撰文 | 古 芯
编辑 | 李信马
题图 | IC Photo
国内半导体行业的压力更大了。
5月23日，日本经济产业省发布出口贸易管制令征求意见稿结果，明确对6大类23项半导体设备限制出口，具体为3项清洗设备、11项成膜设备、1项热处理设备、4项曝光设备、3项蚀刻设备、1项测试设备。
相较于3月31日的征求意见稿，正式版的限制范围基本一致，较多细节和技术参数限制更为明确，适用范围包括中国在内的160多个国家及地区，但美国、韩国、新加坡等40余个国家获得豁免，正式实施日期为7月23日。
对此，我国商务部新闻发言人公开表态，日本政府正式出台针对23种半导体制造设备的出口管制措施，这是对出口管制措施的滥用，是对自由贸易和国际经贸规则的严重背离，中方对此坚决反对。
日本此次禁运的23种半导体设备中，中微公司生产的5nm制程光刻机已经进入台积电生产链，热处理、前道涂胶显影设备、清洗、检测等设备均有企业推出符合市场要求的产品，唯独国产高端光刻胶属于空白领域，在此背景下，国产半导体产业链正谋求合力突破高端光刻胶封锁。
01、光刻胶市场格局
光刻胶又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、X 射线等照射或辐射使其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。
据国际半导体产业协会（SEMI）数据显示，光刻胶市场占到晶圆制造材料总市场份额的7%左右，虽然在半导体产业链中占比较小，但光刻胶贯穿半导体光刻工艺中涂胶、曝光+显影、刻蚀、清洗等主要流程，所以光刻胶的质量直接决定了半导体产品的质量。
而且伴随半导体制程的提升，光刻胶需要经受更多的刻蚀次数。65nm制程的刻蚀次数是20次，而5nm制程刻蚀次数增加至160次，复杂度提升了8倍，因此也对高端光刻胶的研制提出更高要求。2019年一季度，中国台积电就曾因为光刻胶质量问题导致10万片晶圆报废。
根据显影原理，光刻胶可分为负性光刻胶和正性光刻胶。在实际生产中，正性光刻胶的应用更为广泛。根据应用场景不同，光刻胶可分为印制电路板（PCB）光刻胶、显示面板（LCD）光刻胶及半导体光刻胶等，广泛用于信息通讯、显示、新能源等多个领域。
现阶段，全球光刻胶市场被5家日本企业垄断，分别JSR、东京应化、信越化学、住友化学、富士胶片，累计占据90%的市场份额，尤其是高端光刻胶市场，日本处于绝对垄断地位。韩国虽然近两年有所突破，但是依旧需要大量进口日本高端光刻胶以满足生产需求。
日本企业垄断光刻胶市场有两个主要原因，一是日本手握全球7成以上的光刻胶专利，二是因为起步早，日本具有完整的光刻胶生产链。
国产光刻胶起步较晚，专利储备量仅占全球光刻胶专利总量的7%，在无法从外部获取高端光刻胶专利的情况下，国内企业研制高端光刻胶时需要反复试验配方比例，从而影响产品质量及其稳定性。目前国产光刻胶企业，主要集中在技术壁垒较低的PCB光刻胶和LCD光刻胶，国产PCB光刻胶份额占比为63%，高端干膜光刻胶主要以进口为主；LCD光刻胶市场方面，彩色和黑色光刻胶市场国产化率较低，仅为6.36%、13.08%左右，触控屏光刻胶逐步实现国产化替代，国产化率在30%-40%左右。
在半导体光刻胶领域，28nm以上成熟制程半导体所需的光刻胶国产化率较高，7nm-28nm先进制程半导体光刻胶领域有所突破，但尚不足以自给，7nm及更先进制程光刻胶处于空白阶段。
成熟制程半导体方面，上海新阳、徐州博康、北京科华三家公司布局较为完善，覆盖G/I线、KrF、ArF四种产品，可满足65nm以上制程半导体制造，除上述三家企业外，东材科技、广信材料、强力新材等企业也在上述领域有所布局。
国内可以生产28nm及以上制程半导体高端光刻胶的企业，目前仅有上海新阳、徐州博康两家，北京科华正在发力攻克ArFi光刻胶。对比目前大陆晶圆代工厂的实际需求，光刻胶研发进程已经明显落后。据中芯国际透露，其14nm制程半导体良率已经可以对标台积电，且于2020年就为华为代工14nm制程麒麟710A芯片并量产，这意味着大陆厂商已经掌握先进制程半导体加工流程，只需相关半导体设备实现国产替代，就可生产高端半导体产品。
