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3月,上海張江高科技園區(qū)的無塵車間內(nèi),一臺(tái)臺(tái)國產(chǎn)浸沒式光刻機(jī)正高速運(yùn)轉(zhuǎn)。在晶圓表面,一束束深紫外光精準(zhǔn)地刻畫著納米級(jí)的電路圖形。與五年前不同的是,此刻流淌在晶圓上的光刻膠,已有相當(dāng)一部分印上了“中國制造”的標(biāo)簽。
曾經(jīng),這里是日本東京應(yīng)化、JSR、信越化學(xué)和美國杜邦牢牢占據(jù)主導(dǎo)的“高地”。一瓶高端ArF光刻膠的價(jià)格曾居高不下,交期長達(dá)半年,且供應(yīng)鏈穩(wěn)定性長期受制于人。彼時(shí),中國芯片制造企業(yè)不得不將國產(chǎn)材料作為“備胎”,僅在非關(guān)鍵制程或緊急情況下謹(jǐn)慎試用。甚至因一次批次波動(dòng)導(dǎo)致整條產(chǎn)線停擺的教訓(xùn),讓許多人心有余悸。
然而,短短數(shù)年間,產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生顯著變化。根據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)(CEMIA)數(shù)據(jù),2025年中國大陸集成電路用光刻膠市場規(guī)模約為68億元。在成熟制程(G/I線)領(lǐng)域,國產(chǎn)化率已超過50%;中高端KrF光刻膠達(dá)到20%-25%;最艱難的ArF光刻膠實(shí)現(xiàn)了從“0”到“1”的量產(chǎn)突破,整體半導(dǎo)體光刻膠國產(chǎn)化率穩(wěn)步提升至20%-25%區(qū)間。
這一轉(zhuǎn)變不僅是數(shù)據(jù)的攀升,更折射出中國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)從“跟跑”向“局部并跑”邁進(jìn)的重要態(tài)勢。
產(chǎn)業(yè)定位:芯片制造的“納米級(jí)畫筆”
光刻是半導(dǎo)體制造中最關(guān)鍵的工藝步驟,占芯片制造時(shí)間的40%-50%、總成本的30%。光刻膠作為光刻環(huán)節(jié)的核心耗材,其質(zhì)量和性能直接決定芯片的良品率與器件性能可靠性。
按曝光波長劃分,光刻膠可分為G線(436nm)、I線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、ArF浸沒式、EUV(13.5nm)。波長越短,解析度越高,技術(shù)難度也呈指數(shù)級(jí)上升。目前,KrF和ArF光刻膠覆蓋了250nm至7nm的絕大部分制程,是半導(dǎo)體光刻膠市場的主力軍。
光刻膠主要由四大組分構(gòu)成,樹脂、光引發(fā)劑、溶劑和添加劑。其中,樹脂占比約40%-50%,是決定成膜性能、分辨率、抗刻蝕性等關(guān)鍵指標(biāo)的核心材料。高端光刻膠的研發(fā)具有顯著的“經(jīng)驗(yàn)科學(xué)”特征。各廠商的配方難以通過分析成品反向獲得,需要對(duì)成百上千個(gè)樹脂、光酸和添加劑進(jìn)行排列組合,并不斷調(diào)整比例,才能實(shí)現(xiàn)與已有產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)的完全匹配。這種技術(shù)特性,加上對(duì)跨學(xué)科高端人才的極高要求,構(gòu)成了極深的行業(yè)護(hù)城河。
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歷史格局:被“卡住”的芯片筆尖
過去三十年,全球光刻膠市場呈現(xiàn)高度寡頭壟斷格局。日本企業(yè)占據(jù)全球約76%的市場份額,美國企業(yè)緊隨其后。在中國市場,這一比例曾高達(dá)90%以上。這種壟斷對(duì)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了三重影響。
一是定價(jià)權(quán)缺失。外企主導(dǎo)定價(jià)體系,高端產(chǎn)品售價(jià)常年居高不下,大幅推高了中國芯片制造成本。二是供應(yīng)鏈脆弱。光刻膠作為關(guān)鍵耗材,其供應(yīng)穩(wěn)定性直接關(guān)系產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)口依賴使國內(nèi)晶圓廠面臨潛在斷供風(fēng)險(xiǎn)。三是技術(shù)封鎖嚴(yán)密。核心配方、合成工藝、檢測標(biāo)準(zhǔn)長期被外企封鎖,中國企業(yè)只能在低端領(lǐng)域摸索,難以觸及高端制程門檻。
