| EN



加入我们

公司动态

行业资讯

政策法规

首页

首页

“卡脖子技术”之光刻胶，到底卡在哪里？

发布时间：

2022-02-08

分类：

化工技术宝典

行业资讯

　　光刻胶主要组分分为树脂、感光剂、溶剂及表面活性剂等添加剂。溶剂主要使光刻胶各组分分散其中，使光刻胶具备流动性，当前半导体和面板光刻胶所用溶剂主要为PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯，亦简称PMA);树脂与感光剂搭配使用，是光刻胶发挥感光作用的主要功能组分，不同类型的光刻胶其树脂和感光剂的成分有很大差别，依感光波长由长到短主要为酚醛树脂-重氮萘醌体系(g线/i线)、对羟基苯乙烯-光致产酸剂体系(KrF)、丙烯酸酯-光致产酸剂体系(ArF)、分子玻璃或金属氧化物体系(EUV)。其他添加剂包括表面活性剂、稳定剂等。

　　各类光刻胶中虽然各组分含量存在差异，但树脂含量一般在20%以下，总体来适用波长越短的光刻胶，其树脂含量越低，溶剂含量越高：g线/i线胶的树脂含量在10-20%左右，KrF胶树脂含量在10%以下，ArF胶及EUV光刻胶的树脂含量通常在5%以下。

　　光刻胶的另一重要组分即为感光剂，g线/i线胶及面板胶会使用包括DNQ(重氮萘醌)在内的光引发剂作为感光剂，而基于化学放大法的现代半导体光刻胶(KrF、ArF、EUV)均使用光致产酸剂作为主要的感光组分。

　　除树脂和感光剂外，溶剂和其他添加剂如流平剂、表面活性剂等，主要作用为使光刻胶形成均匀分散的溶液体系，其中各品种光刻胶所用溶剂绝大多数为丙二醇甲醚乙酸酯，海外简称PGMEA，国内又简称PMA。

　　面板光刻胶与半导体光刻胶有所区别，面板TFT光刻胶与半导体光刻胶中的g线/i线光刻胶较为类似，而彩色光刻胶与黑色光刻胶与面板光刻胶有本质上的区别：①半导体光刻胶无论正胶或负胶，其均为晶圆制造环节的耗材，在IC制造过程中会被最终除去而不会存在于芯片终产品中，相反面板彩胶和黑胶会留存在彩色滤光片中;②彩胶和黑胶为了呈现颜色需要加入颜料或染料，半导体光刻胶不需要。

　　日本占据产业链支配地位

　　从产业链供应体系来看，当前光刻胶及上游原材料产业链主要位于日本，除日本企业外，韩国SKC及美国陶氏杜邦亦有参与。

光刻胶究竟是怎样一个行业?

　　光刻胶，又称“光致抗蚀剂”，是光刻成像的承载介质，可利用光化学反应将光刻系统中经过衍射、滤波后的光信息转化为化学能量，从而把微细图形从掩模版转移到待加工基片上。其被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作，是微细加工技术的关键性材料。

　　一言以蔽之，光刻胶是光刻工艺最重要的耗材，其性能决定了加工成品的精密程度和良品率，而光刻工艺又是精密电子元器件制造的关键流程，这使得光刻胶在整个电子元器件加工产业，都有着至关重要的地位。

　　需要强调，尽管近年来光刻胶与芯片一起反复为媒体所提及，但它从来不是只用于半导体生产，甚至在三个主流应用领域(半导体、PCB、LCD)里，半导体光刻胶的市场规模也最小。受篇幅所限，本文将聚焦于受关注度最高，也是典型的“卡脖子”领域——半导体光刻胶，其它用途将仅作粗略介绍，不详细展开。

　　从整体产业链看，光刻胶上游为各类专用化学制品，属于精细化工行业;下游则为各类电子元器件制造行业。

　　从生产原材料看，光刻胶的上游为各类专用化学品，属于精细化工产业，包括光引发剂(光增感剂、光致产酸剂)、溶剂、成膜树脂及添加剂(助剂、单体等)。

　　从用量上来说，溶剂(主要为丙二醇甲醚醋酸酯，简称PMA)是用量最大的材料，含量最高可达90%，但在成本上并不突出，且不起关键作用;作为光化学反应的核心部分，光引发剂的用量仅有约1%~6%;树脂则在不同光刻胶产品中的用量区别很大。

　　从成本看，在半导体光刻胶领域，越先进的工艺，树脂成本占比越高：以 KrF(氟化氪)光刻胶为例，树脂成本占比高达约75%，感光剂约为23%，溶剂约为2%。

光刻胶的分类方式

　　光刻胶的分类方式多样化，总体来说遵循三大分类方式：

　　按化学反应原理和显影原理不同，可分为正性光刻胶与负性光刻胶;

　　按原材料化学结构不同，可分为光聚合型、光分解型、光交联型和化学方大型;

　　按下游应用领域不同，可分为PCB光刻胶，面板(LCD)光刻胶、半导体光刻胶以及其它光刻胶。

　　正性光刻胶与负性光刻胶

　　这一分类主要依据的是光照后显影时与显影液产生的化学反应，最终形成的图形与掩模版图形的对应关系。

　　正性光刻胶的曝光部分溶于显影剂，在蚀刻过程中光照到的区域会被等离子化气体蚀刻去除，最终留下的图样是曝光工序中光线所没有照到的区域，与掩膜版上的图形相同。

　　负性光刻胶与正性光刻胶相反，其曝光部分不溶解于显影剂，未被光照的区域会被去除，显影时形成的图形与掩膜版相反。

　　正胶与负胶两者的生产工艺流程基本一致，但性能上存在差异。从发展看，负胶最早应用于光刻工艺中，且有更耐腐蚀的优点。然而由于显影时易变形和膨胀，导致负胶在最为关键的分辨率方面性能不佳，不能用于先进制程的生产。

　　光聚合型、光分解型、光交联型和化学放大型

　　该分类方法依据的是原材料中，感光树脂的化学结构。其中的光聚合型和光分解性主要应用于正性光刻胶，而光交联型则是典型的负性光刻胶。化学放大型则是目前最为先进的类型，广泛的应用于先进制程。

