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日本或将跟进美国对华出口管制,光刻胶国产替代迫在眉睫
李策
下海干活的散户
2023-03-08 18:30:15

日本或将跟进美国对华出口管制,光刻胶国产替代迫在眉睫

事件:据《日本经济新闻》11月2日报道,美国正敦促日本等盟国跟进出台对华出口限制的措施。

近期国内半导体产业传出继美国所属DuPont杜邦等公司开始逐步减少对国内光刻胶供应后,日系光刻胶大厂信越化学Shin-Etsu可能存在大幅限制甚至断供国内中高阶晶圆制程光刻胶的可能性,引发争议。

事件背景是随着美国在半导体方面对我国的制裁不断升温,开始要求全球所有受到其出口管制条例(EAR)约束的公司,在给UVL和EL名单中的企业供货时必须先取得许可证。

且目前看日方供应商的license申请存在失败可能,进而存在断供和限供风险。

近些年,我国光刻胶市场规模增长迅速,但自给能力却严重不足。

据国际半导体产业协会(SEMI)统计,2021年全球半导体光刻胶市场规模达24.71亿美元,同比增长19.49%,其中中国大陆市场依旧保持着最快的增速,达到4.93亿美元,较上年同期增长43.69%。

与极高的增长速度相比,光刻胶的国产化率极低,日美企业占据约70%份额,尤其依赖日本进口。

我国中高端胶如KrF光刻胶国产化率不及5%,ArF几乎空白,若此后日本相关限制措施落地,或将对国内半导体供应链安全造成较大的影响,中高端光刻胶国产替代迫在眉睫。

目前国内方面,近年来国内各大光刻胶厂商也已陆续取得突破,彤程新材KrF光刻胶率先实现放量,即将攻克ArF光刻胶

徐州博康两款ArF光刻胶已通过验证,大批光刻胶产能即将投放;

据国君电子调研反馈,目前国内做的最好两家就是彤程新材(603650)和徐州博康(华懋科技603306参股23%)。

其中K胶做的最好的是彤程新材,有17个料号,现在供应十几吨,会加快吃掉其他公司的份额。大概杜邦260吨每年K胶,能吃掉,但料号验证需要时间+产能不够。

A胶,国内只有徐州博康做了出来。其他始终在验证。

近期,华创研报表示,彤程新材年产1.1万吨半导体、面板光刻胶及2万吨相关配套试剂项目预计2022年下半年投产,一款ArF光刻胶已通过了中芯北方验证,有望在2023Q1上量。

一、光刻胶介绍

光刻胶(photoresist)又称光致抗蚀剂,是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料,主要由光刻胶树脂、增感剂(光引发剂+光增感剂+光致产酸剂)、单体、溶剂和其他助剂组成。

在光刻工艺中,光刻胶被均匀涂布在硅片、玻璃和金属等不同的衬底上,经曝光、显影和蚀刻等工序将掩膜版上的图形转移到薄膜上,形成与掩膜版完全对应的几何图形。

由于应用场景颇多,不同用途的光刻胶在曝光光源、制造工艺、成膜特性等性能要求不同,对材料的溶解性、耐蚀刻性和感光性能等要求不同,不同原料的占比会有很大幅度变化,其中光刻胶树脂是光刻胶主要成分,成本占比达到50%。

光刻胶为集成电路中极为重要的材料,作为图形媒介物质,用于芯片制造的光刻环节,是必不可缺的关键材料。

二、光刻胶在光刻中起到的作用

在大规模集成电路的制造过程中,光刻和刻蚀技术是精细线路图形加工中最重要的工艺,决定着芯片的最小特征尺寸,占芯片制造时间的

40-50%,占制造成本的30%。

在图形转移过程中,一般要对硅片进行十多次光刻,光刻胶需经预烘、涂胶、前烘、对准、曝光、后烘、显影和蚀刻等环节,将掩膜版上的图形转移到硅片上,形成与掩膜版对应的几何图形。

光刻技术是指利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将图形传递到介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术,是光电信息产业链中的核心环节之一。

