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日本对中国断供股票(日本光刻胶存断供风险)

【文/观察者网 吕栋】光刻胶是半导体光刻工艺的核心材料,可以决定半导体图形工艺的精密程度和良率。作为半导体制造重要材料,由于技术壁垒和客户壁垒较高,全球半导体光刻胶市场集中度一直很高,市场长期被日美厂商垄断。

在全球各类芯片纷纷缺货之际,行业媒体“集微网”5月26日报道称,由于日本信越化学KrF光刻胶产能不足等原因,导致中国大陆多家晶圆厂KrF光刻胶供应紧张,部分中小晶圆厂KrF光刻胶甚至出现断供,多家晶圆厂正在加速验证导入国内KrF光刻胶。

受此消息影响,今天A股光刻胶板块涨幅在所有板块中排名第一,南大光电收涨9.7%、晶瑞股份收涨20%、上海新阳收涨11.2%。同时,中芯概念、半导体、碳化硅、第三代半导体等板块也大幅上涨。

日本对中国断供股票

5月27日,A股不同板块走势

业内人士今天告诉观察者网,近期国内外有不少晶圆厂在增加产能,光刻胶生产企业难以快速增产,而且光刻胶产品本身具有保质期,这些都是光刻胶供应紧张的因素。在晶圆厂中,越是先进的工艺,使用的光刻胶越多,虽然光刻胶市场规模不大,但是单价较高,利润率也较高,这成为光刻胶生产企业持续研发的动力。

观察者网梳理发现,在国家02专项等政策扶持下,国内光刻胶近年来已取得不少进展。

其中,南大光电宣布ArF光刻胶25吨产线建设已完成,明年将量产,性能与日本产品同等,已经拿到首个订单;北京科华KrF光刻胶已通过包括中芯国际在内的部分客户认证,并实现批量供货;晶瑞股份g-line/i-line光刻胶量产,KrF光刻胶已进入客户测试阶段,即将研发ArF光刻胶;上海新阳的ArF干法、KrF厚膜等中试光刻胶产品已取得优异的客户端测试结果。

市场规模不大,但必不可少

今年2月,日本福岛近海发生7.3级地震,导致光刻胶大厂信越化学部分工厂停产。5月26日,集微网援引行业人士报道称,信越化学KrF光刻胶产线受到很大程度破坏,至今未完全恢复生产。

在产线受到影响和晶圆厂扩产等多方因素下,信越化学不得不停止向中国大陆几家晶圆厂供应KrF光刻胶。虽然东京应化填补了信越化学海外大部分缺失的KrF光刻胶产能,但目前仍存在不小的缺口。

除信越化学KrF光刻胶产线供应出问题外,更重要的原因是,在福岛地震前,KrF光刻胶的产能供应就较为紧张。据央视财经报道,今年年初以来半导体光刻胶供应极为短缺,以往企业每次采购的光刻胶量约在100kg,近期由于原材料短缺,每次只能买到很小的量。一瓶4公斤的光刻胶成本约4-5万元,价格也由于供应紧张开始上涨。

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信越化学官网截图

经观察者网梳理,光刻胶又称光致抗蚀剂,它是指由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分构成的对光敏感的混合液体。在紫外光、电子束、离子束、X射线等辐射的作用下,其感光树脂的溶解度及亲和性由于光固化反应而发生变化,经适当溶剂处理,溶去可溶部分可获得所需图像。

光刻胶主要成本构成如下图:

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华泰证券2020年11月研报

按应用领域分类,光刻胶可分为印制电路板(PCB)光刻胶、显示面板光刻胶、半导体光刻胶及其他光刻胶。目前,国内光刻胶以PCB用光刻胶为主,显示面板、半导体用光刻胶供应量占比极低

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浙商证券2020年4月研报截图

依照曝光波长分类,光刻胶又可分为紫外光刻胶(300-450nm)、深紫外光刻胶(160-280nm)、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。在不同曝光波长的情况下,光刻胶适用的光刻极限分辨率也不尽相同,在加工方法一致时,波长越小加工分辨率更佳。

因此,不同波长光源的光刻机需要搭配相应波长的光刻胶进去光刻。目前半导体光刻胶最常使用曝光波长分类,主要有g线、i线、KrF、ArF和最先进的EUV光刻胶,其中DUV光刻机分为干法和浸润式,所以ArF光刻胶也对应分为干法和浸润式两类。越先进制程相应需要使用越短曝光波长光刻胶,以达到特征尺寸微小化

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华泰证券2020年11月研报

观察者网注意到,前文提到的KrF光刻胶对应曝光波长为248nm,适用的逻辑制程工艺为0.25um-0.11um,晶圆尺寸为8英寸。而中芯国际目前可量产14nm工艺,该工艺需要采用更高端的ArF光刻胶。

国内半导体咨询机构“芯谋研究”企业定制项目一部研究总监王笑龙向观察者网分析指出,KrF光刻胶主要是面向成熟工艺,而国内晶圆厂也是以成熟工艺为主,所以对KrF光刻胶的需求量还是比较大的。

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全球光刻胶应用结构

据电子材料市场研究与咨询服务公司TECHCET预测,2021年半导体制造所需的光刻胶市场规模将同比增长11%,达到19亿美元。从抗蚀剂类型来看,2020年和2021年的光刻胶市场,用于KrF和浸入式ArF的光刻胶市场较高。对于极紫外光刻(EUV),应用范围正在从逻辑芯片扩展到DRAM。2021年的EUV光刻胶市场将超过2000万美元,并且此后还将继续增长,预计到2025年将超过2亿美元。

