光刻胶:半导体产业的 “命门”
在半导体产业的庞大体系中,光刻胶堪称是最为关键的材料之一,被誉为半导体产业的 “皇冠明珠”,也被视作半导体产业的 “命门”。光刻胶,又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的高分子材料,在光刻工艺中扮演着举足轻重的角色。光刻工艺作为半导体制造的核心步骤,其作用是将掩模版上的精细电路图案转移到硅片等衬底上,而光刻胶则是实现这一图案转移的关键媒介。
光刻胶的工作原理基于其对特定波长光线的敏感性。当光刻胶受到光照时,会发生光化学反应,导致其溶解性发生变化。根据光照后溶解性的不同,光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。正性光刻胶在曝光区域的溶解性增加,显影时被溶解去除,从而在衬底上留下与掩模版图案一致的光刻胶图形;负性光刻胶则相反,未曝光区域在显影时被溶解,留下曝光区域的图形 。
按照曝光波长的不同,光刻胶主要分为 g 线(436nm)、i 线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)和 EUV(13.5nm)光刻胶。随着曝光波长的逐渐缩短,光刻胶的分辨率不断提高,能够实现更小的线宽和更精细的电路图案,满足半导体芯片不断向更高集成度、更小尺寸发展的需求。例如,在早期的半导体制造中,g 线和 i 线光刻胶被广泛应用,可实现微米级的线宽;而随着技术的进步,KrF 和 ArF 光刻胶逐渐成为主流,能够满足 90nm 到 7nm 制程的芯片制造需求;EUV 光刻胶则是目前最先进的光刻胶,用于 7nm 以下制程的高端芯片制造 。
光刻胶对于芯片制造的重要性不言而喻。它直接决定了芯片的制程精度和性能。高分辨率的光刻胶能够实现更小的线宽,使得芯片上可以集成更多的晶体管,从而提高芯片的运算速度和存储容量。光刻胶的稳定性和可靠性也至关重要,在芯片制造的复杂工艺流程中,光刻胶需要经受高温、化学腐蚀等多种极端条件的考验,如果其性能不稳定,容易导致图案变形、缺陷等问题,从而降低芯片的良率和可靠性 。
然而,目前全球光刻胶市场呈现出被美日企业高度垄断的局面。前 5 大厂商占据了全球光刻胶市场 87% 的份额,市占率由高到低分别是日本 JSR(28%)、日本东京应化(21%)、美国罗门哈斯(15%)、日本信越(13%)以及日本富士电子材料(10%)。在高端光刻胶领域,这种垄断更为明显,比如日本企业控制着全球 92% 的 ArF 光刻胶市场,EUV 光刻胶更是被 JSR 公司独家垄断 。
我国虽在光刻胶领域取得了一定进展,但高端光刻胶国产化率极低,如 g 线光刻胶国产化率约为 30%,i 线光刻胶约为 30%,krf 光刻胶不足 10%,arf 光刻胶国产化率低于 2% ,EUV 光刻胶更是几乎完全依赖进口。这种依赖不仅使得我国半导体等产业面临高昂的进口成本,还在国际形势复杂多变的背景下,面临着供应链中断的风险。一旦国外对我国实施光刻胶禁运或限制出口,我国半导体产业将遭受沉重打击,严重影响产业的稳定发展和国家的信息安全。因此,加快光刻胶的国产替代进程,实现自主可控,已成为我国半导体产业发展的关键任务,而彤程新材的崛起,无疑为国产光刻胶的突破带来了新的希望。
彤程新材:从橡胶助剂到光刻胶龙头的蜕变
彤程新材的发展历程,堪称一部波澜壮阔的商业传奇。1999 年,公司在成立之初,只是一家从事橡胶助剂代理业务的企业。在当时竞争激烈的市场环境下,彤程新材凭借着敏锐的市场洞察力和卓越的商业智慧,在橡胶助剂领域逐渐崭露头角 。
