林北的投资笔记：用通俗的话讲明白半导体光刻胶产业情况

原标题：林北的投资笔记：用通俗的话讲明白半导体光刻胶产业情况 来源：林北的投资笔记

光刻胶也叫光阻或光阻剂，顾名思义，是用来挡光的，它是一种对光敏感的物质，通过特定光源（如紫外光、离子束等）照射，会发生局部溶解度的变化。光刻胶分为负性胶和正性胶，光照过后变得不可溶的是负胶，反之叫正胶，正胶相对普及一些。

什么是光刻胶？

光刻胶也叫光阻或光阻剂，顾名思义，是用来挡光的，它是一种对光敏感的物质，通过特定光源（如紫外光、离子束等）照射，会发生局部溶解度的变化。光刻胶分为负性胶和正性胶，光照过后变得不可溶的是负胶，反之叫正胶，正胶相对普及一些。

鉴于光刻胶的这种特性，可以用来在纳米级的芯片上蚀刻线路图。我们可以在硅晶圆片上布置一层仅几纳米厚的金属层，然后在上面涂一层光刻胶。然后我们可以用光把掩膜板，也就是类似“底片”上的电路图，照射到光刻胶上，让需要蚀刻的部位受光，需要保留的部位不受光，这就是所谓的“光刻”工艺。接着，用显影液把受光的区域洗掉，掩膜板上设计好的线路图就这么“复制”到硅晶圆片上了。那些暴露出来的金属层就可以继续用来加工处理，而未溶解的光刻胶则保护其他部分不受影响。所以，要把纳米级的精细电路图“画”到硅片上，就离不开光刻工艺，更离不开光刻胶材料。光刻工艺耗费的成本占总成本的35%，和硅片本身的成本比例（38%）差不多，耗费的时间更是达到总工艺的一半，是半导体生产的最关键环节。

其中，光刻胶及其辅助材料耗费的成本占比并不高，分别是5%和7%，但其中的关键性、重要性，不能用材料价值来衡量。其技术难点在于精密度，比如在晶圆片上涂胶时，误差不能超过0.01微米（约10纳米），胶体每升含有的金属杂质必须少于0.1微克，颗粒个数更是几乎不能有。而且光刻胶的研究需要昂贵的曝光机，光刻过程需要光刻机等设备，荷兰ASML光刻机一台高达1亿美元，1年仅能制作20几台。

最后再逼逼几句光刻胶的分类和技术趋势

光刻胶的分类很多，按照显示效果，可分为前面提到的正性和负性光刻胶；按照化学结构分类，可分为光聚合型、光分解型、光交联型和化学放大型。但笔者认为，比较重要的是按曝光波长分类，因为这体现了加工的分辨率，也反映出未来光刻胶的技术趋势。

按照曝光波长分类，可分为：

紫外光刻胶（300~450nm）深紫外光刻胶（160~280nm）极紫外光刻胶（EUV，13.5nm）电子束光刻胶离子束光刻胶X射线光刻胶

通常来说，波长越短，加工分辨率越佳，所以随着芯片制程工艺的不断进步，对光刻胶分辨率的要求也越来越高，从微米级到现在纳米级的蚀刻，甚至将来可能到原子级的蚀刻。总体上，光刻胶的技术发展趋势是波长越来越短。

因此，我们可以对光刻胶的分类做个总结。

从上图可以看出，光刻胶的三大应用场景是PCB、面板和半导体。用于PCB、显示面板的光刻胶，分辨率要求并不高，紫外全谱即可搞定。“卡脖子”的地方在半导体领域，g线、i线光刻胶用于350纳米以上的波长，属于紫外光刻胶；ArF、KrF光刻胶用于22-150纳米波长；22纳米以下要用到EUV，属于极紫外光刻胶。

以上的g线、i线、ArF、KrF等，是光刻胶不同产品类型的名称，无需对名称意义做过多深究，只需记住它们的名字，即可对照各企业的产品线，了解它们的技术水平。接下来重点讲一下半导体领域要用到的光刻胶产品类型。

