黑天鹅之下的国产光刻胶市场:替换提速 任重道远

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【TechWeb】2020年注定是不平凡的一年——贸易争端、全球性新冠疫情,不可否认,世界格局正在悄然发生着变化。14年前,托马斯·弗里德曼在他的《世界是平的》一书中表示,科技和通信领域的进步正大大加速着全球化,“世界正被抹平”。世界正如他预言的那样,全世界的人们空前地彼此接近,半导体产业链的存在就对经济全球化最好的解释,但同时也放大了蝴蝶效应,好处和坏处都在被放大,包括新冠疫情。

近期弗里德曼再次表示,新冠疫情将彻底改变这个世界:对人类来说,最难掌控的事情之一就是指数的力量——一种持续不断地成倍增长的力量,就像大流行病一样。这场疫情过后的世界没有人能够预料,现在的美国和欧洲就好比两三个月前的武汉,以目前全球防控现状来看,全世界都在被卷进这个巨浪之中,中国人艰难而又幸运,早早冲过了浪头。

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“在这场危机结束之前,我们的政治文化可能就会改变。”最先感受到这股巨浪的是半导体厂商。全球规模体量最大的引发剂供应商,位于意大利伦巴第大区的 IGM(艾坚蒙)公司已早早停工。在“武无第二”的半导体行业,这种突发性事件带来的影响往往是全产业链性的,任何一个环节打喷嚏整个产业链就要感冒。

在这场疫情爆发之前,整个中国都在一种卷起袖子加油干的情绪之中,根据 SEMI 统计,2017-2020 年全球约有 63 座晶圆厂新建,其中约有 26 座晶圆厂位于中国大陆。新冠之前,这块土地上正在出现一股建厂大潮之中。

没有人能想到,2020 年的新年会是以这种方式打开,新冠肺炎疫情就像一只黑天鹅,打乱了我们每一个人的生活。在塔勒布看来,黑天鹅事件具备 三个典型的特征:稀有性、极大地冲击性和事后(而不是事前)可预测性

新冠肺炎病毒属于冠状病毒家族,与非典型肺炎病毒 一样,属于 7 种可以感染人的冠状病毒之一。据统计,发生这类黑天鹅事件的概率只有4%,在塔勒布的归类里面,新冠疫情属于不太黑的黑天鹅,病毒虽然传播性强,却气数有时尽,不至于瓦解军心,跟08年金融危机的手足无措无措比起来,疫情在积极防控之下总会过去。从疫情实际情况来看,武汉的实际管理人口约为 1400 万, 按照每天 800 万人次的公共交通计算,相当于平均每人两天乘坐一次市内公共交通。即便假设感染者每一次出门传染 1 个二代患者,那么在不采取任何措施的情况下,平均两天感染者的数量就会翻一倍。这和疫情初期的防疫数据是相吻合的,说明人类有能力预测并战胜这场灾难。如果说疫情是一头野兽,它最终会被关进笼子里。

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这就像经济周期中的一个爆炸点,在它出现的时候对全社会影响非常巨大,但是在加强管制之后不会再有了,经济还是会迅速恢复,疫情期间被压制的消费欲也会在“解封”之后迅速反弹,回顾当年日本大地震和美国911事件,在两个季度以后的经济增速就恢复了正常。

这场疫情带给人们心中的恐惧褪去之后,穿着防尘服的工作人员还是会走进产线,在芯片工厂的黄光区,会再次散发出来浓烈的化学品味道,继而看到的是操作工的净化服上沾满颜色,这就是半导体产业链的上游。

如果要问半导体制造中最昂贵的化学品是什么,光刻胶、抗反射涂层(ARC)和聚酰亚胺(polymide)是当之无愧的前三名。的确,在成本效益地位愈发突出的今天,挑选到价廉物美的光刻胶是光刻工程师的一项重要技术活。