经过多年的积累和发展,彤程新材不断加大研发投入,提升自身技术实力,逐步实现了从橡胶助剂代理商到生产商的转变,成为了以橡胶酚醛树脂为主的特种助剂生产商。其轮胎用树脂产品的市占率更是做到了全球第一,客户覆盖普利司通、米其林、倍耐力等国际知名轮胎公司 。
在橡胶助剂业务取得巨大成功后,彤程新材并未故步自封,而是积极寻求新的业务增长点。2020 年,公司做出了一个具有战略意义的重大决策,先后收购北京科华微电子和北旭电子部分股权,正式进军光刻胶领域。这一决策犹如一颗投入湖面的石子,泛起层层涟漪,为彤程新材的发展开辟了全新的道路 。
北京科华微电子作为国内半导体光刻胶的龙头企业,在技术研发、产品质量和市场份额等方面都具有显著优势。其是国内唯一被 SEMI 列入全球光刻胶八强的公司,也是唯一拥有高档光刻胶自主研发及生产实力的公司 。北旭电子则是国内第一大面板光刻胶供应商,在京东方等大客户中拥有较高的市场占有率,是国内最大的液晶正性光刻胶本土供应商,同时也是国内第一家实现 OLED 用光刻胶本土化生产的供应商 。
通过对这两家企业的收购,彤程新材成功整合了优质资源,迅速切入光刻胶市场,实现了业务的多元化与高质量发展。在半导体光刻胶领域,旗下的北京科华不断加大研发投入,攻克了一系列技术难题,取得了显著的技术突破。目前,北京科华的部分产品已批量供应中芯国际、长江存储、华虹半导体等本土芯片制造商 。2024 上半年,公司半导体光刻胶销售达 1.28 亿元,同比增长 54.43%,增速为历史最高点。其中,ArF 光刻胶开始量产接单,KrF 光刻胶作为公司研发重点已经形成量产,2024 年上半年增长率超过 60% 。这些成绩的取得,不仅彰显了彤程新材在半导体光刻胶领域的技术实力,也为其在高端光刻胶市场赢得了更多的话语权 。
在显示面板光刻胶领域,子公司北旭电子同样表现出色。2023 年潜江工厂产能提升项目顺利实施,产能达到 8000 吨 / 年。2024 上半年国内市占率进一步提升至 25.9%,并在国内最大面板厂占有率达到 55% 以上 。同时,北旭电子是国内首家实现本土化生产的 OLED 用光刻胶供应商,未来随着 4-Mask、OLED 制程等产品扩销,以及新客户的积极导入,份额有望进一步提升 。
从橡胶助剂到光刻胶龙头的华丽转身,彤程新材用实际行动诠释了创新与突破的力量。在未来的发展中,彤程新材有望凭借其在光刻胶领域的技术优势和市场地位,继续引领行业发展,为我国半导体产业的自主可控做出更大的贡献。
登顶背后:技术、市场与战略的多维支撑
(一)技术实力:全品类布局与技术突破
彤程新材在光刻胶技术领域展现出了强大的实力和卓越的创新能力,实现了全品类光刻胶的战略布局,产品广泛涵盖 G 线、I 线、KrF、ArF 光刻胶 ,成为国内唯一一家除 EUV 光刻胶外,实现全品类光刻胶布局的上市公司。这种全面的布局使得公司能够满足不同客户在半导体制造、显示面板等领域的多样化需求,为其在光刻胶市场赢得了广泛的市场份额和客户基础 。
在高端光刻胶领域,彤程新材取得了一系列关键的技术突破和量产成果。其中,KrF 光刻胶作为公司研发的重点项目,已经成功实现量产,量产品种达 20 种以上,稳定供应国内头部芯片制造商 。2024 年上半年,其增长率更是超过 60%,展现出强劲的市场增长势头。在 ArF 光刻胶方面,公司同样取得了重大进展,已成功开发出具备量产能力的产品,并实现了连续接单量产,首批 ArF 光刻胶的各项出货指标能对标国际光刻胶大厂产品 。公司还在积极推进 ArF 光刻胶的技术升级,开展多款干式及浸润式 ArF 光刻胶的验证工作,以满足国内客户对更优良光刻工艺的需求 。
