半导体材料系列：光刻胶–光刻环节核心厚积薄发国产替代.pdf

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报 告 | 行业深度 2021 年 07 月 31 日 电子 半导体材料系列：光刻胶 光刻环节核心，厚积薄发，国产替代 光刻胶：半导体光刻环节之核心，必不可少。 光刻胶， 是一种感光材料，在 光的照射下发生化学反应，利用溶解度的变化将光学的信号转化为化学信 号， 通过曝光、显影、及刻蚀等一系列步骤 实现电路从掩模转移到基片上。 因此光刻胶的性能决定了集成电路的集成度，进而决定了芯片的运行速度、 功耗等关键参数，所以系集成电路制造工艺中最关键的材料 。 受益全球及中国晶圆厂扩产，半导体光刻胶市场高速发展。 根据 SEMI 对于 半导体光刻胶市场的统计， 2015 年全球市场规模约为 13 亿美元，至 2020 年已经达到了 21 亿美元，同比增长超过 20%；在此之中中国半导体光刻胶 市场从 2015 年的 1.3 亿美元增长 至 2020 年的 3.5 亿美元，同比增长约为 40%。中国晶圆代工厂近年来飞速发展直接造就了全球，特别是中国光刻胶 市场的高速发展。 中国晶圆厂加速扩产 +产品 制程结构升级优化 中国光刻胶价量齐升，市场 规模快速增长： 1. 产能： 根据集微网统计，中国晶圆代工厂商在未来的扩产规划将会十分 巨大， 8 寸的产能将在未来实现从当前 74 万片 /月增长至 135 万片 /月， 12 寸产能将从当前 38.9 万片 /月增长至 未来的 145.4 万片 /月 。产能的 大幅增长将 会直接 推动半导体光刻胶 的 巨大 需求 量； 2. 制程： 从产能的扩张的结构来看， 12 寸晶圆的增速将会远超过 8 寸晶 圆 ；此外看到台积电 从 20Q1 开始至 21Q1 的各制程占收入之比， 28nm 及其以上制程收入占比从 45%降至 37%， 5nm 制程从 0%提升至 14%； 晶圆尺寸 +产品制程持续升级，都将带来所用光刻胶价值量的提升。 光刻胶海外垄断，国产厂商厚积薄发，逐步突破！ 在全球半导体光刻胶领域 里来看，无论是细分品质还是光刻胶大类，均为日本、美国占据着绝大部分 市占率。然而我们根据 国产替代环境的过去与现在的对比，可以看到中国内 资厂商将迎来一个国产替代的机会窗口。除此之外，在未来随着产品 的技术 突破，验证通过，及 在新晶圆产线上的稳定使用，有望将加速在老产线上的 替代，实现对于国产晶圆产线的全面替代。 推荐关注 ： 彤程新材 、上海新阳、晶瑞股份、南大光电。 风险提示 ： 国产替代进展不及预期、全球贸易纷争影响、下游需求不确定性 。 增持 （ 维持 ） 行业 走势 作者 分析师 郑震湘 执业证书编号： S0680518120002 邮箱： 分析师 佘凌星 执业证书编号： S0680520010001 邮箱： 相关研究 1、电子：半导体材料系列： CMP 晶圆平坦化必经 之路，国产替代放量中 2021-07-30 2、电子：海外二季报印证行业景气高涨，国产替代机 遇空前 2021-07-25 3、电子：半导体设备系列：光刻机，半导体制造皇冠 上的明珠 2021-07-19 -16% 0% 16% 32% 2020-07 2020-11 2021-03 2021-07 电子 沪深 300 2021 年 07 月 31 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 一、光刻胶：集成电路光刻环节核心材料 . 4 二、集成电路制程提升 +晶圆厂扩产，光刻胶价量齐升 . 8 2.2 晶圆产能扩产推动光刻胶用量激增 . 10 2.2 制程提升带来光刻胶价值量提升 . 12 2.3 国产替代黄金机遇，紧抓趋势加速替代 . 15 三、光刻胶长期海外垄断，国产替代空间巨大 . 16 3.1 光刻胶市场中国占比底下，主要以日本为主 . 16 3.2 内资厂商厚积薄发，逐一突破 . 19 四、风险提示 . 20 图表目录 图表 1：光刻技术及光刻材料的发展 . 4 图表 2：光刻胶分类 . 5 图表 3：正性及负性光刻胶的反应原理 . 5 图表 4：集成电路光刻和刻蚀工艺流 程 . 5 图表 5： 2019-2022 全球光刻胶产业市场规模（亿美元） . 6 图表 6：全球光刻胶应用份额占比 . 6 图表 7： 2019-2022 中国光刻胶产业市场规模（亿元） . 