全線反攻:從低端到高端的梯度突破
轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2023年至2026年。在政策、資本、技術(shù)三重因素推動(dòng)下,國產(chǎn)光刻膠迎來集體突破期,形成了清晰的梯度發(fā)展格局。
高端突破:ArF光刻膠的“零的跨越”
ArF光刻膠(適配28nm至14nm制程)是國產(chǎn)化難度最高的領(lǐng)域。此前,這一領(lǐng)域國產(chǎn)化率不足1%。
南大光電成為國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)28nmArF光刻膠規(guī)模化量產(chǎn)的企業(yè)。歷經(jīng)10年研發(fā)、上千次配方調(diào)整,其產(chǎn)品良率穩(wěn)步提升,缺陷密度控制達(dá)到國際先進(jìn)水平。根據(jù)公司公告,目前寧波南大光電ArF光刻膠產(chǎn)能為50噸/年,暫未實(shí)施擴(kuò)產(chǎn)。產(chǎn)品已通過中芯國際、長江存儲(chǔ)等頭部晶圓廠認(rèn)證,進(jìn)入正式供應(yīng)鏈。
中端崛起:KrF光刻膠快速上量
彤程新材(北京科華)在KrF光刻膠領(lǐng)域占據(jù)國內(nèi)領(lǐng)先地位,市占率超40%,成為成熟制程芯片、功率器件、傳感器領(lǐng)域的主力供應(yīng)商。上海基地年產(chǎn)能1.1萬噸,可滿足國內(nèi)主流晶圓廠需求。
晶瑞電材也已有多款KrF光刻膠實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨,ArF光刻膠進(jìn)入小批量出貨階段。
低端穩(wěn)固:G/I線光刻膠基本自給
晶瑞電材、容大感光、上海新陽等企業(yè)在G/I線光刻膠領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),國產(chǎn)化率超50%,基本實(shí)現(xiàn)自主可控。
上游突圍:核心原材料不再受制于人
強(qiáng)力新材是全球PCB干膜光刻膠光引發(fā)劑的隱形冠軍,HABI系列產(chǎn)品占全球市場份額的65%以上。其LCD肟酯類光引發(fā)劑全球市占率約40%,位居全球第二。圣泉集團(tuán)布局光刻膠用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等材料。徐州博康等企業(yè)在光致產(chǎn)酸劑、高純樹脂等核心原材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,為國產(chǎn)光刻膠提供全鏈條支撐。
生態(tài)重構(gòu):下游采購邏輯的根本轉(zhuǎn)變
隨著國產(chǎn)光刻膠性能的持續(xù)提升和供應(yīng)鏈安全意識(shí)的增強(qiáng),下游晶圓廠的采購邏輯發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變。
一是戰(zhàn)略定位升級(jí)。國產(chǎn)光刻膠在晶圓廠的供應(yīng)鏈體系中,正從“戰(zhàn)略備選”向“核心供應(yīng)商”演進(jìn)。受國際供應(yīng)鏈環(huán)境影響,下游晶圓廠對(duì)供應(yīng)鏈安全的重視程度顯著提高,將國產(chǎn)材料視為保障生產(chǎn)連續(xù)性的戰(zhàn)略必需品。
二是合作模式深化。產(chǎn)業(yè)觀察顯示,下游客戶與上游材料企業(yè)的合作已從“單向送樣測試”轉(zhuǎn)向“協(xié)同開發(fā)”。晶圓廠愿意共享部分工藝參數(shù),將材料性能與工藝需求深度綁定,共同優(yōu)化缺陷密度。這種深度協(xié)同顯著縮短了從驗(yàn)證到量產(chǎn)的周期。目前,中芯國際、華虹半導(dǎo)體、長江存儲(chǔ)等頭部晶圓廠均加快了對(duì)國產(chǎn)光刻膠的驗(yàn)證進(jìn)度,KrF及以上級(jí)別光刻膠的平均驗(yàn)證周期已從過去的18-24個(gè)月縮短至11個(gè)月左右。
