北交所行业主题报告：光刻胶+原材料壁垒突破，“专精特新”企业助力国产替代加速

北交所行业主题报告 2024年08月29日 北交所研究团队 相关研究报告 《5G-A+6G拓展民用领域业务增量，2024H1商业卫星增长迅速达到45%—北交所信息更新》-2024.8.28 《三聚甲醛项目建成投产，来特莫韦获批上市丰富原料药产品线—北交所信息更新》-2024.8.28 《新能源车发展激发执行机构类业务加速释放，2024H1归母净利润+20%—北交所信息更新》-2024.8.28 光刻胶+原材料壁垒突破，“专精特新”企业助力国产替代加速 ——北交所行业主题报告 诸海滨（分析师） zhuhaibin@kysec.cn 证书编号：S0790522080007 光刻胶是光刻工艺关键材料，半导体光刻胶原材料+制造技术壁垒高 光刻胶是利用光化学反应经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需要的微细图形从掩模板转移到待加工基片上的图形转移介质。光刻胶按应用领域分类可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶三大类，其中半导体光刻胶技术壁垒最高。根据曝光波长的不同，半导体光刻胶可分为G线、I线、KrF、ArF和EUV五种类型。光刻胶曝光波长越短，则加工分辨率越高，能够形成更小尺寸和更精细 的图案，目前最先进的光刻胶曝光波长已经达到了极紫外光波长范围为EUV光刻胶。半导体光刻胶技术壁垒主要集中于1）原材料端：光刻胶的原材料包括树脂、光酸、添加剂和溶剂，我国原材料自给率总体较低，特别树脂原材料，成本占比接近50%，且高端树脂国产化量产供应量极低。2）制造端：光刻胶的配方复杂，无法通过现有产品反推配方；同时验证周期长，需要与客户高度协同；此 外，高端光刻机设备购置及维护成本高，对光刻胶企业设备投入要求较高。 中国晶圆厂建设加速+芯片制程提升，驱动半导体光刻胶市场空间快速增长全球半导体制程向着更先进、更精细化方向发展，驱动半导体制造对光刻胶需求增长。KrF光刻胶：随着3DNAND堆叠层数迅速增加，对光刻胶的使用量也将大幅提升；ArF光刻胶：主要用于先进制程的多重光刻工艺，其用量也随着市场对先进工艺产品的需求不断增长；EUV光刻胶：先进制程道次的增加，推动其使用量将大幅增加。截至2023年11月，中国晶圆厂已建成44座，预计至2024 年底，将建立32座大型晶圆厂，且全部锁定成熟制程。预计2024-2026年中国大陆半导体光刻胶总体需求量增速将快速复苏，达到12.04%、11.50%和7.71%。 半导体光刻胶+原材料壁垒突破，“专精特新”企业助力国产进口替代加速 我国光刻胶行业发展起步较晚，生产能力主要集中在PCB光刻胶等中低端产品，高端半导体光刻胶被美日企业垄断。北交所作为“专精特新”中小企业的主阵地，新三板作为“专精特新”中小企业的重要后备力量，光刻胶领域聚集了一批具备稀缺性的优质公司，在细分领域上通过半导体光刻胶+原材料壁垒突破，助力光 刻胶实现国产替代。佳先股份：子公司英特美实施建设年产700吨电子材料中间 体项目，其中对乙酰氧基苯乙烯产能为500吨/年，可用于合成KrF和EUV光刻胶树脂主要成分聚对羟基苯乙烯；此外，公司加强同徐州博康的交流，并在此前达成的战略合作意向的基础上，进一步深化合作。2024Q1实现营收1.47亿元 （+18.43%），归母净利润1091.03万元（-0.07%）。瑞红苏州：公司是目前我国 唯一一家拥有全系列波长（436/365/248/193nm）光刻机研发平台的光刻胶生产企业。KrF、ArF光刻胶生产及测试线已经建成，KrF光刻胶部分品种已量产。截至2023年末公司已有多款ArF高端光刻胶在研并送样，多款KrF光刻胶批量出货半导体客户。2023年实现营收2.46亿元（+9.10%），归母净利润2639.58万元（-22.91%）。 风险提示：原材料波动风险、市场竞争风险、国际贸易争端风险。 