目前，高端集成電路材料的核心技術(shù)掌握在歐美日等外國企業(yè)手中，不少集成電路制造用到的關(guān)鍵材料已經(jīng)和半導(dǎo)體制造設(shè)備、EDA軟件一樣，成為我國發(fā)展自主半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“卡脖子”的關(guān)鍵領(lǐng)域。即便強(qiáng)大如韓國三星電子，在2019年7月日韓貿(mào)易戰(zhàn)期間，被日本限制光刻膠、氟化聚酰亞胺和高純度氟化氫等關(guān)鍵原材料對韓國的出口后，脖子也是被卡得一點(diǎn)辦法沒有。

以光刻膠為例，與配套試劑在晶圓制造材料中合計占比約12%，為第4大晶圓制造材料，決定了半導(dǎo)體圖形工藝的精密程度和良率，其質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。但高端光刻膠生產(chǎn)工藝復(fù)雜，技術(shù)壁壘較高，長年被美日企業(yè)壟斷，目前日本的日本合成橡膠(JSR)、東京應(yīng)化、信越化學(xué)及富士電子材料四家企業(yè)就占據(jù)了全球70%以上的市場份額，行業(yè)集中度較高。除日本廠商以外，其他光刻膠廠商主要包括陶氏杜邦(光刻膠業(yè)務(wù)現(xiàn)分拆至新杜邦)和東進(jìn)世美肯。

尤其是ArF、KrF光刻膠以及未來用于EUV工藝的高端光刻膠，對我國集成電路發(fā)展具有重要意義。當(dāng)前半導(dǎo)體行業(yè)需求不斷增長，國內(nèi)增速顯著高于海外，但全球的 EUV 和 ArF 光刻膠主要由 JSR、陶氏和信越化學(xué)等供應(yīng)商，應(yīng)當(dāng)盡早實現(xiàn)該領(lǐng)域的國產(chǎn)化，否則未來將付出更大的代價。

一條購置光刻機(jī)的消息，就是一個漲停

1月19日晚間，國產(chǎn)光刻膠廠商晶瑞股份發(fā)布公告稱，公司經(jīng)多方協(xié)商、積極運(yùn)作，順利購得ASMLXT 1900 Gi型ArF浸入式(DUV)光刻機(jī)一臺，并于當(dāng)日運(yùn)抵蘇州，搬入公司高端光刻膠研發(fā)實驗室。下一步，公司將積極組織相關(guān)資源，盡快完成設(shè)備的安裝調(diào)試工作。

據(jù)悉，晶瑞股份是在2020年9月28日的第二屆董事會第二十八會議上，審議通過的《關(guān)于購買設(shè)備的議案》。公司為開展集成電路制造用高端光刻膠研發(fā)項目，擬通過Singtest Technology PTE. LTD.進(jìn)口韓國SK海力士(Hynix)的二手ASML光刻機(jī)設(shè)備。在披露購置光刻機(jī)消息后，公司股價在9月29日早盤高開后強(qiáng)勢拉升至漲停，收盤漲幅達(dá)19.99%。

“浸沒式光刻機(jī)是高端光刻膠研發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備，盡管投入巨大，晶瑞股份還是下定決心購買?！睂τ谫徶迷摴饪虣C(jī)，晶瑞股份董事長吳天舒在現(xiàn)場講話中介紹，為解決集成電路制造領(lǐng)域關(guān)鍵材料“卡脖子”問題，加速高端ArF光刻膠研發(fā)，建立研發(fā)平臺，公司后續(xù)還將購置其他相關(guān)輔助設(shè)備，并盡早完成設(shè)備的安裝調(diào)試，投入使用。

千萬美元買設(shè)備只是個開

從現(xiàn)場照片來看，ASML XT 1900 Gi光刻機(jī)搬入場時，還動用了氣墊車，其重要性可想而知。

晶瑞股份購置這臺光刻機(jī)花了多少錢?根據(jù)2020年9月29日披露的報告，這臺ASML XT 1900 Gi型ArF浸入式光刻機(jī)價值1102.5萬美元(折合7508萬人民幣)，可用于研發(fā)最高分辨率達(dá)28nm的高端光刻膠。

還有業(yè)內(nèi)人士分析道，1000多萬美元只能買個光刻機(jī)主機(jī)，還要購置涂布顯影機(jī)、缺陷檢驗設(shè)備、膜厚檢測機(jī)臺等一系列相關(guān)輔助設(shè)備，還要建設(shè)潔凈室……ArF光刻膠研發(fā)要大幾億元的投入。

“在中國集成電路產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大、制程不斷提升的情況下，晶瑞股份布局ArF光刻膠，既是擔(dān)當(dāng)也是挑戰(zhàn)?！本鸸煞荼硎?，盡管中國集成電路產(chǎn)業(yè)整體實力顯著提升，但受制于我國光刻膠技術(shù)發(fā)展水平，目前適用于6英寸硅片的g線、i線光刻膠的自給率約為10%，適用于8英寸硅片的KrF光刻膠的自給率不足5%，而用于12寸硅片的ArF光刻膠基本依靠進(jìn)口，光刻膠國產(chǎn)化依然任重道遠(yuǎn)。