（1）g线、i线光刻胶

g线、i线光刻胶诞生于20世纪80年代，由近代德国科学家约瑟夫·弗劳恩霍夫命名。当时的半导体制程还不那么先进，主流工艺在800-1200纳米之间，波长436纳米的光刻光源即够用。到了90年代，制程进步到350-500纳米，相应地要用到更短的波长，即365纳米的光源。刚好，436纳米和365纳米分别是高压汞灯中能量最高、波长最短的两个谱线，而高压汞灯的技术已经成熟。

所以，用于500纳米以上尺寸半导体工艺的g线，以及用于350-500纳米之间工艺的i线光刻胶，被广泛应用，因为分辨率要求不高，这两种光刻胶都可用于6寸晶圆片，以及平板显示等较大面积的电子产品的制作。因为i线光刻胶还可以用于8寸晶圆片，所以目前市场需求依然旺盛。

（2）ArF、KrF光刻胶

到了90年代末，半导体制程工艺发展到350纳米以下，g线和i线光刻胶已经无法满足这样的需求，于是出现了适用于248纳米波长光源的KrF光刻胶，和193纳米波长光源的ArF光刻胶。它们都属于深紫外光刻胶，和g线、i线有质的区别。

随后的20年里，ArF光刻胶一直是半导体制程领域性能最可靠，使用最广泛的光刻光源。在21世纪以后，在浸没光刻、多重光刻等新技术的辅助下，ArF光刻系统突破了此前65nm分辨率的瓶颈，在45nm到10nm之间的半导体制程工艺中，ArF光刻技术仍然得到了最广泛的应用。

目前，境外晶圆厂主流工艺是14纳米，中国大陆晶圆代工龙头中芯国际的制程是28纳米，虽然三星和台积电已有10纳米以下工艺技术，但尚未大规模应用。

因为可以面向当前主流的制程工艺，可用于8寸和12寸晶圆片，ArF光刻胶是市场需求的主流，占比约45%。KrF则多用于8寸晶圆片。

（3）EUV

也就是极紫外光刻胶，使用波长为13.5纳米的紫外光，可以用于10纳米以下的先进制程，但目前EUV光刻机只有荷兰ASML能制造。在当下这个2020年，正处于EUV光刻技术诞生，已经流行20年之久的KrF、ArF光刻胶即将面临技术变革的时期。

当前，富士胶片、信越化学、住友化学3家日本龙头公司合计申请了EUV光刻胶80%以上的专利，其中，JSR和东京TOK有向市场供货的能力。

市场规模及未来前景

2019年全球光刻胶市场规模预计近90亿美元，自2010年至今CAGR约5.4%。预计该市场未来3年仍将以年均5%的速度增长，至2022年全球光刻胶市场规模将超过100亿美元。

其中，按下游用途不同，可分为面板光刻胶、PCB光刻胶、半导体光刻胶和其他光刻胶，这4种分类的市场占比几乎相同，平分各约25%的市场份额。

从中国大陆的角度看，本土光刻胶供应规模年化增长率11%，高于全球平均5%的增速。2019年中国光刻胶市场本土企业销售规模约70亿元，全球占比约10%，但仍然以低端的PCB光刻胶为主（占比94%），平板显示、半导体用光刻胶占比极低（分别是3%、2%），供给需求失衡严重。

在以下3种动力的驱使下，光刻胶还会继续保持高速增长：

市场因素：5G、新能源汽车等新兴产业本身的需求拉动。政治因素：国产替代势在必行。产业链因素：晶圆制造产能持续向中国大陆转移，目前中国大陆是仅次于中国台湾、韩国的第三大生产基地，但增长率远超前两者。

在以上3种力量的叠加下，国内光刻胶市场规模将于2020年达到176亿元，增速在10-15%。

光刻胶的三大应用场景是PCB、显示面板和半导体。

（1）PCB领域

PCB是中国大陆应用最广泛的市场，但增速不高，约3-4%左右，2020年市场规模将达到85亿元人民币。PCB光刻胶主要分干膜、湿膜两种，湿膜在很多领域有替代干膜的可能性，而且PCB要求的分辨率不高，对光刻技术的要求也不高，不必太担心“卡脖子”的情况。

