文｜正解局

光刻膠，是芯片製造的關鍵材料。

爲了打破國際壟斷，中國企業全力攻關，進步確實很大。

但是，與日本，中國光刻膠仍然有很大的差距。

到底差在哪裏？

中國企業又該如何突圍？

光刻膠，顧名思義，就是光刻機在光刻過程中使用的聚合物薄膜材料，英文直譯過來是光致抗蝕劑，能在紫外光、電子束、離子束、X射線等照射或輻射下，發生聚合或解聚反應，把圖案留在硅片上。

光刻膠工作原理

我們平常說的光刻膠，其實是一類產品的統稱。

按形成的圖像來分，有正性和負性兩大類。按曝光光源和輻射源的不同就分得更細了，可分爲紫外光刻膠、深紫外光刻膠、X-射線膠、電子束膠、離子束膠等。

光刻完成後的晶圓片

每類都有前面說的正負性之分，品種規格很多，非常複雜，對應的配方和生產技術也簡單不了，但總體上都包括三種成分：感光樹脂、增感劑和溶劑。

光刻膠的使用範圍相當廣，顯示面板、集成電路和半導體分立器件等細微圖形的加工作業都用得到，下游產品從智能手機的處理器到醫療設備的傳感器，再到航天器的控制系統……無所不包。

尤其是對於精密製造和小型化設備的生產，光刻膠更是至關重要。

光刻膠是智能裝備必不可少的源頭精細化工品，其性能直接影響到終端產品的產能和質量。

光刻膠的市場規模基本約等於智能裝備的製造能力，它的研發和改進也是半導體技術水平的關鍵指標。

正是意識到光刻膠的重要性，近二十年來，我國一直非常重視光刻膠行業的發展，積極給予政策支持，力爭實現國產化。

早在“十二五”期間列出的16個國家科技重大專項，《極大規模集成電路製造裝備及成套工藝》位列第二，號稱“02專項”。

《極大規模集成電路製造裝備及成套工藝》列入國家科技重大專項

十年過去，“02專項”結出碩果。

2020年底，南大光電發佈公告，稱其控股子公司“寧波南大光電”自主研發的 ArF(193nm)光刻膠產品成功通過客戶的使用認證，“本次認證選擇客戶50nm閃存產品中的控制柵進行驗證，寧波南大光電的ArF光刻膠產品測試各項性能滿足工藝規格要求，良率結果達標。”

超高精細光刻膠項目在2018年5月通過了02專項驗收，2019年底，以研發團隊爲技術骨幹的國科天驥公司在濱州成立，進行高檔光刻膠及其相關有機溼電子化學品的小批量生產。

