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电子行业深度:国产光刻胶本土厂商迎国产替代机遇-220519(32页).pdf

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电子行业深度:国产光刻胶本土厂商迎国产替代机遇-220519(32页).pdf

1、 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 行业相关股票行业相关股票 股票股票 股票股票 EPS PE(202205-16) 投资投资 评级评级 代码代码 名称名称 2021 2022E 2023E 2021 2022E 2023E 上期上期 本期本期 603650.SH 彤程新材 0.55 0.83 1.24 92.01 31.61 21.14 / / 603306.SH 华懋科技 0.57 0.99 1.31 59.15 26.93 20.32 / / 300346.SZ 南大光电 0.32 0.40 0.53 143.92 70.57 53.98 / / 300655.SZ 晶瑞电材 0.

2、59 0.70 1.02 70.81 36.27 24.98 / / 资料来源:Wind、德邦研究所 Table_Main 证券研究报告 | 行业深度 电子 2022 年 05 月 19 日 电子电子 优于大市优于大市(维持维持) 证券分析师证券分析师 陈海进陈海进 资格编号:S01 邮箱: 研究助理研究助理 市场表现市场表现 相关研究相关研究 1.雅克科技(002409.SZ)2021三季报点评:订单量持续增长,前驱体有望实现国产化弯道超车 ,2021.10.31 国产光刻胶:破晓而生,踏浪前行国产光刻胶:破晓而生,踏浪前行 Table_Summary 投资要点:投资要

3、点: 全球缺芯背景下晶圆厂产能扩张正逐步迎来落地,全球缺芯背景下晶圆厂产能扩张正逐步迎来落地,IC 光刻胶市场需求稳步向上。光刻胶市场需求稳步向上。基于缺芯背景下的产能供给压力和对产业的长期增长预期, 从2020年下半年开始,全球各大晶圆厂进入了疯狂扩产模式。参考晶圆厂建设投产周期,2022 年下半年晶圆厂扩产产能将逐步开始建成投产,IC 光刻胶作为晶圆制造过程中的关键耗材,市场成长空间十分明确。 我国大陆晶圆厂新产能建设在本轮扩产中处于全球领先地位,光刻胶需求增长更快,预计 2020-2025 年全球 IC 市场规模将从 17 亿美元增长至 24 亿美元,复合增长率约 6%;国内 IC 光刻

4、胶市场规模约 25 亿元增长至 40亿元,复合增长率达 15%。 寻求产业链自主可控,寻求产业链自主可控,IC 光刻胶迎来国产替代机遇窗口期。光刻胶迎来国产替代机遇窗口期。全球 IC 光刻胶市场高度集中,日美企业领跑,CR5 高达 87%。作为上游关键性基础原材料,IC 光刻胶自主可控是国家战略安全考量下的必然选择。 当前中国大陆正在承接全球第三次大规模的半导体产业转移,为产业链上游发展提供了极佳的契机和确定性的需求市场。同时在国家意志注入和产业资本的支持下,IC 光刻胶国产化迎来了最好时候。 如何看待本土如何看待本土 IC 光刻胶企业的机会?光刻胶企业的机会? 1)DUV 光刻胶自主化是本土

5、光刻胶自主化是本土 IC 光刻胶厂商当前主要重任:光刻胶厂商当前主要重任:DUV 光刻胶覆盖主流芯片制造需求,市场占比 80%以上。同时半导体产业具有协同发展的特点,未来几年我国大陆 IC 晶圆代工仍将在成熟制程领域深耕,相对应 DUV 光刻胶成为本土厂商主要攻关方向。 2)本土本土企业目前已实现企业目前已实现 KrF 光刻胶量产,光刻胶量产,ArF 光刻胶小批交货,破局在即:光刻胶小批交货,破局在即:产品工艺突破与下游客户验证导入是本土 IC 光刻胶企业破局的重要边际跟踪点所在。目前 KrF 领域以北京科华为代表,具备百吨级产能,已经规模量产交货给国内主流晶圆大厂;ArF 领域,以南大光电为

6、代表,已经通过客户验证并有少量发货。 投资建议:投资建议:在全球芯片缺货和边缘政治风险等外部环境因素催化下,IC 光刻胶增量与替代需求明确。我们看好本土光刻胶厂商的破局机会,建议关注未来在 DUV光刻胶领域有望放量的本土潜力军彤程新材、华懋科技、南大光电、晶瑞电材等。 风险提示:风险提示: 晶圆厂投产不达预期, 本土厂商研发不达预期, 产品验证进度不达预期。 -31%-24%-18%-12%-6%0%6%12%-092022-01沪深300 行业深度 电子 2 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内容目录内容目录 1. 光刻胶:图形转移介质,在泛半导体产业广