（2）显示面板领域

随着国内面板产能扩大，预计复合增速25%左右，预计到2020年，全球面板光刻胶市场规模将达到23.7亿美元，其中国内规模10.2亿美元（约67亿人民币），接近和PCB一样的水平。 其中，彩色光刻胶需求占比最大，超过60%，TFT光刻胶和黑色光刻胶占比分别约23%、14%。

（3）半导体领域

随着晶圆厂扩产和国产替代的趋势，预计2020年国内半导体光刻胶的市场规模将达到24.8亿元，保持在20%左右的增速。其中，ArF光刻胶需求占比最大，约45%，g线、i线、KrF光刻胶合计占27%。

光刻胶产业格局

（1）全球格局

从全类型的光刻胶市场来看，前5大厂商占据了全球87%市场份额，其中日本的4家公司占到了72%。

如果从当下最先进的半导体ArF光刻胶来看，比例更为集中，前4大均为日本公司，分别为JSR（24%）、信越化学（23%）、东京TOK（20%）、住友化学（15%），美国杜邦也就4%左右。

单从KrF来看，前5大分别为东京TOK（34%）、信越化学（22%）、JSR（18%）、美国杜邦（11%）、韩国企业（5%）。

ArF和KrF光刻胶是当前半导体制造的主流材料，由此可以看出，该领域的垄断非常严重。日韩摩擦期间，日本对韩国禁运光刻胶，而作为全球重要晶圆代工基地的韩国，直接被掐断了经济支柱，可见光刻胶的战略意义。中国的光刻胶技术和美日有2-3代差距，国产光刻胶目前还只是用于一些低端领域，比如PCB光刻胶，国产替代率接近一半；但在半导体领域，尤其是ArF和KrF光刻胶，就几乎全靠进口。

所以说，光刻胶，可能是所有半导体材料中最容易被卡脖子的那个环节。

（2）国内情况

首先，最乐观的领域在LED光刻胶，国产替代率100%；其次是PCB用的湿膜光刻胶、感光阻焊油墨，替代率46%。虽然PCB用的干膜光刻胶几乎全部进口，但实际上湿膜光刻胶分辨率高于干膜，价格更低廉，正在对干膜光刻胶的部分市场进行替代。

接着在LCD（液晶显示器）领域，主要有彩色及黑色光刻胶、LCD触摸屏用光刻胶、TFT-LCD正性光刻胶。除了LCD触摸屏光刻胶外，另外两种大部分还得靠进口。

最后是半导体领域，g线、i线光刻胶的替代率还只有15%，更别提KrF、ArF和EUV了。主流的ArF目前全部依赖进口，中国公司在中高端市场普遍不具备竞争力。

产业链上下游格局

光刻胶的下游主要是晶圆厂、面板制造厂等，上游原材料主要是树脂、溶剂、感光剂等。从下图可以看出，占原材料成本50%左右的树脂基本由日本巨头把握。

山东圣泉虽有提供树脂的能力，但符合光刻胶要求的仅30%。强力新材可以提供光敏剂，但仅能用于PCB，无法满足面板和半导体的要求。因此，中国公司不但在光刻胶缺乏竞争力，连上游原材料也被国外巨头把持，缺乏议价能力。

值得关注的国内公司

综上所述，最应该关注的应用领域在LCD和半导体这2个领域。

LCD的彩色及黑色光刻胶领域，主要关注永太科技、雅克科技、晶材科技、北旭新材、阜阳欣弈华、上海新阳、江苏博砚；TFT-LCD正性光刻胶领域，主要关注晶瑞股份、北京科华、容大感光、中电彩虹、飞凯材料、北旭电子。

半导体光刻胶方面，主要关注高端领域的北京科华、上海新阳、南大光电、晶瑞股份。

在以上公司中，非上市公司北京科华技术实力最强，EUV光刻胶已经通过02专项验收，是国内唯一。ArF光刻胶方面，北京科华和南大光电都处于研发阶段。晶瑞股份的g线、i线光刻胶已经实现量产，KrF还在中试阶段。总而言之，ArF光刻胶还没有一家实现量产，KrF只有北京科华实现量产。