以芯片制造为例,在晶圆清洗、热氧化后,需通过光刻和刻蚀工艺,将设计好的电路图案转移到晶圆表面上,实现电路布图,之后再进行离子注入、退火、扩散、气相沉积、化学机械研磨等流程,最终在晶圆上实现特定的集成电路结构。

其中,光刻胶,是光刻工艺中最核心的耗材,其性能决定着光刻质量。

作为图像转移“中介”,光刻胶是通过曝光显影蚀刻工艺发挥转移作用,首先将光刻胶涂覆于有功能层的基底上,然后紫外光通过掩膜版进行曝光,在曝光区促使光刻胶发生溶解度变化反应,选择性改变其在显影液中的溶解度,未溶解部分最后在蚀刻过程中起保护作用,从而将掩模版上的图形转移到基底上。

三、光刻胶的分类

根据应用领域不同,光刻胶可分为PCB光刻胶、LCD(面板)光刻胶和半导体光刻胶,技术门槛逐渐递增。

根据Cision,2019年全球光刻胶市场规模约91亿美元,至2022年市

场规模将超过105亿美元,年化增长率约5%,其中,面板光刻胶,PCB光刻胶和半导体光刻胶的应用占比分别为27.8%、23.0%和21.9%。

根据化学反应机理不同,光刻胶可分正性光刻胶和负性光刻胶。

如果显影时未曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相反,称为负性光刻胶;

如果显影时曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相同,称为正性光刻胶。由于负性光刻胶显影时易变形和膨胀,分辨率通常只能达到2微米,因此正性光刻胶的应用更为普及。

四、半导体光刻胶细分

随着IC集成度的提高,集成电路的制程工艺水平已由微米级(1.0µm)、亚微米级(1.0-0.35µm)、深亚微米级(0.35µm以下)进入到纳米级(90-22nm)。

为适应集成电路线宽不断缩小的要求,光刻胶的波长也由紫外宽谱向g线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、EUV(13.5nm)的方向转移,曝光波长越短,光刻胶技术水平越高,适用的集成电路制程也更加先进。

根据TECHCET数据,从市场分布看,2021年ArF光刻胶占全球光刻胶市场规模的比例为48.1%,KrF占比34.7%,G/I线占14.7%。

国内方面,2020年我国ArF和KrF胶占比分别为44.0%和37.0%,占比最高,预计2021年我国半导体光刻胶规模达到29.0亿元。由于我国在建的晶圆产能基本为8寸和12寸产能,ArF和KrF胶的占比将会持续增高。

ArF光刻胶已是集成电路制造需求金额最大的光刻胶产品,随着未来集成电路产业的进一步发展,ArF光刻胶面临广阔的市场机遇。

此外,目前虽已有使用EUV来实现更高分辨率微细加工技术的试探,但由于新型微细加工技术的导入需要巨额的设备投资,半导体芯片制造商导入EUV加工技术的步伐暂未完全迈开。

但据长江介绍,半导体光刻胶并不完全仅用于其对应电路尺寸。

以KrF胶为例,虽然其对应的最精细工艺范围为0.13-0.35μm,但是KrF胶仍然可以用于0.13μm以下节点,包括28nm,原因在于28nm制程的芯片并不是每处都达到了精细度极限,由于ArF胶价格是KrF胶的几倍,下游客户出于节省成本目的,在芯片精细度较低的区域仍将使用用于低制程的光刻胶,也因此KrF胶成为全种类半导体光刻胶中,消耗量极高的胶种类,肩负起承上启下的作用。

五、半导体光刻胶市场空间

长江测算

根据Techcet预测,2021年全球半导体光刻胶市场规模约19亿美元,预计到2025年超过24亿美元,年化增长率为6%以上。

根据TrendBank,我国2021年半导体光刻胶市场预计29.0亿元。(2015年为17.8亿元)

中国作为未来全球晶圆产能增长的主力军,当前到2025年在建和计划8寸和12寸晶圆产能总共达到84万/片,增幅为当前的60%,结合到2021-2025年五年时间完全达产,给予平均每年12%作为我国半导体光刻胶中性复合增速;

