光刻胶树脂是光刻胶中价值量最大的原材料,约占光刻胶总材料成本的50%,其需求增长主要由两大半导体下游应用场景拉动:一是3D NAND闪存的堆叠架构(对应KrF光刻胶),二是先进制程逻辑芯片(对应ArF光刻胶)。从全球光刻胶下游应用结构看,面板显示占比27.8%、PCB占比23.0%、半导体占比21.9%,半导体是树脂需求增长最受关注的领域。

两大核心需求来源:KrF与ArF

成膜树脂作为光刻胶的核心成分,其需求结构与光刻胶的应用场景直接挂钩。在半导体光刻胶体系中,KrF光刻胶主要应用于3D堆叠架构,而ArF光刻胶主要用于相对先进的制程工艺,这两类正是当前最主要的光刻胶品种。

  • KrF光刻胶(3D堆叠驱动):随着3D NAND闪存堆叠层数持续增加,每一层都需要进行图形化工艺,对KrF光刻胶的用量形成直接拉动。堆叠层数越多,单位晶圆面积上所需的光刻胶涂布次数就越多,树脂消耗量随之上升。
  • ArF光刻胶(先进制程驱动):ArF光刻胶(含浸没式ArF)对应65nm至10nm及以下的先进制程节点,是逻辑芯片向更小线宽演进的关键材料。先进制程芯片占比提升,意味着对ArF光刻胶及其树脂的需求持续增长。

下游需求结构:半导体占比稳步提升

从光刻胶整体下游应用看,2019年全球光刻胶市场中,面板显示占比27.8%居首,PCB占比23.0%,半导体占比21.9%。虽然半导体在数量占比上并非最大,但半导体光刻胶的技术壁垒和价值量远高于面板和PCB用光刻胶,尤其是KrF和ArF类产品。晶圆制造产能的持续扩张,是树脂需求增长最核心的产业背景。

下游应用占比(2019年)
面板显示27.8%
其他27.3%
PCB23.0%
半导体21.9%

树脂供给格局与国产化进展

成膜树脂的产业化难点集中在合成技术和单体供应两方面。合成技术涉及自由基聚合与阴离子聚合等路线,需要企业具备深厚的Know-how积累;单体供应方面,要求纯度达到99.5%、金属离子含量小于10亿分之一,目前能满足稳定供应要求的单体供应商全球仅四五家。

值得注意的是,在ArF光刻胶树脂领域,部分高端产品的树脂价值量占比可达97%以上,远超平均水平,进一步凸显了树脂在先进制程光刻胶中的核心地位。国内以徐州博康、晶瑞电材为代表的厂商已在KrF和ArF领域实现从零到一的突破,其中徐州博康在ArF单体领域覆盖率达80%以上,并打通了光刻胶全部原材料的自主供应。

常见问题

为什么成膜树脂价值量占比能达到50%?

成膜树脂是光刻胶中决定曝光后基本性能的惰性聚合物基质,其分子结构设计直接决定光刻胶能够形成的线宽,影响曝光能量和边缘粗糙度等关键参数。由于技术门槛高、定制化程度强,树脂在光刻胶材料成本中占据约50%的价值量,部分高端ArF光刻胶的树脂价值量占比更高。

3D NAND堆叠层数增加如何影响树脂需求?

3D NAND闪存采用3D堆叠架构,每一层存储单元都需要经过光刻工艺进行图形化。堆叠层数越多,单个晶圆上需要完成的光刻工序次数越多,KrF光刻胶的消耗量随之增加,进而拉动成膜树脂的需求增长。

先进制程芯片占比提升对树脂需求有何影响?

先进制程芯片(65nm及以下)需要使用ArF或浸没式ArF光刻胶,这类光刻胶对树脂的纯度和性能要求极高,部分ArF树脂的价值量占比可达97%以上。随着先进制程芯片在整体产出中的占比提升,高价值量树脂的需求结构将持续优化。