电子化学品系列报告之一：光刻胶国产替代迎来良机

证券研究报告|行业深度报告 2023年4月17日 电子化学品系列报告之一：光刻胶国产替代迎来良机 太平洋证券化工&新材料研究组 王亮执业资格证书编码：S1190522120001 王海涛执业资格证书编码：S1190523010001 请务必阅读正文后的重要声明 国外断供风险升级，推动中国半导体国产化率提升 •2022年10月7日，美国商务部工业与安全局（BIS）公布了《对向中国出口的先进计算和半导体制造物项实施新的出口管制》，美国对中国半导体产业制裁的再次升级；2023年3月，荷兰加入美国对中国的半导体制裁；2023年3月，日本政府周五宣布将限制23种半导体制造设备的出口，通过出口管制措施以遏制中国制造先进芯片的能力。 •目前全球高端半导体光刻胶市场主要被日本和美国公司垄断，日企全球市占率约80%，处于绝对领先地位。面对美日连续出 台政策限制半导体产品出口，中国半导体断供风险提升，国产化亟待提升。 集成电路发展推动晶圆制造需求持续提升，半导体光刻胶市场空间广阔 •光刻胶主要应用于半导体、显示面板与印制电路板等三大领域。其中，半导体光刻胶技术难度最高，主要被美日企业垄断。 •根据ICInsights的统计，2016-2021年全球晶圆制造市场规模由652亿美元提升至1101亿美元，CAGR为11.05%，同期中国晶圆制造市场规模约由49.05亿美元提升至115.65亿美元，达到15.36%，行业增速高于全球。伴随晶圆制造规模持续提升，中国有望承接半导体光刻胶产业链转移。 国内企业积极研发布局，高端领域力争突破海外垄断 •彤程新材：国内深紫外KrF光刻胶唯一量产供应商，首家供应TFT-LCDArray光刻胶的中国企业，2021年子公司与杜邦宣布开 展合作，投资6.99亿元建设ArF高端光刻胶研发平台建设项目，值得关注。 •晶瑞电材：公司规模化生产光刻胶近30年，截至2022年半年报，KrF光刻胶生产及测试线已经基本建成，设备正在安装调试中， ArF高端光刻胶研发工作已启动。 •雅克科技：公司先后收购LG化学的彩色光刻事业部及科特美，取得了彩胶和TFT胶的生产技术，与全球主要的面板光刻胶供 应商之一LGDisplay长期深入合作，目前拥有3000吨TFT胶产能，并通过定增建设TFT光刻胶及彩色光刻胶各9840吨产能。 光刻胶主要应用于半导体、显示面板与印制电路板领域 •印制电路板（PCB）光刻胶：主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨等，在中国PCB光刻胶市场中，国产PCB光 刻胶份额占比达到63%，干膜光刻胶技术壁垒相对较高，国内以进口为主。 •显示面板（LCD）光刻胶：主要包括TFT正性光刻胶、触控用光刻胶、彩色光刻胶和黑色光刻胶等，触控屏光刻胶国产化率在30%-40%左右；彩色和黑色光刻胶行业壁垒较高，国产化率仅为6.36%、13.08%。 •半导体（IC）光刻胶：主要包括g线光刻胶、i线光刻胶、KrF光刻胶、ArF与ArFi光刻胶等，全球高端半导体光刻胶市场主要 被日本和美国公司垄断，国产替代率较低。 半导体光刻胶市场空间广阔，国产替代未来可期 •根据ICInsights的统计，2016-2021年全球晶圆制造市场规模由652亿美元提升至1101亿美元，CAGR为11.05%，同期中国晶圆制造市场规模由49.05亿美元提升至115.65亿美元，达到15.36%，行业增速高于全球。伴随国内晶圆制造规模持续提升，中国有望承接半导体光刻胶产业链转移。 •目前全球高端半导体光刻胶市场主要被日本和美国公司垄断，日企全球市占率约80%，处于绝对领先地位。2022年至今，美 日企业连续出台政策限制半导体产品出口，中国半导体断供风险提升，国产化亟待提升。 光刻胶壁垒高筑，供应链安全意义深远 •技术壁垒：大量专利掌握在海外龙头企业中，2020年中国光刻胶生产企业主要集中在技术壁垒较低的PCB光刻胶和LCD光刻胶，在技术壁垒较高的半导体光刻胶占比较低。 •设备壁垒：ASML在高端光刻机设备中的市占率基本在70%-95%，EUV方面保持垄断地位，市占率维持100%。光刻胶厂商需 购置相关的光刻机来进行内部测试，伴随着光刻胶产品演进与国际间贸易摩擦，中国光刻胶企业高端光刻机设备验证困难。 •客户壁垒：光刻胶的生产认证流程包括原料设计购买、配方工艺研制与客户端验证三个环节，认证流程复杂且成本昂贵，一旦达成合作，就很可能形成长期合作关系。 •原材料壁垒：光刻胶由溶剂和溶质两部分组成，溶质主要为树脂、光引发剂和其他助剂，溶剂主要为可以溶解溶质的有机化 学溶液。目前国内光刻胶产业链尚不完善，原材料高度依赖进口。 国内企业积极布局光刻胶行业 彤程新材：与杜邦合作攻坚光刻胶技术 •公司是国内领先的半导体光刻胶生产商、国内深紫外KrF光刻胶唯一量产供应商以及国内芯片生产大厂光刻胶原料本土供应商之一，现拥有6000吨平板用光刻胶生产能力，是国内首家TFT-LCDArray光刻胶生产商。 •2022年公司半导体光刻胶业务实现营业收入1.77亿元，同比增长53.48%；公司半导体用G/I线光刻胶产品较上年同期增长45.45%；高端KrF光刻胶产品较上年同期增长321.85%。 •2021年，公司与杜邦宣布开展合作，投资6.99亿元建设ArF高端光刻胶研发平台建设项目，推进公司ArF光刻胶等先进半导体光刻胶的研发进度。2022年，年产1.1万吨半导体、平板显示用光刻胶及2万吨相关配套试剂项目已进入收尾验收阶段，预计2023年二季度能完成全部建设。 晶瑞电材：国内光刻胶领域先驱 •2022年前三季度，公司实现营业收入13.38亿元，同比增加2.21%；归母净利润1.09亿元，同比下降33.92%，负责光刻胶业务的子公司苏州瑞红2022H1实现营业收入1.23亿元，净利润0.24亿元。 •公司紫外负型光刻胶和宽谱正胶及部分G线等高端产品已规模供应市场数十年，已经取得合肥长鑫、士兰微、扬杰科技、福顺微电子、中芯国际等国内企业的订单；I线光刻胶近年已向中芯国际等企业供货；高端KrF光刻胶已完成中试，截至2022年半年报，KrF光刻胶生产及测试线已经基本建成，设备正在安装调试中；ArF高端光刻胶研发工作已启动。 雅克科技：面板光刻胶龙头企业，搭建本土半导体材料平台 •2022年前三季度，公司实现营业收入31.67亿元，同比增加17.63%；归母净利润4.63亿元，同比增加18.88%。 •公司先后收购LG化学的彩色光刻事业部资产及科特美，取得了彩胶和TFT胶的生产技术，目前拥有3000吨TFT胶产能，并通过定增积极建设TFT光刻胶及彩色光刻胶各9840吨产能，未来产能有望大幅提升。 Ⅰ 光刻胶主要用于半导体、显示面板与印制电路板领域5 Ⅱ 半导体光刻胶市场空间广阔，国产替代未来可期16 Ⅲ 光刻胶壁垒高筑，供应链安全意义深远26 Ⅳ 国内企业积极布局光刻胶行业37 剥离 刻蚀 •光刻技术是利用光化学反应原理和刻蚀方法将掩模版上的图案传递到晶圆的工艺技术，原理起源于印刷技术中的照相制版。光 刻胶，是光刻工艺中的关键材料，主要应用于显示面板、印刷电路板、集成电路三大领域。 图表1：光刻胶广泛应用于IC、PCB与FPD制造 集成电路IC 晶片清洗氧化 重复 气象 沉淀 机械 抛光 磁控 溅射 掺杂 清洗 刻蚀 光刻 背面减薄成膜 测试 封装 IC 显示面板FPD 蒸镀 TFT 清洗 CF基板加工 拼合 切割 灌晶 剥离 后端组装 LCD PCB 检查 电镀 钻孔 压盒 顶叠 检查 刻蚀 光刻 覆铜板 基板清洗组装 印刷电路板PCB OLED 检测 切割 封装 后端组装 光刻 基板清洗 资料来源：SEMI，太平洋证券研究院 •光刻胶，是指经过紫外光、深紫外光、电子束、离子束、X射线等光照或辐射后，溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，是光刻工艺中的关键材料。