7、泛应用 . 5 2. 半导体景气周期已传递至材料端,IC 光刻胶需求稳步向上 . 7 2.1. 当前全球“芯片荒”所带来的产业链供需紧张正向材料端逐步蔓延 . 7 2.2. 区域结构:中国晶圆代工增长迅速,IC 光刻胶市场潜力大. 10 2.3. 产品结构:KrF 与 ArF 光刻胶占据市场主流,EUV 市场将逐步打开 . 12 3. 全球市场日美垄断竞争,国产替代迎来最佳机遇期 . 14 3.1. 全球 IC 光刻胶 CR5 超 80%,中国大陆高度依赖进口 . 14 3.2. 参考韩国经验,光刻胶自主化是国家战略安全考量下的必然选择 . 16 3.3. 正视光刻胶难点:重经验积累与产业环境

8、 . 18 3.4. 外部环境已形成,本土 IC 光刻胶国产化迎来机遇窗口期 . 21 4. 本土 IC 光刻胶厂商破局寻迹,星星之火渐成燎原之势 . 23 4.1. 行业壁垒高企,工艺与客户验证构成关键限制 . 23 4.2. 基于产业特点,DUV 光刻胶自主化是本土厂商当前主要重任 . 25 4.3. 从三个维度看本土 IC 光刻胶厂商进展,黎明在前 . 27 5. 投资建议:寻找 DUV 光刻胶未来有望放量的本土潜力军 . 29 5.1. 彤程新材:KrF 光刻胶国内龙头,具备产业一体化优势 . 29 5.2. 华懋科技:国内光刻胶单体巨头,上下游产业配套能力强 . 29 5.3. 南大

9、光电:ArF 光刻胶本土先行者,多业务线齐头并进 . 29 5.4. 晶瑞电材:本土光刻胶产业先驱,积极建设 KrF 量产化生产线 . 29 6. 风险提示: . 31 rQrOrQoNuMtOtRoNxOpNoP6M9RaQmOpPoMoMeRqQsPkPoMqQ7NmMwPMYrNpRMYtPoQ 行业深度 电子 3 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图表目录图表目录 图 1:光刻胶工作原理 . 5 图 2:光刻胶产品分类 . 5 图 3:全球中国大陆光刻胶市场规模 . 6 图 4:全球光刻胶市场结构 . 6 图 5:光刻胶产业版图 . 6 图 6:半导体制造工艺流程及各个

10、环节材料应用与市场占比情况 . 7 图 7:汽车芯片出货量(亿颗) . 8 图 8:智能手机出货量(亿部) . 8 图 9:到 2030 年,半导体市场可望达到万亿美元规模(billion) . 8 图 10:芯片交期延长(周) . 9 图 11:芯片代工价格普涨(美元,等效 12 寸) . 9 图 12:全球晶圆厂产能利用率情况 . 9 图 13:全球代表性晶圆厂扩产计划及投产节奏统计 . 10 图 14:台积电 28nm 晶圆厂从开工到投产步骤和周期 . 10 图 15:全球各区域晶圆代工市场产能及占比变化 . 11 图 16:2021 -2022 年世界各地区新建晶圆厂数量 . 11 图

11、 17:全球半导体光刻胶市场规模(亿美元) . 12 图 18:中国大陆半导体光刻胶市场规模(亿元) . 12 图 19:不同半导体制程市占率变化情况 . 13 图 20:不同技术节点下各类光刻技术工艺层数分布 . 13 图 21:IC 光刻胶市场结构变化 . 13 图 22:全球半导体产业转移情况 . 14 图 23:全球 IC 光刻胶市场竞争格局 . 15 图 24:各类 IC 光刻胶市场竞争格局 . 15 图 25:日本光刻胶企业从追赶到持续领跑历史梳理 . 16 图 26:本土 IC 光刻胶市场竞争格局 . 16 图 27:中国大陆光刻胶自产占比情况 . 16 图 28:日本对韩限制光

12、刻胶出口事件梳理 . 17 图 29:20 年韩国用于原材料设备研发投入大幅增加(万亿韩元) . 17 图 30:韩国 EUVL 研发项目成员 . 17 图 31:韩国对日本高端光刻胶依赖降至 50%以下 . 18 图 32:光刻胶配方设计工序 . 19 行业深度 电子 4 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 33:光刻胶生产制造工序 . 20 图 34:光刻胶下游客户更换供应商利弊简析 . 21 图 35:近 3 年我国大陆光刻胶相关重要政策文件梳理 . 21 图 36:大基金二期在材料领域的投资布局 . 22 图 37:我国大陆 12 英寸晶圆制造厂布局(截至 2021)