除了光刻胶产品本身,彤程新材在光刻胶用树脂、高纯配套试剂等原材料领域也取得了显著成果。公司利用橡胶业务中甲酚甲醛树脂精制技术,成功开发出光刻胶树脂,其金杂控制水平达到 PPB 级,有效提升了光刻胶的性能和质量 。在高纯配套试剂方面,公司搭建完成高纯 EBR 装置,成为国内首家建有高纯 EBR 精馏塔设备及掌握高纯精馏技术的本土溶剂供应商 。公司生产的 EBR 溶剂已达到 G4 等级规格,可满足国内 40 纳米以下工艺制程的芯片制造技术需求,年产 2 万吨的规模量产能力可有效满足国内先进制程需求,并且预计第四季度将完成高纯度 G5 等级 EBR 的验证,已在国内几家先进芯片制造商中逐步推动产品验证 。这些原材料领域的技术突破,不仅增强了公司光刻胶产品的核心竞争力,还进一步完善了公司在光刻胶产业链上的布局,提高了公司的整体抗风险能力。
(二)市场表现:客户认可与份额增长
凭借着卓越的技术实力和可靠的产品质量,彤程新材赢得了众多国内外优质客户的高度认可和信赖,客户资源涵盖了半导体和显示面板等领域的众多知名企业 。在半导体领域,公司与中芯国际、长江存储、华虹半导体等国内顶尖芯片制造商建立了长期稳定的合作关系 。这些企业作为半导体行业的领军者,对光刻胶的质量和性能要求极为严格,彤程新材能够成为其供应商,充分证明了公司产品的卓越品质和技术实力 。在显示面板领域,公司旗下的北旭电子是国内第一大面板光刻胶供应商,在京东方等大客户中拥有较高的市场占有率 ,其中在国内最大面板厂京东方的占有率达到 55% 以上 。
从市场数据来看,彤程新材在半导体和显示面板光刻胶市场均呈现出强劲的营收增长态势和市场份额提升趋势 。2024 上半年,公司半导体光刻胶销售实现了 1.28 亿元的佳绩,同比增长 54.43%,增速达到历史最高点 。显示面板光刻胶产品销售收入也达到了 1.59 亿元,同比增长 27.8% 。在市场份额方面,公司在显示面板光刻胶领域的国内市占率进一步提升至 25.9% ,并且随着 4-Mask、OLED 制程等产品的扩销以及新客户的积极导入,未来份额有望继续稳步提升 。在半导体光刻胶市场,公司的市场份额也在不断扩大,其产品已广泛应用于国内 8 英寸、12 英寸集成电路产线,客户数量持续增加,2021 年 - 2024 年,公司 8 英寸晶圆客户从 17 家增长至 29 家,12 英寸晶圆客户也从 13 家扩张到 34 家 。
(三)战略眼光:多元化与产能扩张
彤程新材展现出了极具前瞻性的战略眼光,通过多元化的业务布局和积极的产能扩张策略,为公司的持续发展奠定了坚实基础 。公司的业务涵盖了传统橡胶助剂、电子材料和全生物降解材料三大板块 。在传统橡胶助剂业务方面,作为全球最大的轮胎用特种材料供应商,公司生产的高性能酚醛树脂产品在行业内处于全球领导者地位,客户包括普利司通、米其林、固特异、马牌、倍耐力等国际知名品牌 。尽管这是公司的传统业务,但公司依然不断加大研发投入,持续提升产品性能和质量,巩固其在该领域的市场地位 。
在电子材料业务板块,光刻胶是核心产品,公司通过整合资源,已经成为国内领先的半导体光刻胶生产商 。公司还积极拓展新的业务领域,如在研抛光垫项目,其性能足以对标国际竞品 。抛光垫作为晶圆制造领域的核心耗材,毛利率最高能达到 80%,具有广阔的市场前景 。公司通过复用光刻胶技术进入这一领域,不仅能够充分利用现有技术优势,还能为公司开辟新的利润增长点 。在全生物降解材料业务方面,公司通过引进巴斯夫的技术,建设了可生物降解材料项目,致力于环保产品的研发与应用 。随着全球环保意识的不断增强,生物可降解材料市场需求日益增长,公司的这一布局有望在未来获得丰厚的回报 。
