光刻胶行业安全生产风险分析一、 光刻胶行业安全生产风险光刻胶及其配套试剂中的部分产品为危险化学品、易制毒化学品或易制爆化学品，有易燃、易爆、腐蚀等性质，在其研发、生产、仓储和运输过程中存在一定的安全风险，操作不当会造成人身安全和财产损失等安全事故二、 晶圆制造产能扩张，光刻胶需求高增长半导体光刻胶作为关键材料，晶圆厂产能变化预示光刻胶需求变化SMIC的8寸晶圆出货量与我国整体半导体材料销售额呈现高度正相关，因此晶圆产能的扩张节奏，可以作为整个半导体材料的景气度风向标我国在世界晶圆产能占比逐步提高，半导体光刻胶需求随之提升未来随着我国积极推动芯片自主化政策，晶圆厂产能大幅提升，2010、2019年分别超越欧洲、北美，2020年接近日本，月产能约318．4万片（折合8寸晶圆），全球市占率约15．3%，排名全球第四此外，2020~2025年间受惠当地业者不断投资，以及三星、SK海力士等内存大厂进驻，中国大陆晶圆厂月产能将持续增加，预计将增加3．7个百分点，达到世界占比接近20%，有望升至全球第二新增晶圆厂将极大提升KrF和ArF光刻胶需求量根据Gartner预测，预计2022年20nm及以下占比12%，28nm至90nm占比41%，0．13μm及以上的微米级制程占比47%。
目前，90nm以下主要使用12寸晶圆，90nm以上使用8寸或更小尺寸晶圆由于KrF和ArF胶主要应用于0．35μm以下，应用晶圆为8寸或12寸，随着未来我国整体晶圆新增产能集中在12寸线，相比于g/i线价值量更高的KrF和ArF光刻胶将成为未来我国光刻胶需求增长的绝对主流未来我国半导体光刻胶市场KrF和ArF胶的占比将继续提升根据TrendBank数据，2020年我国ArF和KrF胶占比分别为44．0%和37．0%，占比最高，预计2021年我国半导体光刻胶规模达到29．0亿元由于我国在建的晶圆产能基本为8寸和12寸产能，ArF和KrF胶的占比将会持续增高未来我国半导体光刻胶增速将远超世界增速由于世界新增晶圆产能大部分在中国大陆，光刻胶需求也将随之增长根据Techcet预测，2021年全球半导体光刻胶市场规模约19亿美元，预计到2025年超过24亿美元，年化增长率为6%以上根据TrendBank，我国2021年半导体光刻胶市场预计29．0亿元中国作为未来全球晶圆产能增长的主力军，当前到2025年在建和计划8寸和12寸晶圆产能总共达到84万/片，增幅为当前的60%，结合到2021-2025年五年时间完全达产，给予平均每年12%作为我国半导体光刻胶中性复合增速；由于我国的芯片产能结构将整体提高，2020年KrF和ArF的占比分别为37．0%和44．0%，给予二者未来更大的占比假设，KrF胶占比40．0%，ArF胶占比45．0%。
综上情况和假设判断到2025年，我国半导体光刻胶市场规模将保守在40亿元，乐观50亿元以上三、 全球百亿美金市场，显示+PCB+IC三大应用推动发展全球市场持续扩容，2023年有望突破百亿美金光刻胶作为制造关键原材料，随着未来汽车、人工智能、国防等领域的快速发展，全球光刻胶市场规模将有望持续增长根据Reportlinker数据，全球光刻胶市场预计2019-2026年复合年增长率有望达到6．3%，至2023年突破100亿美金，到2026年超过120亿美元大陆市场增速高于全球，2022年有望超过百亿人民币叠加产业转移因素，中国光刻胶市场的增长速度超过了全球平均水平根据相关研究机构数据，2021年中国光刻胶市场达93．3亿元，16-21年CAGR为11．9%，21年同比增长11．7%，高于同期全球光刻胶增速5．75%随着未来PCB、LCD和半导体产业持续向中国转移，中国光刻胶市场有望不断扩大，占全球光刻胶市场比例也将持续提升，预计到2026年占比有望从2019年的15%左右提升到19．3%显示、PCB、IC是三大应用领域，合计占比超70%根据应用领域的不同，光刻胶可分为印刷电路板（PCB）用光刻胶、液晶显示（LCD）用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。