13、 . 22 图 38: 光刻胶关键性能指标. 23 图 39: 光刻胶验证导入流程及周期 . 24 图 40:光刻胶主要原材料由国外公司主导 . 24 图 41:晶瑞 IC 光刻胶项目投资成本分拆 . 24 图 42: 全球不同制程晶圆代工产能区域分布(2020) . 25 图 43: 全球不同制程可量产晶圆厂数量区域比较(座) . 25 图 44:DUV 光刻胶中国大陆需求(吨) . 26 图 45:不同光刻胶售价区间(万元/吨) . 26 图 46:DUV 光刻胶原材料体系变化 . 26 图 47:DUV 光刻胶树脂结构 . 26 图 48:全球光刻胶申请数量区域分布 . 27 图 49:

14、全球光刻胶申请数量企业 TOP5(项) . 27 图 50:国内外 IC 光刻胶厂商产品线研发与量产进展 . 27 图 51: 本土 IC 光刻胶厂商下游客户情况 . 28 图 52: 本土 IC 光刻胶厂商原材料与产业配套情况 . 28 表 1:不同制程节点对应的主流光刻胶选择 . 12 行业深度 电子 5 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 1. 光刻胶:图形转移介质,在泛半导体产业广泛应用光刻胶:图形转移介质,在泛半导体产业广泛应用 光刻胶本质是一种感光材料,也称光致抗蚀剂,主要用于微电子技术中微细图形加工。在紫外光、电子束、离子束、X 射线等照射或辐射下,光刻胶溶解度会发

15、生变化,再经适当溶剂溶去可溶性部分,便可实现图形从掩模版到待加工基片上的转移。进一步,未溶解部分光刻胶作为保护层,在刻蚀步骤中保护其下方材料不被刻蚀,从而完成电路制作。 图图 1:光刻胶工作原理:光刻胶工作原理 资料来源:芯论语、德邦研究所 产品分类上,按照下游应用领域,光刻胶可分为 IC 光刻胶、PCB 光刻胶、LCD光刻胶。 IC 光刻胶根据曝光波长又可分 g 线光刻胶(436nm)、 i 线光刻胶(365nm)、KrF 光刻胶(248nm)、ArF 光刻胶(193nm)、EUV 光刻胶(13.5nm)等,通常情况下曝光波长越短,分辨率越佳,适用 IC 制程工艺越先进。按照化学反应原理,光

16、刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。正性光刻胶曝光部分在显影液中溶解,负性光刻胶未曝光部分在显影液中溶解。由于负性光刻胶显影时易变形和膨胀,自1970s 以后正性光刻胶逐渐成为主流。 图图 2:光刻胶产品分类:光刻胶产品分类 资料来源:化工新材料、前瞻产业研究院、中国产业信息网、德邦证券研究所 行业深度 电子 6 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 全球电子产业制造东移,光刻胶作为关键耗材需求景气。全球电子产业制造东移,光刻胶作为关键耗材需求景气。在世界电子产业分工协作的大背景下,我国大陆凭借劳动力成本和终端市场需求等优势逐渐成为全球最大的电子信息产品制造基地,半导体、PCB、面板

17、产能增长迅速,由此带来上游材料光刻胶市场需求同步快速增加。根据 Research And Markets 和 Cision 预测数据,2020-2026 年,全球光刻胶市场规模将从 87 亿美元增长至 120 亿美元以上,复合增长率约 6%,中国大陆光刻胶市场规模将从 84 亿元增长至 140 亿元以上。复合增长率约 10%,增速更快。 图图 3:全球:全球中国大陆中国大陆光刻胶市场规模光刻胶市场规模 图图 4:全球光刻胶市场结构:全球光刻胶市场结构 资料来源:Research And Markets、Cision、中商产业研究院、德邦研究所 资料来源:产业信息网、德邦研究所 产业链特征:产业

18、链特征:1)下游需求引导产业发展。)下游需求引导产业发展。光刻胶整个产业进步是围绕下游制造需求展开的, 一方面下游厂商制造工艺进步倒逼光刻胶与原材料配套进行技术迭代,另一方面下游厂商国产替代与扩产规划同步带来光刻胶厂商替换与增量市场机会。2) 中国大陆中国大陆光刻胶产业链雏形渐显:光刻胶产业链雏形渐显: 以 IC 光刻胶为代表, 从上游原材料 (树脂、单体、感光剂、溶剂)到中游光刻胶成品制造,再到下游晶圆代工,以及配套设备供应,中国大陆全产业链均处于起步阶段。乘中资晶圆厂崛起东风,中国大陆光刻胶全产业链正在逐步完善,目前产业完全自主化虽然较远,但已经涌现了一批优秀的本土企业。 图图 5:光刻胶

19、产业版图:光刻胶产业版图 资料来源: 现代化工 、科技创新与应用期刊、前瞻、势银膜链、各公司官网、德邦证券研究所 半导体光刻胶, 24%LCD光刻胶, 27%PCB光刻胶, 25%其他, 24% 行业深度 电子 7 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 2. 半导体景气周期已传递至材料端,半导体景气周期已传递至材料端,IC 光刻胶需求稳步向光刻胶需求稳步向上上 卡位卡位 IC 制造关键光刻工艺, 光刻胶承载着半导体制造材料市场中不可或缺的制造关键光刻工艺, 光刻胶承载着半导体制造材料市场中不可或缺的 6%。在芯片制造过程中,光刻环节耗时最长(约 40-50%) ,成本占比最大(约

