半导体产业系列研究深度报告（一）：光刻胶国产化，初见曙光，任重道远.pdf

请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 / 43 Table_Main 行业研究 |材料 |材料 证券研究报告 材料行业研究报告 2019 年 01 月 20 日 Table_Title 光刻胶 国产化 ，初见曙光，任重道远 半导体产业系列研究深度报告（一） Table_Summary 报告要点： 面板和半导体制造产能向大陆转移，上游配套材料国产化蓄势待发 IHS 数据显示 2017 年 BOE 面板出货量已位居全球第一 ， 2019年 大陆 面板产能占比有望达到 40%， 超越韩国成为全球最大 面板生产基地 。晶圆 制造方面 ， 根据 SEMI 统计 ,2017-2020 年全球约有 63 座晶圆厂新建 ,其中约有 26 座晶圆厂位于中国大陆，大陆地区正处于建厂热潮中。 面板和晶圆厂新建产能的相继投产将带动上游中高端光刻胶材料需求的显著增加，预计 2021 年前有望实现复合增速超过 20%。 中端 光刻胶已有突破 ， 自主可控曙光初现 光刻胶 作为技术门槛极高的电子化学品一直被国际企业垄断 。 随着大力研发 和投入， 国内企业 已逐步从低端 PCB 光刻胶发展至中端半导体光刻胶的量产 ， 以 科华微电子和晶瑞股份 为代表的企业已经实现了 i 线光刻胶的突破 并获得下游量产订单。以 强力新材 为代表的企业也已经实现了光刻胶 上游光引发剂和光酸等原材料的国产化 ， 打破国际垄断，随着更多国内晶圆厂的新建，下游客户导入也有望加速，产业链的完善有助于上游企业更好的开发出更先进的产品。 政策 与基金双重加持 ， 半导体原材料迎来发展契机 集成电路 大基金一期资金 1387 亿 已投资完毕， 二期募资正在进行，预计规模超过 1500 亿元 ，同时带动地方产业基金数千亿元。一期大基金 67%投资于集成电路制造， 6%投资于装备材料类， 其中 晶瑞股份和飞凯材料分别获得大基金旗下子基金 5%和 7%的 持股 (占公司总股本比例 )， 装备和材料属于我国半导体产业链薄弱环节，高端光刻胶等关键材料尚处于空白，二期资金可能更多向产业链薄弱环节倾斜。 资金和政策双重支持，上游原料企业将迎来发展良机。 投资建议 ： 关注 光刻胶 已量产和业绩稳定企业 光刻胶由于研发和下游导入周期都较长 ， 往往需求企业长时间的积累 ，因此 光刻胶也只作为电子化学品公司其中一个产品 ，如晶瑞股份还生产高纯试剂，飞凯材料还生产液晶材料；光刻胶 技术门槛高 ，周期长 ， 一旦实现量产和下游导入 ， 将成为公司较为长期的高毛利率产品 ，给予光刻胶等相关电子化学品行业 “推荐” 评级。 建议关注行业已量产和业绩稳定类企业如晶瑞股份、飞凯材料等。 风险提示 政策落地不及预期 ，国际厂商恶性竞争等 Table_Invest 推荐 |首次 Table_PicQuote 过去一年 市场行情 资料来源： Wind Table_DocReport 相关研究报告 Table_Author 报告作者 分析师 刘单于 执业证书编号 S0020518120001 电话 021-51097188-1928 邮箱 liuchanyugyzq 联系人 毛正 执业证书编号 S0020118010043 电话 021-51097188-1872 邮箱 maozhenggyzq 感谢实习生 郭峰、张静雪 在资料整理和数据 跟踪、分析过程中 作出的贡献！ 附表：重点公司盈利预测 Table_Forecast 公司代码 公司名称 投资评级 收盘 价 （元） 总市值 （百万元） EPS PE 2017A 2018E 2019E 2017A 2018E 2019E 300655 晶瑞股份 买入 13.64 2,065.45 0.24 0.39 0.50 126.24 34.96 27.04 300398 飞凯材料 买入 16.15 6,891.86 0.20 0.85 1.02 107.69 18.54 15.36 300346 南大光电 增持 9.46 2,587.01 0.12 0.22 0.28 211.17 40.12 31.49 300236 上海新阳 增持 25.44 4,929.41 0.37 0.12 0.45 91.22 214.68 55.04 300429 强力新材 增持 28.60 7,755.92 0.47 0.51 0.65 50.88 60.76 48.23 资料来源： Wind，国元证券研究中心 ， 股票价格取 2019 年 1 月 18 日收盘价 -36%-27%-18%-8%1%1/22 4/22 7/21 10/19 1/17材料 沪深 300 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 / 43 目 录 1. 