　　PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶

　　这一分类依照的是光刻胶的应用领域，同时也是知名度最高的一种标准。

　　三种主要光刻胶中，PCB(印刷电路板，Printed circuit board)光刻胶最为低端，同时也是国产化率最高的领域，占PCB制造成本的3%~5%。可分为干膜光刻胶、湿膜光刻胶与光成像阻焊油墨。

　　凭借我国在劳动力和资源等方面的优势，21世纪以来，PCB产业开始向国内转移，国内厂商掌握了生产PCB上游关键材料的核心技术，在产能与成本上均有很强竞争力。数据显示，2019年全球PCB产值约637亿美元，我国PCB市场规模达到329.4亿美元，占全球市场的份额超过50%，是最大的PCB生产国。

　　数据来源：信达证券[2]，果壳硬科技制图

　　光刻工艺也是液晶面板制造的核心工艺，因此LCD光刻胶，也就是面板(Liquid Crystal Display)光刻胶同样是产业核心耗材。彩色滤光片是液晶显示器实现彩色显示的关键器件，占面板成本的14%~16%，其生产成本直接影响到液晶显示器产品的售价和竞争力;彩色光刻胶和黑色光刻胶是制备彩色滤光片的核心材料，在彩色滤光片材料成本中，彩色光刻胶和黑色光刻胶在整体成本中占比约27%[5]。

　　然而与半导体光刻胶类似，我国在面板光刻胶领域的国产化率同样不高，产能主要集中在相对低端的触摸屏光刻胶领域。附加值更高的彩色及黑色光刻胶，目前的市场被日韩厂商垄断。以需求最多的彩色光刻胶为例，东京应化、LG化学、东洋油墨、住友化学、三菱化学、奇美等日本、韩国和中国台湾企业占据了90%以上的市场份额，我国自主供应能力同样不强。

　　数据来源：信达证券[2]，果壳硬科技制图

　　在半导体领域，光刻工艺是最为核心、最为重要的加工环节，其成本约为整个芯片制造工艺的30%，耗时约占整个芯片工艺的40%~50%。而作为这一工艺的核心介质，半导体光刻胶的质量和性能是影响芯片性能、成品率及可靠性的关键因素，对整体光刻工艺有着至关重要的影响。

　　半导体光刻胶随着市场对半导体产品小型化、功能多样化的要求，而不断通过缩短曝光波长提高极限分辨率，从而适配不断发展的光刻工艺。

　　根据曝光波长不同，半导体光刻胶可进一步分为普通宽普光刻胶、g线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、以及先进的 EUV(<13.5nm)光刻胶。

　　其中，ArF光刻机涉及干法和浸没式两种工艺(区别在于镜头和光刻胶之间的介质是空气还是液体)，ArF光刻胶也对应分为干法和浸没式两类。EUV光刻胶则是制造难度最高的产品，也是7nm及以下制程芯片加工过程中的核心原材料。

　　可能有的读者也会见到DUV，即深紫外线(Deep Ultraviolet Lithography)这一名称，它指的是160~280nm的曝光波长，涵盖EUV前的一整代技术，目前在光刻工艺上指的就是KrF和ArF。

　　除了上述标准外，还有一种被称作F2，曝光波长为157nm的技术规格，但却惨遭淘汰，未能实现工业生产。主要是因这一规格在发展过程中被ArF正面击溃，背后涉及的是半导体行业最为重大的一次路线分歧，其结果塑造了我们如今看到的半导体加工业秩序。

　　当时以尼康、佳能为首的光刻机制造商试图主推157nm光源的F2规格，可提高20%左右的分辨率，但该路线有两个致命缺陷：

　　镜组使用的光学材料在157nm时均为高吸收态，吸收激光辐射后升温膨胀，产生形变造成球面像差。因此必须使用CaF2制造镜组。然而 CaF2镜组使用寿命短，且核心技术在尼康手中，产能较低，无法满足大规模应用的要求。

　　由于ArF的使用的光刻胶在157nm均有强吸收，光刻胶需要重新进行开发，投入产出比不高。

　　与此同时，台积电工程师林本坚提出了基于ArF光源的浸没式方案，即将镜头和光刻胶之间的介质由空气改成液体。借由这一方案，台积电得以将ArF193nm的曝光波长经过折射后，等效波长可实现134nm，通过改良现有技术在分辨率上反超了F2路线。同时由于这一方案是改造升级现有设备，在性价比方面有着碾压性的优势。更糟糕的是，F2无法透水，这导致其不能兼容浸没式技术[6]。

　　第一时间响应台积电提议的正是阿斯麦(ASML)，后者在2003年推出了第一台浸没式光刻机样机，成功抢占先机。而当尼康在2006年推出浸没式光刻机时，大势已去。最终，阿斯麦在2006年超越尼康成为光刻机龙头，确定了其在深紫外线时代的统治地位。

　　除了上述三大类光刻胶外，还有CCD摄像头彩色滤光片的彩色光刻胶、MEMS光刻胶、触摸屏透明光刻胶、生物芯片光刻胶、薄膜磁头光刻胶等更加多样化的类型。

光刻胶市场基本概况

　　需要注意的是，尽管光刻胶在电子元器件加工行业是核心材料，但整体市场规模并不大。

　　公开数据显示，2019年全球光刻胶市场规模预计约91亿美元，自2010年至2019年年复合增长率约为5.4%，推算2021年数据为百亿左右;同期中国本土光刻胶市场规模约在88亿人民币左右。

　　从细分市场看，在全球光刻胶市场，LCD、PCB、半导体光刻胶各自占有27%、25%和24%的份额，市场分布比较平均。其中，半导体光刻胶虽然占比最低，却是成长性最好以及技术难度最高的细分市场。

　　数据来源：公开资料，果壳硬科技整理

　　整体业态方面，全球光刻胶市场高度集中，日美把控着绝大部分市场份额。日本的JSR、东京应化、信越化学及富士胶片四家企业占据了全球70%以上的市场份额，整体垄断地位稳固。

