【芯片產業】一文看懂光刻膠原理、種類、市場展望

經濟脈搏 11:49 2020/12/04

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光刻膠(photoresist)又稱光阻劑、光致抗蝕劑,指通過紫外光、深紫外光、電子束、離子束、X射線等光照或輻射,其溶解度發生變化的耐蝕刻薄膜材料,是光刻工藝中的關鍵材料,主要應用於積體電路和半導體分立器件的細微圖形加工。它可以通過光化學反應,經曝光、顯影等光刻工序將所需要的微細圖形。從掩模版轉移到待加工基片上,基片包括集成電路材料、印刷電路板等。

根據芯片公司的統計數據,光刻膠在半導體材料價值中佔比近6%,光刻輔助試劑佔比7.4%,二者共佔13.4%。是矽片、電子氣體之外的第3大的芯片原材料。而然,光刻膠的質量、性能更是影響半導體產品性能、產品率、可靠性的關鍵因素。

種類及應用

光刻膠按應用領域分類,可分為PCB光刻膠、顯示面板光刻膠、半導體光刻膠,相應的市場份額佔比為25%、27%和24%。生產難度最高的半導體光刻膠,現時主要分別g線、i線、KrF、ArF等4大類,其中g線和i線光刻膠是市場上使用量最大的,也是國內產業鏈已經成熟的市場。KrF和ArF光刻膠核心技術則基本被日本和美國企業所壟斷。

從90年代後半期開始,光刻光源就開始採用248nm的KrF 激光;而從2000 年代開始,光刻就進一步轉向使用193nm波長的ArF 準分子激光作為光源。在那之後一直到今天的約20 年內,193nm 波長的ArF準分子激光,一直是半導體製程領域性能最可靠,使用最廣泛的光刻光源。根據目前的技術來看,在7nm製程的EUV技術成熟前,ArF光刻膠仍將是市場主流。

國內需求量增

全球5大光刻膠廠企業中,日本佔了4間,分別是日本JSR、東京應化、信越化學,以及富士電子,壟斷了高達72%的市場份額;美國的羅門哈斯佔15%,5間企業加起來幾乎佔了全球90%產量。中國在光刻膠產業上起步較遲,生產產能主要集中在PCB光刻膠等中低端產品,半導體光刻膠等這種高技術壁壘產品產能則極少,只佔約2%,主要依賴進口。現時生產半導體光刻膠的除南大光電外,僅北京科華、晶瑞股份等數間企業,且主要集中在低端的g線、i線光刻膠。

但受益於半導體、顯示面板、PCB產業東移的趨勢,自2011年至今,光刻膠中國本土供應規模,年增長率達到11%,高於全球平均5%的增速。2019年中國光刻膠市場本土企業銷售規模約70億元人民幣,在全球市場佔比約10%;國内需求量方面,2011年光刻膠需求量為3.51萬噸,到2017年需求量為7.99萬噸,年複合增長率達14.69%。隨著國內芯片產業起飛,它的發展空間和潛力非常巨大。

官方大力支持

中國科學院今年9月公布「率先行動」計劃實施進展,院長白春禮表示,未來10年將針對一些「卡脖子」的關鍵技術進行攻堅部署,在第二階段要把 「卡脖子」的清單變成科研任務清單進行佈局,比如航空輪胎、軸承鋼、光刻機等,集中全院力量聚焦國家最關注的重大領域攻關。官方隨後發布新指示,要求保障國家微電子製造等重點行業的產業鏈穩定,其中對於半導體領域中所要用到的原材料,如光刻膠、電子封裝材料等等方面實現新的突破。

市場看好發展

內地恆泰證券日前指出,中國光刻膠市場在需求增長和市場擴大下保持了較好的上升趨勢,雖然光刻膠仍是中國的軟肋之一,但隨著集成電路大基金二期已經完成募集,目前正陸續展開投資。半導體材料將會是其重點投資方向之一。預計隨著大基金支持力度加大,本土企業開始重視光刻膠的專利積累和佈局,逐步重點突破KrF、ArF等高端光刻膠技術,國產光刻將奮起直追。

東興證券稱,國內企業已經逐步從低端PCB光刻膠發展至中端LCD和半導體光刻膠的量產,以北京科華、晶瑞股份為代表的企業已實現了KrF光刻膠的研發突破,預計有望獲得下游量產訂單,以強力新材為代表的企業也已經實現光刻膠上游原材料光引發劑和光酸等的國產化,打破海外壟斷。

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責任編輯:陳建錫

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