光刻胶是微电子领域微细图形加工核心上游材料，电子化学品材料至高点 . 5 1.1 光刻胶主要用于半导体、面板、 PCB 的光刻步骤 . 5 1.1.1 IC 光刻工艺经历数道过程 . 5 1.1.2 面板 LCD 光刻工艺是核心 . 8 1.1.3 导电图形制作是 PCB 制作的根本 . 9 1.2 技术壁垒很高，光刻胶配方和稳定性是技术核心 . 10 1.2.1 光刻胶主要由高分子材料组成，电子领域应用广泛 . 10 1.2.2 核心技术参数决定光刻胶的等级 . 10 1.3 下游应用主要为集成电路半导体、 显示面板、 PCB 三大制造产业 . 11 1.3.1 IC 光刻胶：光刻胶顶峰，用于形成集成电路基础器件与连接电路 . 11 1.3.2 面板光刻胶：用于形成面板显示颗粒 . 12 1.3.3 PCB 光刻胶：用于形成印制电路 . 13 1.4 全球市场规模有望百亿美元，国内需求占比两成 . 14 1.4.1 全球光刻胶市场规模稳步增长 . 14 1.4.2 国内光刻胶市场规模约 60 亿元，本土光刻胶增长快速 . 14 2. 三大产业产能加速向国内转移，高端制造国产化浪潮势不可挡 . 16 2.1 PCB 国产化率 50%，成本优势助力大陆企业进一步扩张 . 16 2.2 面板国产化率 30%，新建产能来自国内 . 17 2.3 半导体 晶圆制造产能全球占比不足 20%，产能转移逐步加强 . 18 3. 产业政策和基金护航，自主研发突破，光刻胶国产化初见曙光，但任重道远 . 20 3.1 日本和美国主导全球光刻胶制造 . 20 3.2 政策和资金加持，国内企业加大光刻胶开发力度 . 21 3.2.1 半导体产业政策陆续出台，产业获多维度支持 . 21 3.2.2 大基金纷纷入股半导体产业 . 23 3.3 国产低端光刻胶已有规模量产，中端已获突破，高端光刻胶尚属空白 . 25 3.3.1 低端光刻胶已对主流客户大批量供货 . 26 3.3.2 中端光刻胶已进入主流制造商验证环节 . 26 3.3.2 高端光刻胶尚难突破 . 28 3.4 以史为鉴，光刻胶逐步国产化之路势在必得 . 30 3.4.1 国际光刻胶企业发展之路（结合半导体产业发展历史） . 30 3.4.2 大陆集成电路产业下游应用蓬勃发展，上游发展薄弱 . 31 3.4.3 国内产业联动，行业领先企业稳扎稳打，逐步迭代 . 32 4. 行业投资逻辑 . 33 4.1 投资主线 . 33 4.2 重点公司 . 34 4.4.1 晶瑞股份（ 300655） - IC 光刻胶已量产，新建产能助力公司成长 . 34 4.4.2 南大光电（ 300346） -MO 源龙头，入股科华微电子布局光刻胶 . 35 4.4.3 上海新阳（ 300236） -封装材料领先企业，投资开发高端光刻胶 . 37 4.4.4 飞凯材料（ 300398） -国内混晶材料龙头，面板光刻胶蓄势待发 . 39 4.4.5 强力新材（ 300429） -上游光引发剂领先企业，自主创新实力强 . 40 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 / 43 图表目录 图 1： IC 光刻工艺原理 . 5 图 2： IC 光刻流程图 . 5 图 3： IC 光刻工艺硅片清洗示意图 . 5 图 4： IC 光刻工艺预烘和底胶涂覆示意图 . 6 图 5： IC 光刻工艺光刻胶涂覆示意图 . 6 图 6： IC 光刻工艺烘干示意图 . 7 图 7： IC 光刻工艺对准示意图 . 7 图 8： IC 光刻工艺曝光示意图 . 7 图 9： IC 光刻工艺显影示意图 . 8 图 10： TFT-LCD 光刻工艺示意图 . 8 图 11： PCB 光刻工艺示意图 . 9 图 12：光刻胶组分 . 