光刻胶：半导体材料皇冠上的明珠迎来国产化机遇.pdf

行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 电子制造 证券 研究报告 2021 年 05 月 31 日 投资 评级 行业 评级 强于大市 (维持 评级 ) 上次评级 强于大市 作者 潘暕 分析师 SAC 执业证书编号： S1110517070005 张健 分析师 SAC 执业证书编号： S1110518010002 资料 来源： 贝格数据 相关报告 1 电子制造 -行业专题研究 :怎么看顺 周期涨价 PCB&CCL 板 块 ？ 2021-03-31 2 电子制造 -行业专题研究 :未来三年 谁会胜出？ 2020-11-27 3 电子制造 -行业深度研究 :钽电容深 度：军用持续高景气，民品缺货涨价、 加速进口替代 2020-07-21 行业走势图 光刻胶：半导体材料皇冠上的明珠，迎来国产化机遇 1. 光刻胶： 半导体 材料 皇冠上的明珠， 高壁垒 &高价值量 光刻胶被称为半导体材料皇冠上的明珠： 全球半导体技术持续进步背后是 光刻工艺持续迭代驱动的摩尔定律，缩短曝光波长主要是通过在光刻机等核 心设备和光刻胶等核心材料的不断进步来实现。光刻胶及其配套化学品占半 导体材料产值 12%，行业技术壁垒和客户壁垒高，目前主要被日本、韩国和 欧美国家垄断，特别是 ArF 浸润式（ 28nm 及以下）以及 EUV 等 关键节点。 2.供需不匹配， IC、 FPD 领域 KrF、 ArF 等光刻胶亟待国产化 光刻胶广泛应用于 IC、 FPD 和 PCB 等下游领域，全球市场规模近百亿美元， 在最高端的 IC 光刻胶领域，预计 2020 年全球市场规模有望超 16 亿美元。 我 国光刻胶产业在技术难度相对较低的 PCB 领域国产化 率 约 50%，在技术难 度较高的 IC 和 FPD 光刻胶领域国产化率约为 5%，供需不匹配，亟需国产化。 3. 发展历史：起源美国，日本 称霸，重视光刻胶 +光刻机联动产业规律 全球光刻胶产业经历了“美国起源 -日本称 霸 -中国崛起”的转移历程： 美国 强大的经济、科技基础和半导体先发优势催生了光刻胶的起源， 日本 半导体 产业转移、“产、学、官”体制和光刻机产业弯道超车等因素促使日本垄断 全球高端光刻胶。在国家大力扶持半导体和光刻胶材料的基础上， 国内 光刻 产 业有望遵循光刻胶与光刻机协同发展的产业逻辑，实现光刻产业的发展 。 4. 28nm 等核心成熟制程突围：产业链抱团，核心材料一体化是关键，看好 先发优势龙头 国产光刻胶发展充满机遇。 （ 1）下游 LCD 产业向大陆转移集成电路成熟 制程扩产显著，为国产光刻胶企业提供发展土壤与市场空间。 （）中美贸 易摩擦、 2020 年疫情 、近期 KrF 光刻胶供应受限， 使 供应链安全与全产业 链自主可控成为重 中之重，特别是在 28nm 及以上成熟 制程 应用领域； 日 本光刻胶产业集群的发展为国内光刻胶企业提供借鉴经验。（ 3） 光刻胶具备 高重要程度 +成本不敏感属性， 供应链存在天然高稳定性的特点 ，在加速进 口替代的趋势下， 我们看好核心材料一体化 +具备先发优势的龙头公司。 面对日本产业集群分工模式和寡头垄断格局，国产光刻胶企业面临大陆面 板、半导体产业链蓬勃发展的历史性机遇，与下游企业抱团加快研发进程 和产品导入，完成从 0 到 1 的突破，从松散布局到系统化发展，把握下游 成熟制程下光刻胶市场，实现上 核心材料一体化 自主可控。 5. 投资建议：推荐 雅克科技 &华懋科技 &彤程新材，关注晶瑞股份 看好国产光刻胶先发优势龙头 ， 推荐雅克科技 /华懋科技 /彤程新材，建议关 注晶瑞股份 /上海新阳 /南大光电 /飞凯材料 。 （ 1）雅克科技：并购布局面板 &IC 光刻胶，募投项目加码高端市场 （ 2）华懋科技： 投资徐州博康，半导体光刻胶一体化优势显著 （ 3）彤程新材：特种橡胶助剂龙头，北京科华 +北旭电子打造光刻胶平台 （ 4）晶瑞股份： 中端光刻胶进口替代创造成长空间 （ 5）上海新阳： 光刻胶 进入 客户验证，定增助力 KrF&ArF 光刻胶实现量产 （ 6）南大光电： 02 专项 ArF 光刻胶研发顺利结项，募投配合实现产业化 （ 7）飞凯材料： 紫外固化和电子化学品龙头 ， TFT-LCD 光刻胶产能 待释放 风险 提示 ： 国内光刻胶技术发展不及预期；市场竞争加剧；新产能释放不及 预期 。 