据SEMI数据统计，随着先进制程工艺不断演进，所需要的刻蚀次数也逐渐增多，从65nm制程的20次增加至5nm制程的160次，复杂度提升了8倍,显著提高了对光刻胶的需求。 •光刻胶经过旋涂、前烘、曝光、后烘、显影等工序后，可以将光掩模板上的微纳图形转移到光刻胶上，结合后续工艺实现目标材料的图案化和阵列化。 清洗：利用相似相溶的原理去除多余的光刻胶。 刻蚀：将处理好的晶圆片放置刻蚀液中，刻蚀液通常是可以和被刻蚀材料反映且不和光刻胶反映的液体。 曝光+显影：紫外光通过光罩照射至光刻胶表面，被照射的地方化学性质发生改变，进而在显影液的作用下被清除，从而暴露出下层需要被刻蚀的材料。 涂胶：将需要被刻蚀的晶圆面朝上放置于图片，涂抹上光刻胶，通过高速旋转将光刻胶均匀涂抹于晶圆表面。 图表2：光刻工艺流程 资料来源：晶瑞电材招股书，太平洋证券研究院 •光刻胶根据其显影原理可分为负性光刻胶和正性光刻胶。正性光刻胶经光照辐射后，被曝光部分被显影液溶解，而掩模版覆盖部分则被保留，通常正性光刻胶可获得较高的分辨率；负性光刻胶经光照辐射后，被掩模版覆盖而未经曝光的部分被显影液溶解。 •相比正性光刻胶，负性光刻胶在显影时易发生变形及膨胀，因此造价较低。在实际生产中，正性光刻胶的应用更为广泛。 图表3：光刻胶分类 资料来源：容大感光招股说明书,太平洋证券研究院 图表4：正性胶、负性胶特性 光刻胶特性 正性胶 负性胶 在硅片表面粘附性一般好 灵敏度 高 低 成本 高 较低 显影液 水性体系 水性或有机相 受环境氧气影响 无 有 分辨率 高 较低 显影后膨胀 无 有 热稳定性 好 较差 资料来源：崔峥《微纳米加工技术及其应用》,太平洋证券研究院 •印制电路板（PCB）是电子产品的基本组成部分之一， PCB的加工制作过程中需要将电路图象转至衬底板上，PCB光刻胶主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨等； •显示面板（LCD）光刻胶可分为TFT正性光刻胶、触控 用光刻胶、彩色光刻胶和黑色光刻胶等，彩色光刻胶 、黑色光刻胶主要用于制备彩色滤光片，触摸屏用光刻胶主要用于在玻璃基板上沉积ITO制作触摸电极，TFT-LCD正性光刻胶主要用于微细图形加工； •半导体集成电路制造行业；主要使用g线光刻胶、i线光刻胶、KrF光刻胶、ArF光刻胶等。在大规模集成电路的制造过程中，一般要对硅片进行超过十次光刻。在每次的光刻和刻蚀工艺中，光刻胶都要通过预烘、涂胶、前烘、对准、曝光、后烘、显影和蚀刻等环节 ，将光罩（掩膜版）上的图形转移到硅片上。 图表5：我国光刻胶国产化率情况 应用领域 主要品种 国产化率 技术壁垒 PCB光刻胶 干膜光刻胶 5%约50% 低 湿膜和阻焊油墨彩色光刻胶 6.36% LCD光刻胶 黑色光刻胶 13.08% 中 TFT-LCD正性光刻胶 26.48% g线 30% i线 KrF 10% 半导体光刻胶 高 ArF <2% ArFi <2% EUV 研发阶段 资料来源：公开资料整理，太平洋证券研究院 •光刻胶产业链上游主要为树脂、光引发剂、单体等；中游依据应用范围不同分为PCB光刻胶、LCD光刻胶以及半导体光刻胶，其中半导体光刻胶对工艺要求更为精细；下游则主要为半导体、PCB、平板显示屏等。 图表6：光刻胶产业链全景图 上游光刻胶产品下游 溶剂树脂单体 光引发剂 干膜光刻胶湿膜光刻胶 彩色光刻胶黑色光刻胶触摸屏光刻胶TFT-LCD光刻胶 PCB LCD光刻胶 PCB光刻胶 平板显示屏半导体 半导体光刻胶 微电子机械系统 其他原材料 G线光刻胶I线光刻胶 KrF光刻胶ArF光刻胶 其他领域 EUV光刻胶 资料来源：中商情报网,太平洋证券研究院 •PCB光刻胶主要可分为干膜光刻胶、湿膜光刻胶和PCB光成像阻焊油墨三类。 •根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年PCB光刻胶行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示，在全球PCB光