10 图 13：全球半导体光刻胶市场规模 . 12 图 14：面板光刻胶曝光机理 . 13 图 15：全球光刻胶市场规模（亿美元） . 14 图 16：中国光刻胶产 量（万吨） . 15 图 17：中国本土光刻胶产量（万吨） . 15 图 18：中国光刻胶需求量（万吨） . 15 图 19：中国光刻胶市场规 模（亿元） . 15 图 20： 2013-2016 年 PCB 产业产能占比 . 16 图 21： TFT-LCD 产业转移路径 . 17 图 22:TFT-LCD 面板产能占比 . 17 图 23： 2008-2016 集成电路产业销售额及同比 . 19 图 24：全球光刻胶生产企业市场份额 . 21 图 25：大基金一期各产业链的承诺投资额占比 . 23 图 26：大基金投资金额状况（截至 2017 年底） . 23 图 27： 全球光刻胶市场份额占比 . 25 图 28：大陆光刻胶市场份额占比 . 25 图 29：晶瑞股份光刻胶生产和研发成果 . 27 图 30：北京科华光刻胶生产和研发成果 . 28 图 31：全球光刻胶生产企业市场份额 . 29 图 32：半导体产业转移发展史 . 31 图 33：半导体产业链 . 31 图 34：晶瑞股份历年营收（百万元） . 34 图 35：晶瑞股份历年 净利润（百万元） . 34 图 36：南大光电历年营收（百万元） . 36 图 37：南大光电历年净利润（百万元） . 36 图 38：上海新阳历年营收（百万元） . 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 / 43 图 39：上海新阳历年净利润（百万元） . 37 图 40：上海新阳历年营收（百万元） . 39 图 41：上海新阳历年净利润（百万元） . 39 图 42：强力新材历年营收（百万元） . 41 图 43：强力新材历年净利润（百万元） . 41 表 1：光刻胶主要类型及应用 . 10 表 2：光刻胶主要技术参数 . 11 表 3：半导体光刻胶分类 . 12 表 4： LCD 主要供应商 . 13 表 5：国内高世代线新建情况 . 18 表 6：不同尺寸晶圆制造中主要的光刻胶类型 . 19 表 7：大陆地区新 建主要晶圆厂表 . 20 表 8：集成电路产业主要政策汇总表 . 22 表 9：半导体地方政策 . 23 表 10：国家集成电路产业大基金一期投 资标的 . 24 表 11：截至 2017 年 8 月地方集成电路产业投资基金汇总 . 24 表 12：光刻胶国产化情况 . 25 表 13：国内 PCB/LCD 光刻胶上市公司产能 . 26 表 14：光刻 胶技术迭代历史 . 29 表 15：光刻胶企业材料量产与研发情况 . 30 表 16：半导体材料国产化进程 . 32 表 17：半导体中游代表企业 . 33 表 18：半导体产业上游主要国内企业 . 33 表 19：我国主要光刻 胶企业下游客户及覆盖领域 . 33 表 20：晶瑞股份产品分类表 . 34 表 21：晶瑞股份财务预测简表 . 35 表 23：南大光电产品分类表 . 36 表 23：南大光电财务预测简表 . 37 表 24：上海新阳产品分类 . 38 表 25：上海新阳财务预测简表 . 39 表 26：飞凯材料产品分类表 . 40 表 27：飞凯材料财务预测简表 . 40 表 28：强力新材产品分类表 . 41 表 29：强力新材财务预测简表 . 42 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 / 43 1. 光刻胶是微电子 领域 微细图形加工核心上游材料， 电子化学品材料 至 高点 1.1 光刻胶主要用于半导体、面板、 PCB 的光刻步骤 光刻胶是 电子领域微细图形加工 关键材料之一，是由 感光树脂、增感剂和溶剂 等 主要成 分组成的对光敏感的混合液体。在紫外光、深紫外光、电子束、离子束等光照或辐射下，其溶解度发生变化，经适当 溶剂处理，溶去可溶性部分，最终得到所需图像。 1.1.1 IC 光刻 工艺 经历数道 过程 集成电路光刻工艺是指利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺 将光掩模上的图形转移到所在衬底（硅晶圆）上。