北交所研究 开源证券 证券研究报 告 北交所行业主题报告 目录 1、光刻胶是光刻工艺关键材料，原材料+制造技术壁垒高4 1.1、光刻胶是光刻工艺关键材料，半导体光刻胶技术壁垒高4 1.2、原材料：半导体光刻胶原材料性能要求高，技术难度大，依赖进口9 1.3、制造端：配方复杂+认证周期长+设备投入大，光刻胶制造高壁垒14 2、中国晶圆厂建设加速+芯片制程提升，光刻胶市场空间广阔17 2.1、半导体芯片制程提升，驱动光刻胶用量增长17 2.2、中国晶圆厂建设加速，驱动我国光刻胶需求进一步复苏20 3、半导体光刻胶+原材料壁垒突破，国产进口替代加速23 3.1、美日企业垄断光刻胶市场，国产替代加速突破23 3.2、佳先股份：布局光刻胶上游原材料，助力树脂国产突破27 3.3、瑞红苏州：多年深耕光刻胶领域，助力光刻胶国产化30 4、风险提示34 图表目录 图1：光刻工艺中光刻胶及各类电子专用化学品使用场景4 图2：光刻胶行业具有上下游关联程度高的特点5 图3：光刻胶按应用领域可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶5 图4：光刻胶按照化学反应机理分为正/负性胶6 图5：半导体光刻胶可分为g线、i线、KrF、ArF和EUV五种类型7 图6：半导体光刻工艺与曝光光源波长关系7 图7：PCB制造过程中干膜光刻胶的应用8 图8：LCD彩色光刻胶的应用流程8 图9：化学放大光反应示意图12 图10：光刻胶配方设计工序15 图11：全球光刻胶市场空间广阔，发展潜力大（亿美元）17 图12：中国光刻胶市场规模有望快速增长（亿元）17 图13：预计2022-2027年的全球光刻胶市场规模复合年增长率为4.1%18 图14：全球半导体制程向着更先进、更精细化方向发展18 图15：半导体光刻工艺和制程提升驱动各类半导体光刻胶需求增长19 图16：预计全球晶圆厂设备支出在2024-2025年复苏20 图17：预计2024年全球将新运营42个晶圆厂20 图18：2023-2026年全球300mm晶圆厂产能预测21 图19：2023-2026年全球200mm晶圆厂产能预测21 图20：2024-2026年预计我国半导体光刻胶需求量快速复苏（吨）22 图21：2024年5月24日，国家集成电路产业投资基金三期股份有限公司成立23 图22：中国半导体光刻胶生产能力主要集中在PCB24 图23：全球光刻胶企业产能分布比较均衡24 图24：2023年我国光刻胶市场主要以日美企业为主24 图25：近年来，佳先股份通过收购、成立子公司，逐步完善和拓展产品赛道28 图26：2024Q1实现营收1.47亿元（+18.43%），归母净利润1091.03万元（-0.07%）30 图27：5台光刻机覆盖紫外宽谱、g线、i线、KrF及ArF光刻胶检测30 图28：瑞红苏州具备完善的光刻胶辅助生产机器31 图29：2023年实现营收2.46亿元（+9.10%），归母净利润2639.58万元（-22.91%）33 表1：光刻胶是由树脂、光引发剂、添加剂和溶剂四种主要成分组成的对光敏感的混合液体9 表2：KrF和EUV使用聚对羟基苯乙烯衍生物等作为成膜树脂10 表3：半导体光刻胶用光敏材料主要分为PAG和PAC11 表4：ArF和KrF光刻胶的光敏材料价格高于i线光刻胶13 表5：光刻胶溶剂种类13 表6：光刻胶主要参数种类14 表7：高端光刻机设备购置价格高（万元）15 表8：高端光刻机价格昂贵16 表9：2023年中国晶圆产部分计划和在建产能21 表10：EUV和KrF国产化率低，未来国产替代空间广阔25 表11：我国半导体光刻胶树脂国产化壁垒突破，助力国产光刻胶进口替代加速25 表12：中国半导体用光刻胶企业产能布局26 表13：沪深可比公司PETTM均值为63.7X27 表14：佳先股份产品包括DBM、SBM和硬脂酸盐类产品27 表15：英特美一期计划产能建设700吨28 表16：佳先股份2023年核心客户以化工企业为主，客户集中度较低29 表17：瑞红苏州具备多项自主研发的光刻胶生产核心技术31 表18：瑞红苏州加大对高端KrF和ArF光刻胶的研发32 表19：瑞红苏州拟向中国石化集团资本定向发行股票不超过1.01亿股33 表20：募集资金用于先进制程工艺半导体光刻胶及配套材料业务拓展项目33 1、光刻胶是光刻工艺关键材料，原材料+制造技术壁垒高 1.1、光刻胶是光刻工艺关键材料，半导体光刻胶技术壁垒高 光刻胶是利用光化学反应经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需要的微细图形从掩模板转移到待加工基片上的图形转移介质。