0% 7% 14% 21% 28% 35% 42% 49% 2020-06 2020-10 2021-02 电子制造 沪深 300 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录 1. 光刻胶：泛半导体产业核心材料，高价值量 &高壁垒 . 8 1.1. 光刻胶：泛半导体产业核心材料，半导体材料皇冠上的明珠 . 8 1.2. 光刻工艺 &光刻胶 半导体摩尔定律发展核心驱动力 . 9 1.3. 光刻胶产业链：树脂 &单体等原料、光刻胶成品 高价值 &高壁垒 . 12 1.3.1. 全球光刻胶产业链：日本独占鳌头 . 12 1.3.2. 中国光刻胶产业链：上游布局不全，中游正在崛起 . 13 1.4. 光刻胶及配套化学品占半导体材料产值 12% . 14 1.5. 技术 &客户壁垒高，行业持续高盈利能力 . 15 1.6. EUV 光刻胶 &电子束光刻胶：重要技术发展方向 . 16 2. 供需不匹配， IC、 FPD 领域 KrF、 ArF 等光刻胶亟待国产化 . 18 2.1. 市场规模测算：中国市场发展速度远高于全球，重心逐渐东移 . 18 2.2. PCB 领域光刻胶基本突破国产化 . 20 2.3. IC、 FPD 领 域 KrF、 ArF 等光刻胶对外依存度高，亟待国产化 . 21 3. 发展历史：起源美国，日本称霸，重视光刻胶 +光刻机联动产业规律 . 24 3.1. 美国占据先发优势，光刻胶发源地、实现产业化 . 24 3.2. 下游需求崛起，日本逐步垄断全球光刻胶产业链 . 25 3.3. 光 刻胶 &光刻机产业：协同发展 . 26 4. 国产化突围：把握成熟制程， 核心材料一体化是关键，看好先发优势龙头 . 31 4.1. 下游需求旺盛：面板制造产能向大陆聚集，半导体成熟制程扩产显著 . 31 4.1.1. 面板制造： LCD 面板产能向大陆聚集 . 31 4.1.2. 半导体：成熟制程扩产显著， 28nm 等技术将在国内供需链迎来窗口爆发期 . 33 4.2. 上游核心材料 &设备是全产业链自主可控薄弱环节，日本限制光刻胶供货提供国 产化催化剂 . 36 4.2.1. 华为 &中芯国际被制裁 高端半导体工艺 “ 卡脖子 ” . 37 4.2.2. 日本光刻胶大厂限制供货，多家晶圆厂 KrF 光刻胶供应紧张，全产业链自主 可控刻不容缓，国产化加速 . 37 4.3. 产业链抱团发展，加快产品导入、规模量产、新技术研发 . 38 4.3.1. 复盘 ASML 创新生态系统：生产高度分工，上下游协同发展，完成技术跃迁 . 38 4.3.2. 复盘华为供应链国产替代：终端厂商加速培养上游产业集群，设计领域实现 戴维斯双击 . 40 4.3.3. 复盘日本光刻胶产业逻辑：紧抓下游需求，高度分工协作，建立光刻胶产业 集群 . 40 4.4. 树脂 &光引发剂、光刻胶成品，核心材料一体化是自主可控关键，看好先发龙头 优势 . 42 5. 投资机 会 . 45 5.1. 雅克科技：并购布局面板 &IC 光刻胶，募投项目加码高端市场 . 45 5.2. 华懋科技：投资半导体光刻胶龙头徐州博康，半导体光刻胶一体化优势显著 . 46 5.3. 彤程新材：特种橡胶助剂龙头，收购北京科华 +北旭电子，打造半导体 &FPD 光刻 胶平台 . 49 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 5.4. 晶瑞股份：中端光刻胶进口替代创造成长空间 . 51 5.5. 上海新阳：光刻胶产品进入客户验证阶段，定增助力 KrF 厚膜 &干式 ArF 光刻胶实 现量产 . 53 5.6. 南大光电： 02 专项 ArF 光刻胶研发顺利结项，募投配合实现产业化 . 55 5.7. 飞凯材料：紫外固化和电子化学品龙头， TFT-LCD 光刻胶产能待释放 . 56 6. 附录 . 59 6.1. 全球光刻胶龙头 JSR 成长历史 . 59 6.2. 陶氏杜邦 /新杜邦：全球化学品领军，光刻胶领域优势企业 . 63 6.3. 群荣化学：光刻胶上游酚醛树脂龙头 . 65 7. 风险提示 . 67 图表目录 图 1：光刻胶的应用流程 . 8 图 2： IC 行业：半导体光刻工艺流程图 . 9 图 3： LCD 面板行业：滤光片光刻 工艺流程 . 9 图 4： 1971-2019 年晶体管数量遵循摩尔定律不断上升 . 9 图 5：集成电路的微观结构 . 9 图 6：曝光波长与光刻技术发展的关系 . 10 图 7：不同光刻胶与芯片制程对应关系 . 11 图 8： IC 制造中逻辑器件的技术节点和所需光刻工艺的对应关系 . 