半導體核心材料:光刻膠
一、光刻膠定義與分類
光刻膠又稱光致抗蝕劑,是指通過紫外光、電子束、離子束、X射線等的照射或輻射,其溶解度發生變化的耐蝕劑刻薄膜材料。由感光樹脂、增感劑和溶劑3種主要成分組成的對光敏感的混合液體,在光刻工藝過程中,用作抗腐蝕涂層材料。
1)增感劑:是光刻膠的關鍵成分,對光刻膠的感光度、分辨率起著決定性作用。
2)感光樹脂:用于將光刻膠中不同材料聚合在一起,決定光刻膠的硬度、柔韌性、附著力等屬性。
3)溶劑:是光刻膠中最大成分,目的是使光刻膠處于液態。
圖表1:光刻膠分類及應用領域
二、光刻膠產業鏈
產業鏈上游:主要涉及溶劑、樹脂、光敏劑等原材料供應商和光刻機、顯影機、檢測與測試等設備供應商。由于中國從事光刻膠原材料研發及生產的供應商較少,中國光刻膠原材料市場主要被日本、韓國和美國廠商所占據。設備市場角度,中國在光刻機、顯影機、檢測與測試設備行業的起步較晚,且設備具備較高的制造工藝壁壘,導致中國在光刻膠、顯影機、檢測與測試設備的國產化程度都低于國外市場。
產業鏈中游:包括PCB光刻膠、LCD光刻膠、半導體光刻膠等制造環節,全球光刻膠生產制造主要被日R、信越化學、住友化學、東京應化、美國陶氏化學等制造商所壟斷,中國光刻膠行業起步較晚,生產能力主要集中在 PCB 光刻膠,并且中國本土企業在光刻膠市場的份額較低,而高端光刻膠生產的大量專利掌握在海外龍頭企業中,與國外光刻膠制造商相比仍存明顯差距。
產業鏈下游:主要涉及半導體、平板顯示屏、PCB等領域。隨著消費升級、應用終端產品迭代速度提升,下游應用領域企業對半導體、平板顯示和 PCB制造提出愈加精細化的要求,將帶動光刻膠行業持續發展。光刻膠下游應用分布較為較為均衡,其中 LCD 用光刻膠占光刻膠總消費量的比例達 27%,半導體用光刻膠、PCB 用光刻膠占比均為24%,其他類光刻膠占比達25%。
圖表2:光刻膠產業鏈
三、半導體光刻膠競爭格局
1)全球半導體光刻膠競爭格局
半導體光刻膠是產業鏈中技術難度最高,增速最快的環節,在集成電路制造過程中,光刻和刻蝕技術是精細線路圖形加工中最重要的工藝,占芯片制造時間的 40-50%,占制造成本的30%。半導體光刻膠按照曝光波長不同可分為 g 線(436nm)、i 線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)以及新興起的 EUV 光刻膠5大類,高端光刻膠指 KrF、ArF 和 EUV 光刻膠,同一面積的硅晶圓布線密度越大,性能越好。
圖表3:光刻膠市場份額
如圖所示,全球半導體光刻膠前五大廠商占據全球光刻膠市場87%份額。其中日本占有四家,分別R、東京應化(TOK)、信越化學與富士電子材料,這四家的市場份額達到72%,市場集中度明顯。因此,在半導體光刻膠細分領域,日本廠商在高端市場具有較強話語權。
2)中國半導體光刻膠競爭格局
我國高端光刻膠的自給率仍然保持較低水平,半導體光刻膠市場90%主要依賴進口。雖然國內光刻膠市場保持良好的增長趨勢,但以KrF、ArF光刻膠為代表的半導體光刻膠領域國內市場份額仍然較小,高端光刻膠市場被國外巨頭壟斷。
從技術水平來看,中國光刻膠的技術水平與國際水平存在較大距離,且主要集中在技術含量較低的PCB光刻膠領域,而在半導體光刻膠和LCD光刻膠方面自給率較低。具體而言,半導體光刻膠中g線/i線光刻膠國產化率為10%,而ArF/KrF光刻膠的國產化率僅為1%,對于最高端的EUV光刻膠目前仍處于研發階段。
綜上所述,光刻膠產業是一項技術壁壘、設備壁壘、原材料壁壘都比較高的高科技工藝,我國在該產業中起步晚,技術水平與國外企業比有較大差距,雖然發展速度快,但是需要提升的空間依然很大。隨著未來國家在政策上的支持,我國在科技行業“卡脖子”的問題上也會有所突破,進一步增強我國科技水平在國際上的競爭力。
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