而根据智研咨询预测,2022年中国大陆半导体光刻胶市场空间将会接近55亿元,是2019年的两倍。不过,相对半导体设备市场来说,光刻胶的规模要小的多。国际半导体产业协会(SEMI)公布的数据显示,中国大陆2020年半导体设备销售总额达到187.2亿美元(约合人民币1224.2亿元)。

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2019年-2020年中国纯晶圆代工市场规模

虽然市场规模不大,但是光刻胶在芯片制造中必不可少。作为光刻曝光的核心材料,光刻胶分辨率是光刻胶实现器件的关键尺寸(如器件线宽)的衡量值,光刻胶分辨率越高形成的图形关键尺寸越小。

目前,相同用途的光刻胶需要大量投资,行业退出壁垒较大、技术壁垒较高。与此同时,光刻胶厂家为了实现技术保密性,从而会与上游的原料供应商保持密切合作关系,共同研发新技术,增大了客户的转换成本。因此,光刻胶行业的上下游合作处于互相依赖、互相依存的关系,使得客户的进入壁垒较高。

华泰证券2020年11月的研报显示,全球半导体光刻胶市场主要被日本企业高度垄断,并且在越高端的市场垄断地位越明显。目前,全球半导体光刻胶龙头厂商是TOK(东京应化)、信越化学、JSR(日本合成橡胶)、住友化学、富士胶片等日企和美国陶氏化学,这些龙头企业总计占据各半导体光刻胶细分领域超过85%市场份额,其中头部日企在各个细分领域都占据主导地位。

最先进的EUV光刻胶领域则完全被日企所主导,日本的JSR、TOK、信越化学成为EUV光刻胶市场上仅有的实现量产的厂商。目前引入EUV工艺的仅有三星电子和台积电两家公司,日企也将工厂布局到韩国和中国台湾,以便以地理优势保持市场份额。

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华泰证券2020年11月研报截图

国内光刻胶取得不少进展

当前,由于全球芯片短缺,台积电、三星、英特尔纷纷开始增加产能,中国大陆晶圆厂也加入扩产队伍。未来几年,随着中芯国际、长江存储、长鑫存储等本土晶圆厂进入产能扩张期,高端光刻胶的国内供应迎来重要窗口。国内从事高端光刻胶研发和生产的公司主要有南大光电、上海新阳、晶瑞股份、北京科华等。

5月11日,南大光电在业绩说明会上透露,目前该公司ArF光刻胶产品开发和产业化项目已完成25吨光刻胶生产线建设,主要先进光刻设备,如ASML浸没式光刻机等已经完成安装并投入使用。

2020年底,该公司自主研发的ArF光刻胶产品成功通过下游客户的使用认证,成为通过产品验证的第一只国内ArF光刻胶,各项光学性能均达到商用胶的水平,可实现先进光刻胶的国内供应,产业化取得关键突破,拿到国内光刻胶的首个订单,实现小批量销售。目前该公司公司光刻胶产品正在继续发往多个下游客户进行验证工作,验证进展顺利。

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南大光电业绩说明会截图

南大光电还透露,从目前测试结果看,ArF光刻胶性能上和日本产品达到同等水平,并实现了ArF光刻胶的本土化,打破了被国外长期垄断的被动局面。“用于质量检测的光刻机等量测设备是国外进口的,我们已经配备了,运转良好,没有被卡的顾虑。主要原材料是自己开发和生产的,没有被卡风险。生产设备是联合国内企业研制的,也不存在被卡风险”。

该公司表示,光刻胶项目今年的主要任务是完成主要客户认证,明年启动量产,力争尽早实现盈利。公告显示,“ArF光刻胶产品开发和产业化”是南大光电承接国家“02专项”的一个重点攻关项目。

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南大光电业绩说明会截图

今年1月,晶瑞股份发布公告,该公司从韩国进口的二手ASML浸没式光刻机到货,可用于研发高端的ArF光刻胶。该公司当时透露,完成中试的KrF光刻胶已进入客户测试阶段,达到0.15μm的分辨率。

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图片来源:晶瑞股份

另外,根据申港证券2020年11月研报,北京科华的KrF光刻胶已经通过包括中芯国际在内的部分客户认证,并实现批量供货;在G线、i线光刻胶方面,北京科华和晶瑞股份都已实现量产供货。

上海新阳4月28日发布的2020年财报显示,该公司集成电路制造用ArF干法、KrF厚膜等中试光刻胶产品已取得优异的客户端测试结果,采购的用于i线光刻胶研发的Nikon-i14型光刻机,用于KrF光刻胶研发的Nikon-205C型光刻机,用于ArF干法光刻胶研发的ASML-1400型光刻机,用于ArF浸没式光刻胶研发的ASML XT 1900 Gi型光刻机已全部到厂。

需要注意的是,尽管南大光电、晶瑞股份、上海新阳等已宣布光刻胶研发取得重大进展,但光刻胶目前仍不是这些公司的营收支柱

2020年,南大光电研发投入2.3亿元,占营收比重为38.98%;晶瑞股份研发投入为0.34亿元,占营收比重为3.31%;上海新阳研发投入为0.8亿元,占营收比重为11.57%。

截至发稿,南大光电、晶瑞股份、上海新阳三家公司的市值分别为124亿元、84亿元和128亿元。

芯谋研究王笑龙向观察者网指出,国内部分号称量产光刻胶的企业,其实出货并不多,因为光刻胶生产出来后还要拿去晶圆厂进行大量验证,并不是短时间就能实现替代,但是国内能实现量产就代表有了更多选择。

南大光电2020年财报截图

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晶瑞股份2020年财报截图

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上海新阳2020年财报截图

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