6 图表 8：全球半导体光刻胶市场规模（不含 EUV 光刻胶，亿美元） . 7 图表 9：中国半导体光刻胶市场规模（不含 EUV 光刻胶，亿美元） . 7 图表 10：全球半导体材料市场销售额 . 8 图表 11：全球各区域半导体材料需求占比 . 8 图表 12： 2021 年 SEMI 预期半导体材料市场按地域分布 . 8 图表 13：封装及晶圆制造材料市场规模及增速（单位：亿美元） . 9 图表 14：半导体原材料分布情况 . 9 图表 15：全球半导体制造产能统计 . 10 图表 16：全球 12 寸晶圆产能情况 . 10 图表 17：全球各地区 200mm 晶圆厂数量（座） . 10 图表 18：全球各地区 200mm 晶圆厂产能（千片 /月） . 10 图表 19：全 球 200mm 晶圆厂综合产能增长情况 . 11 图表 20：国内晶圆厂投建扩产计划（万片 /月） . 11 图表 21：台积电从 20Q1 至 21Q1 各制程节点占收入比重 . 14 图表 22： IC 光刻胶分类 . 14 图表 23：全球四大类光刻胶占比情况（不含 其它类光刻胶） . 15 图表 24：中国四大类光刻胶占比情况（不含其它类光刻胶） . 15 图表 25：国产半导体材料厂商应对国产替代环境变化对比 . 15 图表 26：中国光刻胶厂商生产结构情况 . 16 图表 27：全球 PCB 光刻胶主要生产企业 . 16 图表 28：全球面板光刻胶主要 生产企业 . 17 图表 29：全球光刻胶市占率情况 . 17 图表 30：全球半导体光刻胶市占率情况 . 17 2021 年 07 月 31 日 P.3 请仔细阅读本报告末页声明 图表 31： 2019 年 krf 光刻胶市场占比 . 17 图表 32： 2019 年 arf 光刻胶市场占比 . 17 图表 33： 2019 年 g/i 线光刻胶市场占比 . 18 图表 34：光刻胶龙头专利 积累 . 18 图表 35： IC 集成度与光刻技术发展历程 . 19 图表 36：中国内资光刻胶公司当前产品突破及未来规划情况梳理 . 19 2021 年 07 月 31 日 P.4 请仔细阅读本报告末页声明 一、光刻胶：集成电路光刻环节核心材料 光刻胶是半导体，面板， PCB 等领域加工制造中的关键材料。 光刻胶 由树脂，感光剂， 溶剂，光引发剂等组成的混合液态感光材料。原理是 利用光化学反应，经光刻工艺将所 需要的微细图形转移到 加工衬底上，来达到 在晶圆上刻蚀出需的图形 的目的。 从光刻胶的发展历程看，从 20世纪 50年代至今，光刻技术经历了紫外全谱（ 300-340nm）， G 线（ 436nm）， I 线（ 365nm），深紫外（ Deep Ultraviolet， DUV， 248nm 和 193nm）， 以及目前最引人注目的极紫外（ EUV， 13.5nm）光刻，电子束光刻等六个阶段，随着光 刻技术发展，各曝光波长的光刻胶组分（成膜树脂、感光剂和添加剂等）也随之变化。 图表 1： 光刻技术及光刻材料的发展 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 酯系负性光刻胶 聚乙烯醇肉桂酸酯 成膜树脂 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) I 线 (365nm) 0.5 m 以上集成电路 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(193nm 干法 ) ArF(193nm 浸没法 ) 130-65nm 集成电路 45nm,32nm 集成电路 EUV 光刻胶 聚酯衍生物分子玻璃单组分材科 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 掩膜板制备 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 等领城 资料来源： 光刻材料的发展及应用 _庞玉莲，邹应全 ， 国盛证券研究所 根据反应机理和显影原理，可以将光刻胶分为正性光刻胶和负性光刻胶。正性光刻胶形 成的图形与掩膜版（光罩）相同，负性光刻胶显影时形成的图形与掩膜版相反。根据感 光树脂的化学结构，光刻胶可分为光聚合型，光分解型和光交联型。 根据应用领域，光 刻胶可以分为 PCB 光刻胶、面板光刻胶和半导体光刻胶。 