由于我国的芯片产能结构将整体提高,2020年KrF和ArF的占比分别为37.0%和44.0%,给予二者未来更大的占比假设,KrF胶占比40.0%,ArF胶占比45.0%。

综上情况和假设判断到2025年,我国半导体光刻胶市场规模将保守在40亿元,乐观50亿元以上。

六、半导体光刻胶行业格局

1、全球格局

日本JSR等五家龙头企业占据全球光刻胶市场87%的份额,呈寡头垄断格局,其中JSR占据全球光刻胶市场28%的份额,东京应化占比21%,杜邦占比15%,信越化学占比13%,富士电子材料占比10%。

而作为光刻胶的高端应用,全球半导体光刻胶也集中于日美企业,日本JSR、东京应化等五家日本企业占据72%的市场份额,美国杜邦占据15%的市场份额。

从细分市场来看,日本厂商几乎垄断先进制程市场,占据全球64%以上的g/i线光刻胶市场、83%以上的ArF光刻胶市场、74%以上的KrF光刻胶市场。

据国海表示,日本主要光刻胶厂商已经实现领域内最先进的EUV光刻胶的量产,以陶氏、德国默克、锦湖石化为代表的其他发达国家光刻胶厂商也已实现ArF光刻胶的量产。

原材料方面,目前大部分原材料均为国外进口,原材料企业日本占到47%,尽管中国的原材料企业位列全球第二,但大部分目前处于研发和布局阶段,成熟材料供应企业均来自日本和美国。

中国企业如万润股份(002643)、圣泉集团(605589)、强力新材(300429)等在原材料树脂、感光剂等方面均有国产突破,但大部分仍属于低端产能或者高端产量极为有限,爬坡较为缓慢。

  1. 国内方面

我国光刻胶行业发展起步较晚,生产能力主要集中在PCB光刻胶、TN/STN-LCD光刻胶等中低端产品,其中PCB光刻胶占比达94%,而

TFT-LCD(面板用胶)、半导体光刻胶等高端产品仍需大量进口。

先进制程半导体光刻胶方面,目前适用于6英寸硅片的g线、i线光刻胶国内自给率约为10%,适用于8英寸硅片的KrF光刻胶国内自给率不足5%,适用于12寸硅片的ArF光刻胶国内基本依靠进口,而EUV光刻胶还仍处研发阶段。

国内企业正逐步突破高端光刻胶

EUV胶方面,北京科华(彤程新材子公司,持股57%)已通过02专项验收。

ArF胶方面,上海新阳、徐州博康正处于客户测试阶段,南大光电已获部分客户认证;

KrF胶方面,北京科华、上海新阳、徐州博康、晶瑞电材均具备量产能力。

国内光刻胶新增产能持续建设中

国内光刻胶新建项目也持续建设中,彤程新材6000吨/年显示面板光刻胶已于2022年1月投产,11000吨/年半导体、平板显示用光刻胶预计2022下半年完成建设并投产;

雅克科技国内产能也处于规划建设阶段,预计2023年投产,届时公司国内光刻胶产能将达1.97万吨/年;

华懋科技参股子公司徐州博康1100吨/年光刻胶材料也于2022年中投产;

同时,华懋科技还与徐州博康、东阳金投于2021年共同成立东阳华芯,拟建设年产8000吨中高端半导体光刻材料,预计2023年达产。随着国内产能的持续投放,国产替代率将逐步提升。

原材料国产化方面

光刻胶树脂方面,日本、美国企业目前占据主要市场。国内方面,圣泉、彤程新材、强力新材等目前开始逐步布局。

光引发剂方面,目前市场主要被日本、韩国、德国等国家的企业占据,目前国内强力新材、久日新材具备光刻胶引发剂量产能力。

单体方面,微芯新材、徐州博康、万润股份、瑞联新材具备量产能力。

溶剂方面,光刻胶溶剂制备技术壁垒相对较低,常用材料为丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA或PMA),国内企业涉足较多。目前国内有5家主要

