星空行研︱光刻胶的崛起之路,没那么容易

贝壳号 | 发布于2021-12-12

编辑按:本文转载至微信公众号“星空财富”,飞鲸投研经授发布 。

今年,只占整个半导体市场不足1%的光刻胶,却吸引了资本市场无数的目光。

年初日本的213地震,让日商主导的约八成光刻胶供应告急。果然3个月之后,日本光刻胶开始断供中国,牢牢卡着中国人的脖子。同时,我国企业上海新阳300236)公告自主研发的KrF厚膜光刻胶产品近日已通过客户认证,并成功取得第一笔订单。

一边是光刻胶龙头断供,一边是国产研发取得实质性进展,让股价直接起飞,并上涨了3个月。

星空行研︱光刻胶的崛起之路,没那么容易

图片:光刻胶指数涨幅

这也更让我们意识到,中国要研发属于自己的光刻胶,此事刻不容缓。这不,华为为了培育自己的芯片生产供应链,华为哈勃3亿元增资了一家光刻胶企业徐州博康,这是为哈勃历史上最大单笔半导体产业链投资。

但是,光刻胶真的是只靠砸钱就能出成效的行业吗?国产替代喊了这么多年,何时才能有真正的出头之日呢?今天笔者就带你好好捋一捋这其中的内在逻辑。

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图片来源:央视财经

01

高端光刻胶,我们也就1%

先用通俗语言介绍下什么光刻胶。

光刻,顾名思义,就是拿光线雕刻出精密图案的过程。这里的雕刻指的就是曝光。光刻胶是一种抗蚀剂,可以与光线发生反应,让芯片材料上出现所需的精密电路图案。

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给你一组简单的数据,你就能理解光刻这一步的关键之处。光刻工艺时间占比约为40-50%,总成本占比约为35%,光刻胶材料总成本占比约为5-6%。

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图片:光刻的工艺流程

用不同的光雕刻,就得搭配不同的光刻胶,就好比多大的脚穿多大的鞋,比如248nm的光波对应的就是KrF光刻胶。而光刻胶的质量和性能,会直接影响到集成电路制造过程中的良率。光刻出的电路图案越精密,就代表着芯片的性能越好。

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图片来源:市界

拥有超过80亿市场规模的光刻胶,下游可不止用在半导体上,PCB板(印制电路板)和LCD(液晶显示器)中都能看到它的身影。

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PCB、LCD、半导体三种主要的应用场景,对光刻胶每年的需求量基本一致。但是,光刻胶的研发难度和技术门槛从低到高。从国产化程度就可以看出来:

1. PCB光刻胶中的湿膜光刻胶,几乎能做到50%以上是国产的;

2. LCD光刻胶中的彩色光刻胶和黑色光刻胶,5%左右能实现国产替代;

3. 半导体光刻胶中的KrF、ArF作为高端光刻胶,我国的市占率,仅1%。而就这1%,也成了国内玩家兵家必争之地。

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图片:光刻胶下游应用

而今天,我们主要聊的就是半导体光刻胶。想起《亮剑》中李云龙的一句经典名言:

老子打的就是精锐。

02

我国玩家,到底差在哪里了?

既然我国只有1%的市占率,那99%的蛋糕都被谁给吃了呢?

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图片:光刻胶市场主要参与者

纵观光刻胶产业的发展历史,日本曾演绎了一出后来者居上的好戏。

其实,美国柯达其实是光刻技术的最早应用者。美国IBM公司在1980年的时候,就已经突破了KrF光刻技术。但是,1986年开始半导体市场进入萎靡周期,这让美国的半导体企业惨遭重创。

而日本的奋起反击,则从1976年开始。以尼康、佳能等企业全面布局光刻机,事情开始出现了转折,此后日本涌现出了一批光刻胶的玩家。东京应化于1995年也研发出KrF光刻胶并实现大规模商业化,凭借着更优异的性能和更低廉的成本,标志着光刻胶正式进入日本厂商的霸主时代。2011年,JSR与SEMATECH 联合开发出EUV光刻胶,已经站上了金字塔的顶端。