11 图 9：全球光刻胶产业链图谱 . 12 图 10：全球光刻胶上游原材料生产厂商地区分布 . 12 图 11：光刻胶上游原材料国内厂商 . 12 图 12：全球光刻胶市场份额情况 . 13 图 13： 2019 年全球半导体光刻胶市场份额 . 13 图 14：国内光刻胶产业链布局情况 . 13 图 15：光刻胶是半导体产业链中的重要材料 . 14 图 16：半导体材料分类占比 . 14 图 17： 2019 年全球半导体材料销售占比 . 15 图 18：全球半导体材料销售额（单位：亿美元） . 15 图 19：全球光刻胶研制专利分布 . 16 图 20：光刻胶认证基本流程 . 16 图 21：上海新阳光刻胶项目效益测算 . 16 图 22：全球 EUV 光刻胶市场规模（万美元） . 17 图 23：全球 EUV 光刻胶市场格局 . 17 图 24：电子束光刻机 RAITH150 Two 应用 . 17 图 25：全球光刻胶市场规模（亿美元） . 18 图 26：中国光刻胶市场规模（亿元） . 18 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 图 27： 全球半导体光刻胶市场规模（亿美元） . 18 图 28： 中国 PCB 行业产值（亿美元） . 19 图 29： LCD 彩色滤光片制作示意图 . 19 图 30：全球面板光刻胶市场规模（亿美元） . 20 图 31：全球光刻胶市场结 构 . 20 图 32：中国本土光刻胶市场结构 . 20 图 33：全球 KrF 光刻胶市场份额 . 22 图 34：全球 ArF 光刻胶市场份额 . 22 图 35：北京科华部分光刻胶产品 . 23 图 36：苏州瑞红部分光刻胶产品 . 23 图 37：光刻胶发展历程 . 24 图 38：光刻胶产业转移历史 . 24 图 39：美国、日本光刻胶代表公司营收情况 . 25 图 40：美国、日本光刻胶代表公司毛利率情况 . 25 图 41：日本光刻产业崛起示意图 . 25 图 42：全球光刻胶主要企业 . 26 图 43：光刻工艺流程 . 27 图 44：光刻机示意图 . 27 图 45：光刻机产业转移历史 . 27 图 46： ASML 成功要素 . 28 图 47： 2019 年光刻机主要企业出货量 /台 . 28 图 48： ASML 营收及增速 /亿美元 . 28 图 49：国内光刻胶生产企业数量分布 /个（截至 2019 年 5 月） . 29 图 50：全球面板产能转移趋势 . 31 图 51：全球各国家及地区面板产能预测 . 31 图 52： 2019-2022E 全球 TV 面板厂规划和进展 . 33 图 53：中国 &全球半导体销售额 . 33 图 54： 2004-2019 年中国集成电路产业三大细分环节销售额（单位：亿元） . 33 图 55： 8 英寸（ 200mm）晶圆的产能展望 . 35 图 56：全球晶圆厂与中国的半导体设计公司的合作情况（ 2019 年） . 35 图 57： SMIC2019 及 2020 年不同制程营收对比 . 35 图 58：半导体产业链 . 36 图 59：华为重要供应商全球分布 . 37 图 60： ASML 的创新生态系统 . 38 图 61：圣邦股份单季营收及同比增速 . 40 图 62： 圣邦股份单季归母净利润及 同比增速 . 40 图 63：圣邦股份股价走势 . 40 图 64：日本光刻胶产业集群（部分上游企业概览） . 41 图 65：日本光刻胶龙头企业研发支出占比 . 41 图 66： EUV 光刻胶领域主 要申请人专利数量 . 41 图 67：中日主要光刻胶企业 2019 年营收 /亿元 . 43 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5 图 68：中日主要光刻胶企业员工数量 /人（截止 2019 年末） . 43 图 69： EUV 光刻胶全球专利申请量势态 . 44 图 70： EUV 光刻胶领域主要申请人专利数量 . 44 图 71：雅克科技历史沿革 . 45 图 72： 2015-2020Q3 雅克科技营 业收入情况（亿元） . 45 图 73： 2015-2020Q3 雅克科技归母净利润（亿元） . 45 图 74：雅克科技毛利率及净利率（ %） . 46 图 75：雅克科技 2020 年业务构成 . 46 图 76：华懋科技 2016-21Q1 营业总收入及同比增速 . 