(huán)，這種大趨勢下，中國企業(yè)的自主可控話將是大勢所趨。
突發(fā)的光刻膠斷供消息，對于中國半導體企業(yè)而言可能并不是壞事，這讓投資者重新將注意力投回到了中國半導體行業(yè)。
光刻膠行業(yè)雖然僅占半導體整體的不到1%，但這確實必須爭下來的1%。