2021 年 07 月 31 日 P.5 请仔细阅读本报告末页声明 图表 2： 光刻胶分类 分类标准 具体类别 备注 应用领域 IC 光刻胶 g 线光刻胶、 i 线光刻胶、 KrF 光刻胶、 Arf 光刻胶、聚酰亚胺光刻胶、掩模版光刻胶等 PCB 光刻胶 干膜光刻胶、湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨等 LCD 光刻胶 彩色光刻胶及黑色光刻胶、 LCD 衬垫料光刻胶、 TFT 配线用光刻胶等 按曝光波长 g 线 曝光波长： 436mm 对应集成电路尺寸： 0.5 m 以上适用芯片： 6 寸 i 线 曝光波长： 365nm 对应集成电路尺寸： 0.5-0.35 m 适用芯片： 6 寸 ， 8 寸， 12 寸 KrF 曝光波长： 248mm 对应集成电路尺寸： 0.25-0.15 m 适用芯片： 8 寸 ， 12 寸 Ar 曝光波长： 193nm 对应集成电路尺寸： 65-130nm 适用芯片： 12 寸 EUV 曝光波长： 134nm 对应集成电路尺寸： 32nm 以下适用芯片： 12 寸及以上 按相应紫外线的 特征 正性胶 未曝光的部分溶于显影液高分辨率，抗干法蚀刻性强，耐热性好，去胶方便，台阶覆盖度好，对比度好，随着 2-5 m 图形尺寸出现，正胶分辨率优势逐渐凸显 负 性胶 曝光的部分溶于显影液，抗酸抗碱，粘附性好，热稳定性好，感光速度快 资料来源：赛瑞研究，前瞻产业研究院整理，国盛证券研究所 图表 3： 正性及负性光刻胶的反应原理 资料来源： 容大感光招股书 ， 国盛证券研究所 图表 4：集成电路光刻和刻蚀工艺流程 资料来源： 晶瑞股份招股说明书， 国盛证券研究所 2021 年 07 月 31 日 P.6 请仔细阅读本报告末页声明 从光刻胶全球市场来看，根据 Cision 的统计， 2019 年约有 91 亿美元的市场规模，且至 2022 年预计将达到 105 亿美元，实现复合增长 5%。而其中 半导体 、 LCD、 PCB 这三类 主要的应用场景分别占据了市场空间的 24.10%、 26.6%、及 24.5%，分别对应 2019 年的市场规模 22 亿美元 、 24 亿美元、及 22 亿美元。 图表 5： 2019-2022 全球光刻胶产业市场规模（亿美元） 图表 6： 全球光刻胶应用份额占比 资料来源： Cision，前瞻产业研究院， 国盛证券研究所 资料来源： 智研咨询 ， 国盛证券研究所 Cision 同时也统计了中国光刻胶市场的规模，在 2019 年约为 88 亿元人民币，至 2022 年预计将达到 117 亿元人民币，实现复合增长 15%。如若我们根据全球光刻胶的应用场 景分布来看，在中国大陆所需要的 半导体 、 LCD、及 PCB 的市场需求分别将达到 21、 23、 22 亿元人民币。 图表 7： 2019-2022 中国光刻胶产业市场规模（亿元） 资料来源： Cision，前瞻产业研究院， 国盛证券研究所 我们再同时参考 SEMI 对于全球光刻胶市场的统计来看： 2015 年约有 13 亿美元的市场 规模，至 2020 年全球光刻胶（不包含 EUV 光刻胶）的市场规模已经达到约 21 亿美元， 从 2019 年至 2020 年增速超过 20%。 2021 年 07 月 31 日 P.7 请仔细阅读本报告末页声明 图表 8： 全球半导体光刻胶市场规模（不含 EUV 光刻胶，亿 美元 ） 资料来源： SEMI， 国盛证券研究所 再看到中国半导体光刻胶市场，在 2015 年光刻胶市场约为 1.3 亿美元，而至 2020 年中 国半导体光刻胶市场整体已经增长至约 3.5 亿美元，且 2019 年至 2020 年中国市场的增 速约为 40%。 图表 9： 中国半导体光刻胶市场规模（不含 EUV 光刻胶，亿 美元 ） 资料来源： SEMI， 国盛证券研究所 中国市场半导体光刻胶的增速在 2019年至 2020年远超全球光刻胶市场的增速的核心 原因我们认为是中国半导体晶圆代工的产能增速迅猛，因此给中国大陆市场带来个更大 的增速 ，而对于中国代工产线的过去及未来的情况，我们也将在下文进一步展开阐述。 