根据Reportlinker数据，2019年PCB、半导体和平板显示光刻胶占比分别为27．8%、21．9%、23．0%，为前三大应用领域按显影过程中曝光区域的去除或保留分，分成正性光刻胶（正胶）和负性光刻胶（负胶），正负胶各有优势，但正胶分辨率更高，是主流光刻胶1）正性光刻胶：正性光刻胶在紫外线等曝光源的照射下，将图形转移至光胶涂层上，受光照射后感光部分将发生分解反应，可溶于显影液，未感光部分不溶于显影液，仍然保留在衬底上，将与掩膜上相同的图形复制到衬底上正性光刻胶响应波长为330～430纳米，胶膜厚为1～3微米，正性光刻胶的分辨率更高，无溶胀现象因此，正性光刻胶的应用比负性光刻胶更为普及2）负性光刻胶：负性光刻胶在紫外线等曝光源的照射下，将图形转移至光胶涂层上，在显影溶液的作用下，负性光刻胶曝光部分产生交联反应而不溶于显影液；未曝光部分溶于显影液，将与掩膜上相反的图形复制到衬底上负性光刻胶响应波长为330～430纳米，胶膜厚0．3～1微米，负性光刻胶的分辨率比正性光刻胶低负胶占总体光刻胶比重较小，多用于特殊工艺由于负胶耐热性强，多应用于高压功率器件、高耗能器件等，此外也常用于一些特殊工艺，因为负胶难以去除的特性，在芯片最后的封装阶段可以使用负胶，能起到绝缘、保护芯片的作用。
总的来说，正胶有以下主要优点：①高分辨率，高对比度；②使用暗场掩模减少了曝光图形的缺陷率，因为掩模大部分区域都是不透光的③使用水溶性显影液；④去胶容易因此，正胶普及率大于负胶四、 终端市场蓬勃发展，光刻胶需求快速增长终端需求强劲，带动半导体光刻胶需求增长根据ICInsights，在2021年经济从2020年爆发的新冠疫情危机中反弹后，全球半导体营收增长25%，预计2022年半导体总销售额将持续增长并达到创纪录的6806亿美元，其中光电、传感器、执行器和分立器件（统称OSD设备）将达到创纪录的1155亿美元半导体产品销售的强势增长，为半导体材料市场提供厚实基础，作为耗材，其每年的需求量整体稳步上升五、 面板光刻胶市场格局高端面板光刻胶市场依然被国外公司占据根据富士经济的数据，2018年，TFT面板光刻胶市场，默克市场份额近半，韩企东进世美肯及日企东京应化各占约四分之一；LCD/TP衬垫料光刻胶市场，韩企三洋光学占34．3%，日企JSR及三菱化学分别占22．8%及21．0%；彩色光刻胶及黑色光刻胶市场也呈现日韩企业主导的格局六、 海外龙头断供提供良机日本信越化学光刻胶断供产生供给缺口，为国产企业导入提供机会。
由于2021年日本福岛地震事件，信越化学光刻胶工厂暂停生产，引发新合约涨价事件受地震影响，信越化学KrF光刻胶产线受到很大程度的破坏，2021年2月至今尚未完全恢复生产，虽然东京应化（TOK）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另外，除了台积电、三星、英特尔、联电等晶圆厂积极扩产外，SMIC、华虹宏力、广州粤芯等多家本土晶圆厂积极扩产和产能释放，这也就导致国内光刻胶需求量激增，供应不足2020年底美国商务部将SMIC列入实体清单，对SMIC实施出口限制，导致美国陶氏化学无法向SMIC供应任何半导体材料，其中包括光刻胶在国外厂商无法供应的情况下，晶圆厂对导入新半导体材料供应商的要求提升，利好国产光刻胶产业原材料掐脖子对企业正常生产有潜在威胁2019年日韩贸易战中，日本对韩国半导体材料断供，由于韩国对日本光刻胶依赖程度达84．5%，此举让韩国企业遭受巨大损失2019年三季度，三星电子营业利润从二季度12．8万亿韩元，下降至7．7万亿韩元，环比下降39．8%；SK海力士营业利润从6316亿韩元，下降至4100亿韩元，环比下降35．1%我国光刻胶对外依赖程度更为明显，半导体光刻胶目前国产化率仅5%，因此我国存在极大的供应链政策风险。
