今天小編分享的财經經驗:中國光刻膠,離日本還有多大差距?,歡迎閲讀。
光刻膠,是芯片制造的關鍵材料。
為了打破國際壟斷,中國企業全力突破瓶頸,進步确實很大。
但是,與日本,中國光刻膠仍然有很大的差距。
到底差在哪裏?
中國企業又該如何突圍?
光刻膠,顧名思義,就是光刻機在光刻過程中使用的聚合物薄膜材料,英文直譯過來是光致抗蝕劑,能在紫外光、電子束、離子束、X 射線等照射或輻射下,發生聚合或解聚反應,把圖案留在硅片上。
光刻膠工作原理
我們平常説的光刻膠,其實是一類產品的統稱。
按形成的影像來分,有正性和負性兩大類。按曝光光源和輻射源的不同就分得更細了,可分為紫外光刻膠、深紫外光刻膠、X- 射線膠、電子束膠、離子束膠等。
光刻完成後的晶圓片
每類都有前面説的正負性之分,品種規格很多,非常復雜,對應的配方和生產技術也簡單不了,但總體上都包括三種成分:感光樹脂、增感劑和溶劑。
光刻膠的使用範圍相當廣,顯示面板、集成電路和半導體分立器件等細微圖形的加工作業都用得到,下遊產品從智能手機的處理器到醫療設備的傳感器,再到航天器的控制系統 …… 無所不包。
尤其是對于精密制造和小型化設備的生產,光刻膠更是至關重要。
光刻膠是智能裝備必不可少的源頭精細化工品,其性能直接影響到終端產品的產能和質量。
光刻膠的市場規模基本約等于智能裝備的制造能力,它的研發和改進也是半導體技術水平的關鍵指标。
正是意識到光刻膠的重要性,近二十年來,我國一直非常重視光刻膠行業的發展,積極給予政策支持,力争實現國產化。
早在 " 十二五 " 期間列出的 16 個國家科技重大專項,《極大規模集成電路制造裝備及成套工藝》位列第二,号稱 "02 專項 "。
《極大規模集成電路制造裝備及成套工藝》列入國家科技重大專項
十年過去,"02 專項 " 結出碩果。
2020 年底,南大光電發布公告,稱其控股子公司 " 寧波南大光電 " 自主研發的 ArF ( 193nm ) 光刻膠產品成功通過客户的使用認證," 本次認證選擇客户 50nm 閃存產品中的控制栅進行驗證,寧波南大光電的 ArF 光刻膠產品測試各項性能滿足工藝規格要求,良率結果達标。"
超高精細光刻膠項目在 2018 年 5 月通過了 02 專項驗收,2019 年底,以研發團隊為技術骨幹的國科天骥公司在濱州成立,進行高級光刻膠及其相關有機濕電子化學品的小批量生產。
2021 年,國科天骥在濱州生產園區試生產高級光刻膠。
新聞報道
徐州博康已成功開發 ArF/KrF 單體及光刻膠、I 線光刻膠、封裝光刻膠、電子束光刻膠等系列產品。
最近,武漢太紫微光電科技有限公司推出的 T150 A 光刻膠產品,已通過半導體工藝量產驗證,實現配方全自主設計。
目前,國内已有數十家企業涉足光刻膠領網域,在短短幾年内提高了光刻膠的國產化率,市場產值也快速增長。
比如,PCB 光刻膠,國產率達到了 63%,濕膜及阻焊油墨基本能實現自給;
LCD 光刻膠領網域,觸控屏光刻膠正逐步實現國產化替代,目前國產率能到三到四成。
光刻膠國產化,進步确實很大。
看到進步,更要看到差距。
從規模上看,2023 年國内光刻膠市場規模約為 121 億元,預計未來 5 年均復合增長率 10%,增長率超過全球平均水平,但規模占比在全球不到兩成。
從類别看,我國光刻膠在高端領網域國產化率極低。像是 7nm 技術所需的最高端的 EUV 光刻膠,國產化率樂觀估計也不足 1%。
對比日本,差距尤為突出。
全球五大光刻膠生產商中,日企獨占四家,JSR、東京應化、信越化學及富士膠片拿下全球超 70% 的光刻膠市場。
特别是在最高端的 ArF 和 EUV 領網域,日企市場占有率超過 90%!
日本光刻膠的國際市場份額(2022 年)
不僅是市場份額,日企在光刻膠領網域的專利申請量和技術水平在全世界也是遙遙領先。
根據 2021 年 9 月,日本光刻膠專利申請量占全球該領網域專利數量的 46%,一家獨大,排名第二的是美國,占 25%。
中國則僅以 7% 的占比,排在韓國之後,排名全球第四。
2023 年,全球共有 5483 件光刻膠專利,日本獨占 63%。
2023 年光刻膠專利全球地區分布
應該説,在光刻膠領網域,中國企業與日企的差距是全方位的。
那麼,日本的光刻膠企業為什麼這麼強?
