8月31日，住友化學(xué)宣布，基于5G市場(chǎng)需求的持續(xù)增加，住友化學(xué)決定擴(kuò)大半導(dǎo)體光刻膠的產(chǎn)能。
據(jù)了解，住友化學(xué)將在大阪工廠（日本大阪的Koonohana-ku）新增ArF（浸入式）和EUV（極端紫外線）光刻膠生產(chǎn)線，并在韓國全資子公司東宇精細(xì)化工有限公司的Iksan工廠為射頻浸入式平板攝影器建造一個(gè)新的光刻生產(chǎn)廠。住友化學(xué)表示，新生產(chǎn)線將于2023財(cái)年上半年開始運(yùn)營，大阪工廠將于2024財(cái)年上半年投產(chǎn)。
新設(shè)的韓國工廠將生產(chǎn)ArF(氟化氬)光刻膠。ArF光刻膠是在半導(dǎo)體晶片上印刻電子電路時(shí)使用的尖端材料，住友化學(xué)此前一直在大阪工廠生產(chǎn)該材料。今后將把日本國內(nèi)原料調(diào)配到韓國工廠，而后混合出貨。
住友化學(xué)方面解釋說：“ArF光刻膠并非指定的限制韓國出口的品類?！钡蟹治稣J(rèn)為，在最近接連發(fā)生的日本半導(dǎo)體材料制造企業(yè)對(duì)韓國的投資，不能否定是出口限制措施影響。
光刻膠面臨五大壁壘，亟待國產(chǎn)化
從住友化學(xué)擴(kuò)產(chǎn)半導(dǎo)體光刻膠不難看出，半導(dǎo)體市場(chǎng)正處于高速發(fā)展期，我國也不例外。近年來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)營收以10%的速度高速增長，ArF和EUV光刻膠需求也與日俱增，但是，光刻膠的突破速度和質(zhì)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上，制約了我國半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。
國內(nèi)雖然涌現(xiàn)了像南大光電、彤程新材這樣的企業(yè)，在一定程度上緩解了光刻膠供不應(yīng)求的局面，但是我國光刻膠行業(yè)仍然面臨五大壁壘，亟待國產(chǎn)化。
無論是濕電子化學(xué)品還是光刻膠，純度都是最核心的標(biāo)準(zhǔn)之一。
目前，國外的光刻膠阻抗可以做到10^15，國內(nèi)基本上停留在10^10（阻抗越高純度越高）光刻膠純度不足會(huì)造成芯片良率下降，甚至污染事故。2019年臺(tái)積電就因?yàn)楣庾柙衔廴緦?dǎo)致上萬片12寸晶圓報(bào)廢，直接損失達(dá)5.5億美元。
影響光刻膠純度的原因多種多樣，但原材料一定占據(jù)核心位置。
就拿光刻膠的溶劑來說，一款光刻膠，溶劑的含量占據(jù)光刻膠總質(zhì)量的80%~90%，光刻膠最常使用的溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯（PMA），它具有很好的溶解性，性狀穩(wěn)定，適合將成膜樹脂和光引光劑液化以便于旋轉(zhuǎn)涂敷。
目前，世界丙二醇醚及酯類產(chǎn)品的生產(chǎn)主要集中在美國、西歐及中國等國家和地區(qū)，主要是美國陶氏化學(xué)、伊士曼化學(xué)，荷蘭利安德巴塞爾，德國巴斯夫，這些國外企業(yè)從事丙二醇醚及其酯的工業(yè)化生產(chǎn)，這些企業(yè)深耕這一領(lǐng)域已有30多年的歷史，擁有豐厚的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并不是國產(chǎn)企業(yè)可以一朝一夕能夠拿下的。
如今的光刻技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入EUV時(shí)代，臺(tái)積電、英特爾和三星紛紛積極導(dǎo)入EUV技術(shù)，與之對(duì)應(yīng)的是EUV光刻膠的需求上升，與ArF浸沒式光刻相比，EUV光刻技術(shù)有很高的圖形保真度和設(shè)計(jì)靈活性，所需的光掩模數(shù)量很少，顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)。
但國產(chǎn)光刻膠企業(yè)想要突破它，不僅面臨原材料、純度等難題，還面臨強(qiáng)大的專利壁壘。
從全球EUV光刻膠專利的申請(qǐng)量上來看，1998年EUV光刻膠專利的申請(qǐng)量只有6件，此后十年間，大多數(shù)時(shí)候都是年平均兩位數(shù)的申請(qǐng)量。從2010年開始的四年間，申請(qǐng)數(shù)量破百，并且持續(xù)增長，到2013年到達(dá)頂峰。當(dāng)年的申請(qǐng)量有164件，此后又逐步回落至兩位數(shù)，到2017年，EUV光刻膠專利的申請(qǐng)量只有15件。
這一趨勢(shì)說明，在本世紀(jì)前13年里，EUV光刻膠的技術(shù)在不斷的進(jìn)步，各大廠商都在積極探索EUV光刻膠技術(shù)，所以專利數(shù)才會(huì)不斷上升，而在2013年之后，該項(xiàng)技術(shù)走向成熟，由此專利數(shù)量開始急劇減少。