在产能扩张方面,彤程新材积极推进光刻胶和抛光垫领域的产能建设 。在光刻胶方面,公司在上海化学工业区投资建设的年产 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部分建设完成,目前已逐步进入试生产阶段 。其中,年产 1 千吨半导体光刻胶量产产线,包括年产 300/400 吨 ArF 及 KrF 光刻胶量产产线,具备不同配方先进制程光刻胶的生产能力 。在抛光垫领域,公司于 2024 年 5 月在江苏省金坛华罗庚高新技术产业开发区内投资建设半导体芯片抛光垫生产基地,协议备案投资 3 亿元,项目顺利达产后可实现年产半导体芯片先进抛光垫 25 万片、预计满产后年销售约 8 亿元,目前项目正在紧张建设中 。这些产能扩张计划的实施,将有效提升公司的市场供应能力,满足不断增长的市场需求,进一步增强公司在光刻胶和相关领域的市场竞争力 。
未来展望:挑战与机遇并存
彤程新材虽然在光刻胶领域取得了显著的成绩,但未来的发展道路并非一帆风顺,仍面临着诸多挑战 。在技术升级方面,随着半导体产业的不断发展,对光刻胶的性能要求也越来越高。EUV 光刻胶是目前最先进的光刻胶,用于 7nm 以下制程的高端芯片制造,而彤程新材目前尚未涉足这一领域 。要在未来的市场竞争中占据优势,公司必须加大在 EUV 光刻胶等前沿技术的研发投入,突破技术瓶颈,实现技术的升级和跨越 。
市场竞争也日益激烈。尽管彤程新材在国内光刻胶市场占据了一定的份额,但全球光刻胶市场仍被美日企业高度垄断 。这些国际巨头在技术、品牌和市场份额等方面都具有强大的优势,彤程新材需要不断提升自身的核心竞争力,在产品质量、价格和服务等方面下功夫,才能在国际市场竞争中分得一杯羹 。国内同行也在不断加大研发投入,努力追赶,市场竞争格局日益复杂 。
原材料供应也是一个不容忽视的问题。光刻胶的生产对原材料的纯度和质量要求极高,目前部分关键原材料仍依赖进口 。国际形势的复杂多变可能导致原材料供应不稳定,价格波动也可能对公司的生产成本造成较大影响 。因此,彤程新材需要加强与供应商的合作,建立稳定的原材料供应渠道,同时加大在原材料国产化方面的研发投入,降低对进口原材料的依赖 。
不过,挑战与机遇总是并存。国产替代的趋势为彤程新材提供了广阔的市场空间 。由于高端光刻胶国产化率极低,国内半导体等产业对国产光刻胶的需求迫切 。彤程新材作为国内光刻胶的龙头企业,有望在国产替代的浪潮中受益,进一步扩大市场份额 。
全球半导体产业的持续发展也为公司带来了新的机遇 。随着 5G、人工智能、物联网等新兴技术的快速发展,对半导体芯片的需求持续增长,这将带动光刻胶市场的进一步扩大 。据 SEMI 预测,全球 7nm 以下节点晶圆产能将增长 16%,这将极大地带动 KrF/ArF 光刻胶的需求,预计全球增速分别为 17.89%/16.74% 。彤程新材在 KrF 和 ArF 光刻胶领域已经取得了一定的技术突破和市场份额,有望在这一市场增长中获得更多的机会 。
面对未来的挑战与机遇,彤程新材也制定了一系列应对策略 。在技术研发方面,公司将持续加大研发投入,2024 年研发费用已达到 1.48 亿元(占营收 4.5%),未来将继续聚焦 ArF 浸润式光刻胶、高分辨率 OLED 光刻胶等高端产品的研发 。在市场拓展方面,公司将进一步巩固与现有客户的合作关系,不断开拓新客户,扩大市场份额 。在原材料供应方面,公司将加强与供应商的合作,建立长期稳定的合作关系,同时积极推进原材料国产化进程,降低原材料供应风险 。
从长远来看,彤程新材有望在光刻胶领域实现更大的突破和发展。随着公司技术实力的不断提升、市场份额的逐步扩大以及产能的持续扩张,预计在未来 3 - 5 年内,公司有望跻身全球光刻胶第一梯队,成为新材料领域的标杆企业 。公司还将继续推进多元化战略,在电子材料、全生物降解材料等领域不断拓展,为公司的持续发展注入新的动力 。