網上有很多文章解答過,大多是從起步較早、政府支持、人才培養等角度分析。
這裏,正解局不再面面俱到,而是提供一個觀察的視角:
壁壘。
簡單來説,日本光刻膠企業先建立了技術壁壘,再建立了行業壁壘,最後建立了產業壁壘。
先看技術壁壘。
早 1960 年代,日本就組織技術突破瓶頸,實現了光刻膠的知識產權自有——東京應化(TOK)于 1968 年研發出首個環化橡膠系光刻膠產品 MOR-81。
到 1970 年代,日本光刻膠已陸續完成商業化,幾大巨頭掌握核心技術。
1990 年代開始,繼續突破高端技術,初步構建技術壁壘。
日企光刻膠技術發展時間線
再看行業壁壘。
日本企業背後,大多有财團的影子。
化工領網域更是日本财團重點布局的行業。财團之間,關系復雜,并非是完全的競争關系。
表面看上去,日本幾大光刻膠龍頭企業各自獨立。實際上,在不同細分領網域側重不同,抱團合作,形成行業壁壘。
最後看產業壁壘。
光刻膠是關鍵行業的關鍵材料,一旦使用,輕易不會更換。
日本光刻膠企業在晶圓生產的初期就介入進來,聯合研發,開發出适配于晶圓廠專門要求的光刻膠。
後續實現生產,光刻膠跟晶圓廠的光刻機和生產條件高度匹配,專品專用,不可替代。
這樣一來,除非有巨大的不可抗力,晶圓廠不想也不敢換掉日本企業的光刻膠。
日本光刻膠企業與下遊晶圓廠深度合作,嵌入其全產業生态中,構建起牢不可破的產業壁壘,讓自己的霸主地位極為穩固。
中國想要在光刻膠領網域掌握主動,打破壟斷,要走的路還很遠。
首先還是要加大研發突破瓶頸,掌握核心技術。
光刻膠本身復雜產線的行業性質,為打破壟斷,縮短與日企的差距,我國企業的研發是多向發力,多點開花。
最高端的 EUV 光刻膠主要有兩種類型,一種是化學放大型(CAR),另一種是金屬氧化物。
今年 4 月,湖北九峰山實驗室與華中科技大學的聯合研究團隊成功突破了 " 雙非離子型光酸協同增強響應的化學放大光刻膠 " 技術。
研究團隊發表的論文
這種光刻膠能在曝光後產生更多酸,從而提高成像質量,減小線寬粗糙度,以更高靈敏度和分辨率來适應更先進更復雜的集成電路制造工藝。
在新型光刻膠的研發領網域,我國科研團隊也在突破瓶頸。
目前最頂級的 EUV 光刻機中,光刻膠的技術難度之一就是普遍對光源的敏感度不足,這不僅制約了產量,也推高了光刻機及其配套光源的制造難度和成本。
去年 10 月,我國清華大學與浙江大學的聯合團隊全球首次提出了 " 點擊光刻 " 新方法,并成功開發出與之匹配的超高感光度光刻膠樣品。
團隊發表的論文
這種新型的光刻膠材料,能在極低曝光劑量下實現高對比度成像,大大降低了光刻曝光劑量,提高光刻效率。
其次,光刻膠技術盡快產業化。
光刻膠行不行,技術突破只是一個方面,不能只看專利和論文,最終還是要看落地到產業的情況。
除了前面提到的南大光電和國科天骥等企業之外,中國的光刻膠企業還有不少。在 A 股,目前有約 20 只光刻膠相關的股票,代表着中國光刻膠領網域的中堅力量。
上市公司彤程新材号稱是中國唯一掌握高級光刻膠研發技術的企業,大陸唯一一台 ASML 曝光機也在該公司。
在半導體光刻膠領網域,彤程新材的產品線很全,G 線、I 線、KrF、ArF 和 EUV 等五大類光刻膠都有。
G 線光刻膠市場,該公司占據份額較大,I 線光刻膠的技術實力已經接近國際領先水平,KrF 光刻膠已經實現自主研發,主要供給國内下遊廠商。比較高端的 ArF 和 EUV 正在試量產中。
最後,要建立光刻膠的產業生态。
除了技術突破和產業化,分析日本的經驗可知,更重要的形成自己的產業生态體系——一定要與下遊企業深度合作。
説得直接點,就是要有自己的光刻機。
就像大飛機產業鏈,只有中國自己能造大飛機,能賣大飛機,國產的大飛機零部件才有用武之地,相關的上遊產業才能蓬勃發展。
否則,僅有技術是沒用的,只能白白拿着技術,轉化不出來,慢慢過時落伍被淘汰。
造出自己的光刻機,恰恰是最難的。
全球光刻機行業裏,幾乎是美日企業的天下。荷蘭阿斯麥 ASML 供給了全球 92% 的高端光刻機。
半導體制造設備市場份額 圖片來源:日 · 經中文網
目前,我國光刻機的國產化率不足 3%,2023 年進口光刻機數量高達 225 台,進口金額高達 87.54 億美元,進口金額創下歷史新高。
以產品來説,僅有上海微電子能制造 90nm 工藝節點 DUV 光刻機,與 ASML 差距極大。
難度再大,也要上。
換個角度看,國產光刻膠的發展,絕不能單打獨鬥,需要產業鏈整體突破。
對光刻膠和半導體行業,我們要有信心,更要有耐心。
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THE END