半导体光刻胶产业发展前景预测与投资战略规划一、 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。
二、 光刻胶发展迎来国产化机遇期客户壁垒极高，客户导入新供应商意愿不高，过程繁琐，耗时长企业在研发成功后需要不断进行送样、问题反馈和技术改进等循环过程，此过程多达50次以上，完成整个客户导入过程也因此需要2-3年时间光刻胶厂商购买原材料后通过调配进行光刻验证，得到大致实验结果后再进行微调，不断重复实验过程以达到客户要求的性能数据，并适配客户的产线，也因此光刻胶企业与客户产生的粘性较高，客户不愿意花费时间导入其它供应商而为了加速验证过程及拥有自我验证能力，部分光刻胶企业选择自购光刻机光刻机购置成本极高，并且开机成本几乎与购置成本相同，由于光刻机本身无法对光刻胶企业带来任何利润，由此带来的资金成本投入也是极高的三、 光刻胶：光刻工艺所需核心材料，助力制程持续升级光刻胶百年发展史，是光刻工艺所需关键材料光刻胶被应用于印刷工业已经超过一个世纪到20世纪20年代，开始被用于PCB领域，到20世纪50年代，开始被用于生产晶圆20世纪50年代末，eastmankodak（伊士曼柯达公司）和Shipley（已被陶氏收购）分别设计出适合半导体工业所需的正胶和负胶光刻胶用于光刻工艺，帮助将设计好的电路图形由掩膜版转移至硅片，从而实现特定的功能。
光刻胶的质量和性能直接影响制造产线良率以集成电路为例，光刻工艺步骤和光刻胶的使用场景：1）气体硅片表面预处理：在光刻前，硅片会经历一次湿法清洗和去离子水冲洗，目的是去除沾污物在清洗完毕后，硅片表面需要经过疏水化处理，用来增强硅片表面同光刻胶（通常是疏水性的）的黏附性2）旋涂光刻胶，抗反射层：在气体预处理后，光刻胶需要被涂敷在硅片表面涂敷的方法是最广泛使用的旋转涂胶方法，光刻胶（大约几毫升）先被管路输送到硅片，然后硅片会被旋转起来，并且逐渐加速，直到稳定在一定的转速上（转速高低决定了胶的厚度，厚度反比于转速的平方根）3）曝光前烘焙：当光刻胶被旋涂在硅片表面后，必须经过烘焙烘焙的目的在于将几乎所有的溶剂驱赶走这种烘焙由于在曝光前进行叫做曝光前烘焙，简称前烘，又叫软烘（softbake）前烘改善光刻胶的黏附性，提高光刻胶的均匀性，以及在刻蚀过程中的线宽均匀性控制4）对准和曝光：在投影式曝光方式中，掩膜版被移动到硅片上预先定义的大致位臵，或者相对硅片已有图形的恰当位臵，然后由镜头将其图形通过光刻转移到硅片上对接近式或者接触式曝光，掩膜版上的图形将由紫外光源直接曝光到硅片上5）曝光后烘焙：曝光完成后，光刻胶需要经过又一次烘焙。
后烘的目的在于通过加热的方式，使光化学反应得以充分完成曝光过程中产生的光敏感成分会在加热的作用下发生扩散，并且同光刻胶产生化学反应，将原先几乎不溶解于显影液体的光刻胶材料改变成溶解于显影液的材料，在光刻胶薄膜中形成溶解于和不溶解于显影液的图形由于这些图形同掩膜版上的图形一致，但是没有被显示出来，又叫潜像（latentimage）6）显影：由于光化学反应后的光刻胶呈酸性，显影液采用强碱溶液一般使用体积比为2．38%的四甲基氢氧化铵水溶液光刻胶薄膜经过显影过程后，曝过光的区域被显影液洗去，掩膜版的图形便在硅片上的光刻胶薄膜上以有无光刻胶的凹凸形状显示出来7）坚膜烘焙：在显影后，由于硅片接触到水分，光刻胶会吸收一些水分，这对后续的工艺，如湿发刻蚀不利于是需要通过坚膜烘焙（hardbake）来将过多的水分驱逐出光刻胶由于现在刻蚀大多采用等离子体刻蚀，又称为干刻，坚膜烘焙在很多工艺当中已被省去8）测量：在曝光完成后，需要对光刻所形成的关键尺寸以及套刻精度进行测量关键尺寸的测量通常使用扫描电子显微镜，而套刻精度的测量由光学显微镜和电荷耦合阵列成像探测器承担制程升级是确定发展方向，光刻设备和光刻胶是核心因素。
随着高集成度、超高速、超高频集成电路及元器件的开发，集成电路与元器件特征尺寸呈现出越来越精细的趋势，加工尺寸达到百纳米直至纳米级，光刻设备和光刻胶产品也为满足超微细电子线路图形的加工应用而推陈出新光刻胶的分辨率直接决定了特征尺寸的大小，通常而言，曝光波长越短，分辨率越高，因此为适应集成电路线宽不断缩小的要求，光刻胶的曝光波长由紫外宽谱向ｇ线（436nm）→ｉ线（365nm）→KrF（248nm）→ArF（193nm）→F2（157nm）的方向转移，并通过分辨率增强技术不断提升光刻胶的分辨率水平四、 行业基本风险特征（一）光刻胶行业下游行业景气波动风险电子材料行业的下游行业包括半导体、显示面板等行业，若未来受新冠疫情、国际贸易及全球经济下行的影响，半导体和显示面板行业产品需求降低，存在导致电子材料行业经营环境发生较大不利变化的风险二）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三）光刻胶行业环保风险光刻胶及其配套试剂在生产过程中会产生一定的废水、废气、固体废弃物等，如不能得到有效处理，会造成环境污染。
随着国家环境污染治理标准日趋提高，以及主要客户对供应商产品品质和环境治理要求的提高，行业的环保治理成本将不断增加；同时，因环保设施故障、污染物外泄等原因可能产生环保事故，也将对企业未来的生产经营产生不利影响四）光刻胶行业原材料进口依赖风险上游原材料是影响光刻胶品质的重要因素，目前我国光刻胶原材料市场基本被国外厂商垄断，尤其是树脂和光敏剂高度依赖于进口，国产化率很低若该等境外厂商减产或停产，或由于自然灾害、国际贸易环境发生重大变化等因素导致供应商无法正常生产经营、导致前述原材料供应减少甚至中断，可能对行业发展产生重大不利影响五、 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六、 日本企业垄断，头部聚集效应明显整个行业呈现出集中度较高的现状。
纵观全球半导体光刻胶供给端，除美国陶氏化学以外，其余头部半导体光刻胶企业均为日本企业，并且技术要求越高的光刻胶头部聚集效应越明显海外企业垄断光刻胶原料，国内企业逐步崛起目前大部分原材料均为国外进口，原材料企业日本占到47%，尽管中国的原材料企业位列全球第二，但大部分目前处于研发和布局阶段，成熟材料供应企业均来自日本和美国中国企业如万润股份、圣泉集团、强力新材等在原材料树脂、感光剂等方面均有国产突破，但大部分仍属于低端产能或者高端产量极为有限，爬坡较为缓慢七、 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。