0 5 10 15 20 25 2015 2015 2017 2018 2019 2020 负胶 ArF KrF I G 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 2015 2015 2017 2018 2019 2020 负胶 ArF KrF I G 2021 年 07 月 31 日 P.8 请仔细阅读本报告末页声明 二、集成电路制程提升 +晶圆厂扩产，光刻胶价量齐升 从半导体材料来看，至 2020年全球市场规模在 539.0亿美元，较 2019年同比增长 2.2%。 从长期维度来看半导体材料的市场一直随着全球半导体产业销售而同步波动。虽然半导 体芯片存在较大的价格波动，但是作为上游原材料的价格相对较为稳定，因此我们也可 以看到半导体材料整体并无巨幅波动，且保持稳定增长的趋势。 此外看到当前半导体市场由于 5G 时代到来，进而推动下游电子设备硅含量的大增，带 来的半导体需求的快速增长，直接推动了各个晶圆厂商的扩产规划。而芯片的制造更是 离不开最上游的材料环节，因此我们有望看到全球以及中国半导 体材料市场规模的飞速 增长。 图表 10： 全球半导体材料市场销售额 资料来源： SEMI， 国盛证券研究所 在全球半导体材料的需求格局之中，中国大陆从 2011 年的 10%的需求占比，至 2019 年已经达到占据全球需求总量的 16.7%，仅次于中国台湾（ 21.7%）及韩国（ 16.9%）， 位列全球第二。随着整个半导体产业的持续增长，以及中国大陆不断新建的代工产能， 我们有望看到中国大陆半导体材料市场规模增速将会持续超越全球，荣登第一。 图表 11：全球各区域半导体材料需求占比 图表 12： 2021 年 SEMI 预期半导体材料市场按地域分布 资料来源： SEMI，国盛证券研究所 资料来源： SEMI，国盛证券研究所 -20% -15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 0 100 200 300 400 500 600 半导体材料市场销售额（亿美元） YoY 2021 年 07 月 31 日 P.9 请仔细阅读本报告末页声明 在 2019 年期间，整个半导体材料 521 亿美元的市场规模之中，半导体晶圆制造材料占 据了约 63%，达到了 328 亿元。晶圆制造材料的持续增长也是源自于当前制造工艺不断 升级带来的对于材料的更大的消耗所致。 图表 13：封装及晶圆制造材料市场规模及增速（单位：亿美元） 资料来源：美国半导体产业协会，国盛证券研究所 半导体晶圆制造过程繁琐且复杂，对于的材料大类的设计也超过了 9 种。其中光刻胶占 比约为 5.3%，光刻胶辅助材料 6.9%，合计占整体晶圆制造环节材料成本的 12.2%。 图表 14： 半导体原材料分布情况 资料来源： SEMI，国盛证券研究所 在智研产业研究院，和 Cision 的统计，中国及全球 IC 用光刻胶的市场规模分别约为 25 亿人民币、 25 亿美金，整体体量并不大。但是随着中国及全球的晶圆产能持续扩张 ， 以及集成电路制程的不断提升 ， 因此 我们的判断中国 IC 光刻胶市场有望向着 100 亿人 民币规模发展，而全球 IC 光刻胶的市场规模有望向着 超过 50 亿美金的市场规模发展。 0 50 100 150 200 250 300 350 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 晶圆制造材料 封装材料 硅片 , 32% 光掩模 , 12% 光刻胶 , 6%光刻胶配套剂 , 8% 电子气体 , 13% 工艺化学品 , 7% 溅射靶材 , 2% CMP抛光材料 , 6% 其他材料 , 14% 2021 年 07 月 31 日 P.10 请仔细阅读本报告末页声明 2.2 晶圆产能扩产推动光刻胶用量激增 根据 IC Insight 的统计及预估，在不包含三星、英特尔等 IDM 类型晶圆代工市场而言， 2020 年纯晶圆代工市场或实现了约 19%的增长，达到了 677 亿美元的市场规模，是过 去多年以来最高的增速幅度。而随着 5G 带来的硅含量渗透的景气及需求的爆发，未来 市场预计将持续增长，至 2024 年 IDM+Pure-Play Foundry 将会有合计约 1075 亿美元的 市场规模。 此外不仅市场规模在不断的提升，看到全球 12 寸晶圆的产能的增长情况，根据 SEMI 在 2020 年 10 月的 300mm Fab Outlook to 2024报告所述，在 2019 年全球 12 寸晶圆 的产能超过 540 万片 /月，至 2024 年之时，全球 12 寸晶圆产能将会超过 720 万片 /月。 