（1）北京科华

即北京科华微电子材料有限公司，成立于2004年，g线、i线、KrF光刻胶已经实现量产，ArF光刻胶在研发中，EUV光刻胶已经通过“02专项”验收，目前看来应该是科技实力最强的国内光刻胶企业，只是现在还没有股改，所以近期看不出有上市的计划。上市公司高盟新材占有其3.22%股份。

（2）南大光电

曾经入股北京科华，后又把股权卖掉，单独成立光刻胶的子公司，18年拿到了国家科研经费，承担了与ArF有关的两项“02专项”研究任务，一起手就比较高端，但还没有市场化。目前公司的业务规模约4个亿，一半靠电子特气，一半靠MO源，光刻胶都还处于研发阶段。

前段时间南大光电公告，ArF光刻胶通过客户认证，股价暴涨。

（3）晶瑞股份

公司34%的业务是锂电池粘合剂，24%是湿电子化学品，光刻胶占比仅11%，该业务的年营业额约8000万左右。所供应的光刻胶主要是g线和i线，已经可以实现350纳米的分辨率，这个分辨率已经是i线中的高品质了，但还是只能满足8英寸晶圆的要求。在2019年年报上，KrF光刻胶完成中试，还没实现量产。

（4）汉拓光学

江苏汉拓光学材料有限公司，成立于2014年，已经研发出电子速光刻胶和深紫外光刻胶产品，在国内有一定的实力。

（5）容大感光

17年公司披露了自己正在研发i线光刻胶，还聘请了一个日本顾问。18年，开发完了“3D曲面玻璃用光刻胶”、“平板显示高分辨率正性光刻胶”，但未对参数做更多披露。19年，平板用光刻胶已经完成了中试和量产，开始取得订单，公司野心勃勃，表示有进军TFT面板和OLED光刻胶的打算。

在前瞻产业研究院于2020年9月30日整理的一份材料上显示，容大感光在g线和i线光刻胶上的状态是“产能建设”，在KrF和ArF上的进度是“研发”。从这个进度上看，基本可对标晶瑞股份，进度稍稍落后一点点。

（6）其他林北还来不及看但迟早会看的上市公司

上海新阳、永太科技、雅克科技、飞凯材料

所以欢迎关注我的专栏。

（7）其他可以关注的非上市公司

潍坊星泰克、欣奕华、江苏博砚电子、北旭电子（京东方全资子公司）

这个专栏的名字是“林北的投资笔记”，顾名思义，就是我日常工作的记录。有时候我要写个什么，都会自己翻看过去的笔记。

总有些人逼逼：你写了半天，结论呢？

结论不是没有，但能不能写出来是一回事，律师函警告咋办？你炒股亏了碰瓷我咋办？所以我总是不得不强调一句：本文是个人工作笔记，不作为投资建议。

最后再逼逼几句

还有的人总是拿一些数据抬杠，比如之前写鼎龙股份，我都写完半个月了才发布，因为我带了个年报学习小组，鼎龙股份是他们的作业，我不得不等他们作业做完了才发布自己的文章。

于是总有“大师”跳出来：你要是上周发布，还算你有点本事。

我回：何止上周，上个月写的。

还有个“大师”跳出来：看年报要仔细，鼎龙PE高是因为商誉减值。

我回：看文章也要仔细，我没发现它商誉减值？（而且我有说PE高跟减值没关系吗？）

还有这篇光刻胶报告，本来是写给领导的，这就为什么前面的文字正儿八经，到这里画风突变。

后来领导说：“你这像科普文章，不深度呀！”我想了想也是，得了，发出来吧。

但我写完的时候，其实也早就过了大半个月了，这里的数据，肯定不是今天“最新”的，我也懒得去一个个检查，但我相信过半个月不影响吧？要不你今年4月就别看去年的年报了好吧？

不说别的，南大光电是上周发公告称ArF通过客户认证了，但我几乎快写完这篇文章而且发给领导看的时候，南大光电还没有任何消息。

我想起来了，发布之前赶紧去补一下，不然肯定有杠精跳出来：看，我多NB，你多5B，南大光电都这么大一个事儿你都没写。

我又不是新闻工作者。

这两天碰到的杠精不少，逼逼几句。

(本文为爱股票社区林北的投资笔记发表，内容为作者个人观点，不代表爱股票平台，特此声明。)

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