47 图 77：华懋 科技 2016-21Q1 归母净利润及同比增速 . 47 图 78：华懋科技 2016-21Q1 销售毛利率和净利率 . 47 图 79：华懋科技汽车安全气囊布产品展示 . 47 图 80：徐州博康 2020 年 1-9 月营收结构 . 48 图 81：徐州博康专利技术（部分） . 48 图 82：徐州博康主营业务收入和净利润（亿元） . 48 图 83：徐州博康生产中心二期工程 . 48 图 84：彤程新材 2016-21Q1 营业总收入及同比增速 . 50 图 85：彤程新材 22016-21Q1 归母净利润及同比增速 . 50 图 86：彤程新材 2016-21Q1 销售毛利率和净利率 . 50 图 87：彤程新材 21Q1 产品收入结构 . 50 图 88：北京科华微电子 DUV 光刻胶产品 KMP DK3050 . 51 图 89：北京科华 2019 及 2020 年营收和归母净利润 /万元 . 51 图 90：北旭电子主要产品 . 51 图 91：北旭电子营收和利润总额 /亿元 . 51 图 92：晶瑞股份主要产品 . 51 图 93：晶瑞股份 2016-21Q1 营业总收入及同比增速 . 52 图 94：晶瑞股份 2016-21Q1 归母净利润及同比增速 . 52 图 95：晶瑞股份 2016-21Q1 销售毛利率和净利率 . 52 图 96：晶瑞股份 2020 年产品收入结构 . 52 图 97：上海新阳 2016-21Q1 营业总收入及同比增速 . 53 图 98：上海新阳 2016-21Q1 归母净利润 . 53 图 99：上海新阳 2016-21Q1 销售毛利率和净利率 . 54 图 100：上海新阳 2020 年产品收入结构 . 54 图 101：募投项目预计进程 . 54 图 102：南大光电 2016-21Q1 营业总收入及同比增速 . 55 图 103：南大光电 2016-21Q1 归母净利润及同比增速 . 55 图 104：南大光电 2016-21Q1 销售毛利率和净利率 . 55 图 105：南大光电 2020 年产品收入结构 . 55 图 106： “ArF 光刻胶开发和产业化项目 ” 项目营收预测 /万元 . 56 图 107：飞凯材料主要产品 . 57 图 108：飞凯材料 2015-21Q1 营收和净利润（亿元） . 57 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6 图 109：飞凯材料 2015-2020 年研发支出及占营收比例 . 57 图 110：飞凯材料 2015-21Q1 销售毛利率和净利率 . 57 图 111：飞凯材料 2020 年产品收入结构 . 57 图 112： JSR 发展历程 . 59 图 113： JSR 主营业务介绍 . 59 图 114： JSR 光刻胶业务发展历程 . 60 图 115： FY2011-2020 JSR 营业总收入和同比增速 . 60 图 116： FY2011-2020 JSR 利润和同比增速 . 60 图 117： FY2011-2020 JSR 销售毛利率和净利率 . 60 图 118： FY2011-2020 JSR 经营活动现金流量 /亿日元 . 60 图 119： FY2020 产品营收结构 . 61 图 120： FY2020 产品利润结构（单位： 100Mil JPY） . 61 图 121： JSR 数字解决方案市场图 . 61 图 122： FY2019、 FY2020 数字解决方案业务营收拆分 . 62 图 123： FY2020 数字解决方案业务营收拆分 . 62 图 124： JSRFY2019-FY2024 数字解决方案业务规划 . 62 图 125：陶氏杜邦分拆 . 63 图 126：杜邦公司近几年业绩情况（亿美元） . 63 图 127：新杜邦 2020 年产品结构 . 63 图 128：新杜邦电子与成像业务产品结构 . 63 图 129：群荣化学（ GCI）全球生产基地布局 . 65 图 130： FY2016-FY2020 群荣化学销售净额 . 66 图 131： FY2016-FY2020 群荣化学归母净利润及利润率 . 66 图 132：群荣化学 FY2019、 FY2020 分部门营收（单位：百万日元） . 66 表 1：光刻胶主要成分 . 8 表 2：光刻胶按照下游应用分类 . 8 表 3： IC 集成度与光刻技术发展历程 . 10 表 4：主要的光刻胶体系 . 