　　数据来源：天风证券，果壳硬科技制图

　　具体到半导体领域，半导体光刻胶的特征与整体光刻胶行业的区别不大：市场规模小，集中度极高，日美企业垄断供应。

　　数据显示，2020年全球的半导体光刻胶市场规模约为17.5亿美元，虽然地位至关重要，在半导体整条产业链中的占比也非常之低[7]。同期全球半导体市场规模4260亿美元，计算下来，半导体光刻胶市场在行业整体中的占比仅有0.4%[8]。

　　细分市场方面，ArFi光刻胶(即浸没式ArF光刻胶)和KrF光刻胶的市场份额最大，均在30%以上，其次是g/i光刻胶，市场份额约为17%，EUV及其它类型半导体光刻胶合计仅有1%左右。但从未来发展看，作为代表着先进集成电路发展趋势的EUV光刻的关键耗材，EUV光刻胶对将芯片制程推进至5nm以下起关键作用，成长性无疑是最好的。

　　数据来源：前瞻产业研究院，果壳硬科技制图

　　在全球半导体光刻胶市场中，日本企业稳居垄断地位。2020年，日本企业在全球半导体光刻胶市场中占据的份额至少在60%以上，其中东京应化以25.6%的市场份额占据龙头地位;美国杜邦位列第二，市场份额为17.6%[9]。

　　数据来源：前瞻产业研究院，果壳硬科技制图

　　从细分市场看，2020年，日本东京应化在g/i线、KrF和EUV光刻胶市场的份额位列全球第一;JSR则以24.9%的市场份额把持着ArF光刻胶市场。

　　半导体光刻胶从全局到细分，市场集中度均非常之高：整体市场CR4(Concentration Ratio，行业集中度)近70%;ArF、KrF市场中，CR4均在74%以上;EUV市场则更为夸张，东京应化、信越化学和JSR三家日本公司的CR3高达99.9%，已经实现彻底垄断。

　　数据来源：前瞻产业研究院，果壳硬科技制图

　　聚焦本土市场，当前国内半导体光刻胶市场规模同样有限，但整体增速比较快。据美国半导体协会的数据显示，中国半导体光刻胶市场从2015年的1.3亿美元增长至2019年的2.5亿美元，并在2020年快速跃升至3.5亿美元，同比增长约为40%。

　　数据来源：前瞻产业研究院，果壳硬科技制图

　　我国半导体光刻胶的市场结构，2020年，ArF光刻胶占比40%;KrF光刻胶占比39%;g/i线光刻胶占比20%;EUV光刻胶则没有统计层面可见的数据。

　　数据来源：前瞻产业研究院，果壳硬科技制图

　　不过还是那句话，市场小不代表不重要。作为精密电子元器件制造最关键，甚至没有之一的耗材，发展光刻胶的必要性无论怎样强调都不过分。可是强调归强调，真到落地的时候，行业仍然面临着巨大困难。

至关重要的“糟糕”行业

　　虽然我们反复强调光刻胶在半导体制产业中的重要地位，但当前的国产替代进度，真的不怎么样。

　　从本土光刻胶的整体产业结构看，相对低端的PCB光刻胶仍然占国内94%左右的供应，而高端的面板光刻胶与半导体光刻胶非常之少。

　　数据来源：东北证券，果壳硬科技制图

　　具体到半导体，目前适用于6英寸硅片的g线、i线光刻胶的自给率约为10%，适用于8英寸硅片的KrF光刻胶自给率不足5%，而适用于12寸硅片的ArF光刻胶基本依赖进口，更先进的EUV则连研发都处于相当早期的阶段。产能上，国内企业的产品，仅g/i线光刻胶实现批量应用，KrF仅少数研发进度领先企业实现小批量应用，即使最乐观估计，国产光刻胶行业与国际先进水也有两代的差距。

　　当前国产光刻胶企业，进度比较不错的有被彤程新材(sh603650)收购的北京科华(KrF量产，EUV在研)，干法ArF胶已有小批量订单的南大光电(sz300346)，以及拥有可用于干法、浸没式ArF光刻机，可同时研发两种光刻胶，有望在2022年实现少量销售的上海新阳(sz300236)。这三家企业整体的研发进度相对靠前，研发设备比较齐全，且有正在建设中的产能。

　　之所以会如此，是因为无论从技术门槛，还是商业层面，整个光刻胶领域面临艰巨挑战，简单概括就是四个字：事多钱少。

　　复杂且全方位的技术困境

　　摆在光刻胶面前第一道绕不过去的坎，就是产品的配套测试需要光刻机。可这恰恰也是中国目前遭到限制的领域之一，而且比光刻胶还要严格。无论是国内企业还是阿斯麦(AMSL，荷兰公司，美资控股)方面都做了不小的努力，试图寻求一种方法绕过美国的封锁，但至今收效甚微。

　　在光刻胶的研发阶段，企业需要利用光刻机来验证产品以及配套化学试剂性能，是自主曝光检测必不可少的设备;在量产过程中，产线也需要通过光刻机作为检测设备，实现稳定的品控。

　　四个字概括：没有不行。

　　这形成了一个非常尴尬的局面：行业当前甚至缺乏验证产品究竟好不好用的能力。在这种尖端领域内搞“盲人摸象式”的研发也不现实，指望一家企业没有EUV光刻机就研发出可量产的EUV光刻胶，恐怕难度也不会比猴子敲出莎士比亚全集低很多。

　　所以，光刻胶想要突破，必须有来自光刻机方面的研发突破作为支撑。

　　另一方面，国内也不只是无法生产光刻胶，整体产业链都比较薄弱，供应链整合能力不强。树脂、单体等上游核心原材料的国产化率也并不高，现有工艺与国际先进水平有不小的差距，作为光刻胶核心原材料的专用化学品本身同样依赖进口。

　　与整体光刻胶行业本身类似，光刻胶的上游原材料端集中度同样很高，相关技术长期被少数几家企业掌控。国内企业只在PCB光刻胶上游有一定竞争力，但在面板和半导体光刻胶上游，供应商仍然普遍受困于技术积累不足、产能低、投入水平不高、打不开市场等问题。