图表 15： 全球半导体制造产能统计 图表 16： 全球 12 寸晶圆产能情况 资料来源： IC insights，满天芯， 国盛证券研究所 资料来源： SEMI，半导体行业观察 ， 国盛证券研究所 全球半导体制造商在 2020 年至 2024 年将持续提高 8 寸晶圆厂产能，预计增加 95 万片 /月，复合增速将达到 17%，至 2024 年将会达到 660 万片 /月的最高历史记录。 而这其中，中国占据大多数产能，在 2021 年已经达到了 18%，在未来的产能不断扩张 的情况下，有望占比持续提高。 图表 17： 全球各地区 200mm 晶圆厂数量 （座） 图表 18： 全球各地区 200mm 晶圆厂产能 （千片 /月） 资料来源： SEMI 200mm Fab Oulook to 2024， 国盛证券研究所 资料来源： SEMI 200mm Fab Oulook to 2024， 国盛证券研究所 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 美国 欧洲及中东 韩国 中国台湾 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2021 年 07 月 31 日 P.11 请仔细阅读本报告末页声明 图表 19： 全球 200mm 晶圆厂综合产能增长情况 资料来源： SEMI - 200mm Fab Oulook to 2024， 2Q21 Update， 国盛证券研究所 从全球角度我们看到了晶圆产能无论是 8 寸或者 12 寸均处于高速增长的趋势之中，再 聚焦至中国大陆的晶圆产能增长情况来看，更是呈现了较全球产能增长更高的增速，这 也将给国产半导体材料带来更大替代契机以及可渗透空间。 图表 20： 国内晶圆厂投建扩产计划（万片 /月） 序号 企业名称 /项目名称 尺寸 地点 现有产能 2021 产能增加 总目标产能 是否新建 （ 2015 年后 投产） 类型 股东 备注 1 中芯国际（北京） 12 北京 - - - 否 代工 内资 量产 2 中芯北方 12 北京 - - - 否 代工 内资 量产 3 中芯南方 12 上海 - - - 是 代工 内资 量产 4 中芯国际（上海） 12 上海 - - - 否 代工 内资 量产 5 中芯京城 12 北京 - - - 是 代工 内资 在建 6 中芯国际（深圳） 12 深圳 - - - 是 代工 内资 在建 7 武汉新芯 12 武汉 2.7 1.3 4.5 否 代工 内资 量产 8 合肥晶和集成 12 合肥 4 3 10 是 代工 内资 量产 9 广州粤芯 12 广州 1.6 0.4 3.5 是 代工 内资 量产 10 士兰微厦门 12 厦门 - - - 是 IDM 内资 量产 11 华润微电子 12 重庆 - - - 是 IDM 内资 在建 12 积塔 12 上海 0 0 0.5 是 代工 内资 在建 13 长江存储 12 武汉 4 6 30 是 IDM 内资 量产 14 长鑫存储 12 合肥 4.5 3.5 30 是 IDM 内资 量产 15 福建晋华 12 泉州 - - - 是 IDM 内资 量产 16 华虹无锡 12 无锡 2 2 4 是 代工 内资 量产 17 华力微 12 上海 3.5 0 3.5 否 代工 内资 量产 18 华力微二期 12 上海 2.5 1 4.5 是 代工 内资 量产 19 杭州积海 12 杭州 0 0 2 是 代工 内资 在建 2021 年 07 月 31 日 P.12 请仔细阅读本报告末页声明 20 杭州富芯 12 杭州 0 0 3 是 IDM 内资 在建 21 上海闻泰 12 上海 - - - 是 IDM 内资 在建 22 上海格科微 12 上海 0 0 2 是 IDM 内资 在建 23 中芯国际（上海） 8 上海 - - - 否 代工 内资 量产 24 中芯国际（天津） 8 天津 - - - 否 代工 内资 量产 25 中芯国际（深圳） 8 深圳 - - - 否 代工 内资 量产 26 积塔（原上海先进） 8 上海 2.8 0 3 否 代工 内资 量产 27 积塔 8 上海 1 1 10 是 代工 内资 量产 28 中芯绍兴 8 绍兴 - - - 是 代工 内资 量产 29 士兰微 8 杭州 - - - 是 