11 表 5：国内光刻胶制造厂商 . 14 表 6： PCB 光刻胶国产化现状 . 21 表 7： 2019 年中国半导体光刻胶行业企业布局情况 . 22 表 8：中国光刻胶产业代表企业 “ 北京科华 ” 发展历程 . 29 表 9：全球主要面 板厂商高世代线汇总（产能单位：百万平米） . 32 表 10：国内在建成熟制程晶圆产能 （千片 /月） . 34 表 11： 2017 中国大陆 8 英寸晶圆代工产能及 2021 年目标产能（单位：千片 /月） . 35 表 12： ASML 股权 &并购投资 . 39 表 13：国内外光刻胶专利申请量前 3 企业 /组织 . 44 表 14：雅克科技募投资金情况（万元） . 46 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 表 15：徐州博康旗下汉拓光学产品梳理 . 47 表 16：公司光刻胶产销情况 . 52 表 17：苏州瑞红部分光刻胶产品 . 53 表 18：南大光电募投资金情况（万元） . 56 表 19： FY2020 数字解决方案业务具体产品营收 YoY . 62 表 20：新杜邦部分干膜光刻胶产品及产品优势 . 64 表 21：群荣化学公司大事记（部分） . 65 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8 1. 光刻 胶： 泛半导体产业核心材料，高价值量 &高壁垒 1.1. 光刻胶： 泛半导体产业核心材料 ， 半导体 材料皇冠上的明珠 光刻胶又名“光致抗蚀剂”， 光刻胶具有光化学敏感性，通过利用光化学反应，并经光刻 工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上 。 光刻胶被广泛应 用于光电信息产 业的微细图形线路的加工制作，是微细加工技术的关键 材料，可应用于 PCB、 LCD 与集成 电路等下游领域。 图 1： 光刻胶的应用流程 资料来源： 容大感光招股说明书， 天风证券研究所 光刻胶 主要 是由光引发剂（包括光增感剂、光致产酸剂）、光刻胶树脂、单体（活性稀释 剂）、溶剂和其他助剂组成的对光敏感的混合液体 。 树脂和光引发剂是光刻胶最核心的部 分 ，树脂 对整个光刻胶起到支撑作用，使光刻胶具有耐刻蚀性能；光引发剂 是光刻胶材料 中的光敏成分，能发生光化学反应 。 表 1： 光刻胶主要成分 成分 介绍 树脂型聚合物 是光刻胶的主要成分，对整个光刻胶起到支撑作用，使光刻胶具有耐刻蚀性能，对光刻胶的性能有重要影响。 光引发剂 又称光敏剂或光固化剂，是光刻胶材料中的光敏成分，能发生光化学反应， 即能够在紫外光区或可见光区吸收一定波长的能量，产生自由基、阳离子 等，从而引发单体聚合交联固化的化合物。包括光增感剂、光致产酸剂等。 添加助剂 用以改变光刻胶的某些特性，如为改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。 单体 又称活性稀释剂，是含有可聚合官能团的小分子，一般参与光固化反应，降低光固化体系黏度，同时调节光固化材料的各种性能。 溶剂 使光刻胶具有流动性， 对于光刻胶的化学性质几乎没有影响 资料来源： 半导体芯片制造技术 杜中一 ，晶瑞股份公司公告， 天风证券研究所 整理 光刻胶广泛应用于 IC、 面板显示 和 PCB 等 下游泛半导体领域 。 光刻胶自 1959 年被发明以 来，就成为半导体工业最核心的工艺材料；随后光刻胶被改进运用到印制电路板的制造工 艺，成为 PCB 生产的重要材料；二十世纪九十年代，光刻胶又被运用到 LCD 器件的加 工制作，对 LCD 面板的大尺寸化、高精细化 、彩色化起到了重要的推动作用。光刻胶经 过几十年不断的发展和进步，应用领域不断扩大，衍生出非常多的种类。 表 2： 光刻胶按照下游应用分类 主要类型 主要品种 IC 光刻胶 G 线光刻胶、 I 线光刻胶、 KrF 光刻胶、 ArF 光刻胶、 EUV 光刻胶等 LCD 光刻胶 彩色滤光片用彩色光刻胶及黑色光刻胶、 LCD/TP 衬垫料光刻胶、 TFT 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 9 LCD 用光刻胶等 PCB 光刻胶 干膜光刻胶、湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨等 资料来源：晶瑞股份招股说明书，天风证券研究所 在 IC（集成电路）行业： 光刻 工艺 是将掩膜版的电路结构复制到 硅片上的过程， 而光刻 胶是光刻工艺中的重要材料。 