在半导体光刻胶的成膜树脂环节,全球格局呈现高度集中的海外主导特征。按官方资料表述,各类光刻胶所需的树脂几乎全部由海外厂商垄断,即便是较低端的G线环化橡胶树脂和I线线性酚醛树脂,我国也主要依赖进口,国产化水平很低;而高端一些的ArF树脂则面临“想买都买不到”的处境。整体来看,海外厂商在树脂环节占据主导地位,国内参与者数量有限、多集中于低端领域,成膜树脂因此被视为光刻胶实现自主可控绕不开的关键环节。

一、为什么成膜树脂是“卡脖子”环节

光刻胶由溶剂、光引发剂、成膜树脂和添加剂四类原材料构成,但含量占比不等于经济价值。按价值量衡量,成膜树脂是光刻胶最核心的原材料,约占总材料成本的50%,其次是占比约35%的单体,其余材料合计约15%。在部分高端品类中,树脂的价值量占比更高,例如ArF光刻胶的树脂价值量占比可达97%以上。

成膜树脂是一种高分子聚合物,可理解为由多种单体共聚而成。其结构设计涉及单体的种类与比例,会直接决定光刻胶能够形成的线宽,并影响曝光能量、边缘粗糙度等光刻工艺参数。正因如此,树脂环节的技术积累难以短期复制。

二、竞争格局:海外主导,国内参与度低

从产业化难点看,树脂的壁垒集中在合成技术与单体供应两端。

  • 合成技术:树脂合成主要分为自由基聚合、阴离子聚合和活性自由基聚合。目前最常用的是自由基聚合,其优势是容易控制分子量、容易产业化,但分散度(PDI)难以控制得很小,导致无法满足部分光刻性能要求;阴离子聚合可以控制PDI,在更精细尺寸上实现更好的光刻效果,但工业化条件苛刻,只有少数公司在产业化上做得很好。活性自由基聚合尚未实现工业化。除技术本身外,企业还需在生产管理与质量控制上严格把关,保证每批产品质量一致,这背后更多是合成Know-how经验的积累。
  • 单体供应:单体是合成树脂的核心原料,性能要求很高,例如纯度需达到99.5%,金属离子含量需小于十亿分之一。目前能够实现稳定供应这一要求的单体供应商只有四五家,因此单体的稳定供应同样是难点。

从全球参与者分布看,树脂环节的布局企业以日本、美国厂商为主,包括三菱化学、旭有机材、日本曹达、三井化学、住友电木、瑞翁、杜邦、陶氏化学、瀚森等;中国大陆已有彤程新材、圣泉集团、强力新材等企业布局,中国台湾地区则有台湾安智电子材料、长兴材料工业等。整体而言,海外厂商在树脂供应中占据主导,国内企业处于起步布局阶段。

三、国产替代的切入点

在光刻胶成品环节,官方资料提到,以徐州博康、晶瑞电材为代表的国产厂商已在KrF、ArF等领域实现了从零到一的突破。而在更上游的原材料端,国内布局正在铺开。

其中在单体领域,市场普遍认为做得最好的是徐州博康(A股华懋科技参股26%)。该公司最初从事化学定制合成,是几家日本光刻胶头部企业的中国合作商,主要提供原料单体的开发服务。经过多年积累,其已拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体;尤其在ArF单体方面(共有200多种),覆盖了80%以上,部分单体甚至是其独家产品。据公司负责人透露,在外销方面,除信越化学外,其他头部光刻胶厂商都是其客户;在自用方面,公司已打通除单体以外的其他原材料,实现自主可控。

至于其他原材料,价值量占比不高,国内企业表现相对较好。例如溶剂的主要成分PMA(丙二醇甲醚醋酸酯),国内产能占全球总产量的35%;光引发剂领域,国产龙头久日新材的产品在国内市占率已接近三成。

常见问题

光刻胶成膜树脂为什么难国产化?

难点主要在两方面:一是树脂合成技术的Know-how积累,尤其是阴离子聚合的工业化条件苛刻,能做到稳定产业化的公司很少;二是单体稳定供应,单体纯度需达到99.5%、金属离子含量需小于十亿分之一,目前能稳定满足要求的供应商只有四五家。

全球成膜树脂的主要参与者有哪些?

树脂环节布局企业以日本、美国厂商为主,如三菱化学、旭有机材、日本曹达、三井化学、住友电木、瑞翁、杜邦、陶氏化学、瀚森等;中国大陆已有彤程新材、圣泉集团、强力新材等布局,中国台湾地区有台湾安智电子材料、长兴材料工业等。整体呈现海外主导、国内起步的格局。

国内在光刻胶原材料上进展如何?

在单体领域,徐州博康拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体,ArF单体覆盖80%以上,且已打通除单体外的其他原材料。在溶剂、光引发剂等价值量较低的环节,国内企业已具备较强供应能力,例如国内PMA产能占全球总产量的35%。