我国光刻胶企业大部分供给G/I线光刻胶，仅彤程新材实现了KrF光刻胶商业化我国的G/I线光刻胶已处于成熟量产阶段，各企业仍处于扩张KrF胶种类以及打入客户验证周期，仅产生极少量KrF胶收入由于口径不同原因，晶瑞电材将辅材并入光刻胶板块收入，其光刻胶纯胶收入基本由G/I线贡献光刻胶是图形复刻加工技术中的关键性材料光刻胶是利用光化学反应经光刻工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上的图形转移介质，由成膜剂、光敏剂、溶剂和添加剂等主要化学品成分和其他助剂组成，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，最终得到所需图像在光刻工艺中，光刻胶被均匀涂布在硅片、玻璃和金属等不同的衬底上，经曝光、显影和蚀刻等工序将掩膜版上的图形转移到薄膜上，形成与掩膜版完全对应的几何图形虽然不同光刻胶的成分百分比有差异，但半导体光刻胶中的树脂的含量一般在20%以下总体来说适用于波长越短的光刻胶，树脂的含量越低，溶剂的含量越高，溶剂含量高的能到80%例如G线和I线光刻胶的树脂含量在10-20%，KrF光刻胶树脂含量10%以下，ArF及EUV光刻胶树脂含量在5%以下。
光刻胶历经七十年发展历史光刻胶起源于美国，柯达KTFR光刻胶为光刻胶工业的开创者；1950s贝尔实验室尝试开发首块集成电路，半导体光刻胶由此诞生；光刻胶不断推进产业演进，i线/g线光刻胶的产业化始于上世纪70年代，KrF光刻胶的产业化也早在上世纪80年代就由IBM完成光刻胶是光刻工艺中最重要的耗材，其品质决定了成品的精度和良率微小的误差即可能付出成本高昂的代价因此，半导体制造商更关注光刻胶的品质、性能、不同批次间的一致性而非价格正光刻胶是指在光刻过程中，暴露在光线下的部分可溶于光刻胶显影剂，而未曝光部分仍然溶于显影剂负光刻胶刚好和正光刻胶相反，是指在光刻工艺中，暴露在光线下的部分不溶于显影剂，未曝光部分则可以被光刻胶显影剂所溶解由于负光刻胶在曝光和显影过程中容易发生变形，导致其分辨率精度不如正光刻胶因此正光刻胶在高端半导体光刻胶，如ArF光刻胶及EUV光刻胶中应用更为普遍一直以来半导体工业使用的光刻胶均为聚合物光刻胶，这些光刻胶也被称为化学增幅型光刻胶（ChemicallyAmplifiedResists:CAR），其原理是吸收光并产生质子（酸），从而改变聚合物在蚀刻溶液中的溶解度然而，聚合物光刻胶在10nm级别时遇到了问题。
到目前为止，几十nm级的线条图案规则都是基于使用发射波长为160nm左右的浸入式ArF光源的光刻技术，这在聚合物材料的光吸收和反应范围内然而，在EUV下，波长是13．5nm，传统的有机聚合物对这些超短波难以产生良好的反应另外，当线宽幅度达到10nm左右时，即使做出图案，也会发生抗蚀墙壁面塌陷或者粘连不稳定等问题直观地讲，在纳米水平上，要在缓慢溶解的系统中保持半导体内的LWR、LER等互连相关值的稳定性和低变异性极为困难七、 半导体光刻胶市场格局对于技术壁垒最高的半导体光刻胶市场，ArF光刻胶与其他浸没式光刻胶合起来占据了整个市场的52%日本企业在半导体光刻胶市场占据主导地位根据东京应化公布的数据，2019年日本企业合计市场份额为69%，东京应化（TOK）占比为25%。