其中曝光是通过紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射，使光刻胶的溶解度发生变化。光刻胶主要用于微电子领域的精细线路图形加工，是微制造领域最为关键的材料之一，自1959年被发明以来，光刻胶就成为半导体工业的核心工艺材料，随后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；近年来，光刻胶成为了决定半导体芯片制程水平的关键 原材料。 图1：光刻工艺中光刻胶及各类电子专用化学品使用场景 资料来源：瑞红苏州公开转让说明书 光刻胶行业具有上下游关联程度高、技术密集度高的特点，未来市场潜力较大。光刻胶行业产业链上游为原材料、光刻胶单体与生产与检测设备，其中原材料包括成膜树脂、光引发剂等。生产与检测设备包括涂胶显影机、光学步进机等;中游为光 刻胶的生产流程及应用分类，下游为应用场景与应用领域，应用场景包括彩色滤光片、晶圆制造等，此外，光刻胶的应用领域还包括消费电子、LCD面板、PCB、航空航天等领域。整个产业链上下游协同发展，共同促进产品性能提升。 图2：光刻胶行业具有上下游关联程度高的特点 资料来源：行行查研究中心、开源证券研究所 光刻胶按应用领域分类可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶三大类。光刻胶的分类光刻胶按化学反应机理可分为正性、负性两大类，涂层曝光并显影后，曝光部分被溶解，未曝光部分留下来，为正性光刻胶，反之则是负性光刻胶。 图3：光刻胶按应用领域可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶 资料来源：行行查研究中心、开源证券研究所 化学反应机理分类 光刻胶作为一种感光材料，在光线照射下会发生变化，是微电子技术中精细图形处理的重要环节，在电子信息、航空科技等行业得到广泛的应用。 （1）正性胶：一种在曝光前对某些有机溶剂不可溶，但在曝光后变为可溶的胶。当使用正性胶进行光刻时，在衬底表面将得到与光刻掩模版遮光图案完全相同的图形。 （2）负性胶：在曝光后，与掩腰版一样的图形被紫外光曝光后的区域经历了一种化学反应，在显影液中软化井可溶解在显影液中。曝光的负性光刻 胶区域将在显影液中除去，而不透明的掩膜版下的没有被曝光的光刻胶仍留在硅片上。正性光刻胶与负性光刻胶相比具有更高的对比度、抗刻蚀比与热稳定性，性质更稳定，更适合微电子领域的应用。 图4：光刻胶按照化学反应机理分为正/负性胶 资料来源：行行查研究中心、LAMResearch 光刻胶按应用领域分类 （1）半导体光刻胶 根据曝光波长的不同，半导体光刻胶可分为G线、I线、KrF、ArF和EUV五种类型。光刻胶曝光波长越短，则加工分辨率越高，能够形成更小尺寸和更精细的 图案。随着集成电路制造技术的不断进步和器件特征尺寸的不断缩小，目前最先进的光刻胶曝光波长已经达到了极紫外光波长范围，如EUV(13.5nm)。 G/I线光刻胶：G/I线光刻胶属于第一和第二代光刻胶技术，多数适用于6寸/8寸和438nm/365nm波长光源，目前成熟应用于汽车电子、MEMS等领域。 KrF光刻胶：KrF准分子激光器可发射波长为248nm的光波，主要应用于逻辑电路和3DNAND堆叠架构中。随着堆叠层数的增加，使用量将大幅提升。 ArF光刻胶：ArF准分子激光器可发射波长为193nm的光波，其中ArF干法光刻利用ArF光源进行光刻的工艺，光刻透镜与光刻胶之间是空气，光刻胶直接吸收A