與半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體封測(cè)甚至晶圓產(chǎn)業(yè)相比，光刻膠是一個(gè)“小眾”產(chǎn)業(yè)，而且光刻膠還分為顯示面板用光刻膠和半導(dǎo)體用光刻膠，半導(dǎo)體用光刻膠的規(guī)模遠(yuǎn)小于面板用光刻膠。
TECHCET的一份預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2021年整個(gè)半導(dǎo)體用光刻膠的市場(chǎng)只有19億美元的規(guī)模，但是，日本和美國的光刻膠企業(yè)幾乎壟斷了整個(gè)半導(dǎo)體用光刻膠市場(chǎng)。拿ArF光刻膠舉例，日本的JSR、信越化學(xué)、東京應(yīng)化、住友化學(xué)四家企業(yè)就占據(jù)了82%的市場(chǎng)份額，KrF光刻膠市場(chǎng)中，東京應(yīng)化、信越化學(xué)、JSR和杜邦占據(jù)了85%的市場(chǎng)份額。
并且從公司規(guī)模來看，光刻膠并不是這些的主營業(yè)務(wù)，光刻膠只是占據(jù)了其營收中極小的一部分。
以信越化學(xué)為例，其2019年的營收大約為147億美元，而當(dāng)年的全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模也才13億美元左右，所以相比較之下，光刻膠并不是巨頭們的最核心業(yè)務(wù)。
與之相比的是，國內(nèi)的光刻膠企業(yè)無論從技術(shù)還是規(guī)模上，都與巨頭們有比較大的差距。南大光電和晶瑞股份是國內(nèi)的光刻膠龍頭企業(yè)，2019年，南大光電的營收為3.21億元，凈利潤0.55億元，同年晶瑞股份的營收為7.6億元，凈利潤為0.31億元，由此可見一斑。
此外，由于光刻膠的應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜且多樣，有時(shí)甚至需要針對(duì)每個(gè)工廠進(jìn)行特別定制，很難標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，光刻膠從研發(fā)成功到進(jìn)入客戶驗(yàn)證階段，并被大規(guī)模使用，中間所需要的時(shí)間都是按照年為單位計(jì)算，一般情況下客戶并不愿意輕易的更換光刻膠供應(yīng)商。
除了以上的技術(shù)、市場(chǎng)及原材料等諸多核心因素之外，制約國產(chǎn)光刻膠發(fā)展的還有許多非核心因素。
比如除了光刻膠以外，光刻膠輔助材料、光刻膠專用試劑也具有較高的技術(shù)壁壘，例如抗反射涂層的配方主要掌握在JSＲ、信越化學(xué)、陶氏化學(xué)、Merck 等國際光刻膠巨頭手里。
在采訪國內(nèi)幾家光刻膠上市企業(yè)時(shí)，其相關(guān)負(fù)責(zé)人都不約而同的提到了“瓶子”這個(gè)關(guān)鍵詞，他們表示，裝光刻膠所需要用到的瓶子目前國內(nèi)企業(yè)還無法生產(chǎn)，需要進(jìn)口。
國產(chǎn)企業(yè)的瓶子有的是性能不達(dá)標(biāo)，有的是純度不夠有雜質(zhì)。當(dāng)然，國內(nèi)也不是完全造不出瓶子，問題在于光刻膠企業(yè)所需要的瓶子數(shù)量太少，一些大的公司不愿意為這樣小的一個(gè)產(chǎn)品去專門研發(fā)和開辟一條產(chǎn)線，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)效益不高。
此外，光刻膠的保質(zhì)期也比較短，大概在3~6個(gè)月左右，在運(yùn)輸過程中又需要冷鏈運(yùn)輸，而冷鏈運(yùn)輸會(huì)提高整體成本，所以最后導(dǎo)致光刻膠價(jià)格上去，這嚴(yán)重影響光刻膠的推廣使用。
結(jié)語
近年來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)營收以10%的速度高速增長，ArF和EUV光刻膠需求也與日俱增，但是，光刻膠的突破速度和質(zhì)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上，制約了我國半導(dǎo)體行業(yè)的健康發(fā)展，為了解決這一困境，國家出臺(tái)了多項(xiàng)政策支持光刻膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展，部分下游企業(yè)也開始布局光刻膠。前不久，華為哈勃投資3億元入股了光刻膠生產(chǎn)企業(yè)，說明華為在經(jīng)歷了“卡脖子”之后開始重視芯片產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控。
所以，光刻膠的突破并不是光刻膠企業(yè)本身就能獨(dú)立完成的，它需要整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動(dòng)，如果有更多的企業(yè)尤其是半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的企業(yè)加入進(jìn)來，那么，國產(chǎn)光刻膠的突破將是時(shí)間問題。