各檔次光刻膠的用途和成分

據(jù)介紹，隨著芯片跨入納米級，半導(dǎo)體光刻膠的波長也在不斷縮短，已經(jīng)由紫外寬譜逐步發(fā)展到g線(436nm)、i線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、ArF Immersion 浸潤式，以及最先進(jìn)的EUV(<13.5nm)線水平。光刻膠波長越短，研發(fā)難度越大，適應(yīng)工藝越先進(jìn)，EUV光刻膠、ArF光刻膠、KrF光刻膠均為高端光刻膠產(chǎn)品。

光刻膠主要組分分為樹脂、感光劑、溶劑及表面活性劑等添加劑。溶劑主要使光刻膠各組分分散其中，使光刻膠具備流動性，當(dāng)前半導(dǎo)體和面板光刻膠所用溶劑主要為PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯，亦簡稱PMA);樹脂與感光劑搭配使用，是光刻膠發(fā)揮感光作用的主要功能組分，不同類型的光刻膠其樹脂和感光劑的成分有很大差別，依感光波長由長到短主要為酚醛樹脂-重氮萘醌體系(g線/i線)、對羥基苯乙烯-光致產(chǎn)酸劑體系(KrF)、丙烯酸酯-光致產(chǎn)酸劑體系(ArF)、分子玻璃或金屬氧化物體系(EUV)。其他添加劑包括表面活性劑、穩(wěn)定劑等。

各類光刻膠中雖然各組分含量存在差異，但樹脂含量一般在20%以下，總體來適用波長越短的光刻膠，其樹脂含量越低，溶劑含量越高：g線/i線膠的樹脂含量在10-20%左右，KrF膠樹脂含量在10%以下，ArF膠及EUV光刻膠的樹脂含量通常在5%以下。

光刻膠的另一重要組分即為感光劑，g線/i線膠及面板膠會使用包括DNQ(重氮萘醌)在內(nèi)的光引發(fā)劑作為感光劑，而基于化學(xué)放大法的現(xiàn)代半導(dǎo)體光刻膠(KrF、ArF、EUV)均使用光致產(chǎn)酸劑作為主要的感光組分。

除樹脂和感光劑外，溶劑和其他添加劑如流平劑、表面活性劑等，主要作用為使光刻膠形成均勻分散的溶液體系，其中各品種光刻膠所用溶劑絕大多數(shù)為丙二醇甲醚乙酸酯，海外簡稱PGMEA，國內(nèi)又簡稱PMA。

ArF光刻膠市占最大

半導(dǎo)體光刻膠持續(xù)增長，國產(chǎn)廠商持續(xù)發(fā)力。伴隨著全球半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，全球半導(dǎo)體光刻膠市場持續(xù)增長。據(jù)SEMI，2018年全球半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模20.29億美元，同比增長15.83%。其中，中國、美洲、亞太、 歐洲、日本分別占比32%、21%、20%、9%、9%。

目前從全球來看，KrF和ArF的市場份額最大，EUV光刻膠目前國內(nèi)還未開始涉及。分產(chǎn)品來看，ArF/液浸ArF對應(yīng)先進(jìn)集成電路工藝，市場份額占比最高，達(dá)到41%，但KrF膠和i線/g線膠仍舊有可觀的市場規(guī)模。未來隨著多重曝光技術(shù)的使用，ArF光刻膠市場需求持續(xù)擴(kuò)大。

從各品種半導(dǎo)體光刻膠的下游分布中可以看出，g線/i線膠目前主要用于功率半導(dǎo)體和傳感器領(lǐng)域，而KrF膠的應(yīng)用以存儲芯片為主，ArF則主要用于邏輯芯片和高端存儲芯片的制造。從市場地域分布來看，光刻膠市場分布與全球晶圓制造產(chǎn)能分布較為一致，中國臺灣地區(qū)、韓國、北美、中國大陸、日本占據(jù)主要市場。

日企在高端光刻膠市場具有極強(qiáng)控制力

從競爭格局角度，全球光刻膠市場基本掌控在日本企業(yè)手中，全品類半導(dǎo)體光刻膠中日本廠商占據(jù)了70%的市場份額。分品類來看，日本廠商在ArF、KrF、g線/i線膠市場中市占率分別為93%、80%、61%，其在高端市場中展現(xiàn)出極強(qiáng)的控制力。

雖然從毛利率角度，我國光刻膠企業(yè)劣勢并不明顯，但從營收體量來看，晶瑞股份和恒坤股份等國內(nèi)企業(yè)與日企相比差出近2個數(shù)量級。從研發(fā)支出角度，國內(nèi)光刻膠相關(guān)上市公司的研發(fā)投入占營業(yè)收入比重與日本龍頭企業(yè)相比并未大幅落后，但從研發(fā)投入的絕對值來看，國內(nèi)企業(yè)與日本龍頭相差1-2個數(shù)量級。不論從行業(yè)地位、公司體量還是技術(shù)實力、研發(fā)投入的角度來看，國內(nèi)光刻膠企業(yè)對日本龍頭的追趕可謂任重道遠(yuǎn)。