　　以电子级酚醛树脂为例，由于量产的需求，在生产树脂中需要保证不同批次的高分子树脂的分子量分布和性能基本一致，导致成膜树脂的合成难度惊人，主导地位由日韩化工企业把持。而最常用的光刻胶溶剂，丙二醇甲醚醋酸酯(PMA/PGMEA)生产主要集中在美国、西欧等国家和地区，主要厂家是美国陶氏化学、伊士曼化学，荷兰利安德巴塞尔，德国巴斯夫等企业，技术研发史普遍超过30年，领先优势极为显著。

　　但这并非上游企业“不思进取”。由于国内光刻胶行业本身的发展比较缓慢，下游需求不强，上游供应商缺乏必要的研发动力，也没有理由在一个高度集中，竞对拥有数十年优势积累的行业强行开展市场竞争，这至少在商业上是极不经济的。目前想要解决上游原材料供应难，也需依赖光刻胶行业本身的快速发展带来的市场增量，为上游提供足够的利益驱动企业加大研发投入。

　　客户高度特化的需求，同样是个问题。在技术发展以及加速升级的驱动下，当前光刻胶下游的终端应用产品，表现出了趋向定制化和多样化的特征：下游不同客户的需求差异明显，即使同一客户的不同应用需求也不一致。

　　这就导致光刻胶的整体生产缺乏统一的工艺，每一类光刻胶使用的原料在化学结构、性能上均有所区别，要求使用不同品质等级的专用化学品。这就迫使制造商需要有能力设计出符合不同需求设计不同配方，并有相应的生产工艺完成生产。这属于行业的核心技术之一，对企业的技术能力要求比较高，目前本土企业还比较欠缺。

　　专利方面则是光刻胶行业的天堑。由于起步较早，日美企业在光刻胶领域的专利积累优势巨大。在产业化技术能力上，国际光刻胶企业针对核心产品建立了较全面的专利体系和地区覆盖。

　　根据智慧芽专利数据平台给出数据显示，目前，全球光刻胶第一大技术来源国为日本，专利申请量占全球光刻胶专利总申请量的46%;美国则以25%的申请量位列第二。中国则以7%的申请量排在韩国之后。从趋势上看，中国的光刻胶相关专利申请量正在快速增长，在2020年实现了对日本的反超。2020年，中国光刻胶专利申请量为1.29万项，日本光刻胶专利申请量下降至8982项。

　　然而受起步滞后影响，国内的光刻胶专利集中在成熟的工艺领域，核心专利仍然薄弱。以EUV光刻胶为例，国内仅有中科院化学所与北理工学术机构身份上榜。未来如何突破海外企业全面的专利壁垒，也会是个麻烦。

　　数据来源：智慧芽

　　极不清晰的商业前景

　　若说仅有技术面的困难还则罢了，偏偏光刻胶的商业化难度也很高。

　　首先是前期投入惊人。以晶瑞电材(sz300655)的“集成电路制造用高端光刻胶(ArF光刻胶)研发项目”为例，该项目拟投入仅4.9亿元，其中ArF光刻机的投资金额高达1.5亿元，占设备及安装费一项的44%，总投资的31%——仅仅一台光刻机的价格，就接近晶瑞电材2020年度归母净利润(0.8亿元)的两倍。

　　而且这还仅是ArF光刻机，先进的EUV光刻机更为夸张，当前报价已经超1.2亿美元。不过考虑到美方现阶段绝无松口的可能性，属于有钱也买不到、不让买的稀罕物。

　　前期的高额投入只不过是敲门砖，光刻胶还要面对漫长的客户验证周期。

　　由于光刻胶的功能性和质量对下游电子元器件的产品质量有着极为直接的影响，叠加行业的高度精密特征，任何质量问题都有可能给下游企业造成极其严重的损失。例如在2019年，台积电就曾因光阻原料污染导致上万片12英寸晶圆报废，直接损失达5.5亿美元 [14]——这哪怕对于台积电都不是个轻描淡写的数字，而以国内企业现阶段的体量来说，金额足以让负有赔偿责任的企业倒闭数次。

　　所以下游客户，对光刻胶此类专用化学品的采购非常谨慎，潜在供应商必须经受充分调研，其产品也需要经过充足验证，这就带来了漫长的认证流程。

　　数据显示，哪怕是面板光刻胶这样相对低端的产品，验证周期往往也要有1~2年，而关键的半导体光刻胶更是需要2~3年，这也带来了下游企业更换供应商的动机很弱，上下游深度绑定的现象。同时由于光刻胶自身高度多样化的产品特征，不同客户的测试要求与验证流程也不一致，带来了更为复杂的不确定性。

　　数据来源：前瞻产业研究院，果壳硬科技制图

　　如此一来，整个行业的商业化前景就很不乐观，投资门槛太高、前期投资回收周期过长，对于追求回报率的社会资本而言不够友好。

　　更何况，作为高精尖行业，永远都要面临一个最基本的风险，就是研发失败。如光刻胶般的尖端产品的研发工作不是种地，而且哪怕种地也要面临极端天气绝收的可能，大笔资金投入有去无回，项目未能取得预期成果都是再正常不过的事，这一点在以往的技术类文章中，果壳硬科技也曾多次提及。

　　这就对企业自身的经营状况有一定要求，至少要有稳定的现金流业务来对冲研发失败的风险。相比较之下，国内目前的企业普遍体量偏小，成熟度不高，整体抗风险能力比较一般，这无疑也是不容忽视的行业整体性困境。

Money, money never changes

　　在文章的最后一节，让我们聊一聊为何这么重要的领域，却鲜有入局者。

　　因为光刻胶确实不是个好生意。

　　纵观全文，我们可以发现，光刻胶行业集市场整体规模小、行业高度垄断、上游产品为高度特化的专用产品，应用面狭窄、技术门槛极高、研发成本极高、失败风险高、投资回收周期长等特征于一身，甚至还有不容忽视的政治风险——在当前的国际环境下，假如一家企业真的取得了较大突破，遭到美方制裁的概率不低(可参照AI四小龙的遭遇)。