20、1/3) ,而光刻胶是光刻工艺中重要的耗材,承载着微纳电路图形从掩模版到晶圆上的转移作用,产业重要性十分突出。光刻胶市场规模在所有半导体材料中占比约 6%,价值较高,国产化进程缓慢,不仅市场需求长期景气,而且技术突破对于产业发展意义重大。 图图 6:半导体制造工艺流程及各个环节材料应用与市场占比情况:半导体制造工艺流程及各个环节材料应用与市场占比情况 资料来源:SEMI、半导体行业观察、德邦证券研究所绘制 2.1. 当前全球“芯片荒”所带来的产业链供需紧张正向材料端逐步蔓延当前全球“芯片荒”所带来的产业链供需紧张正向材料端逐步蔓延 产业升级下的算力需求提升带来芯片用量持续提升,汽车成为拉动增长

21、的重要新产业升级下的算力需求提升带来芯片用量持续提升,汽车成为拉动增长的重要新生力量。生力量。随着半导体在各个产业应用领域的不断深入,以及人工智能、物联网等新兴技术场景的出现,芯片市场需求持续快速增加。以汽车和手机市场为例:相比之前,智能汽车带来汽车产业变革,其自动驾驶、车身控制、娱乐系统等功能带来大量芯片新需求; 智能手机年出货量已经超 10 亿部, 单手机芯片用量超百颗,在 5G 支持和新功能需求刺激下,用量增长可观。总体来看,产业升级发展对于算力、电能转换、信号处理等需求有长期持续性拉动作用,而工艺进步速度和空间越来越有限,必然带来数量的指数级增加。根据麦肯锡预测数据,到 2030 年,

22、半导体市场规模将保持 7%的年复合增长率,计算和数据存储、无线通信、汽车电子是前三大主要增速贡献市场,其中汽车电子领域单车用量增幅大,且单车价值高,对应芯片市场规模增速最快。 行业深度 电子 8 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 7:汽车芯片出货量(亿颗):汽车芯片出货量(亿颗) 图图 8:智能手机出货量(亿部):智能手机出货量(亿部) 资料来源:IC Insights、IEA、BNEF、德邦研究所 资料来源:Counterpart Research、IDC、德邦研究所 图图 9:到:到 2030 年,半导体市场可望达到万亿美元规模(年,半导体市场可望达到万亿美元规模(b

23、illion) 资料来源:麦肯锡、德邦研究所 供给跟进滞后需求供给跟进滞后需求,市场缺芯潮,市场缺芯潮如火如荼如火如荼。智能汽车行业的快速发展以及疫情催化下各产业数字化转型的加速,导致芯片需求近两年加速增长。而供给端方面,过往晶圆厂通常会提前锁单灵活安排产能,但本轮需求增加超出市场预期,且中美贸易摩擦下造成政策不确定性增加,手机市场芯片囤货普遍,占据了大量汽车芯片晶圆代工产能。晶圆厂新产线投产需要较长周期让此次芯片供需缺口近两年一直存在。本轮全球芯片短缺始于汽车芯片,到其他产业,向上再传递至晶圆代工,再到设备、材料等,现阶段已经蔓延至全产业链。从芯片交期和晶圆代工价格验证来看,2022 年 2

24、 月,芯片平均交货周期已达 26.2 周,相比 2019 年正常水平增长近 4 倍,同时,台积电、联电、中芯等代工厂普遍上调价格,产能仍然紧缺,供不应求。 行业深度 电子 9 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 10:芯片交期延长(周):芯片交期延长(周) 图图 11:芯片代工价格普涨(美元:芯片代工价格普涨(美元,等效等效 12 寸)寸) 资料来源:海纳国际、Susquehanna、德邦研究所 资料来源:各公司公告、德邦研究所 图图 12:全球晶圆厂产能利用率情况:全球晶圆厂产能利用率情况 资料来源:SIA、德邦证券研究所 晶圆厂为解决缺芯难题新建的产能将于晶圆厂为解决缺

25、芯难题新建的产能将于 2022 年开始迎来落地,半导体材料成长年开始迎来落地,半导体材料成长空间明确。空间明确。基于缺芯背景下的产能供给压力和对产业的长期增长预期,从 2020年下半年开始, 全球各大晶圆厂进入了疯狂扩产模式。 IC Insights 数据显示, 2021年全球半导体资本开支大幅增长 36%总额达 1539 亿美元,其中晶圆代工资本开支同比增 40%以上,占比三分之一。参考晶圆厂建设投产周期,2022 年下半年晶圆厂扩产产能将逐步开始建成投产,半导体材料行业作为芯片制造过程的基础支撑产业,市场成长空间十分明确。 6-9192225.826.20500020