生产厂商,分别为江苏华伦、江苏天音化学、百川股份、怡达股份、江苏三木。

总结,国海认为,目前虽然在总体研发和生产能力上,国内公司还不能完全与BASF等国际竞争对手全面抗衡,但经过多年技术积累,国内已形成一定光刻胶用电子化学品产能,相关公司市场份额逐步提升,国产替代正持续进行。

投资建议,综合考虑国内以光刻胶为代表的电子化学品行业的快速发展,首次覆盖,给予电子化学品行业“推荐”评级。

建议关注彤程新材、容大感光、晶瑞电材、飞凯材料、南大光电、华懋科技、上海新阳、雅克科技、万润股份。

七、彤程新材(603650)

公司成立于2008年6月,公司电子材料业务主要涵盖半导体光刻胶及配套试剂、显示面板光刻胶和电子酚醛树脂等产品。

公司旗下半导体光刻胶生产企业--北京科华,是国内领先的半导体光刻胶龙头生产商,也是拥有自主知识产权KrF光刻胶的本土量产供应商。

在显示面板光刻胶方面,北旭电子是中国大陆第一家TFT-LCDArray光刻胶本土生产商,也是国内最大的液晶正性光刻胶本土供应商。

1、IC光刻胶业务:g/i线光刻胶份额领先,KrF光刻胶加速导入,ArF已在研发

光刻胶营收快速增长,g/i线市占率领先。2021年公司半导体光刻胶业务实现营业收入1.15亿元,同比增长28.80%;

公司半导体用G/I线光刻胶产品较上年同期增长50.22%;KrF光刻胶产品较上年同期增长265.80%。

根据公告,公司G线光刻胶的国内市场占有率达到60%,I线光刻胶国内市占率达到20%。

客户开拓取得突破:I线光刻胶和KrF光刻胶批量供应于中芯国际、华虹宏力、长江存储、华力微电子、武汉新芯、华润上华等13家12寸客户和17家8寸客户,12寸客户增长160%,8寸客户增长70%,8-12寸用户销售收入持续提高。

子公司北京科华的I线光刻胶已接近国际先进水平,其种类涵盖国内14nm以上大部分工艺需求;

KrF产品在Poly、AA、Metal等关键层工艺完成了重大突破,获得客户批量使用;同时TM/TV、Thick、Implant、ContactHole等工艺市占率持续提升。

产品验证顺利:公司抓住国内KrF系列光刻胶供应短缺机会,在G-I线和KrF光刻胶的开发上持续发力。

从产品上来看,公司21年新增21支新产品通过客户验证并获得订单,新产品销售额在半导体光刻胶总收入中的占比达到25.96%创历史新高。

产品序列方面,21支新品包括248nm光刻胶10支,I线光刻胶9支,LED及先进封装用光刻胶2支,如国内首款248nm负性光刻胶DKN系列产品,高分辨I线光刻胶C7600系列产品及厚膜ICA光刻胶C9120系列产品。

扩产产能投产在即:根据公告,公司年产1.1万吨半导体、平板显示用光刻胶及2万吨相关配套试剂项目,已进入洁净间及机电设备的安装高峰,预计2022年投产并进行客户验证。

公司半导体业务目前主要由北京科华负责,未来彤程电子上海厂投产后将与科华协同发展电子材料业务。

北京科华成立于2004年,是目前中国最大的集成电路光刻胶本土供应商,是集先进光刻胶产品研、产、销为一体的拥有自主知识产权的高新技术企业,也是唯一被SEMI列入全球光刻胶八强的中国光刻胶公司。

北京科华作为国家02专项中KrF光刻胶的承担单位,已实现可以批量供应KrF光刻胶给本土8寸和12寸的晶圆厂,未来将进一步推进国产化替代。

北京科华拥有中高档光刻胶生产基地,分别有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、G/I线正胶生产线(500吨/年)和正胶配套试剂生产线(1000吨/年)、百吨级248nm光刻胶生产线。