　　从投资的角度看，这个行业违背了几乎每一条客观规律，可以说是要多劝退有多劝退。而这样的特征，在我国面临的具有“卡脖子”特征的细分技术上非常普遍。举个不太恰当的例子，就像是圆珠笔芯的钢珠一样，市场太小，太成熟，其他企业没理由花钱入局强行和垄断公司展开竞争，能不能成不谈，哪怕成了在商业层面也不划算。

　　典型的“可以，但没必要”。

　　这样的行业，自然也很难吸引社会资本进行投资。毕竟投资需要回报，需要收益，需要退出机制，而这些“高精尖”领域普遍缺乏这些关键特征，换言之就是想赚钱太难。行业与其豪掷数亿乃至数十亿追求糟糕的预期，还不如直接花钱买成品。

　　这种“造不如买”的模式，在芯片这种高度依赖国际分工的高精尖行业原本是十分通行且普遍的，整条产业链分布在全球范围内是正常生态(例如ASML的EUV光刻机的90%零部件来自进口)。

　　这种源自全球化进程的制造业模式，就是大名鼎鼎的“国际分工(International Division of labor)”。虽说国际分工在不同历史时期的含义不尽相同，不过望文生义的理解它不会有太多偏差。本文也不是一篇严谨的学术论文，不会在此讨论这一概念具体定义与全球实践。

　　只可惜，这种模式也只能建立在“逆全球化”不那么显著的国际形势下。如今意识形态冲突愈演愈烈，在任何行业任何产品都可能招致来自大洋彼岸制裁的今天——贵不贵，有没有可能浪费投资还重要吗?现在已经是最基本的有没有的问题了。

　　可这样一个集众多“反投资”特质于一身的行业又该如何发展?

　　自然离不开来自政策的强力扶持。只有国家层面给予行业以及社会资本足够的支持，才能激发投资热情，首先解决最基本的“钱”的问题。

　　其次，国内的光刻胶行业的上下游协同亟待强化。在光刻胶行业更为成熟的日本，为应对高度特化的下游需求、材料规格多样化、技术路线多的产业特征，一众企业形成了高度分工协作的产业集群。以上游材料光刻胶树脂为例，综研化学专注PCB光刻胶单体，大阪瓦斯化学等专注面板光刻胶树脂，而丸善石化、住友电木等企业负责光刻胶树脂制造。光引发剂也遵循类似的发展模式。国内企业经营产品覆盖面窄

　　在光刻胶上游原材料这一领域，国内企业所面临的市场环境同光刻胶产品的市场环境非常相似，在每种专用化学品领域国内企业都有所布局，但企业分布极不均衡，产品覆盖面较窄。

　　在技术含量相对较低的PCB光刻胶专用化学品领域，各国企业数量分布较为平均。而在面板显示及半导体光刻胶专用化学品领域，尤其是在半导体领域，由于关键技术积累少、产能规模小、资金投入有限以及品牌知名度小等原因导致企业数量分布不均。

　　国外的这些知名企业基本都是多元化综合性的化学品企业，覆盖多个化学品业务，例如美国的陶氏化学、日本的三菱化学、韩国的美源商事等等，它们不仅仅只涉及光刻胶专用化学品领域，其产业化还覆盖了下游光刻胶产品。

　　目前中国企业很难完全打入半导体光刻胶市场，尤其在KrF/ArF光刻胶用成膜聚合物领域基本被日美韩企业所垄断。即使国内有规模化量产供应，也是集中在G-line/I-line光刻胶用线性酚醛树脂以及双叠氮负性光刻胶用环化橡胶产品，例如圣泉是一家做酚醛树脂的公司，主要应用领域还是在非电子材料领域。

　　在光引发剂领域，强力新材具有一定市场竞争力，其主营光刻胶光引发剂业务，仅光刻胶用光引发剂产能近1600吨/年。

　　在单体领域，万润股份(ArF/KrF胶单体)、瑞联新材、博康信息(ArF胶单体)以及微芯新材(KrF胶单体)已有实现投产，但体量均不大，近日博康信息完成5.8亿元战略融资建设年产1100t光刻材料及10000t电子级溶剂。

　　在溶剂领域，外企垄断现象相对而言没有那么严峻，在国内江苏华伦、江苏天音化学、百川股份以及怡达股份均有规模化生产电子级丙二醇甲醚醋酸酯。

　　全球光刻胶专用化学品关键企业梳理(来源：TrendBank)

　　半导体光刻胶产业链标的：

　　面板光刻胶产业链标的：

　　虽然从毛利率角度，我国光刻胶企业劣势并不明显，但从营收体量来看，2019年JSR、TOK、信越化学的半导体材料相关业务板块(Digital solutions、Material business以及Electronics and Functional Materials)营收体量分别达到了93、63、144亿元(信越化学该业务板块包含产品种类较多，光刻胶占比预计相对较低)，而晶瑞股份和恒坤股份仅为0.79、1.10亿元，体量与日企相比差出近2个数量级。

　　从研发支出角度，国内光刻胶相关上市公司的研发投入占营业收入比重与日本龙头企业相比并未大幅落后，但从研发投入的绝对值来看，国内企业与日本龙头相差1-2个数量级。不论从行业地位、公司体量还是技术实力、研发投入的角度来看，国内光刻胶企业对日本龙头的追赶可谓任重道远。

　　并购梳理

　　在光刻胶产业的发展过程中，大量的公司经历了兼并收购，1970s-1980s期间，主要以欧美的光刻胶生产商为主导，到了1990s，日本光刻胶生产商TOK、JSR逐渐进入到了第一梯队。

　　老牌的光刻胶生产商柯达(Kodak)在1987年将光刻胶业务出售给联合碳化物公司(Union Carbide Corporation)，彻底剥离了光刻胶业务。而陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)在1999年又收购了联合碳化物公司(Union Carbide Corporation)，巩固了其全球最大化工公司之一的地位。后期经过陶氏(Dow Chemical Co.)与杜邦(Du Pont)的合并分立，现在光刻胶部分由新杜邦(Du Pont)的一个部门负责。