26、003000400050002021Q32021Q42022Q1台积电中芯国际联电 行业深度 电子 10 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 13:全球代表性晶圆厂扩产计划及投产节奏统计:全球代表性晶圆厂扩产计划及投产节奏统计 资料来源:半导体行业观察、德邦研究所 以台积电 28nm 晶圆厂为例, 新建代工产能从开工到投产所需时间一般超过两年。首先完成厂房建设周期 1 年起, 然后进行设备安装、 测试验证又需要近 1 年时间,最后量产爬坡仍需一定的时间窗口。 从 2020 年下半年全球晶圆厂开始扩产计算,2022 年下半年正是开始初步投产的阶段,伴随着新产线运转,半导体材料

27、景气周期即将开启。 图图 14:台积电:台积电 28nm 晶圆厂从开工到投产步骤和周期晶圆厂从开工到投产步骤和周期 资料来源:TSMC、德邦证券研究所 2.2. 区域结构:中国晶圆代工增长迅速,区域结构:中国晶圆代工增长迅速,IC 光刻胶市场潜力大光刻胶市场潜力大 受益半导体产业东移,未来五年中国市场晶圆代工产能大幅增长。受益半导体产业东移,未来五年中国市场晶圆代工产能大幅增长。基于中国市场庞大的半导体产业终端消费需求以及劳动力成本等优势,中国市场晶圆厂扩建速度领先全球,一方面来自于国外半导体企业大量晶圆产能涌入中国,另一方面也 行业深度 电子 11 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法

28、律声明 是国产替代趋势下本土晶圆厂快速崛起的贡献。根据 IC Insight 数据,截至 2020年12月末, 中国大陆市场晶圆代工产能约318万片/月, 占全球晶圆厂产能15.3%。并预计 20202025 年期间,随着外资晶圆厂产能进入和中资晶圆厂新建,中国大陆将是唯一一个能够获得晶圆代工产能份额百分比提升(增长 3.7 个百分点)的地区。 图图 15:全球各区域晶圆代工市场产能及占比变化:全球各区域晶圆代工市场产能及占比变化 资料来源:IC Insight、Knometa Research、德邦研究所 近两年来看,根据 SEMI 数据统计,全球半导体制造商在 2021 年和 2022 年

29、将新建 29 座晶圆工厂,若全部建成投产后,每月可生产多达 260 万片晶圆(等效 8 英寸)。其中中国大陆和台湾地区将在新晶圆厂建设方面处于领先地位,各有 8 个。 图图 16:2021 -2022 年世界各地区新建晶圆厂数量年世界各地区新建晶圆厂数量 资料来源:SEMI、德邦证券研究所 晶圆扩产为光刻胶市场需求提供长期增长动力, 我国晶圆扩产为光刻胶市场需求提供长期增长动力, 我国大陆大陆 IC 光刻胶市场增速更快。光刻胶市场增速更快。伴随晶圆厂的逐步扩产投建,我国大陆 IC 光刻胶市场需求量将稳步增加,且呈现出更快的增长潜力。根据 TECHCET 预测数据, 20202025 年,全球半

30、导体光刻胶市场规模将从约 17 亿美元增长至 24 亿美元,复合增长率约 6%;根据 SIA统计数据20152020年我国大陆半导体光刻胶市场规模从1.3亿美元增长至3.5亿美元,CAGR 达 22%。假设 2025 年我国大陆晶圆厂产能占全球比 19%,产能利用率超全球平均水平 30%,在暂不考虑区域光刻胶产品结构差异的情况下,粗略测算我国大陆 IC 光刻胶 2025 年市场规模约 40 亿元, 20202025 复合增长率为 11%。 行业深度 电子 12 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 17:全球半导体光刻胶市场规模(亿美元):全球半导体光刻胶市场规模(亿美元)

31、图图 18:中国:中国大陆大陆半导体光刻胶市场规模(亿元)半导体光刻胶市场规模(亿元) 资料来源:TECHCET、德邦研究所 资料来源:SIA、SEMI、前瞻产业研究院、德邦研究所 2.3. 产品结构:产品结构:KrF 与与 ArF 光刻胶占据市场主流,光刻胶占据市场主流,EUV 市场将逐步打开市场将逐步打开 与工艺、设备相配套,光刻胶技术迭代推动制程进步。与工艺、设备相配套,光刻胶技术迭代推动制程进步。在性能提升、成本功耗降低,以及更大算力需求等多因素驱动下,长期以来芯片技术一直沿着摩尔定律向前发展。而制程的进步离不开材料、设备和工艺三方面共同的推进。 根据瑞利公式: 分辨率 R=K1*/N