基本原理是利用光刻胶感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。 图 1： IC 光刻 工艺 原理 图 2： IC 光刻流程图 资料来源： 半导体行业观察 , 国元证券研究中心 资料来源： 道客巴巴 , 国元证券研究中心 光刻工艺之前先要进行 硅片清洗 ，目的是去除污染物，去除颗粒，减少针孔和其他缺陷，提高光刻胶粘附性。基本步骤为化学清洗、漂洗、烘干 。 图 3： IC 光刻 工艺硅片清洗示意图 资料来源： 半导体行业观察 , 国元证券研究中心 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 / 43 接下来是 预烘和底胶涂覆 工艺，光刻胶中含有溶剂，硅片脱水烘焙能去除圆片表面的潮气、增强光刻胶与表面的黏附性，这是与底胶涂覆合并进行的，底胶涂覆增强光刻胶 (PR)和圆片表面的黏附性。广泛使用 (HMDS)六甲基二硅胺、在 PR 旋转涂覆前 HMDS 蒸气涂覆、 PR 涂覆前用冷却板冷却圆片。 图 4： IC 光刻 工艺 预 烘和 底胶涂覆 示意图 资料来源： 半导体行业观察 , 国元证券研究中心 第三步就是进行 光刻胶涂覆 ， 在涂光刻胶之前，先在 900-1100 度湿氧化，湿氧化后 从容器中取出光刻胶滴布到样品表面， 将 样品置于涂胶机上高速旋转，胶在离心力的作用下向边缘流动。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。 为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间，同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过 5nm。 图 5： IC 光刻 工艺 光刻胶涂覆 示意图 资料来源： 半导体行业观察 , 国元证券研究中心 第四步进行进行光刻曝光前的 烘干 ， 通过在较高温度下进行烘培，使溶剂从光刻胶中挥发出来（前烘后溶剂含量降至 5左右），从而降低灰 尘的沾污。同时，这一步骤还可以减轻因高速旋转形成的薄膜应力， 提高光刻胶衬底上的附着性。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 / 43 图 6： IC 光刻 工艺 烘干 示意图 资料来源： 半导体行业观察 , 国元证券研究中心 烘干后进行 对准和曝光 工艺， 光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大核心技术之一，一般要求对准精度为最细线宽尺寸的 1/7-1/10。 曝光即 使用特定波长的光对覆盖衬底的光刻胶进行选择性地照射，从而使正光刻胶感光区域、负光刻胶非感光区的化学成分发生变化 ， 利用感光与未感光光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度，就可以进行掩膜图形的转移。 曝光方法分为 a、接触式曝光（ Contact Printing）掩膜板直接与光刻胶层接触。 b、接近式曝光（ Proximity Printing）掩膜板与光刻胶层的略微分开，大约为 10 50 m。 c、投影式曝光（ Projection Printing）。在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光。 d、步进式曝光 (Stepper)。 图 7： IC 光刻 工艺对准示意图 图 8： IC 光刻工艺曝光示意图 资料来源： 半导体行业观察 , 国元证券研究中心 资料来源： 半导体行业观察 , 国元证券研究中心 曝光完成之后为 显影和坚膜 ，显影即 将在曝光过程中形成的隐性图形显示为光刻胶在与不在的显性图形，光刻胶层中的图形就可以作为下一步加工的膜版。 坚膜 即通过高温除去光刻胶中剩余的溶剂，增强光刻胶对硅片表面的附着力，同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 / 43 图 9： IC 光刻 工艺 显影 示意图 资料来源： 汶灏股份 , 国元证券研究中心 最后工序为 刻蚀及离子注入和光刻胶的去除 ，刻蚀是半导体器件制造中利用化学途径选择性地移除沉积层特定部分的工艺。