02、合力突破光刻胶封锁
由于光刻胶研发需要大量资金投入，为吸引资金，加速国产光刻胶研发进程，国内光刻胶企业近年来愈发抱团，受限制影响最大的华为近年来也在布局光刻胶领域，与相关企业形成合力，共同突破光刻胶封锁。
回顾上述公司发展历程，上海新阳在光刻胶方面的探索源于2016年，自研过程较曲折，于是2017年试图在韩国设立子公司，从事面板显示用黑色光刻胶开发，主要出发点在于色浆和颜料分散控制技术都在日韩企业手中，但是进度慢于预期，以至于不得不终止在韩业务。
2021年1月，上海新阳与北方集成电路技术创新中心（北京）有限公司合作搭建光刻胶验证平台，该平台由ArF光刻机（上海新阳负责提供）和涂胶显影机（北方集成负责提供）组成，用于验证先进光刻胶。
另一家研制ArF、ArFi光刻胶的徐州博康，在2020年通过债转股的形式引入上市企业华懋科技，后者当年买入徐州博康26.2%股权。2021年,华为旗下的哈勃投资斥资3亿,助力其在光刻胶的研发，这也是华为在半导体领域单笔最大投资。
2022年以来，徐州博康在光刻胶相关的技术与工艺环节突破不断，有多款高端光刻胶产品分别获得了国内12寸晶圆厂的相关订单，其中，ArF-immersion产品已经适用于28-45nm制程。截止2023年3月末，徐州博康及其子公司拥有发明专利60余项，承担了国家02专项重点突破EUV光刻胶、国家产业振兴和技术改造项目、江苏省科技成果转化等项目，已经实现光刻胶全产业链覆盖。
除完全自主研发外，国内光刻胶企业还联手韩国，布局高端光刻胶材料的合成与纯化业务。
主营业务为新能源材料的东材科技，2022年顺利完成“年产2万吨MLCC及PCB用高性能聚酯基膜项目”，今年2月公告称出资5500万元，与韩国Chemax、种亿化学共同签署投资协议，计划合资设立成都东凯芯半导体材料有限公司，正式切入高端光刻胶领域。
东材科技还与KIM SUNG JU、KIM DONG JAE、韩国Chemax共同签署投资协议，拟以自有资金2000万元人民币增资入股韩国Chemax，认购其增发股份6000股，占其增资后总股本的9.09%，有望以此为契机，推动高端光刻胶研发进程。
不过值得注意的是，想要证明光刻胶研制成功，必须经过对应制程的光刻机验证。考虑到现阶段购入海外高端光刻机难度极大，国产高端光刻胶研发进程，或许会受限于国产高端光刻机研发进程。
在中国半导体产业链内企业共同协同下，相关企业2021年就已经掌握制造光刻机必需的四大件，分别为光源、物镜、工件台、EDA配套，其中清华大学和华卓精科合作研发出光刻机双工作台已经突破10nm制程，国内企业启尔机电在浸液控制系统上取得了重大突破。
目前我国光刻机国产化率仅为14.29%，但上海微电子此前已经推出90nm整机，正在推进28nm制程光刻机商用。阿斯麦现任总裁温克宁曾公开表示，“物理定律在全球各地都是一样的，中国自己造出光刻机也不是不可能。”
伴随着中国半导体企业的不断努力，高端光刻机、光刻胶实现国产替代指日可待。
免责声明：本网站内容主要来自原创、合作伙伴供稿和第三方自媒体作者投稿，凡在本网站出现的信息，均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性，但不保证有关资料的准确性及可靠性，读者在使用前请进一步核实，并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏，概不负任何法律责任。任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时，应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明，并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后，将会依法尽快联系相关文章源头核实，沟通删除相关内容或断开相关链接。