32、A, 光刻工艺制程进步可通过改变工艺因子 (K1) 、曝光波长() 、物镜数值孔径(NA)三条路径实现,其中降低光源曝光波长是提高光刻分辨率的重要手段。回顾光刻技术发展历史,集成电路主流工艺尺寸与曝光波长呈现出同步缩小的趋势,而不同波长的光源正对应不同的光刻设备和光刻胶材料。 紫外光刻 (UV) : 主要包括 g 线 (436nm) 和 i 线 (365nm) , 适用于 0.50.6m制程,主要应用在传感器领域。 深紫外光刻(DUV) :主要包括 KrF(248nm)和 ArF(193nm) ,适用于0.25m7nm 制程,基本涵盖当前主流芯片领域,包括大部分数字芯片和几乎所有的模拟芯片,

33、在物流网、汽车电子、中低端手机、网络设备等领域中广泛应用。 极紫外光刻(EUV) :主要是采用波长为 10-14nm 极紫外光作为光源的最新一代光刻技术,主要应用在高端手机芯片、个人电脑/服务器 CPU 等对尖端场景中。 表表 1:不同制程节点对应的主流光刻胶选择不同制程节点对应的主流光刻胶选择 制程节点制程节点 0.5m 以上以上 0.5-0.35m 0.25-0.15m 65-130nm 7-65nm 7nm 及以下及以下 曝光波长 436nm 365nm 248nm 193nm 13.5nm 适用光源 汞灯 汞灯 KrF 准分子激光器 ArF 准分子激光器 等离子体 适用光刻胶品类 g

34、线 i 线 KrF ArF ArFi EUV 适用晶圆尺寸 6 寸 6 寸、8 寸 8 寸 8 寸、12 寸 12 寸 资料来源:光刻胶应用与发展郑金红、德邦研究所 芯片制程分庭抗礼,各制程市占率均衡发展。芯片制程分庭抗礼,各制程市占率均衡发展。以 28nm 为界,芯片工艺可分为先进制程与成熟制程。先进制程代表着技术进步的方向,可以为芯片提供更好的性能和功耗比,但是其代际设计费用增速越来越高。相比之下,成熟制程设备支出和研发投入更小在成本控制方面具备一定优势。需求侧,成熟制程主要用来制造中小容量的存储芯片、模拟芯片、MCU、电源管理( PMIC)、模数混合、传感器、射频芯片等, 随着汽车电子、

35、 5G、 云计算市场爆发, 产能持续紧缺。 根据 IC Insights统计预测,到 2024 年,10nm 以下,10nm -20nm,以及 40nm 以上制程各占市0502021E2022E2023E2024E2025ECAGR:6.5%0554045201520202025E 行业深度 电子 13 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 场约三分之一,成熟与先进制程各有所需,同台共舞。 图图 19:不同半导体制程市占率变化情况:不同半导体制程市占率变化情况 资料来源:IC Insights、德邦证券研究所 光刻胶市场光刻胶市场 ArF

36、 与与 KrF 占据主流,占据主流,EUV 增长最快。增长最快。对比来看,KrF 光刻胶主要应用于 3D NAND 堆叠架构中,随着堆叠层数的增加,用量将大幅提升;ArFi(ArF湿法)光刻胶则主要应用于先进制程中的多重曝光过程,需求比 ArF(ArF 干法)更多,随着技术节点向前推进 ArFi 用量增长很快。整体上,KrF 与 ArFi 基本覆盖主流芯片制程和应用需求,且在单芯片制作过程中用量相比更多,因而成为了光刻胶市场上需求最大的两类。此外,EUV 光刻胶的应用范围也正在从逻辑芯片扩展到存储芯片中,随着先进制程渗透率提升以及工序步骤的增加,EUV 光刻胶市场需求将快速提升,占比预计将从

37、2020 年的 1%提升到 2025 年的 10%。 图图 20:不同技术节点下各类光刻技术工艺层数分布:不同技术节点下各类光刻技术工艺层数分布 图图 21:IC 光刻胶市场结构变化光刻胶市场结构变化 资料来源:TrendBank、德邦研究所 资料来源:TECHCET、德邦研究所 0.0440.10.160.2260.2690.2990.3880.3840.3550.3130.2860.2620.1340.1080.0940.0790.0720.0670.1980.1870.1860.1840.1830.1850.2370.2210.2060.1980.190.1860%20%40%60%80

38、%100%20192020E2021E2022E2023E2024E10nm10-20nm20-40nm40-0.18m0.18m01020304050i线KrFArFArFi16%13%12%34%33%33%10%9%8%38%39%37%1%6%10%0%20%40%60%80%100%20202023E2025Eg/i线KrFArFArFiEUV 行业深度 电子 14 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 3. 全球市场日美垄断竞争,国产替代迎来最佳机遇期全球市场日美垄断竞争,国产替代迎来最佳机遇期 中国大陆正在承接全球第三次大规模的半导体产业转移,叠加核心领域自主化需中国