一般分为电子束刻蚀和光刻：光刻对材料的平整度要求很高，需要很高的清洁度；电子束刻蚀对平整度的要求不高，但是速度很慢且设备昂贵。离子注入是将特定离子在电场里加速，然后注入到晶圆材料中用于形成载流子。所有步骤结束后将光刻胶去除，一般分为湿法去胶、干法去胶、有机溶剂去胶和无机溶剂去胶。 1.1.2 面板 LCD 光刻工艺 是核心 面板光刻工艺跟晶圆光刻步骤类似 ， 不过线宽要求和设备及材料等这些相对 IC 产业要求更低 。液晶显示器主要由 ITO 导电玻璃 、 液晶 、 偏光片 、 封接材料 、 导电胶 、取向层 、 衬垫料等组成 ，光刻工艺主要针对 ITO 导电玻璃 ，在导电玻璃上涂覆感光胶，并进行曝光，然后利用光刻胶的保护作用，对 ITO 导电层进行选择性化学腐蚀 ，从而在 ITO 导电玻璃上得到与掩膜版完全对应的图形 ，工艺流程大致为 光刻胶涂覆、前烘、显影、坚膜、刻蚀、剥离去膜 。 图 10： TFT-LCD 光刻 工艺示意图 资料来源： 天马微电子 , 国元证券研究中心 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 / 43 1.1.3 导 电图形制作是 PCB 制作的根本 图形转移过程对 PCB 制作来说，有非常重要的意义，工序上前两者类似，但精确度和设备等方面要求显著低于前者两个产业，主要包括内层贴膜、曝光显影、内层蚀刻等多道工序，内层贴膜就是在铜板表面贴上一层特殊的感光膜，感光膜遇光会固化，在铜板上形成保护膜，曝光显影是将贴好膜的板进行曝光，透光的部分被固化，没透光的部分还是干膜。然后经过显影，褪掉没固化的干膜，将贴有固化保护膜的板进行蚀刻。再经过退膜处理，最终内层的线路图形就被转移到板子上。 图 11： PCB 光刻 工艺示意图 资料来源： Elec&Eltek, 国元证券研究中心 光刻胶是光刻工艺的核心 ， 光刻胶的选择和光刻胶工艺的研发是一项非常漫长而复杂的过程。光刻胶需要与光刻机、掩膜版及半导体制程中的许多工艺步骤 相 配合，因此一旦一种光刻工艺建立 起来，便 极少 再去 改变 ，因 而光刻胶的研发突破难度较大。 对于半导体制造商来说，更换既定使用的光刻胶需要通过 漫长的测试周期 。同时，开发光刻胶的 成本也是巨大的 ，对 于厂商而言量产测试时需要产线配合，测试需要付出的成本也是巨大的 。 针对不同应用需求，光刻胶的品种非常多，这些差异主要通过调整光刻胶的配方来实现。因此， 通过调整光刻胶的配方，满足差异化的应用需求，是光刻胶制造商最核心的技术 。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 / 43 1.2 技术壁垒 很 高，光刻胶配方和稳定性是技术核心 1.2.1 光刻胶 主要由高分子材料组成 ，电子领域应用广泛 光刻胶一般由 4 部分组成：溶剂（ solvent），树脂型聚合物（ resin/polymer），光引发剂（ photoactive compound， PAC） ,添加剂（ Additive）。 图 12：光刻胶组分 资料来源： 公开资料 , 国元证券研究中心 随着科技的发展，现代电子电路越发向细小化集成化方向发展，随着对线宽的不同要求，光刻胶的配方 有所不同，但应用相同，都是用于微细图形的加工， 按照不同的下游 行业主要分为 PCB 光刻胶 、 面板光刻胶 、 半导体光刻胶 。 表 1：光刻胶主要类型及应用 主要类型 应用领域 主要具体品种 PCB 光刻胶 印制电路板 干膜光刻胶、湿膜光刻胶、阻焊油墨光刻胶等 面板光刻胶 平板显示 TFT-LCD 光刻胶、彩色滤光片用彩色光刻胶、黑色光刻胶、LCD 衬垫料光刻胶等 半导体光刻胶 半导体集成电路 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 其他 其他用途 CCD 摄像头彩色滤光片的彩色光刻胶、触摸屏透明光刻胶、MEMS 光刻胶、生物芯片光刻胶等 资料来源： 新材料在线， 国元证券研究中心 1.2.2 核心 技术参数 决定 光刻胶 的等级 光刻胶 作为精密制造的核心材料 ， 随着微电子制程对线宽的要求极为严格 ， 光刻胶主要技术参数为 分辨率 、 对比度 、敏感度 等。 分辨率是指光刻胶可再现图形的 最 小尺寸 ， 一般用关