光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺的 35%，并且耗费时 间约占整个芯片工艺的 40%-60%。 可以将光刻工艺和照相技术做一个类比，照相是将镜头 里的画面“印”到底片上，光刻工艺是将电路图和电子元件“刻”在“底片”上。 在 LCD 面板行业： 应用于显示面板行业的光刻胶可以按用途再细分为 TFT 用光刻胶、触摸 屏用光刻胶和滤光片用光刻胶。（ 1） TFT 用光刻胶：用于在玻璃基板上制造场效应管（ FET）。 每一个 TFT 都用来驱动一个子像素下的液晶，因此需要很高的精度。（ 2）触摸屏用光刻胶： 用于在玻璃基板上趁机 ITO，从而制作图形化的触摸电极。（ 3）滤光片用 光刻胶 ：用于制 作彩色滤光片，又分为彩色光刻胶和黑色光刻胶。 图 2： IC 行业： 半导体光刻工艺流程图 图 3： LCD 面板行业：滤光片光刻工艺流程 资料来源：浸没式光刻机投影物镜波像差检测技术研究 诸波尔 ，天风证券 研究所 资料来源：平板显示释疑手册 王海宏等 ，天风证券研究所 在 PCB（印制电路板）行业： PCB 制造目前 90%以上使用光刻胶光刻制造，所用材料为抗 蚀油墨。早期电路板用丝网印刷方式将抗蚀油墨转移到覆铜板上，形成电路图案，再用腐 蚀液腐蚀出电路板。但是由于光刻技术具有精度高、速度快、相对成本较低的优势，已经 基本取代了丝网印刷方式制造电路板。 1.2. 光刻工艺 &光刻胶 半导体摩尔定律发展核心驱动力 上世纪 60 年代，英特尔公司的创始人戈登摩尔通过对 1959 1965 年芯片上晶体管的集 成数据的观察，提出了著名的“摩尔定律” 每隔 1824 个月，芯片上集成的晶体管数 目就会增加一倍，也就是说处理器的功能和处理速度会翻一番，而成本却 会降低一半。电 子元件在芯片上集成度的迅速提高是集成电路性能提高、价格降低的重要原因。 迄今为止，规模集成电路均采用光刻技术进行加工，光刻的线宽极限和精度直接决定了集 成路的集成度、可靠性和成本。 根据摩尔定律，由于光源波长与加工线宽呈线性关系，这 意味着光源采用更短的波长将得到更小的图案、在单位面积上实现更高的电子元件集成度， 从而使得芯片性能可能呈指数增长，而成本却同步大幅下降。 图 4： 1971-2019 年晶体管数量遵循摩尔定律不断上升 图 5： 集成电路的微观结构 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 10 资料来源： IC insight，天风证券研究所 资料来源： 半导体产业的关键材料 光刻胶 徐宏等 ， 天风证券研究所 图形的缩微需要曝光波长的缩短来实现技术节点的演变，于是就有了光刻技术的演变迭代， 支撑着整个数字时代 的进步 。随着光刻的曝光光源向深紫外光发展、加工线宽逼近 10nm、 甚至达到 7nm 以下 ，但同时光源的发生系统和聚焦系统也面临更大的挑战，制造相同照度 的曝光光源所需的能耗和加工成本也呈指数增长。 半导体产业要继续摩尔定律，就需要 光 刻胶等 材料 的 革新和光刻技术的颠覆性转变。 图 6： 曝光波长与光刻技术发展的关系 资料来源： IWAPS， 天风证券研究所 光刻胶可按照曝光波长分为紫外光刻胶（ 300450nm）、深紫外光刻胶（ 160280nm）、极 紫外光刻胶（ EUV， 13.5nm）、电子束光刻胶、离子束光刻胶、 X 射线光刻胶等。通常来说， 波长越短，加工分辨率越佳， X 射线曝光可达到 50nm 左右的精度，深紫外光源的曝光精 度在 100nm 左右，而由于电子的波长较小，电子束光刻的加工精度可以达到 10nm 以内。 表 3： IC 集成度与光刻技术发展历程 年份 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 2010 之后 IC 集成 度 1M 4M 16M 64M 256M 1G 4G 16G 64G 技术水 平 1.2 0.8 0.5 0.35 0.25 0.18 0.13 0.1 0.07 光刻技 术 g 线 g/i 线、 KrF i 线、 KrF KrF KrF+RET ArF ArF+RET、 F2、 PXL、 IPL F2+RET、 EPL、 EUV、 IPL、 EBOW 等 备注 g 线： 436nm 光刻技术 F2： 157nm 光刻技术 IPL： 例子投影技术 i 线： 365nm 光刻技术 RET： 光网增强技术 EUV： 极紫外线技术 KrF： 248nm 光刻技术 EPL： 电子投影技术 EBOW： 电子束直写技术 资料来源：天风证券研究所 ArF： 193nm 光刻技术 PXL： 近 X-射线技术 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 11 资料来源： 晶瑞股份招股说明书， 天风证券研究所 图 7： 不同光刻胶与芯片制程对应关系 资料来源： 晶瑞股份可转债发行回复函， 天风证券研究所 不同曝光波长的光刻技术的进阶意味重大的技术演变，需要光刻机与光刻胶的协同优化来 保证每个技术节点的按时推出。 