39、大陆正在承接全球第三次大规模的半导体产业转移,叠加核心领域自主化需求迫切,求迫切,IC 光刻胶迎来最佳的国产替代机遇窗口期。光刻胶迎来最佳的国产替代机遇窗口期。从半导体产业发展历史看,每一次半导体产业转移都在新兴终端市场需求崛起下,国家政策强力扶持,再配合区域经济特点和产业分工纵化实现后来者赶超。第一次半导体产业转移发生在二十世纪七十年代,家电需求崛起,半导体产业从美国转向日本;第二次发生在二十世纪九十年代,个人电脑兴起,半导体产业从美日向韩国、中国台湾转移;目前伴随着智能终端物联网市场快速发展,中国大陆正在承接半导体产业的第三次转移。 2021年, 我国大陆半导体产业销售额已达10458亿元

40、, 全球占比超30%,在整体产业链快速发展的带动下,IC 光刻胶作为上游关键制造材料,国产替代已然衍化为该领域内未来几年的主旋律。 图图 22:全球半导体产业转移情况:全球半导体产业转移情况 资料来源:SIA、SEMI、中国半导体行业协会、中国产业信息网、前瞻网、德邦研究所 备注:全球半导体销售额数据来自 SIA、SEMI;中国半导体销售额数据来自 SIA、中国半导体行业协会;汇率 1 人民币=0.16 美元 3.1. 全球全球 IC 光刻胶光刻胶 CR5 超超 80%,中国大陆中国大陆高度依赖进口高度依赖进口 全球全球 IC 光刻胶市场高度集中,日美企业领跑。光刻胶市场高度集中,日美企业领跑

41、。光刻胶行业需要长期的技术积累和产业协作研发,一直以来由日美企业牢牢掌握,尤其是在高端的 KrF、ArF、EUV光刻胶市场,垄断格局更为明显。目前,IC 光刻胶领域前五大厂商占据全球 87%的市场份额,其中日本合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、美国杜邦、信越化学、富士电子市占率分别为 28%、21%、15%、13%、10%。 日本 JSR:全球光刻胶龙头,规模与技术均处于最头部。公司产品线丰富,包括 i 线、KrF、ArF、ArFi、EUV 等,全球光刻胶行业发展的引领者,其光刻胶产品在泛半导体领域内均有覆盖,在 IC 领域更是市场份额领先。公司主要客户包括主要晶圆代工厂 Intel、三

42、星和台积电等,2020 年营业总收入达 266 亿元。 行业深度 电子 15 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 日本 TOK:专业光刻胶及配套试剂厂商,产品线包括 g、i 线,KrF、ArF 和EUV 光刻胶。公司产品技术水平和品质都居于行业前列,客户横跨半导体、液晶等行业,主要客户包括台积电,中芯,华宏 NEC 等。 美国杜邦:世界排名第二大美国化工公司,光刻胶是其事业部之一,产品线包括 g/i 线、KrF、ArF 光刻胶,其中在 g/i 线和 KrF 全球市场中占有一定份额。作为美国公司, 其客户以美国、 新加坡和中国台湾地区为主, 包括 Intel、 IBM 等,在大陆市

43、场占有率较低。 日本信越化学:最初以氮肥料为主营业务,二战后在日本政府的支持下开始向半导体材料领域拓展。目前光刻胶领域的主要产品包括 g/i 线、KrF、ArF 光刻胶。2020 年公司营业总收入达 891 亿元。 日本富士电子: 长期以来富士都是照相机胶卷和相关冲印化学产品的世界龙头,基于长期的相关技术经验积累,光刻胶也成为其重要的业务部分,产品线包括 g/i 线、KrF、ArF、电子束、EUV 光刻胶。在 IC 光刻胶领域富士电子市占率不高,但正在加码布局。 图图 23:全球:全球 IC 光刻胶市场竞争格局光刻胶市场竞争格局 图图 24:各类:各类 IC 光刻胶市场竞争格局光刻胶市场竞争格

44、局 资料来源:高禾投资研究中心、中国产业信息网、德邦研究所 资料来源:富士经济、东京应化公告、前瞻产业研究院、德邦研究所 日本光刻胶企业的成功离不开市场支持、基础化工领域的经验积累和长期持续的日本光刻胶企业的成功离不开市场支持、基础化工领域的经验积累和长期持续的技术投入等多因素共振。技术投入等多因素共振。在产业早期,欧美企业领导光刻胶产品研发。二十世纪八十年代,伴随着全球半导体产业向日本转移,日本政企紧抓市场机遇,其龙头化工企业基于自身在基础化工领域的经验积累和政府的大力扶持,实现先进光刻胶产品的不断研发突破。同时,日本光刻胶产品的推出正好契合当时芯片制造工艺制程需求,为商业化落地提供了有力保