IDM 内资 量产 30 华润微电子 8 重庆 - - - 否 IDM 内资 量产 31 燕东微电子 8 北京 1.5 3.5 5 是 代工 内资 量产 32 华润微电子 8 无锡 - - - 否 代工 内资 量产 33 华虹宏力 8 上海 - - - 否 代工 内资 量产 34 华虹宏力 8 上海 - - - 否 代工 内资 量产 35 华虹宏力 8 上海 - - - 否 代工 内资 量产 36 中车时代电气 8 株洲 - - - 是 IDM 内资 量产 37 芯恩 8 青岛 - 0 4 是 代工 内资 在建 38 济南富元 8 济南 0 0 3 是 IDM 内资 在建 39 中科汉天下 8 杭州 0 0 1 是 IDM 内资 在建 40 赛微 8 北京 1 0 3 是 代工 内资 量产 41 中芯宁波 8 宁波 - - - 是 代工 内资 量产 42 比亚迪长沙 8 长沙 0 0 2 是 IDM 内资 在建 43 大连宇宙 8 大连 1 0 2 否 IDM 内资 量产 44 扬州晶新微电子 8 扬州 0 0 5 是 IDM 内资 在建 总计 12 38.9 21.2 145.4 总计 8 74.0 16.6 135.0 资料来源： 集微网 ， 国盛证券研究所 2.2 制程提升带来光刻胶价值量提升 在前文第一章节我们看到中国晶圆代工厂商在未来的扩产规划将会十分巨大， 8 寸的产 能将在未来实现从当前 74 万片 /月增长至 135 万片 /月， 12 寸产能将从当前 38.9 万片 / 月增长至 145.4 万片 /月，分别将实现 82%及 274%的增长，将会直接带动半导体的材料 需求之外， 从产能的扩张的结构来看， 12 寸晶圆的增速将会远超过 8 寸晶圆，并且我 2021 年 07 月 31 日 P.13 请仔细阅读本报告末页声明 们认为未来中国的产能制程结构将会逐步升级，带动更大的半导体材料用量的弹性增长。 从 Logic 芯片的角度来看，看到台积电从 20Q1 开始至 21Q1 的各制程 占收入之比，可以 看到在 28nm 及其以上的制程收入占比从 45%降低至 37%，其中 5nm 制程从 0%提升 至 14%（ 20Q4 达到 20%）。 由此可见整体芯片制程不断的向更先进制程的方向发展，而其中将会带动各类集成电路 晶圆制造材料的使用量不断地提升。 2021 年 07 月 31 日 P.14 请仔细阅读本报告末页声明 图表 21： 台积电从 20Q1 至 21Q1 各制程节点占收入比重 20Q1 20Q2 20Q3 20Q4 21Q1 0.25 m 及以上 2% 2% 2% 1% 2% 0.15/0.18 m 8% 8% 7% 7% 6% 0.11/0.13 m 2% 3% 2% 3% 3% 90nm 3% 3% 2% 2% 3% 65nm 6% 6% 5% 5% 5% 40/45nm 10% 9% 8% 8% 7% 28nm 14% 14% 12% 11% 11% 20nm 1% 1% 1% 1% 0% 16nm 19% 18% 18% 13% 14% 10nm 1% 0% 0% 0% 0% 7nm 35% 36% 35% 29% 35% 5nm 0% 0% 8% 20% 14% 合计 20Q1 20Q2 20Q3 20Q4 21Q1 28nm 及以上 45% 45% 38% 37% 37% 28nm 以下 56% 55% 62% 63% 63% 资料来源：台积电公告，国盛证券研究所 我们根据 IC 光刻胶所能使用到的制程节点来看， 可以看到随着制程的逐步增长，所用的 IC 级光刻胶品种将会逐步发生变化，并且随之带来的 IC 光刻胶的价值量也将会发生巨 大的变化（单位价值量： ArFKrFIG）。 图表 22： IC 光刻胶分类 分类标准 具体类别 备注 按曝光波长 g 线 曝光波长： 436mm 对应集成电路尺寸： 0.5 m 以上适用芯片： 6 寸 i 线 曝光波长： 365nm 对应集成电路尺寸： 0.5-0.35 m 适用芯片： 6 寸， 8 寸， 12 寸 KrF 曝光波长： 248mm 对应集成电路尺寸： 0.25-0.15 m 适用芯片： 8 寸， 12 寸 ArF 曝光波长： 193nm 对应集成电路尺寸： 65-130nm 适用芯片： 12 寸 EUV 曝光波长： 134nm 对应集成电路尺寸： 32nm 以下适用芯片： 12 寸及以上 资料来源： 赛瑞研究，前瞻产业研究院整理，国 盛证券研究所 2021 年 07 月 31 日 P.15 请仔细阅读本报告末页声明 图表 23：全球四大类光刻胶占比情况（不含其它类光刻胶） 图表 24：中国四大类光刻胶占比情况（不含其它类光刻胶） 资料来源：各海外公司公告及公开数据整理推算，国盛证券研究所 资料来源：各海外公司公告及公开数据整理推算，国盛证券研究所 2.3 国产替代黄金机遇，紧抓趋势加速替代 根据我们对于国产替代环境的过去与现在的对比，可以看到中国内资厂商将迎来一个国 产替代的机会窗口。