光刻胶又称光致抗蚀剂,是电子领域微细图形加工关键材料之一,由感光树脂、增感剂和溶剂等主要成分组成的对光敏感的混合液体。光刻胶是利用化学反应进行图像转移的媒体,原理是在紫外光、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。
按应用领域分类,光刻胶可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体用光刻胶。PCB光刻胶分为干膜、湿膜光刻胶与光成像阻焊油墨,湿膜性能优于干膜。LCD光刻胶分为紫外正性光刻胶(TFT光刻胶)、彩色滤光片用光刻胶与触摸屏用光刻胶,前二者的技术含量更高。而半导体是光刻胶最重要的应用领域,半导体光刻胶经历数十年演变,短曝光波长、高分辨率技术出现,目前品种有G线光刻胶、I线光刻胶、KrF光刻胶等。
光刻胶主要类别及品种
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光刻胶一般由4种成分组成:树脂型聚合物、光活性物质、溶剂和添加剂。树脂是光刻胶中占比最大的组分,构成光刻胶的基本骨架,主要决定曝光后光刻胶的基本性能,包括硬度、柔韧性、附着力、耐腐蚀性、热稳定性等。光活性物质是光刻胶的关键组分,对光刻胶的感光度、分辨率等其决定性作用。
光刻胶组成成分及功能
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光刻胶的主要技术参数包括分辨率、对比度、敏感度,此外还有粘滞性黏度、粘附性等。其中分辨率是指光刻胶可再现图形的最小尺寸;对比度描述光刻胶从曝光区到非曝光区的陡度;敏感度为光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的最小能量值。诸多技术参数限制构成了光刻胶的技术壁垒。
光刻胶技术参数
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光刻胶所在产业链覆盖范围十分广泛,从上游基础化工材料行业、精细化学品行业到中游光刻胶制备,再到下游电子加工商、电子产品应用终端。光刻胶作为微电子领域微细图形加工核心上游材料,占据电子材料至高点。
光刻胶行业产业链示意图
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相关报告:华经产业研究院发布的《2020-2025年中国光刻胶行业市场前景预测及投资战略研究报告》
二、光刻胶行业市场分析
由于极高的行业壁垒,光刻胶行业呈现寡头垄断格局,长年被日本、欧美专业公司垄断。目前前五大厂商占据了全球光刻胶市场87%的份额,行业集中度较高。其中,日本JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率加和达到72%,日本可谓光刻胶行业龙头集中营。
全球光刻胶行业市场份额占比统计情况
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我国光刻胶行业目前处于发展阶段,还未成型。2018年我国光刻胶产量和本土产量分别是8.07万吨和4.88万吨,同比增加约为7%和11%,发展较快。
2011-2018年我国光刻胶产量及本土产量情况
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从市场规模上看,2018年我国光刻胶市场规模为62.3亿元,同比增长6.13%,相对于全球来说规模不大,但是按照这个发展趋势,光刻胶行业的未来前景巨大。
2011-2018年我国光刻胶市场规模及增速
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三、光刻胶行业壁垒
1、需求缺口大,高端产业空白
虽然目前国产低端光刻胶已有规模量产,并且中端已获突破,然而高端光刻胶尚属空白。对于我国本土光刻胶产品,主要还集中在低端PCB光刻胶,PCB光刻胶市场份额高达94.4%,排名第二的LCD光刻胶市场份额仅为2.7%,半导体光刻胶市场份额仅为1.6%,远远低于全球平均水平。随着国内企业技术进步,光刻胶产量也在逐年增加,但需求端依然存在较大缺口。
全球光刻胶市场分布
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国内光刻胶市场份额占比
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2、技术、客户及资金壁垒较高
日美发达国家的光刻胶生产技术远远我国,例如光刻胶的阻抗,国际先进水平可以做到15次方以上,而国内企业只能做到10次方。另外,光刻胶行业下游客户认证周期长,客户定制化程度高。生产企业与下游客户初步联系后,需要经过相当长的一段检测、验证过程,一般是两到三年。最后,光刻胶研发需要有配套的光刻机、掩膜板及其他工艺,而制造光刻胶的核心设备光刻机,目前核心技术处于垄断状态。因此,光刻胶的技术、客户及资金壁垒较高,行业集中度不断提高,日美企业可以保持垄断优势,而新进入企业则需要大量的资金、技术和人才投入。
3、准入门槛高
由于光刻胶技术含量高且处于产业链上游,其质量直接影响下游产品的质量,因此下游企业对光刻胶供货企业的质量及供货能力非常重视,通常采取认证采购的商业模式。伴随着高的采购成本与认证成本,光刻胶生产厂家与下游企业通常会形成较为稳定的合作,这对新供应商涉足光刻胶行业设置了准入壁垒。
四、光刻胶行业发展趋势
1、国家政策和资金加持,加大光刻胶开发力度
我国在先进产业方面还存在诸多不足,尤其对美国等发达国家技术的过分依赖,使得在贸易谈判时容易受制于人。为了能拥有自己的先进技术,国家在政策上和资金上都大力支持,加大光刻胶的开发力度。有了政策和资金的支持,光刻胶在未来几年势必飞速发展。
2、高端产业需求大,光刻胶地位举足轻重
光刻胶处于各行业产业链上游,具有举足轻重的地位。为了防止其他国家制约我国半导体及相关产业发展,我国必须快速推进半导体产业及关键材料、设备的国产化率,避免对产业链造成重创。另外,由于有了自主开发的意识,我国先进产业尤其是半导体产业的国产化需求正在显著增加。
3、技术升级,光刻胶均价上涨
我国大陆光刻胶应用结构之前较为单一,劳动密集型的PCB光刻胶应用占94%,产品以低端为主,2011年来均价持续走低。近年来随研发资金投入,国内部分厂家在LCD光刻胶和半导体光刻胶方面已有较大进展,打破了技术壁垒,光刻胶均价有上涨趋势,除PCB外的高端光刻胶应用占比有望提升。