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光刻胶又称光致抗蚀剂,是光刻工艺的关键化学品,主要利用光化学反应将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上。在目前比较主流的半导体制造工艺中,一般需要40步以上独立的光刻步骤,贯穿了半导体制造的整个流程,光刻工艺的先进程度决定了半导体制造工艺的先进程度。

如果说光刻是半导体工业的核心动力,那么光刻胶就是启动这台机器的引燃剂。

光刻胶经过几十年不断的发展和进步,应用领域不断扩大,衍生出非常多的种类,按照应用领域,光刻胶可以划分为印刷电路板(PCB)用光刻胶、液晶显示(LCD)用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。其中,PCB光刻胶技术壁垒相对其他两类较低,而半导体光刻胶代表着光刻胶技术最先进水平。

目前,全球前五大光刻胶厂商占据全球市场约 87%的市场份额。其中,日厂占大,美厂占小,半导体光刻胶国产化还暂时处在一个有心无力的阶段,想必各位对去年的断供事件记忆犹新,其一是美国断了中国的芯片,其二就是日本断了韩国的光刻胶,即使是三星这样的大厂,面对日本的断供依旧束手无策。

日本的光刻胶行业在全球属于龙头领跑的状态,日本 JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率合计达到 72%。其中,在高端半导体光刻胶市场上,全球的 EUV 和 ArF i 光刻胶主要是 JSR、陶氏和信越化学等供应商,占有份额最大的是 JSR、信越化学,TOK 也有研发。

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每家的竞争优势有所不同,以下是一些简单介绍:

1) JSR:全球最大的,技术是最领先的,客户服务的对象主要倾向于三大家:Intel、三星和台积电。JSR 以技术引领整个光刻胶技术发展。产品跨度非常大,从现有的 I-line、KrF、ArF、ArF i、EUV光刻胶,都有产品。下游行业也不仅限于 IC,如封装行业、其他的行业。

2) TOK:专注于做光刻胶及配套试剂,目前在行业里 G、I 线,KrF 和 ArF 都有些市场份额,但是在高端技术上落后于 JSR、陶氏和信越化学。

3) 陶氏:光刻胶事业部已经并到杜邦,光刻胶只是杜邦的一种产品。客户是 Intel、 IBM 体系,在美国和新加坡、中国台湾地区的占有率高,但在大陆市场占有率不是很高。在低端的 6 寸市场的份额较大。

4) 富士电子材料在主流的 IC 的份额不是很大,其实是在 OLED,包括平板显示部分的市占份额很大。

5) 信越化学也是跟 JSR、陶氏一样,都是大化工企业,不光供应光刻胶,也供应 Wafer,供应其他这些材料,主要产品包括 KrF、ArF,ArF immersion 光刻胶,EUV 也在开发。

光刻胶的国产化一直是半导体从业人员的梦想,为了挣钱也为了国家。实现了国产化之后,能防止“卡脖子”也能挣大钱。在整个科技商业大潮中,新冠疫情始终无法要了全球科技大企的命——疫情总会过去,隔离也总会结束,全球的商业工厂都将学会如何与疫情相处。

抗击新冠疫情是目前全球的主旋律,短短的一截RNA核算链打了全球60亿一个响亮的耳光,当然此前还有黑死病、埃博拉、非典等等。不用多说,在新闻里也可以看到疫情有多严重,同时还有各国人民在社交媒体上骂来骂去,但是等这场疫情过去,大家看到的真相依旧是:日本人和美国人占据着全球七成以上的光刻胶市场。为什么?原因很简单,人家的产品质量高、品控严、产线成熟,在一条成熟的产业链上,很难说服厂家用一个初出茅庐的产品替代去背叛已经建立好的产线和合作伙伴,这放在任何人身上都是荒谬的——除非供不上货。在文章开头我就说了,中国人这次是幸运的,疫情来得早过去的也早,至少换来了一个产品试用的机会。其实早在去年六月,这场光刻胶替代加速的战役已经开始了,在今年的2月和3月,股市已经有过两次比较明显的波动,股市就像经济的晴雨表,看懂了股市也就看懂了世界,其中A股光刻胶指数涨幅一度达到8.14%,要是从2019年8月份算起,涨幅达到了221%,这是近期《福布斯》杂志上的一段评论:电子化学品国产化,目前看来已经是大势所趋,有前期基本面支撑,二级市场投资者也愿意买单,光刻胶的短中期市场表现需留意PCB等中低端产品的国产替代进程,长期则是能否与国内半导体芯片产业深度捆绑,突破技术壁垒扩大产能。