　　Hunt公司原本作为Olin Corporation的子公司开展光刻胶业务，1989年Olin出售了Hunt的光化学部分，后来更名为Fuji Hunt Photographic Chemicals，Inc.，成为了富士胶片(Fuji Film)的子公司。

　　希伯来(Shipley Company LLC)2003年将其干膜光刻胶业务出售给了台湾的长兴化工，后者将以Eternal的名称生产干膜光刻胶产品线，Shipley将在北美和欧洲以及亚洲的现有客户中分销整个Eternal干膜光刻胶产品线。

　　罗门哈斯(Rohm And Haas)于2009年被陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)收购，成为了陶氏化学先进材料部门的关键要素，这一部门将负责包括光刻胶在内的电子材料业务。

　　老牌的光刻胶厂商AZ Electronic Materials在2014年被默克集团(Merck KGaA)收购，之后改名为EMD Performance Materials，继续负责光刻胶材料的生产与研发。

　　A股主板上市公司

　　上海新阳

　　公司主营氟碳涂料及电子化学品，2019年及2020年第一季度，公司分别实现营收6.91、1.15亿元，同比分别增长20%、-6%;分别实现归母净利2.10、0.10亿元，同比分别增长3060%、59%。

　　公司2019年净利润较2018年大幅上升，有两方面的主要原因：一是公司将持有的上海新昇26.06%股权置换成硅产业集团7.51%股权及剩余股份按公允价值计量的投资收益两部分，增加了公司净利润;二是报告期公司对全资子公司考普乐2013年资产重组时形成的商誉计提减值准备，上述两方面因素轧抵增加公司净利润1.88亿元。2020年第一季度公司营业收入较上年同期下降,主要是受新冠疫情影响，涂料业务营业收入下降较多。净利润较上年同期有较大幅度增长，主要是公司集成电路制造用关键工艺化学材料业务增长幅度较大。

　　来源：wind、中信建投

　　公司在2016年底立项开发集成电路制造用高端光刻胶，目前在集成电路制造用ArF干法、KrF厚膜胶、i线等高端光刻胶领域已有重大突破。同时，积极布局半导体硅片、半导体湿法工艺设备、平板液晶显示用光刻胶等业务领域。公司在建产能5000加仑193nm干法光刻胶及配套材料和芯片高分辨率光刻胶系列产品500吨。

　　公司非公开发行募集的1.6亿元资金用于投资新设立的芯刻微进行“193nm(ArF)干法光刻胶研发及产业化项目”。截至2019年公司累计投入光刻胶项目的募集资金为6,886.28万元。芯刻微系公司的全资子公司，主要从事光刻胶的研发和销售。截至2019年芯刻微尚未产生营收。此外，公司参股了主要从事平板显示产业用相关光刻胶产品的开发、生产和销售的博砚电子。

　　光刻机方面，2019年12月公司在互动平台表示，KrF光刻机已完成厂内安装开始调试，ArF光刻机预计12月底到货。公司2019半年报在建工程中包含预算1.1亿元的光刻机，至2019年报该项目未在在建工程中列示。

　　南大光电

　　公司主营有机金属化合物(包括MO源等)、特种气体等，2019年及2020年第一季度，公司实现营收3.21、1.19亿元，同比分别增长41%、55%;分别实现归母净利0.55、035亿元，同比分别增7%，124%。

　　早在2015年，南大光电入股北京科华，宣布双方将共同开展193nm光刻胶的研究与产品开发。南大光电出资4272万元受让14.24%的股份，并增资8000万元，合计持有31.39%的股份。增资用途为两个部分：一部分用于补充北京科华的运营资金以支持其开发高端光刻胶(用于集成电路的248nm光刻胶等产品)市场;另一部分是基于北京科华的技术及产品优势，在目前公司455吨年产量的基础上，另外选址建立新生产线，新增年产量1720吨光刻胶及配套试剂产能。2019年6月，南大光电拟转让公司持有的北京科华的全部股权。截至2020年4月21日，仍持有北京科华9.18%的股权。

　　公司正在自主研发和产业化的193nm光刻胶项目，已获得国家02专项“193nm光刻胶及配套材料关键技术开发项目”和“ArF光刻胶开发和产业化项目”的正式立项，先后共获得中央财政补贴1.67亿元，地方配套1.33亿元。

　　公司组建了包括高级光刻胶专业人才的独立研发团队，建成1500平方米的研发中心和百升级光刻胶中试生产线，产品研发进展和成果得到业界专家的认可。目前“193nm光刻胶及配套材料关键技术开发项目”的研发工作已经完成，正在验收中。公司设立了光刻胶事业部，并由子公司宁波南大光电全力推进“ArF光刻胶开发和产业化项目”的落地实施。2019年项目完成环评和安评工作，基础建设按计划进行;已安装完成一条193nm光刻胶生产线，目前处于调试阶段。公司同时自主研发制备光刻胶用的高纯原材料，已研制出的光刻胶产品正在进行客户评估工作。

　　2020年4月，公司采购的193nm光刻机完成清关，运入宁波南大光电材料有限公司的车间，预计安装调试需要4-5个月的时间。

　　晶瑞股份

　　公司主导产品包括超净高纯试剂、光刻胶、功能性材料、锂电池材料和基础化工材料等，广泛应用于半导体、锂电池、LED、平板显示和光伏太阳能电池等行业。2019年及2020年第一季度，公司实现营收7.56、1.71亿元，同比分别增长-7%、-11%;分别实现归母净利0.31、0.04亿元，同比分别增-38%，-26%。2019年业绩下滑主要是受市场需求下降、市场竞争和折旧上升影响下滑较大。受新冠肺炎疫情影响，公司复工时间延迟，由于部分客户复工延缓，下游需求萎缩和物流受阻等原因，导致公司一季度营业收入下滑，归母净利较上年同期同比下降。

　　公司光刻胶业务主要由子公司苏州瑞红承担。苏州瑞红规模生产光刻胶已近30年，承担并完成了国家重大科技项目02重大专项“i线光刻胶产品开发及产业化”项目。公司紫外负型光刻胶和宽谱正胶及部分g线等高端产品已规模供应市场数十年，i线光刻胶近年已供应国内头部芯片公司，高端KrF(248nm)光刻胶处于中试阶段。