自上世纪 50 年代开始，光刻技术经历了紫外全谱 （ 300-450nm）、 G 线（ 436nm）、 I 线（ 365nm）、深紫外（ 248nm 和 193nm）、极紫外（ 13.5nm） 和电子束光刻等六个阶段，除了对应于各曝光波长的光刻机不断取得进阶外，光刻胶及其 组成部分也随着光刻技术的发展而变化。 表 4： 主要的光刻胶体系 光刻胶体系 成膜树脂 感光剂 光刻波长 技术节点及用途 聚乙烯醇肉桂酸酯型 紫外负性光刻胶 聚乙烯醇肉桂酸酯 成膜树脂自身 紫外全谱（ 300-450nm） 3 m 以上集成电路和半 导体器件 环化橡胶 -双叠氮负胶 环化橡胶 芳香族双叠氮化合 物 紫外全谱（ 300-450nm） 2 m 以上集成电路和半 导体器件 酚醛树脂 -重氮萘醌正 胶 酚醛树脂 重氮萘醌化合物 G 线（ 436nm） 0.5 m 以上集成电路 I 线（ 365nm） 0.35 m-0.5 m 集成电 路 248nm 光刻胶 聚对羟基苯乙烯及 其衍生物 光致产酸剂 KrF（ 248nm） 0.25 m-0.13 m 集成电 路 193nm 光刻胶 聚脂环族丙烯酸酯 及其共聚物 光致产酸剂 ArF 干法（ 193nm） 130nm-65nm 集成电路 ArF 湿法（ 193nm） 45nm、 32nm 集成电路 EUV 光刻胶 聚脂衍生物分子玻 璃单组份材料 光致产酸剂 极紫外（ EUV， 13.5nm） 32nm、 22nm 及以下集成 电路 电子束光刻胶体系 甲基丙烯酸酯及其 共聚物 光致产酸剂 电子束 掩模板制备 纳米压印紫外光刻胶 体系 丙烯酸酯类；环氧 树脂；乙烯基醚 自由基型光引发剂； 阳离子光引发剂 紫外光 电子学、生物学、光学等 领域 资料来源： 光刻材料的发展及应用 庞玉莲 ， 天风证券研究所 以 ArF 光刻胶 为例，本世纪初， 90nm 节点逻辑器件开始采用 ArF 193nm 光刻胶，一直沿 用至 65/55nm 节点；从 45nm 节点开始采用浸没式 ArF 193nm 光刻胶， 对应 193nm 浸液 式光刻技术的极限分辨率是 10nm（晶体管密度相当于台积电的 7nm） 。 而 EUV 作为突破 摩尔定律瓶颈的关键因素之一， 已经成为制造 7nm、 5nm 和 3nm 逻辑集成电路的 关键武 器 ，相应地， EUV 光刻胶也需在这些工艺节点上与光刻技术配套使用 。 图 8： IC 制造中逻辑器件的技术节点和所需 光刻工艺的对应关系 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 12 资料来源： IWAPS， 天风证券研究所 1.3. 光刻胶产业链：树脂 &单体等原料、光刻胶成品 高价值 &高壁垒 1.3.1. 全球光刻胶产业链：日本独占鳌头 光刻胶产业链可以分为上游原材料，中游制造和下游应用三个环节。上游包括感光树脂、 单体、光引发剂及添加助剂等原材料，中游包括 PCB 光刻胶、面板光刻胶和半导体光刻胶 的制备，下游是各种光刻胶的应用。 图 9： 全球 光刻胶产业链图谱 资料来源： 前瞻产业研究院， 天风证券研究所 在上游原材料环节， 行业代表企业有陶氏杜邦、富士胶片、巴斯夫和强力新材等公司， 全 球主要生产企业分布于日本、美国、中国、韩国、英国以及荷兰，其中所属地在日本的企 业占比为 49%。 我国企业数量占比有 29%，但各个企业在光刻胶专用化学品上的产量和规 模较小， 品种规格较为单一 ，分布极不均衡。在技术含量相对较低的 PCB 光刻胶上游原材 料，各国企业分布较为均衡，而在面板显示和半导体光刻胶上游，被日韩美等厂商垄断， 国内企业受限于关键技术积累少、产能规模小、资金投入有限等因素，市场份额很低。 