光刻胶原材料合成、配方及相关基础评价能力等实力雄厚。

北京科华生产的KrF光刻胶2014年进入市场,所开发出的产品种类涵盖TM/TV、Thick、Implant、Contacthole、DRAM等领域。

2018年,由中科院化学研究所、中科院理化技术研究所、北京科华联合承担的02专项项目“极紫外光刻胶材料与实验室检测技术研究”通过验收,该项目完成了EUV光刻胶关键材料的设计、制备和合成工艺研究、配方组成和光刻胶制备、实验室光刻胶性能的初步评价装备的研发。

北京科华在不断完善质量管理体系的同时,不断通过提高硬件水平来提高质量保证能力。

其拥有原子吸收仪、自动滴定仪、等离子光谱仪、离子色谱仪、Track、stepper等测试设备,能够满足原料指标确定、产品可靠性与稳定性等各种试验要求;

生产线在线检测设备齐全,并大量运用防错技术,有效防止不合格的产生和流出;在工作中积极运用如APQP、PPAP、MSA、FMEA、SPC等先进的质量控制工具和方法,保证工作和产品质量。

北京科华产品序列完整,应用领域涵盖集成电路(IC)、发光二极管(LED)、分立器件、先进封装、微机电系统(MEMS)等,产品类型覆盖KrF(248nm),G/I线(含宽谱),Lift-off工艺使用的负胶,用于分立器件的BP系列等。

2、面板光刻胶:持续发展TFT-LCD正性光刻胶,产能释放在即

公司面板光刻胶业务主要由北旭电子(持股81%)负责。

北旭电子成立于1994年,是中国大陆首家TFT-LCDArray光刻胶本土生产商,也是国内最大的液晶正性光刻胶本土供应商,现有产品满足A-Si、IGZO、OLED等主流面板技术使用要求,同时在G4.5~G10.5所有产线均实现量产销售。

产品:突破技术短板,多品类面板胶积极开发中。

面板用4-Mask高感度光刻胶新品持续量产销售,满足Array(面板的前段Array制程主要包括“薄膜、黄光、蚀刻、剥膜”四大部分)工艺所有Layer(表层)适用,突破了原有产品不能适用Halftone的瓶颈,有效解决目前的技术短板;

AMOLED用光刻胶通过客户小批量认证;高耐热光刻胶完成样品开发。此外,高耐热光刻胶、低温光刻胶也在积极研发中,预计2022年实现量产销售。

产能建设方面:北旭潜江工厂年产6,000吨正型光阻项目已于2022年1月份正式投产并完成产能转移,目前处于爬坡阶段,产能释放有效保障公司发展。

彤程电子拟再次收购北旭股权,面板光刻胶布局再深入。2022年5月,公司发布公告,彤程新材全资子公司彤程电子拟以1.97亿人民币向峥方化工收购其持有的北旭电子33.0050%股权。本次收购完成后,公司将持有北旭81.14%股权,北旭将成为公司控股子公司。

天津显智链投资中心持有北旭剩余18.86%股权,公司大陆光刻胶龙头地位持续巩固。

3、树脂与电子酚醛:多产品顺利验证/供货

在光刻胶树脂方面,根据公司公告,面板正胶树脂工艺验证顺利,已转入工厂生产装臵进行批试;半导体高端I-line高分辨树脂实验室研发进展顺利,进入中试;PHS树脂在试制中。

电子酚醛方面:1)覆铜板用电子酚醛完成6108/6107/6109/6108M65

多个产品的大试和量产,2)新产品完成6121的产品开发工作,并顺利实现大试;环氧塑封料用电子酚醛完成6101/6103/6104的批试,目前6101已经得到昆山兴凯半导体材料有限公司的认可,并正常供货。

4、投资评级

中泰

预计公司2022/2023年营业收入分别为30.21/35.61亿元,净利润为3.84/5.02亿元,对应估值为52.6/40.2倍。

我们选取国内光刻胶相关公司晶瑞电材、南大光电、华懋科技作为参考,2022/2023年可比公司PE平均为55.31/40.38倍,高于公司对应估值,且公司是大陆光刻胶以及全球特种橡胶助剂龙头,有望引领光刻胶国产替代浪潮,叠加快速发展的可生物降解材料业务打开广阔成长空间,首次覆盖给予“买入”评级。

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    彤程新材
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    光刻胶概念股
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