除此之外，在未来随着产品在新晶圆产线上的稳定使用，有望将加 速在老产线上的替代，实现对于国产晶圆产线的全面替代。 图表 25： 国产 半导体材料 厂商应对国产替代环境变化对比 过去 vs 现在 技术 产品均处于突破阶段，或产品单一， 覆盖面不够全面 vs 从大类角度逐步实现完善，并且不断的丰富各项 品种及款式，同时逐步通过晶圆厂验证 目标客户 晶圆产能主要为海外厂商， 国内厂商产能有限 主要集中在国产晶圆厂商， 例如中芯国际、长江存储、合肥长鑫、 华虹半导体、华润微等 客户情况 国外： 晶圆厂制程先进，较难替代； 国内： 晶圆厂处于追赶海外，努力做到良率稼动 率双高，无暇顾及国产材料 国外：制程依旧先进 国内：良率及稼动率均已追赶上 政策影响 国产替代并不急迫 全球政治环境变动，国产替代刻不容缓 替代产线 仅有成熟的，生产之中的产线， 新增产线较少 新增产线源源不断， 给到了更大的耗材上线的机会 资料来源：国盛电子归纳整理，国盛证券研究所 G 4% I 12% KrF 31% ArF 51% 负胶 2% G 5% I 15% KrF 39% ArF 40% 负胶 1% 2021 年 07 月 31 日 P.16 请仔细阅读本报告末页声明 三、光刻胶长期海外垄断，国产替代空间巨大 3.1 光刻胶市场中国占比底下，主要以日本为主 如上文所述，光刻胶主要分为三大类，分别为： 1）集成电路半导体； 2）面板； 3） PCB。 从全球的格局上来看此三类光刻胶分别占据了全球光刻胶市场均约 25%，但是反观中国 光刻胶产业链，中国半导体光刻胶的占比仅有 2%， LCD 仅为 3%，而最为简单 PCB 光 刻胶占比高达 94%。 图表 26： 中国光刻胶厂商生产结构情况 资料来源： 智研产业研究院 ， 国盛证券研究所 从上图可得中国光刻胶自产光刻胶整体平均仍然处于较为低端的位置，而其中半导体及 面板光刻胶虽然有一定的占比，但是也同样处于低于行业技术水平的位置，而纵观全球 无论是 PCB、面板、及半导体的光刻胶供应格局，均还是以海外及中国台湾供应商为主 其中日本占据了绝对龙头。 在光刻胶领域相对较为容易的 PCB 光刻胶 ，中国均有厂商在各个领域实现了突破，但是 根据前瞻产业研究院的整理，全球的主要 PCB 供应商还是以日本为主导； 图表 27： 全球 PCB 光刻胶主要生产企业 PCB 光刻胶 企业总部所在地区 主要生产商 全球市占率 干膜光刻胶 日本、中国台湾 台湾长兴化学、日本旭化成、日本日立化成 80% 美国、韩国、欧洲、中国台 湾 台湾长春化工、美国杜邦、韩国 KOLON、意大利莫顿 中国大陆 苏州瑞红、北京科华 光成像阻焊油墨 日本 太阳油墨 约为 60 日本、欧洲、中国台湾 TAMURA、亨斯迈、台湾永胜泰 20% 中国大陆 广信材料、容大感光、东方材料、北京力拓达 湿膜光刻胶 日本、中国台湾 台湾长春化工、日本三井化学 中国大陆 容大感光、飞凯材料 资料来源：前瞻产业研究院整理 ， 国盛证券研究所 2021 年 07 月 31 日 P.17 请仔细阅读本报告末页声明 在面板光刻胶领域，全球超过 90%的市场被日本、韩国、及 中国 台湾合力占据。 图表 28： 全球 面板 光刻胶主要生产企业 面板 光刻胶 企业总部所在地区 主要生产商 全球市占率 彩色 光刻胶 日本、 韩国 TOK（东京应化）、新日铁化学、三菱化学、 ADEKA（艾迪科） 90% 黑白 光刻胶 中国台湾 奇美、台湾达兴、新应材 90% 日本、 韩国 JSR、 LG 化学、 TOYO INK（东洋油墨）、住友化学、三菱化学 资料来源：前瞻产业研究院整理 ， 国盛证券研究所 整体来看，全球光刻胶行业主要被 JSR、东京应化、罗门哈斯、信越化学、及富士合理 占据，前五大家占据了全球光刻胶领域的 86%；如若聚焦到全球半导体用光刻胶领域， 前六大家（主要以日本为主）实现了对于市场的 87%的占据。 