45、障。在确立光刻胶领先地位后,日本继续采取产官学一体化进行国家级基础攻关研究,持续积累光刻胶技术经验,领先地位不断巩固。 JSR, 28%TOK, 21%美国杜邦, 15%信越化学, 13%富士电子, 10%其他, 13%25%31%16%52%21%25%16%17%19%11%22%22%40%15%20%48%0%20%40%60%80%100%g/i线KrFArFEUVTOKJSR住友化学美国杜邦信越化学其他 行业深度 电子 16 / 32 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 25:日本光刻胶企业从追赶到持续领跑:日本光刻胶企业从追赶到持续领跑历史梳理历史梳理 资料来源:新材料

46、在线、东京应化官网、星空财富、华经情报网、德邦研究所 中国大陆中国大陆半导体光刻胶高度依赖进口,本土企业在低端产品上有所突破。半导体光刻胶高度依赖进口,本土企业在低端产品上有所突破。我国大陆光刻胶产业起步较晚,生产研发水平与国外大厂有一定差距。并且,中国大陆光刻胶企业主要集中在 PCB、LCD 光刻胶产品上,半导体光刻胶技术壁垒较高,高度依赖进口。根据新材料在线数据统计,2020 年中国大陆光刻胶市场外资企业供给占比超过 70%, 内资企业主要在低端 g/i 线光刻胶产品上有些突破,6 英寸硅片自产占比约 20%,KrF、ArF、EuV 光刻胶国产替代任重道远。 图图 26:本土:本土 IC

47、光刻胶市场竞争格局光刻胶市场竞争格局 图图 27:中国大陆中国大陆光刻胶自产占比情况光刻胶自产占比情况 资料来源:新材料在线、前瞻产业研究院、德邦研究所 资料来源:前瞻产业研究院、晶瑞电材公告、德邦研究所 3.2. 参考韩国经验,光刻胶自主化是国家战略安全考量下的必然选择参考韩国经验,光刻胶自主化是国家战略安全考量下的必然选择 日本突发日本突发“贸易战贸易战”,2019 年限制对韩光刻胶出口,半导体产业依赖性风险浮出水年限制对韩光刻胶出口,半导体产业依赖性风险浮出水面。面。2019 年 7 月 1 日,由于日韩间劳工赔偿等历史遗留问题,日本经济产业省宣布限制向韩国出口“氟聚酰亚胺”、“光刻胶”

48、和“高纯度氟化氢”3 种半导体材料,之后经协商谈判才解除禁售。作为韩国支柱型产业,韩国电子产业 2018 年生产额达 1711.01 亿美元,但是原材料和设备较为依赖国际市场,尤其是半导体产业和显示器行业。根据韩国贸易协会发行的报告,韩国半导体及显示器行业在氟聚酰亚胺、光刻胶以及氟化氢这三类材料对日本的依赖度分别是 93.7%,91.9%及 43.9%。如若不向产业链上游延伸发展,则始终不能解决电子产业关键材料受制外资企业, 71%内资企业, 29%20%5%基本依赖进口0%5%10%15%20%25%6英寸硅片-g/i线8英寸硅片-KrF12英寸硅片-ArF 行业深度 电子 17 / 32

49、请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 于人的困境,一旦国际供应链被切断,将在很大程度上限制半导体产业发展,国民经济也将受到较大影响。 图图 28:日本对韩限制光刻胶出口事件梳理:日本对韩限制光刻胶出口事件梳理 资料来源:韩联社、朝日新闻、新华社、德邦研究所 及时响应,韩国加大研发致力于关键材料设备及时响应,韩国加大研发致力于关键材料设备“去日化去日化”。2019 年 7 月 3 日,韩国政府面对光刻胶禁售迅速做出反应,宣布将在未来 5 年内投资 460 亿人民币,对日本依赖度较高的 6 个领域的 100 个品种(包括 3 种限制出口的材料)进行去日本化,主要途径就是国产化和进口国多元化。为此

50、韩国专门成立“原材料、零部件和装备的竞争力委员会”以应对此次危机。2020 年韩国用于研发原材料、零部件和装备三者的预算约为 2.47 万亿韩元,和 2019 年的 7617 亿韩元相比,大幅度增加了 3.2 倍左右。 韩国光刻胶龙头企业东进牵手三星,打破日本韩国光刻胶龙头企业东进牵手三星,打破日本 EUV 光刻胶垄断局面。光刻胶垄断局面。东进世美肯作为韩国最大的光刻胶供应商,能够实现 g/i 线、KrF、ArF 光刻胶规模量产,但是 EUV 光刻胶则完全由日企垄断。在产业链受限制的重压下,韩国半导体产业积极推动高端光刻胶的量产。 2021 年 12 月, 东进宣布与三星电子合作的 EUV 光

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