光刻胶全线提速!半导体高增长关键材料,龙头厂商全梳理

翰棋说财经 2024-06-11 07:48:37

半导体材料是半导体产业的关键基石,贯穿于半导体制造的全过程。

光刻胶是半导体光刻工艺中的重要材料,每一层图形的精确转移都离不开光刻胶。

当前随着全球半导体制程向更高阶和精细化的目标迈进。TECHCET预计2024年到2027年,全球光刻胶市场将保持稳健的增长态势,其复合年增长率将达到4.1%。其中EUV和KrF光刻胶将作为增长最快的细分领域备受关注。

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资料来源:TECHCET

光刻胶行业概

光刻胶是一种图形转移介质,依赖于光化学反应,通过曝光显影和刻蚀等工艺,将掩模板上所需的微细图形精确地转移到待加工的基片上。其中,曝光是这一过程中的关键步骤。

光刻胶按应用领域可以分为PCB光刻胶、LCD光刻胶和半导体光刻胶三大类。其中 半导体光刻胶具有最高壁垒。

PCB光刻胶是印制电路板制造过程中的核心材料,主要分为干膜光刻胶、湿膜光刻胶和阻焊油墨,主要用于印刷线路板上精细铜线路的加工。

LCD显示光刻胶领域主要应用于面板中的TFT阵列制备及彩色滤光片的制备等。

半导体光刻胶是对光极为敏感的混合液体。半导体光刻工艺和制程提升推动半导体光刻胶需求的强劲增长。

此外,根据不同的曝光光源波长,半导体光刻胶又可以细分为g线光刻胶、i线光刻胶、KrF光刻胶、ArF光刻胶,还有当前全球最新的EUV光刻胶五类。

其中,G/I线光刻胶是较早的光刻胶技术,成熟应用于汽车电子等领域。

KrF光刻胶主要应用于0.25um及以下各制程,特别是在3D NAND堆叠架构的制作中。

ArF光刻胶在浸润式光刻系统和负显影工艺等技术的助力下,将先进制程从45nm推进至7nm工艺。

EUV光刻胶是最新一代技术,应用于7nm以下集成电路的制造,在逻辑芯片和存储DRAM芯片的生产中十分重要。

随着半导体先进制程工序数量的增加,光刻胶的使用量预计将迅速提升。

除上以上的分类外,光刻胶按化学反应机理还可以分为正性、负性两大类。涂层曝光显影后曝光部分被溶解,未曝光部分留下,为正性光刻胶,反之则为负性光刻胶。

光刻胶产业链

光刻胶行业具有高度的上下游关联性和技术密集性。上游包括各类基础化工产品,其中感光树脂、增感剂和单体是最为关键的原材料。

全球光刻胶用树脂的生产主要集中在住友化学、美国陶氏等海外大厂,形成了较高的市场垄断;单体是合成树脂的核心原料,市场同样由几家国际大厂主导,如三井化学、三菱化学等日本厂商。

我国半导体光刻胶树脂的国产化进程正在加速,代表厂商包括圣泉集团、彤程新材、徐州博康、微芯新材、威迈芯材等。

光刻胶树脂国产主要厂商:

资料来源;行行查

上游材料感光剂主要是促进曝光区域的溶解,同时抑制非曝光区域的溶解。当前市场上广泛使用的g线和i线光刻胶,主要基于酚醛树脂/重氮萘醌体系。其中酚醛树脂作为主体树脂,为光刻胶提供了出色的成膜性、耐热性和抗刻蚀性能;重氮萘醌则赋予光刻胶优异的感光性能。

此外,与光刻胶配套使用的试剂,是由一系列基础化工原料经过精心调配制造的产品。配套试剂主要包括显影液、剥离液、增粘剂等,这些试剂与光刻胶配合使用,确保光刻过程的顺利进行。

在光刻胶的生产与检测过程中,涂胶显影机和光学步进机等设备发挥着重要作用。

中游光刻胶的生产流程包括混合、涂布到曝光、显影等多个环节;下游光刻胶主要应用于集成电路、显示面板和PCB等行业。

光刻胶产业链图示:

资料来源:行行查

光刻胶竞争格局和龙头梳理

光刻胶制造的技术难点集中在高纯度以及复杂的生产工艺、巨额的设备投资还有对关键原材料的高度依赖上。

光刻胶高技术特性使得其质量直接影响下游产品的质量,产业有着较高采购成本与认证成本。行业客户壁垒高,双方一旦形成合作将大概率长期稳定合作。

从全球竞争格局来看,光刻胶市场主要被日美企业占据主要市场。全球头部厂商包括JSR、东京应化、美国杜邦、信越化学、住友及富士胶片等。在半导体光刻胶的高端的KrF和ArF领域的市场集中度更高。

国内半导体光刻胶市场参与竞争公司较多。其中G/I线光刻胶方面国内北京科华(彤程新材持股)、徐州博康、苏州瑞红(晶瑞电材子公司)已实现大规模量产;而KrF光刻胶领域北京科华和徐州博康进展较快,苏州瑞红及上海新阳也实现了量产突破。南大光电也推出了国内通过客户验证的第一只国产ArF光刻胶;华懋科技、上海新阳也有相关产品进行测试导入。

资料来原:智研咨询

结语

当前国内晶圆厂积极扩大产能,半导体终端产业高速发展。众多因素的驱动下,半导体上游材料厂商将持续加大研发投入,推动国产替代进程进一步提速,材料环节产业链各细分领域有望迎来广阔发展机遇。

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