　　公司i线光刻胶产品取得扬杰科技、福顺微电子等国内企业的供货订单，并在士兰微、吉林华微、深圳方正等知名半导体厂进行测试。RZJ-325系列光刻胶、高粘附性光刻胶RFJ-210G取得晶安光电、水晶光电、扬杰科技、安芯半导体等国内行业龙头企业的供货订单;同时，TFT-Array光刻胶产品、厚膜光刻胶RZJ-T3520等光刻胶产品也将逐步推向市场，取得部分客户的扩量订单。公司亦代工生产三菱化学的彩色光刻胶。

　　雅克科技

　　公司主营电子半导体材料，深冷复合材料以及塑料助剂材料研发和生产。电子材料板块主要包括金属有机前驱体、特种气体、光刻胶、硅微粉等。

　　公司对光刻胶的布局通过外延并购实现，2020年2月26日公司公告以580亿韩元，约合人民币3.3亿元收购LG化学彩色光刻胶相关资产。2018年LG化学彩色光刻胶全球市占率约14%。此外，公司于2019年1月入股博砚投资，后者于2019年9月更名为科特美，其经营实体为韩国TFT正胶公司COTEM，该公司成立于2005年，为日韩合资，东京应化起初持股30%。随后博砚投资先后收购其16.67%股份及东京应化持有的30%股份，随后更名为科特美。

　　公司收购LG化学彩胶业务，同时持股科特美布局TFT正胶，实现了面板光刻胶领域的协同布局。

　　强力新材

　　公司主要为光刻胶厂商提供光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂等产品。公司为全球PCB光刻胶的主要材料供应商，占据市场主导地位。公司拥有光引发剂产能1300吨/年，光刻胶树脂产能2000吨/年。随着募投项目陆续投产，公司光引发剂总产能将提升至1535吨/年，光刻胶树脂产能将提升至6760吨/年。公司主要客户包括长兴化学、旭化成、日立化成、住友化学、JSR、TOK、三菱化学、LG化学、三星SDI等。

　　公司2019年及2020年第一季度实现营收8.64、1.78亿元，同比增长17%、-3%;实现归母净利1.51、0.26亿元，同比增长3%、21%。

　　容大感光

　　公司主营业务为PCB 感光油墨、光刻胶及配套化学品、特种油墨等电子化学品的研发、生产和销售。公司的光刻胶产品主要包括紫外线正胶、紫外线负胶两大类产品以及稀释剂、显影液、剥离液等配套化学品，主要应用于平板显示、发光二极管及集成电路等领域。2019年及2020年第一季度，公司实现营收4.55、0.94亿元，同比分别增长8%、-8%;分别实现归母净利0.38、0.08亿元，同比分别增-10%，-16%。

　　目前公司已经推出能够满足客户使用的中低端光刻胶产品，但是中高端的开发依然面临挑战。公司研发的3D曲面玻璃用彩色光刻胶已完成开发并批量生产;公司已经完成了一款触摸屏Sensor制作用高分辨率正性光刻胶及配套显影助剂的产品中试、量产，已经连续取得客户批量订单。以此为基础，正在开发更高分辨率的升级产品，完成了一款产品的实验室研发，等待客户测试验证。

　　目前光刻材料及其配套化学品项目的相关生产设备正在安装调试过程中，争取在2020年3月31日前可以在大亚湾工厂达到可使用状态，项目产品包括正性光刻胶400吨，负性光刻胶400吨，配套200吨。随着光刻胶产品在新工厂的顺利投产，光刻胶产品产能不足问题将会得到有效解决。

　　永太科技

　　公司主营含氟精细化学品，并布局有平板显示彩色滤光膜材料(CF光刻胶)。公司于2014年非公开发行股票募集了1.6亿元资金用于年产1500吨平板显示彩色滤光膜材料(CF)产业化项目。项目由子公司永太新材料负责，2016年建成年产150吨CF光刻胶中试线，已向多家平板显示厂商提供了样品测试，并通过华星光电认证。项目于2018年通过了竣工验收，公司正在积极与下游客户商谈合作，但尚未供货。

　　2019年及2020年第一季度，公司分别实现营收34.30、5.08亿元，同比分别增长4%、-31%;分别实现归母净利2.72、0.59亿元，同比分别增长-38%、-47%。2019年公司营收增速放缓主要受安全环保生产检查影响，归母净利下滑主要由于对富祥股份失去重大影响。

　　新三板及非上市公司

　　北京科华

　　北京科华成立于2004年，是集光刻胶研发、生产、检测、销售于一体的中外合资企业，同时也是中国在光刻胶领域拥有自主知识产权的高新技术企业。主要产品为光刻胶和与之配套的试剂(稀释剂、去边剂、显影液及剥离液等)。北京科华经过十年的产品研发，已经陆续研制出了一系列高端光刻胶产品(包括 248nm、I 线、G 线光刻胶等)。这些产品系列在已实现产业化应用的基础上，还有大批品种或处于客户的测试阶段，或处于客户的测试准备阶段(目前在测国产高端光刻胶的生产企业只有北京科华)。相关的客户包括中芯国际、华润上华和武汉新芯等国内集成电路龙头企业。

　　2018年公司实现营收0.79亿元，同比增长8.5%;实现归母净利0.10亿元，同比增长1627%。公司于2004年8月成立，2005年建成百吨级环化橡胶系紫外负性光刻胶和千吨级负性光刻胶配套试剂生产线，公司首批光刻胶生产线建成;2012年12月，依托国家科技重大专项项目——248nm光刻胶研发与产业化科华建成了248nm光刻胶生产线。2015年南大光电入股了北京科华，计划在目前公司 455 吨年产量的基础上，另外选址建立新的厂房，新增年产量 1720 吨的光刻胶及配套试剂，并于2017年年初达产。2019年6月，应北京科华大股东要求，南大光电转让持有的北京科华31.39%股份，其至今仍持有9.17%的股份。