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光刻胶向来是中国芯片国产化的一道大坎。根据中国产业信息网数据显示,我国 PCB光刻胶产值占比为94.4%, 而 LCD 和半导体用光刻胶产值占比分别仅为 2.7%和 1.6%。在高端EUV光刻胶市场,中国产业依旧是刚入局的小白,尽管难度很高,中国还是开始了国产替代计划。2014年,国家集成电路产业投资基金成立,首期募集资金规模达1387亿元。近期在国家大基金二期扶持产业发展时,国家开始加大对光刻胶企业的扶持,共募资3387亿,目标是要打造一个完整的半导体生态。

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简而言之,国内下游半导体企业全都采用国产的上游设备、材料、软件系统,从而构建一个研发生态,形成配套效应,下游提出需要,上游快速跟进研发;上游研发新技术,下游快速适用。

目前我国半导体光刻胶生产和研发企业主要有五家,分别为苏州瑞红(晶瑞股份子公司)、北京科华、南大光电、容大感光、上海新阳。

1)苏州瑞红:于 1993 年开始生产光刻胶,承担了国家重大科技项目 02 专项“i 线光刻胶产品开发及产业化”项目,目前 i 线光刻胶量产,KrF 光刻胶处于研发过程。

2) 北京科华:6 寸的 G 线、I 线市场份额较高;8 寸、12 寸里面 I-line、KrF 都有突破,目前份额较小;ArF干法光刻胶已经处于研发及客户认证阶段。

3) 晶瑞股份:子公司瑞红在光刻胶领域深耕多年,率先实现了 i 线光刻胶的量产,可以实现 0.35μm 的分辨率。目前光刻胶产品已有几家 6 寸客户使用,2018 年进入中芯国际天津工厂 8 寸线测试并获批量使用;公司未来重点发展 248nm,将着力发展相关业务。

4) 南大光电:于 2017 年开始研发“193nm 光刻胶项目”,并承担“ArF 光刻胶产品的开发和产业化”02 专项项目。公司已在宁波经济开发区建设 25 吨 KrF 光刻胶生产线,预计三年达产销售。

5)上海新阳:在已立项研发用于逻辑与模拟芯片 ArF 光刻胶基础上,增加用于存储器芯片的半导体厚膜光刻胶(KrF)的研发立项;

6)容大感光:公司原规划于2018年年底建成1000吨的光刻胶生产线,但直至2019年底仍未实现。

2019年12月,容大感光对外表示,已经建立了基本的光刻胶研发、测试平台。未来将会进一步加大对研发的投入,扩大平板显示、发光二极管(LED)、集成电路芯片领域光刻胶的生产产能,实现公司大亚湾工厂千吨级TFT、OLED、mini-LED、micro-LED、IC用光刻胶产品的量产。

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任何事物都需一分为二地看待,疫情给全球人民带来了灾难,也给部分国产企业带来的商机,至于能跑多快,能追多远,也需要看各企业的自家修为。对于广大投资散户来说,现在光刻胶或许不失为一个入局的好时机,国产化替代这是短期内势在必行的事情,况且国家大基金扶持也明显向光刻胶倾斜。然而股市有风险,不建议盲目入局,股神巴菲特曾说过不要在股市投入超过个人财富总额的6%,我对这句话的理解是,即使赔到一无所有,6%不会对个人生活产生重大影响。财富不可一日拥有,国家也不可能一日强盛,每个半导体人都应该记得:日、美加起来拥有光刻胶七成以上的市场,在科技水平方面,甩了中国好几条街,中国人需要在实业上努力。

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