在半导体光刻胶的原材料构成中,成膜树脂是价值量最高的部分——按材料成本口径,成膜树脂约占50%,单体约占35%,其余材料合计约15%;在ArF等高端光刻胶中,树脂的价值量占比更高,可达97%以上。从供给格局看,各类光刻胶所需的树脂几乎全部由海外厂商垄断,即便是相对低端的G线环化橡胶树脂和I线线性酚醛树脂,国内也主要依赖进口,国产化水平很低,而高端ArF树脂则面临买不到的局面。这一格局直接决定了盈利模式的分化:掌握树脂合成与单体稳定供应能力的海外厂商,在高端环节具备较强的定价能力;国内企业则集中在价值量占比不高、竞争相对充分的环节,利润空间受到明显挤压。
成本结构:价值量集中在树脂与单体
光刻胶由溶剂、光引发剂、成膜树脂和添加剂四类原材料配制而成。需要特别注意的是,含量占比不等于经济价值:溶剂在含量上占50%—90%,是光刻胶中容量最大的成分,但价值量并不高;成膜树脂含量仅10%—40%,却是成本的核心。
| 原材料 | 含量占比 | 主要作用 |
|---|---|---|
| 溶剂 | 50%—90% | 溶解固态成分,形成具流动性的液态物质,便于均匀涂覆 |
| 光引发剂 | 1%—6% | 在特定波长辐射能下发生光化学反应,改变树脂在显影液中的溶解度 |
| 成膜树脂 | 10%—40% | 惰性聚合物基质,起粘合作用,主要决定曝光后光刻胶的基本性能 |
| 添加剂 | <1% | 调节光刻胶整体性能 |
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和比例,会直接决定光刻胶能够形成的线宽,并影响曝光能量、边缘粗糙度等参数。因此,树脂环节的成本并非单纯的原料采购成本,合成技术与质量控制经验(Know-how)本身就是成本与壁垒的重要组成部分。
垄断格局下的盈利模式特点
成膜树脂产业化的难点集中在两方面:合成技术与单体供应。
合成技术方面,目前已实现产业化的主要是自由基聚合与阴离子聚合。自由基聚合容易控制树脂分子量、容易产业化,但分散度(PDI)难以控制到很小,导致无法满足LWR等部分光刻性能要求;阴离子聚合可以控制PDI,使光刻胶在更精细尺寸上实现更好的光刻效果、LWR更优,但工业化条件比较苛刻,只有少数公司在产业化上做得很好。此外,生产企业还须在生产管理与质量控制上严格把关,保证每批光刻胶质量一致。
单体供应方面,作为成膜树脂的核心原料,单体性能直接影响光刻胶质量,纯度要求达到99.5%,金属离子含量要小于十亿分之一。目前能够实现这一点的单体供应商只有四五家,稳定供应本身即构成门槛。
由此形成的盈利模式特点是:高端树脂环节的竞争力来自合成 Know-how 与单体稳定供应的双重壁垒,而非单纯的产能规模。在树脂几乎全部海外垄断、高端ArF树脂难以获取的背景下,海外厂商在高端环节具备较强的定价能力;国内企业则在低端树脂及部分其他原材料环节参与竞争,利润空间相对有限。
相比之下,其他原材料国内进展较好:溶剂主要成分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,国产龙头久日新材产品在国内市占率已接近三成。在单体领域,徐州博康已拥有品种最多、产量最大的KrF和ArF单体,其中ArF单体共有200多种,覆盖80%以上,部分为独家产品;除信越化学外,其他头部光刻胶厂商均为其客户,并已打通除单体以外的其他原材料。
常见问题
光刻胶成本中占比最高的是哪一部分?
按价值量口径,成膜树脂是最核心的原材料,约占总材料成本的50%,其次是占比35%的单体,其他材料合计约15%。在ArF等高端光刻胶中,树脂的价值量占比更高,可达97%以上。需要区分的是,溶剂虽然含量占比最高(50%—90%),但价值量并不高。
为什么高端光刻胶树脂的定价能力较强?
高端树脂的壁垒来自两方面:一是合成技术,阴离子聚合等路线工业化条件苛刻,仅少数企业产业化表现突出;二是单体供应,纯度需达99.5%、金属离子含量小于十亿分之一,能稳定满足要求的单体供应商只有四五家。双重壁垒叠加树脂几乎全部海外垄断的格局,使高端环节具备较强的定价能力。
国内企业在光刻胶原材料上的进展如何?
国内在价值量占比不高的环节进展较好:溶剂主要成分PMA国内产能占全球总产量的35%,光引发剂国产龙头国内市占率已接近三成。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。但低端G线、I线树脂仍主要依赖进口,高端ArF树脂获取困难,整体国产化水平仍待提升。