　　恒坤股份

　　公司成立于2004年，2015年在新三板挂牌，主营业务为OCA光学胶、防爆膜、保护膜、背光源膜片、石墨片、导热硅胶、泡棉橡胶等产品，以及手机及各类视窗铭版等视窗镜片产品。

　　2016年10月，公司与韩国锦湖化工达成战略合作意向，开始涉足半导体材料领域;2017年与S公司签署合作协议，在半导体材料TEOS项目的规划上采取先通过进口贸易市场化，再引进技术本地化建厂的模式，2017年6月即实现了TEOS的量产供货，随后2018年1月实现了光刻胶的批量供货。2018年9月公司公告KrF胶获得国内知名存储大厂订单。

　　博砚电子

　　江苏博砚电子科技有限公司成立于2014年7月，位于江苏省宜兴市徐舍工业集中区，注册资金1.6亿元人民币，公司主营产品为黑色光刻胶(BM)、彩色光刻胶(RGB)、PS、正性光刻胶。现有员工100人，研发人员占公司总人数40%，其中硕士及以上学历23人，日韩专家4人,台湾专家2人。

　　公司已经完成了黑色光刻胶(BM)的开发和中试工作，实现了稳定生产，具备百公斤级供货能力，主要技术指标达到甚至超过了当前国际上同类产品的水平，整体技术达到国际先进。2015年11月，公司2500吨黑色光刻胶项目环评受理，2018年2月完成部分竣工验收，验收产能625吨/年。

　　北旭电子

　　前身为京东方科技集团股份有限公司与日本旭硝子株式会社、丸红株式会社、共荣商事株式会社共同兴办的北京旭硝子电子玻璃有限公司，注册资金860万美元。公司于1994年1月1日正式开业。

　　2003年12月，公司成立北京本部和天津工厂。同月，公司天津工厂正式投产并顺利达产。公司利用自身技术优势，致力于无机材料粉体、浆料及后续应用产品的开发。自2007年开始，陆续开发了LTCC陶瓷、低熔点封接玻璃粉、TFT-LCD用彩膜光刻胶等一系列新产品，并已逐渐开始投放市场。2008年10月，京东方收购日方全部股份，公司成为京东方的全资子公司，并更名为北京北旭电子玻璃有限公司公司

　　2019年，公司计划在葛店投资5亿元，占地100亩，主要生产TFT-LCD用光刻胶、半导体用光刻胶、PI液、有机绝缘膜等产品，项目分两期建设，第一期将年产3000吨TFT-LCD用光刻胶生产线整体搬迁，同时扩大生产规模，达到年产5000吨的规模;第二期主要建设半导体用光刻胶生产线、PI液、有机绝缘膜生产线。

　　欣奕华

　　欣奕华(SINEVA)是一家为智能制造、信息交互和人类便捷生活提供解决方案和专业服务的高科技公司，公司成立于2013年5月，由中国光电与创新科技产业基金主导创建，经过5年多的发展，主营业务已覆盖智能机器、先进材料、人工智能、飞行器四大领域，多项产品填补国内空白，2018年销售额突破了20亿元。

　　公司运营与研发总部位于北京，并在安徽合肥、阜阳及浙江海宁设有研发及生产基地，且在山东日照、枣庄、河北石家庄、内蒙古呼和浩特等地建立了独立的子公司。

　　公司下辖智能机器、先进材料、人工智能、飞行器等4个事业群，其中先进材料事业群主要从事液晶单体、中间体、彩色光刻胶、OLED等显示材料以及医药、前沿材料的研发、生产、销售与服务。公司先进材料事业群主要由阜阳子公司(亦称材料公司)承担。

　　据CINNO Research报道，欣奕华研发团队自2006年起就开始了在光刻胶领域的探索，2014年实现光刻胶首批次出货。公司当前具备年产3000吨以上光刻胶的能力，是国内首家可实现光刻胶大规模量产出货的企业。

　　中电彩虹

　　公司是中国电子和彩虹集团成立的合资公司，为国内主要面板厂商之一。2017年5月16日，彩虹与默克正式签约，投资5800万元建设彩虹正性光刻胶项目。经过一年多的努力，项目于2018年6月30日完成设备调试及试生产，7月17日正式投产。项目投产后，可年产液晶正性光刻胶1800吨，产能位居国内第二。

　　德国默克为全球TFT正胶龙头，其TFT胶历史可以追溯至g线/i线胶的诞生(系列报告之一中有详细介绍)，技术实力及市场地位毋庸置疑。

　　溶剂

　　光刻胶成分中占比最高的实际上为溶剂，通常占到80%以上，高端半导体光刻胶在90%以上。各品类光刻胶溶剂基本均为丙二醇甲醚乙酸酯，海外缩写为PGMEA，国内多缩写为PMA。结合全球半导体及面板光刻胶的需求量，我们对全球中高端光刻胶(面板+半导体光刻胶)溶剂的需求量进行了测算。半导体和面板光刻胶对溶剂需求总量在4-5万吨左右，其中面板胶占据80%以上的市场，半导体胶占比不足20%。面板胶内部，TFT胶溶剂和彩胶+黑胶溶剂占比各40%左右。

　　国内PGMEA供应商中，上市公司主要包括怡达股份和百川股份，两者分别具备产能5.5和5万吨。电子级PGMEA详细产能暂无公开数据，但电子级PM国内仅怡达股份和德纳天音各具备1万吨产能。

　　怡达股份

　　公司成立于1996年，2017年11月在创业板上市，主营醇醚及醇醚酯类有机化工产品。近年来公司业绩连续下滑，主要由于产品价格、销量的下滑，以及上游原材料环氧乙烷、环氧丙烷供应及价格波动的影响。公司产品主要分为醚系列及醋酸酯系列产品，醚系列产品主要包括丙二醇醚和乙二醇醚等;醋酸酯系列产品主要为醚系列产品的醋酸酯。

　　公司具备电子级丙二醇甲醚及醋酸酯的生产能力，电子级丙二醇甲醚及甲醚醋酸酯、电子级丙二醇甲醚等14项产品被江苏省科学技术厅认定为省级高新技术产品。2017上半年公司第一大客户为韩国东进世美肯。