图表 29：全球光刻胶市占率情况 图表 30：全球半导体光刻胶市占率情况 资料来源： SEMI， 国盛证券研究所 资料来源： SEMI， 国盛证券研究所 对于光刻胶中的 KrF、 ArF、 i 线、 g 线，其市占率情况 如下，仍然是全球几大龙头形成了 寡头垄断之势，而中国供应商尚未登榜。 图表 31： 2019 年 krf 光刻胶市场占比 图表 32： 2019 年 arf 光刻胶市场占比 资料来源： 前瞻产业研究院整理 ， 国盛证券研究所 资料来源： 前瞻产业研究院整理 ， 国盛证券研究所 2021 年 07 月 31 日 P.18 请仔细阅读本报告末页声明 图表 33： 2019 年 g/i 线光刻胶市场占比 资料来源： 前瞻产业研究院整理 ， 国盛证券研究所 而半导体国产光刻胶的发展速度远远慢于其他产业，原因在于： 1. 光刻胶的验证周期长。 光刻胶批量测试的过程需要占用晶圆厂机台的产线时间， 在 产能紧张的时期测试时间将会被延长。测试的过程 需要与光刻机、掩膜版及半导体 制程中的许多工艺步骤配合 ， 付出成本极高。通常面板光刻胶验证周期为 1-2 年， 半导体光刻胶为 2-3 年。 但验证过之后便会形成长期供应关系，甚至在未来会推动 企业之间的联合研发。 2. 原材料成膜树脂具有专利壁垒。 树脂的合成难度高 ， 通常光刻胶厂商在合成一种树 脂后会申请相应的专利，目前树脂结构上的专利主要被日本公司占据。 图表 34： 光刻胶龙头专利积累 大分类 中分类 名称 专利公开量 专利授权量 用途 曝光应用 JSR 46 14 东京应化 31 24 日本信越 66 40 富士电子材料 1926 940 光源 JSR 38 19 东京应化 13 5 日本信越 135 93 富士电子材料 448 221 光罩 JSR 1 0 东京应化 2 1 日本信越 124 112 富士电子材料 39 27 课题 图案形成 JSR 1568 714 东京应化 195 132 日本信越 3226 2741 富士电子材料 6271 2755 构成要素技术 材料、层构造 JSR 377 225 东京应化 49 40 日本信越 993 639 富士电子材料 1135 441 资料来源： 集微网， 国盛证券研究所 2021 年 07 月 31 日 P.19 请仔细阅读本报告末页声明 3. 光刻胶产品品类多，配方需要满足差异化需求。 根据 产品 需求 来调配适合的树脂 来 满足差异化需求 对于光刻胶企业是一大难点 ，也 是光刻胶制造商最核心的技术。 图表 35： IC 集成度与光刻技术发展历程 资料来源：晶瑞股份招股说明书，国盛证券研究所 4. 材料替代的挑战。 所有性能必须与晶圆产线上的 Baseline 一致，不能比其差，但在 某些领域也不能比 Baseline 好。 5. 光刻胶工程化挑战。 系统化挑战，反应釜、管线、工艺流程、环境控制都有特殊要 求，是各企业的 Know How。 3.2 内资厂商厚积薄发，逐一突破 在外资供应商统治了全球光刻胶行业的基础下，中国内资厂商耗费十多年的时间，在当 前已经实现了各大类（除 EUV）光刻胶的突破，实现了厚积薄发的现状，而其中的代表 公司分别有：彤程新材、上海新阳、徐州博康、晶瑞股份等等。 图表 36：中国内资光刻胶公司当前产品突破及未来规划情况梳理 公司 进度 已供货 /通过认证客户 彤程新材 当前： I/G 线， KrF 进入量产阶段 ，原材料自产导入 规划： 将配置高端光刻胶测试设备，加快 ArF 光刻胶 产品以及其上游原料研制进程，布局 EUV 光刻胶 大部分内资厂均有所送样、验证、量产通过； 上海新阳 当前： KrF 厚膜光刻胶 21 年 6 月 通过客户认证，并成 功取得第一笔订单 规划： I 线、 ArF KrF 厚膜光刻胶 取得第一笔订单，部分高端光刻 胶产品已取得优异的线外测试数据 晶瑞股份 当前： I/G 线进入量产阶段， KrF 完成中试 规划： KrF、 ArF 研发 扬杰科技、福顺微电子、晶安光电、 水晶光电、安芯半导体等 南大光电 当前： ArF 通过客户验证 通过一家存储芯片制造企业 50nm 闪存认证， 通过逻辑芯片制造企业 55nm 技术节点产品认证 资料来源： 各公司 2020 年年报、招股说明书、 21Q1 季报梳理， 国盛证券研究所 2021 年 07 月 31 日 P.20 请仔细阅读本报告末页声明 随