與非網 4 月 29 日訊,目前國內疫情控制效果明顯,各個晶圓廠已經進入全面復工復產期,需求端全面復蘇。但是海外疫情還在持續蔓延,全球半導體供應鏈受到的挑戰也越來越大。在此背景下,光刻膠作為一種用量大但備貨少的材料備受市場關注。

 

目前,國內半導體光刻膠廠商僅實現了 i 線(365nm)和 KrF 線(248nm)兩種光刻膠的規?;慨a,對于更高端的 ArF 以及 EUV 光刻膠尚未有所突破。盡管如此,隨著國內半導體產業對供應鏈的安全愈發重視,各大晶圓廠均加強與國產光刻膠廠商的合作,國產光刻膠廠商也在全力推動研發進度。

 

 

光刻膠國產化迫在眉睫

在半導體所有的化學品中,光刻膠是價格最貴的材料之一,但有效期卻最短(80%以上的光刻膠進廠后有效期僅有 90 天)。為了避免不必要的浪費,晶圓廠正常的原材料庫存并不會太多,通常來說,在滿載的晶圓廠里面需要用到的光刻膠會有 30 多種,部分產品甚至每個月都要進貨。

 

了解到,隨著美國加州發布“就地避難令”,根據當地政府的要求,當地工廠均暫時關閉運營,其中就包括半導體設備工廠以及 JSR、DuPont(杜邦)在內的小部分半導體材料工廠。隨著上述工廠很快就恢復了正常運營,對購買 JSR、DuPont 光刻膠的晶圓廠整體運營并未造成太大影響。

 

不過,由于光刻膠具有極高的技術壁壘,潛在擬進入者很難對光刻膠成品進行逆向分析和仿制。因此,全球光刻膠行業呈現寡頭壟斷格局,長期被日本、歐美的專業公司壟斷,其中,日本的企業占據 80%的全球市場。

 

光刻膠主要企業包括日本的 TOK、JSR、富士、信越化學和住友化學,美國的陶氏化學、歐洲的 AZEM 和韓國的東進世美肯等,而國內在高端光刻膠及配套關鍵材料產品方面一直處于空白狀態,因此,業內對于供應鏈的安全卻愈發擔憂,光刻膠國產化也迫在眉睫。

 

國外企業或已啟動反制機制

據了解,目前國內僅蘇州瑞紅(晶瑞股份子公司)和北京科華具有半導體光刻膠的規?;a能力,二者分別承擔了并完成了國家重大科技項目 02 專項“i 線光刻膠產品開發及產業化”以及“KrF 線光刻膠產業化”項目。

 

晶瑞股份在 2019 年年報中表示,蘇州瑞紅完成了多款 i 線光刻膠產品技術開發工作,并實現銷售,取得揚杰科技、福順微電子等國內企業的供貨訂單,并在士蘭微、吉林華微、深圳方正等知名半導體廠進行測試;高端 KrF 光刻膠處于中試階段。

 

不過,過去一年,晶瑞股份的光刻膠業務實現營業收入 7,915.78 萬元,比上年同期減少 6.02%,毛利率 50.95%,同比下降 2%。

 

北京科華完成了紫外正性光刻膠、集成電路用高分辨 G 線正膠、I 線正膠、KrF 深紫外光刻膠的產線建設和量產出貨,客戶包括中芯國際、華潤上華、士蘭微、華微電子、三安光電、華燦光電等。

 

從南大光電披露的公告顯示,北京科華 2019 年實現營收 7046 萬元,比上年同期的 7895 萬元下滑 10.75%,凈利潤為 545 萬元,上年同期為 1015 萬元。

 

對于業績下滑方面,晶瑞股份和北京科華并未做出解釋。不過,南大光電表示,當我國形成自己的本土化光刻膠產品時,相應的國外壟斷企業必然要啟動反制機制以最大限度的力量阻礙我國自主獨立產業鏈的發展,可能存在與本土企業在國內市場打價格戰的情況,進而阻礙與推遲本土產品進入國內主流市場和隨之要推進的產業化。

 

盡管筆者并不知曉國外企業是否啟動了反制機制,但同樣的事情已經在半導體各個細分行業得到過無數次的驗證。

 

光刻機進場,國內光刻膠廠商加速突圍

值得注意的是,盡管 KrF 光刻膠已經代表了國內目前最先進的光刻膠研發與生產水平,但 KrF 光刻膠只能用于 130nm 以上工藝技術節點的集成電路制造,無法滿足 90nm 以下技術節點的制造工藝。

 

因此,A 股上市公司南大光電、上海新陽已經開始研發更為高端的 Arf 光刻膠。

 

南大光電自 2017 年 6 月開始自主研發 ArF(193nm)光刻膠,2018 年 1 月獲得國家 02 專項之“ArF 光刻膠開發和產業化項目”的立項。

 

“項目開發已經超過三年,但離成功卻還很遙遠。”南大光電在 4 月 10 日回復深交所的關注函時表示,目前“ArF 光刻膠開發和產業化項目”尚未形成量產,正處于光刻膠產品驗證之中,通常需要 12-18 個月,甚至更長的時間。

 

據了解,光刻膠產品量產前需完成光刻膠產品配方開發、應用工藝開發、生產工藝開發、客戶驗證等四個方面的主要工作。

 

筆者從知情人士中得知,南大光電目前尚未開啟驗證工作,其配方開發并未完成,而配方開發是光刻膠產品研發中最重要、最關鍵的基礎工作,國際上只有為數很少的幾家光刻膠公司可以做到產品級 ArF 光刻膠配方的調制,開發難度極大。

 

知情人士進一步指出,在配方開發時,客戶會對光刻膠關鍵曝光數據提出基本要求,光刻膠廠商通過對主要原材料的選擇和配比確定初步配方,其過程要經過成千上萬次的不斷摸索試驗,最后形成多個產品配方,并在客戶測試、驗證、使用過程中不斷調整優化配方,若是在客戶測試階段不達標,光刻膠廠商就只能重新調試。

 

不過,在光刻機進場后,可以加速光刻膠的調試驗證等環節。據悉,2020 年 4 月,南大光電購買的 ASML193 納米浸沒式光刻機已經進入其寧波車間,不過尚需安裝和調試,預計安裝調試需要 4-5 個月的時間。通過這臺進口光刻機,南大光電可以對公司生產的光刻膠產品進行質量驗證。

 

而上海新陽已立項開發集成電路制造用 ArF、KrF、I 線高端光刻膠。

 

據上海新陽在 4 月 22 日回復深交所的關注函時表示,其 KrF 厚膜光刻膠部分產品配方已完成實驗室研發;即將開始生產工藝開發,中試產線在安裝調試建設當中;用于檢測曝光數據和質量分析的光刻機(型號:Nikon-20541,二手機臺)已完成安裝調試,進入試運行階段;主要原材料開發在同步進行;待中試產品產出后進行客戶產線驗證。

 

此外,ArF 干法光刻膠部分產品配方實驗室研發在進行中,生產工藝開發尚未進行,I 線光刻膠產品配方也處于實驗室研發階段,還未開始生產工藝開發和中試產線建設。

 

值得一提的是,雖然在蘇州瑞紅、北京科華、南大光電和上海新陽等企業帶動下,光刻膠國產化加速突圍,但光刻膠主要原材料幾乎被十幾家日本公司所壟斷,而且經常對出口至中國設置障礙。此外,國內了解和掌握集成電路制造用高端光刻膠技術的人才極度匱乏,日美等少數光刻膠企業對此類人才也進行高度管控與流動限制,這也使得國內光刻膠廠商在研發光刻膠這條路上異??部?。