天时地利人和,为日本的崛起,奠定了基础。全球半导体光刻胶的市场,除了美国杜邦,前六名中的五席被日本企业所占据,这5家吃掉了超过70%的蛋糕。全球光刻胶看日本,一点儿毛病都没有。

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图片来源:TECHCET

蜀道难,难于上青天。那我国的光刻胶产业,究竟落后在哪里了呢?笔者觉得主要有四个原因:

01

光刻机被卡脖子

光刻机是研制高端光刻胶的重要设备,一台光刻机的售价从数千万美元到上亿美元不等,全球最先进的EUV光刻机售价达1.2亿美,这就说明光刻胶的性能验证成本极高。而高端国产光刻机每年的生产数量是0。每年全球400多台光刻机的产能主要掌握在ASML手里,国外还动不动来个光刻机出口限制。比如晶瑞电材(300655)买台光刻机都只能买到韩国SK海力士淘汰下来的二手货。

02

认证时间长

光刻胶想要得到下游客户的点头同意,一般需要2-3年的时间。而且下游客户一旦认证了光刻胶,为了保证自身的产品的稳定性,其实并不愿意轻易更换其它产品的。这就意味着上下游出现强绑定的局面,转换成本很高。这也让光刻胶新入局者缺乏动力。

03

专利技术被国外控制

上面也讲到了,光刻胶的制作工艺复杂,而且纯度要求高、配方因下游客户的不同需求而异。为了满足下游客户的差异化需求,需要长期的研发和经验积累。我国进入光刻胶领域时间短,大量专利技术掌握在海外龙头企业手中,存在极高的技术壁垒。笔者大致统计了下JSR在光刻胶的技术专利,仅是公开的专利就超过2000个。

04

原材料同样靠进口

原材料是影响光刻胶纯度最直接的因素,比如在光引发剂、树脂等光刻胶重要原材料领域,日本依然具备较高的垄断程度。产业链上下游都被日本所控制,我们想实现光刻胶的单点突破,难度可想而知。

所以,往美好地说,我们光刻胶在国产替代上的想象空间很大,往现实地说,想从虎口多食,你自己手里得先有一把猎枪。

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03

国产替代的脚步紧跟,然而依旧征途漫漫

我们想要从日本布下的天罗地网中突围,很难,但也不是一定机会都没有。

或许走农村包围城市的道路,我们的光刻胶能找到些许光明:

01

政策和资本先行,为行业的玩家注入信心

虽然说,芯片产业链绝对不是拿钱能砸出来的,但是如果没有庙堂从宏观层面利用政策,推动这个回收周期长的资本密集型行业发展,恐怕逐利的资本也难有进入的动力。

02

从低端起步,向高端发力

在技术壁垒这么高的行业中,想一口吃个大胖子其实很难。但如果先进入农村,即向PCB和LCD光刻胶进军,一点点积累经验和技术,才有打入高端市场的资本。比如PCB,中国是最大产值国,2020 年市场规模为352亿美元(占比 54%),而且下游随着5G、云计算等需求的增加。国内玩家能否在这一波PCB红利期抢占光刻胶市场,值得期待。

03

上下游协同

单丝不成线,孤木不成林。从光刻胶的发展历程我们就不难看到,日本光刻胶的崛起,离不开尼康当年光刻机的鼎力相助(虽然因选错了技术路线,目前已被ASML超越),还有上游已经形成规模的光刻胶原材料产业集群。所以,光刻胶发展,需要上下游协同推进才有出路。

04

人才不可或缺

虽然俗话说三个臭皮匠,顶一个诸葛亮。但笔者坚信,光刻胶领域中这句话很难适用。我国光刻胶领域人才匮乏,研发能力不强,亟待引进海外的技术专家和人才团队,但前提是需要有资本的助力。

是眼前的苟且,还是诗和远方的田野,是摆在每一位专家面前非常现实的问题。

所以,为了不再受制于人,光刻胶国产化是大势所趋。但在实现国产化的目标中,我们依旧有很长的路要走。

已经形成星星之火的国内头部企业,且行且珍惜。

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