光刻胶树脂供需长期偏紧,根源在于成膜树脂这一价值量最高的原材料几乎全部由海外垄断,国产化不仅要突破合成技术,还要解决单体稳定供应,而这两项都需要漫长的验证与经验积累,因此国产替代节奏天然慢于需求周期的波动。
供需为何长期偏紧
光刻胶由感光树脂、溶剂和添加剂按特定配方配制而成。在原材料构成中,成膜树脂是价值量最大的部分,约占总材料成本的50%,其次是占比35%的单体。成膜树脂是一种高分子聚合物,由多种单体共聚而成,其结构设计直接决定光刻胶能够形成的线宽,进而影响曝光能量和边缘粗糙度等关键参数。
供给端的约束十分明确:各类光刻胶所需的树脂几乎全部由海外垄断。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;而高端一些的ArF树脂,则面临想买都买不到的局面。需求端则随半导体制造持续增长,供需结构因此长期偏紧。
国产化节奏为何跟不上
成膜树脂产业化的难点集中在两方面。
一是合成技术。 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,活性自由基聚合尚未实现工业化。自由基聚合容易控制分子量、容易产业化,但分散度难以控制到很小,导致其无法达到一些光刻性能要求;阴离子聚合可以控制分散度,使光刻胶在更精细尺寸上实现更好的光刻效果,但工业化条件苛刻,只有少数企业在产业化上做得很好。
二是单体的稳定供应。 单体性能直接影响光刻胶质量,性能要求很高,比如纯度要达到99.5%,金属离子含量要小于10亿分之一。成膜树脂产业化不仅要求单体供应稳定,质量也必须稳定,而目前能够实现这一点的单体供应商只有四五家。
此外,生产企业除掌握合成技术外,还要在生产管理和质量控制上严格把关,保证每批光刻胶质量一致。树脂合成的背后,更多是企业对合成Know-how经验的理解和积累——这类能力无法速成,正是国产化节奏难以匹配需求周期的深层原因。
国产布局进展
国内已有多家公司布局光刻胶原材料。在单体领域,市场普遍认为做得最好的是徐州博康,其拥有品种最多、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。据公司负责人透露,外销方面除信越化学外,其他头部光刻胶厂商均为其客户;自用方面也已打通除单体以外的其他原材料。
在溶剂、光引发剂等价值量占比不高的环节,国内企业表现相对较好,例如溶剂主要成分PMA国内产能占全球总产量的35%,国产光引发剂龙头久日新材产品在国内市占率已接近三成。
常见问题
光刻胶树脂为什么被称为最薄弱的环节?
因为成膜树脂是光刻胶中价值量最大的原材料,约占总材料成本的50%,高端ArF光刻胶中树脂价值量占比更高,可达97%以上。而各类光刻胶所需树脂几乎全部由海外垄断,国内在G线、I线树脂上主要依赖进口,ArF树脂则难以获取,因此成为自主可控绕不开的环节。
国产光刻胶树脂产业化的主要瓶颈是什么?
一是合成技术的Know-how积累,尤其是能控制分散度的阴离子聚合,工业化条件苛刻,仅有少数企业做得好;二是单体的稳定供应,单体纯度要求达99.5%、金属离子含量小于10亿分之一,目前能稳定满足的供应商只有四五家。
国内企业在光刻胶原材料上进展如何?
国内已有多家公司布局溶剂、单体、树脂、光引发剂等环节。单体领域以徐州博康为代表,其KrF和ArF单体品种与产量居前,ArF单体覆盖80%以上;溶剂与光引发剂环节国内企业配套能力相对较好。整体看,原材料自主可控仍是长期推进的方向。