2021年，國科天驥在濱州生產園區試生產高檔光刻膠。

新聞報道

徐州博康已成功開發ArF/KrF單體及光刻膠、I線光刻膠、封裝光刻膠、電子束光刻膠等系列產品。

最近，武漢太紫微光電科技有限公司推出的T150 A光刻膠產品，已通過半導體工藝量產驗證，實現配方全自主設計。

目前，國內已有數十家企業涉足光刻膠領域，在短短几年內提高了光刻膠的國產化率，市場產值也快速增長。

比如，PCB光刻膠，國產率達到了63%，溼膜及阻焊油墨基本能實現自給；

LCD光刻膠領域，觸控屏光刻膠正逐步實現國產化替代，目前國產率能到三到四成。

光刻膠國產化，進步確實很大。

看到進步，更要看到差距。

從規模上看，2023年國內光刻膠市場規模約爲121億元，預計未來5年均複合增長率10%，增長率超過全球平均水平，但規模佔比在全球不到兩成。

從類別看，我國光刻膠在高端領域國產化率極低。像是7nm技術所需的最高端的EUV光刻膠，國產化率樂觀估計也不足1%。

對比日本，差距尤爲突出。

全球五大光刻膠生產商中，日企獨佔四家，JSR、東京應化、信越化學及富士膠片拿下全球超70%的光刻膠市場。

特別是在最高端的ArF和EUV領域，日企市場佔有率超過90%！

日本光刻膠的國際市場份額（2022年）

不僅是市場份額，日企在光刻膠領域的專利申請量和技術水平在全世界也是遙遙領先。

根據2021年9月，日本光刻膠專利申請量佔全球該領域專利數量的46%，一家獨大，排名第二的是美國，佔25%。

中國則僅以7%的佔比，排在韓國之後，排名全球第四。

2023年，全球共有5483件光刻膠專利，日本獨佔63%。

2023年光刻膠專利全球地區分佈

應該說，在光刻膠領域，中國企業與日企的差距是全方位的。

那麼，日本的光刻膠企業爲什麼這麼強？

網上有很多文章解答過，大多是從起步較早、政府支持、人才培養等角度分析。

這裏，正解局不再面面俱到，而是提供一個觀察的視角：

壁壘。

簡單來說，日本光刻膠企業先建立了技術壁壘，再建立了行業壁壘，最後建立了產業壁壘。

先看技術壁壘。

早1960年代，日本就組織技術攻關，實現了光刻膠的知識產權自有——東京應化（TOK）於1968年研發出首個環化橡膠系光刻膠產品MOR-81。

到1970年代，日本光刻膠已陸續完成商業化，幾大巨頭掌握核心技術。

1990年代開始，繼續突破高端技術，初步構建技術壁壘。

日企光刻膠技術發展時間線

再看行業壁壘。

日本企業背後，大多有財團的影子。

化工領域更是日本財團重點佈局的行業。財團之間，關係複雜，並非是完全的競爭關係。

表面看上去，日本幾大光刻膠龍頭企業各自獨立。實際上，在不同細分領域側重不同，抱團合作，形成行業壁壘。

最後看產業壁壘。

光刻膠是關鍵行業的關鍵材料，一旦使用，輕易不會更換。

日本光刻膠企業在晶圓生產的初期就介入進來，聯合研發，開發出適配於晶圓廠專門要求的光刻膠。

後續實現生產，光刻膠跟晶圓廠的光刻機和生產條件高度匹配，專品專用，不可替代。

這樣一來，除非有巨大的不可抗力，晶圓廠不想也不敢換掉日本企業的光刻膠。

日本光刻膠企業與下游晶圓廠深度合作，嵌入其全產業生態中，構建起牢不可破的產業壁壘，讓自己的霸主地位極爲穩固。

中國想要在光刻膠領域掌握主動，打破壟斷，要走的路還很遠。

首先還是要加大研發攻關，掌握核心技術。

光刻膠本身複雜產線的行業性質，爲打破壟斷，縮短與日企的差距，我國企業的研發是多向發力，多點開花。

最高端的EUV光刻膠主要有兩種類型，一種是化學放大型（CAR），另一種是金屬氧化物。

今年4月，湖北九峯山實驗室與華中科技大學的聯合研究團隊成功突破了“雙非離子型光酸協同增強響應的化學放大光刻膠”技術。

研究團隊發表的論文

這種光刻膠能在曝光後產生更多酸，從而提高成像質量，減小線寬粗糙度，以更高靈敏度和分辨率來適應更先進更復雜的集成電路製造工藝。

在新型光刻膠的研發領域，我國科研團隊也在攻關。

目前最頂級的EUV光刻機中，光刻膠的技術難度之一就是普遍對光源的敏感度不足，這不僅制約了產量，也推高了光刻機及其配套光源的製造難度和成本。

去年10月，我國清華大學與浙江大學的聯合團隊全球首次提出了“點擊光刻”新方法，併成功開發出與之匹配的超高感光度光刻膠樣品。

團隊發表的論文

這種新型的光刻膠材料，能在極低曝光劑量下實現高對比度成像，大大降低了光刻曝光劑量，提高光刻效率。

其次，光刻膠技術儘快產業化。

光刻膠行不行，技術突破只是一個方面，不能只看專利和論文，最終還是要看落地到產業的情況。

除了前面提到的南大光電和國科天驥等企業之外，中國的光刻膠企業還有不少。在A股，目前有約20只光刻膠相關的股票，代表着中國光刻膠領域的中堅力量。

上市公司彤程新材號稱是中國唯一掌握高檔光刻膠研發技術的企業，大陸唯一一臺ASML曝光機也在該公司。

在半導體光刻膠領域，彤程新材的產品線很全，G線、I線、KrF、ArF和EUV等五大類光刻膠都有。

G線光刻膠市場，該公司佔據份額較大，I線光刻膠的技術實力已經接近國際領先水平，KrF光刻膠已經實現自主研發，主要供給國內下游廠商。比較高端的ArF和EUV正在試量產中。

最後，要建立光刻膠的產業生態。

除了技術突破和產業化，分析日本的經驗可知，更重要的形成自己的產業生態體系——一定要與下游企業深度合作。

說得直接點，就是要有自己的光刻機。

就像大飛機產業鏈，只有中國自己能造大飛機，能賣大飛機，國產的大飛機零部件纔有用武之地，相關的上游產業才能蓬勃發展。

否則，僅有技術是沒用的，只能白白拿着技術，轉化不出來，慢慢過時落伍被淘汰。

造出自己的光刻機，恰恰是最難的。

全球光刻機行業裏，幾乎是美日企業的天下。荷蘭阿斯麥ASML供給了全球92%的高端光刻機。

半導體制造設備市場份額 圖片來源：日經中文網

目前，我國光刻機的國產化率不足3%，2023年進口光刻機數量高達225臺，進口金額高達87.54億美元，進口金額創下歷史新高。

以產品來說，僅有上海微電子能製造90nm工藝節點DUV光刻機，與ASML差距極大。

難度再大，也要上。

換個角度看，國產光刻膠的發展，絕不能單打獨鬥，需要產業鏈整體突破。

對光刻膠和半導體行業，我們要有信心，更要有耐心。