這次買入的ASML XT 1900 Gi型光刻機(jī)雖然并非先進(jìn)工藝光刻機(jī)，但對于核心集成電路材料的國產(chǎn)化，也算意義重大。

“預(yù)計上半年完成安裝工程，我們期望3年內(nèi)完成ArF光刻膠產(chǎn)品新工藝相關(guān)技術(shù)參數(shù)及產(chǎn)品定型，并實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)?！闭雇磥恚瑓翘焓嬲J(rèn)為要實現(xiàn)ArF光刻膠產(chǎn)業(yè)化，中國的光刻膠就基本上可以滿足45nm至28nm技術(shù)和工藝的要求，并最終實現(xiàn)應(yīng)用于12英寸芯片制造的戰(zhàn)略布局。

國內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)公司情況如下：

晶瑞股份：子公司蘇州瑞紅承擔(dān)并完成了國家02專項“i線光刻膠產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目，i線光刻膠已向國內(nèi)頭部的知名大尺寸半導(dǎo)體廠商供貨，KrF光刻膠完成中試，產(chǎn)品分辨率達(dá)到了0.25～0.13μm的技術(shù)要求，建成了中試示范線。1月19日，晶瑞股份購買的型號為ASML XT 1900Gi ArF浸入式光刻機(jī)成功進(jìn)廠，可用于研發(fā)最高分辨率達(dá)28nm的高端光刻膠。

上海新陽：主攻KrF和干法ArF光刻膠，已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)能建設(shè)階段。根據(jù)2020年11月3日定增預(yù)案，公司擬定增募資不超過14.50億元，其中8.15億元擬投資于集成電路制造用高端光刻膠研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化項目，主要目標(biāo)為實現(xiàn)ArF干法工藝使用的光刻膠和面向3D NAND臺階刻蝕的KrF厚膜光刻膠的產(chǎn)業(yè)化，力爭于2023年前實現(xiàn)上述產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，填補(bǔ)國內(nèi)空白。1月5日，公司公告稱，自立項開發(fā)193nm ArF干法光刻膠的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目以來，根據(jù)項目進(jìn)度，計劃安排購買了ASML-1400光刻機(jī)等核心設(shè)備，預(yù)計光刻機(jī)進(jìn)入合作方現(xiàn)場的時間是2021年3月底前。

北京科華(未上市)：產(chǎn)品類型覆蓋KrF(248nm)、G/I 線(含寬譜)， KrF(248nm)光刻膠已經(jīng)通過包括中芯國際在內(nèi)的部分客戶認(rèn)證，并實現(xiàn)批量供貨，G線、i線光刻膠已實現(xiàn)量產(chǎn)供貨。

南大光電：2017年承擔(dān)了集成電路芯片制造用關(guān)鍵核心材料之一的ArF (193nm)光刻膠材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項目。2020年12月17日，宣布自主研發(fā)的ArF光刻膠產(chǎn)品成功通過客戶使用認(rèn)證，可以用于90nm~14nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的集成電路制造工藝，根據(jù)規(guī)劃，南大光電擬在寧波經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)建設(shè)年產(chǎn)25噸193nm(ArF干式和浸沒式)光刻膠產(chǎn)品的產(chǎn)線，公司購買安裝的光刻機(jī)也是ASML的1900型號浸沒式光刻機(jī)。

據(jù)華泰證券研究員胡劍指出，一方面我國出臺了多項相關(guān)政策，為光刻膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的政策支持，另一方面國家集成電路大基金二期布局規(guī)劃明確支持包括光刻膠在內(nèi)的國產(chǎn)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈，國產(chǎn)光刻膠研發(fā)和量產(chǎn)或?qū)⑻崴?，國?nèi)廠商紛紛計劃在被日美壟斷的半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域擴(kuò)大投入，并在高端ArF光刻膠領(lǐng)域研發(fā)和量產(chǎn)持續(xù)突破。

根據(jù)智研咨詢預(yù)測，2022年中國大陸半導(dǎo)體光刻膠市場空間將會接近55億元，是2019年的兩倍。胡劍進(jìn)一步指出，以日本光刻膠發(fā)展史為鑒，認(rèn)為在擁有全球最大電子產(chǎn)業(yè)和半導(dǎo)體市場的中國，持續(xù)擴(kuò)大的本土半導(dǎo)體產(chǎn)能、國家政策和決心與集成電路大基金的支持都將為中國國產(chǎn)光刻膠提供前所未有的發(fā)展新機(jī)遇。

原文標(biāo)題：蘇州企業(yè)千萬美元購得ASML光刻機(jī)，卻不用來造芯片

文章出處：【微信公眾號：傳感器技術(shù)】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責(zé)任編輯：haq