半导体制造的关键材料——光刻胶 90%市场被国外厂商垄断

光刻胶行业由于技术壁垒高并且要与光刻设备协同研发,呈现出寡头竞争的格局。根据 《现代化工》的 数据,目前全球前五大光刻胶厂商占据全球市场约 87% 的市场份额。其中,日本的光刻胶行业形成龙头领跑的状态,日本 JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率合计达到 72%。大陆内资企业所占市场份额不足 10%。

目前,在全球半导体光刻胶领域,也主要被日本合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、罗门哈斯、日本信越和富士材料等头部厂商所垄断。

其中,在高端半导体光刻胶市场上,全球的 EUV 和 ArF i 光刻胶主要是 JSR、陶氏和信越化学等供应商,占有份额最大的是 JSR、信越化学,TOK 也有研发。

每家的竞争优势有所不同:

1) JSR:全球最大的,技术是最领先的,客户服务的对象主要倾向于三大家:Intel、三星和台积电。JSR 以技术引领整个光刻胶技术发展。产品跨度非常大,从现有的 I-line、KrF、ArF、ArF i、EUV 光刻胶,都有产品。下游行业也不仅限于 IC,如封装行业、其他的行业。

2) TOK:专注于做光刻胶及配套试剂,目前在行业里 G、I 线,KrF 和 ArF 都有些市场份额,但是在高端技术上落后于 JSR、陶氏和信越化学。

3) 陶氏:光刻胶事业部已经并到杜邦,光刻胶只是杜邦的一种产品。客户是 Intel、 IBM 体系,在美国和新加坡、中国台湾地区的占有率高,但在大陆市场占有率不是很高。在低端的 6 寸市场的份额较大。

4) 富士电子材料在主流的 IC 的份额不是很大,其实是在 OLED,包括平板显示部分的市占份额很大。

5) 信越化学也是跟 JSR、陶氏一样,都是大化工企业,不光供应光刻胶,也供应 Wafer,供应其他这些材料,主要产品包括 KrF、ArF,ArF immersion 光刻胶,EUV 也在开发。

而在全球 LCD 光刻胶市场,RGB 和 BM 光刻胶核心技术则由日韩企业垄断。LCD 光刻胶的核心技术在于高分子颜料的制备和生产,目前该技术主要掌握在 Ciba 等日本颜料厂商手中。其中 RGB 光刻胶的主要生产商有 JSR 、住友化学、三菱化学、LG 化学等公司;黑色光刻胶的主要生产商有东京应化、新日铁化学、三菱化学、CHEIL、ADEKA 等公司,几家占到全球总产量的 90%;TFT Array 正性光刻胶供应商主要有日本东京应化(TOK)、美国罗门哈斯 (Rohm&Haas)、德国默克公司、韩国 AZ、DONGJINSEMICHEM 和台湾永光化学;OC 光刻胶主要供应商包括 JSR、JNC、LGC、三星、科隆等;PS 光刻胶主要供应商包括 JSR、CMC、三星、LGC、TNP 等。

国产光刻胶急需提速

虽然,近几年全球光电产业、消费电子产业、半导体产业向我国转移的趋势愈加明显,随着下游产品 PCB、LCD、半导体等产业迅速发展,国内市场对于 LCD、半导体的需求量迅猛增加。但是,我国光刻胶行业发展和起步时间较晚,应用结构较为单一,主要集中于 PCB 光刻胶,相关企业包括广信材料,容大感光等。但是在 LCD 和半导体光刻胶领域,国内生产企业和国外差距仍然较大,严重依赖进口。

1、国内竞争格局

根据信越官网的数据显示,国内光刻胶产值当中,PCB 光刻胶的占比高达 95%,半导体光刻胶和 LCD 光刻胶产值占比都仅有 2%。

根据中国产业信息网数据也显示,我国 PCB 光刻胶产值占比为 94.4%, 而 LCD 和半导体用光刻胶产值占比分别仅为 2.7% 和 1.6%。

2015 年中国光刻胶行业前五大外资厂商市占率已达到 89.7%,分别为台湾长兴化学、日立化成、日本旭化成、美国杜邦及台湾长春化工。相较之下,中国企业市场份额不足 10%,主要有晶瑞股份、北京科华、飞凯材料、广信材料、容大感光等。

在国内存储厂商的光刻胶供应方面, TOK 份额是很高的,陶氏也有相对应的一些份额;在国内晶圆代工厂方面,信越化学和 TOK 份额最大,JSR 和陶氏份额很少。

2、光刻胶的国产化

目前国内在半导体光刻胶领域有布局的国产厂商主要有北京科华微电子、晶瑞股份(子公司苏州瑞红)、南大光电、上海新阳、江苏汉拓、厦门恒坤等。

其中:

1) 北京科华:6 寸的 G 线、I 线市场份额较高;8 寸、12 寸里面 I-line、KrF 都有突破,目前份额较小;ArF 干法光刻胶已经处于研发及客户认证阶段。

2) 晶瑞股份:子公司瑞红在光刻胶领域深耕多年,率先实现了 i 线光刻胶的量产,可以实现 0.35μm 的分辨率。目前光刻胶产品已有几家 6 寸客户使用,2018 年进入中芯国际天津工厂 8 寸线测试并获批量使用;公司未来重点发展 248nm,将着力发展相关业务。

3) 南大光电:于 2017 年开始研发“193nm 光刻胶项目”,并承担“ArF 光刻胶产品的开发和产业化”02 专项项目。公司已在宁波经济开发区建设 25 吨 KrF 光刻胶生产线,预计三年达产销售。

4) 上海新阳:在已立项研发用于逻辑与模拟芯片 ArF 光刻胶基础上,增加用于存储器芯片的半导体厚膜光刻胶(KrF)的研发立项;

5) 江苏汉拓:公司致力于高端光刻胶产品及其材料的自主研发,生产及销售, 已经形成了电子束光刻胶和 DUV 光刻胶的系列产品,同时开发生产出了相应的光刻胶的关键材料 - 光刻胶专用树脂。

6) 厦门恒坤:主攻 DRAM 市场,2018 年成功导入 IC 大厂并批量供货。2019 年初,公司宣布投资 4.5 亿在福建漳州高新区建设年产 120 吨的光刻胶工厂,分两期建设,其中一期投资 1.5 亿元,先行生产非感光光刻胶,二期用地 100 亩,主要生产 Arf、Krf 光刻胶及配套材料。

与此同时,中国企业也积极布局 LCD 光刻胶领域。相关企业主要有:雅克科技、容大感光、飞凯材料、永太科技、北旭电子、中国电子彩虹集团、江苏博砚电子等。

其中:

1)雅克科技:子公司斯洋国际与 LG 化学签署《业务转让协议》,拟购买 LG 化学下属的彩色光刻胶事业部的部分经营性资产,包括与彩色光刻胶业务相关的部分生产机器设备、存货、知识产权类无形资产、经营性应收账款等,并在交割后于韩国投资建设彩色光刻胶工厂,成为 LG Display Co., 的长期供应商。

2)容大感光:公司原规划于 2018 年年底建成 1000 吨的光刻胶生产线,但直至 2019 年底仍未实现。2019 年 12 月,容大感光对外表示,已经建立了基本的光刻胶研发、测试平台。未来将会进一步加大对研发的投入,扩大平板显示、发光二极管(LED)、集成电路芯片领域光刻胶的生产产能,实现公司大亚湾工厂千吨级 TFT、OLED、mini-LED、micro-LED、IC 用光刻胶产品的量产。

3)飞凯材料:飞凯材料子公司和成显示是国产高端 TFT 及中端 TN/STN 液晶材料的重要供应商,下游客户包括京东方、华星光电以及中电熊猫等大中型面板厂商。同时公司也在持续推进 TFT 光刻胶项目,截至 2019 年半年报已经累计投入 5407 万元,工程进度达 93.22%。

4)北旭电子:是京东方全资子公司,2019 年计划在葛店投资 5 亿元建设光刻胶项目,第一期将年产 3000 吨 TFT-LCD 用光刻胶生产线整体搬迁,同时扩产到年产 5000 吨,第二期主要建设半导体用光刻胶、PI 液、有机绝缘膜等生产线。

5)中国电子彩虹集团:2017 年 5 月,中国电子彩虹集团与德国默克公司达成合作,投资 5800 万元建设彩虹正性光刻胶项目。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。

6)江苏博砚电子:自 2014 年起就与北化成立联合研究中心,推进黑色光刻胶的研发与产业化,现已拥有 1000 吨 / 年黑色光刻胶产能,成功打破国外垄断。

虽然目前光刻胶的国产化正在加速,但是在半导体和 LCD 所需高端光刻胶上与国外仍有较大差距。并且,目前的国产光刻胶的很多原材料也主要依赖于进口。

前面提到,光刻胶主要由树脂、溶剂(单体)、感光剂、添加剂四种成分组成,其中:树脂基本上都从美、日、韩进口;感光剂从日本进口为主,因此国内光刻胶产业链布局还很少。不过,强力新材与北京科华有一些原材料方面的合作,但还没有做到量产阶段。目前国内仅济南圣泉能供应 I-line 树脂,但是仅限于低端产品。

总的来说,光刻胶的国产化仍任重道远!

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