图 10： 全球光刻胶上游原材料生产厂商地区分布 图 11： 光刻胶上游原材料国内厂商 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 13 资料来源： TrendBank， 天风证券研究所 资料来源： TrendBank， 天风证券研究所 在中游 光刻胶 制造环节， 全球光刻胶供应市场高度集中，核心技术掌握在日、美等国际大 公司手中 ， 日本的 JSR、东京应化、信越化学及 富士胶片 四家企业占据了全球 70%以上的 市场份额，处于市场垄断地位。 在 全球半导体光刻胶市场 上， 日本企业 处于绝对垄断地位 。 图 12：全球光刻胶市场份额情况 图 13： 2019 年全球半导体光刻胶市场份额 资料来源：中国产业信息网，天风证券研究所 资料来源： TECHCET， 天风证券研究所 1.3.2. 中国光刻胶产业链：上游布局不全，中游正在崛起 国内光刻胶行业产业链自上而下可以分为上游原材料，中游光刻胶制造商以及下游终端应 用厂商。 图 14： 国内光刻胶产业链布局情况 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 14 资料来源： 公司官网， 前瞻产业研究院， 天风证券研究所 上游： 原材料市场长期被日韩厂商垄断，国内从事光刻胶原材料研发及生产的供应商较少， 光刻胶制造商对于光刻胶原材料主要依赖于进口，在原材料环节的议价能力弱。 光刻胶设 备供应商方面，主要依赖美国、日本、荷兰等国，国内在上游设备市场竞争力较弱，不如 国外设备厂商议价能力强。 中游： 国内光刻胶行业中游制造商主要负责光刻胶的研发、制造与销售，北京科华微电子 和苏州瑞红是国内光刻胶制造龙头企业，与国外知名厂商依然存在较大差距，特别是在高 端半导体用光刻胶领域。 表 5： 国内光刻胶制造厂商 领域 部分国内厂商 半导体光刻胶 徐州博康 、 北京科华、南大光电、上海新阳、 晶瑞股份 面板光刻胶 雅克科技、 彤程新材（ 北京科华、北旭电子 ）、 晶瑞股份、 容大感光、飞凯材料 PCB 光刻胶 飞凯材料 、 容大感光 资料来源： TrendBank， 天风证券研究所 下游： 国内光刻胶行业下游主要包括半导体、平板显示和 PCB 三大领域及其终端应用。 随 着 5G 应用落地、新能源汽车行业快速发展、消费电子等行业高景气，以及半导体产业与 平板显示行业逐步东移，国内光刻胶行业下游需求有望持续强势。 1.4. 光刻胶及配套化学品占半导体材料产值 12% 光刻胶及其配套化学品作为重要的半导体材料，在芯片制造材料成本中的占比高达 12%， 是继晶圆、电子气体之后第三大 IC 制造材料。 图 15： 光刻胶是半导体产业链中的重要材料 图 16： 半导体材料分类占比 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 15 资料来源： 上海新阳招股说明书， 天风证券研究所 资料来源： 中国产业信息网， 天风证券研究所 近年来， 中国半导体材料市场与全球市场形成鲜明对比，全球半导体材料将逐步向中国大 陆市场转移。 近些年来，全球半导体材料市场受周期性影响较大，尤其 中国台湾 、韩国两 地波动较大。北美和欧洲市场几乎处于零增长状态 ，日本的半导体材料长期处于负增长 状态。全球范围看，只有中国大陆半导体材料市场处于长期增长状态， 2016-2018 年连续 三年增速超过 10%。 2007 年至 2018 年，我国半导体材料销售额从全球占比 7.5%大幅提升 至 16.2%。 2020 年中国对新冠疫情的有效防控也帮助中国半导体企业迅速恢复生产，稳定 需求和供给，与西方各国进一步拉大差距。 图 17： 2019 年全球半导体材料销售占比 图 18：全球半导体材料销售额（单位：亿美元） 资料来源： SEMI， 天风证券研究所 资料来源： SEMI， 天风证券研究所 半导体材料国产替代空间大，高端领域替代需求更旺。 2019 年中国大陆是各地区中唯一增 长的市场，销售额为 86.9 亿美元，占全球半导体材料市场份额的 17%，相比于国内电子产 业全球占比还远远不够， 在美日公司占据优势的情况下，虽然目前各大主要品类的半导体 材料领域均有国内企业涉足，但整体对外依存度仍在 60%以上，特别地，大硅片、靶材、 CMP 抛光垫、高端光刻胶等半导体材料对外依存度高达 90%以上 ， 未来国产替代提升空间 大。 半导体材料产业国产化率稳步提升， IC 光刻胶有望充分受益。 2019 年我国半导体材料生 产企业用于国内半导体晶圆加工领域的销售额达 138 亿元，同比增长 4.4%， 整体国产化率 提高到 23.8%，充分显示了