三是采購份額提升。隨著國產(chǎn)材料在良率、穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標(biāo)上不斷追平進(jìn)口產(chǎn)品,部分頭部晶圓廠已開始將國產(chǎn)材料納入核心供應(yīng)商體系,并逐步擴(kuò)大采購份額。以南大光電為例,其ArF光刻膠已通過中芯國際、長江存儲(chǔ)等頭部晶圓廠認(rèn)證,進(jìn)入正式供應(yīng)鏈。
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從“可用”到“好用”仍有距離
國產(chǎn)高端光刻膠的突破值得肯定,但從產(chǎn)業(yè)視角審視,“導(dǎo)入意愿”與實(shí)際“采購比例”之間依然存在客觀差距。這種差距主要源于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的固有特性:
一是驗(yàn)證周期的“時(shí)間差”。半導(dǎo)體材料從驗(yàn)證到大規(guī)模采購?fù)ǔP枰?-2年的周期。雖然晶圓廠的“導(dǎo)入意愿”顯著增強(qiáng),但很多產(chǎn)品仍處于驗(yàn)證或小批量試產(chǎn)階段,尚未轉(zhuǎn)化為大規(guī)模采購訂單。
二是產(chǎn)能爬坡的“滯后性”。即使客戶有很強(qiáng)的采購意愿,如果上游產(chǎn)能無法在短期內(nèi)滿足全行業(yè)需求,實(shí)際的“采購比例”也會(huì)受到物理限制。以南大光電為例,其ArF光刻膠產(chǎn)能目前維持在50噸/年,暫未擴(kuò)產(chǎn)。
三是“信任成本”和“切換成本”仍在起作用。為確保產(chǎn)線良率穩(wěn)定,晶圓廠往往采取“進(jìn)口為主、國產(chǎn)為輔”的雙軌制策略,在關(guān)鍵制程仍謹(jǐn)慎使用國產(chǎn)材料。
此外,在EUV光刻膠領(lǐng)域,國產(chǎn)化率基本為0,完全依賴進(jìn)口。部分超高純度樹脂、光酸劑及特種添加劑仍需突破。日美企業(yè)在高端光刻膠領(lǐng)域積累的大量核心專利,也構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。
國產(chǎn)光刻膠的突圍,從來不是一場“換道超車”的魔術(shù),而是一場關(guān)于每一個(gè)分子、每一個(gè)批次、每一道良率的“笨功夫”長跑。目前,產(chǎn)業(yè)正處于從“意愿高漲”向“比例提升”轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵窗口期。
從“戰(zhàn)略備選”向“核心供應(yīng)商”演進(jìn)
展望未來,國產(chǎn)光刻膠正站在從“戰(zhàn)略備選”向“核心供應(yīng)商”跨越的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張。受益于AI算力、新能源汽車、5G通信等需求拉動(dòng),國內(nèi)12英寸晶圓產(chǎn)能持續(xù)爬坡,帶動(dòng)光刻膠需求穩(wěn)步增長。
政策與市場雙輪驅(qū)動(dòng)。國家大基金三期重點(diǎn)向光刻膠等半導(dǎo)體材料領(lǐng)域傾斜。工信部將光刻膠列入“卡脖子”材料攻關(guān)清單,多地出臺(tái)采購國產(chǎn)光刻膠的補(bǔ)貼政策。
技術(shù)迭代方向清晰。KrF自給率向50%沖刺,ArF向更高端制程延伸,EUV光刻膠開始前期布局。上游樹脂國產(chǎn)化進(jìn)入量產(chǎn)突破期,全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新將持續(xù)加速。
產(chǎn)業(yè)評(píng)價(jià)機(jī)制有望重構(gòu)。行業(yè)呼吁建立“誰用誰評(píng)、誰產(chǎn)誰評(píng)”的市場化評(píng)價(jià)機(jī)制,讓下游晶圓廠、設(shè)備商來評(píng)價(jià)上游材料企業(yè)的價(jià)值,由市場決定產(chǎn)業(yè)資源配置。
從PCB到G/I線,從KrF到ArF,從配方到樹脂,國產(chǎn)光刻膠產(chǎn)業(yè)的突破,是政策引導(dǎo)、資本投入、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)力的結(jié)果。
更重要的是,下游晶圓廠的態(tài)度之變,折射出中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)的成熟。從“被動(dòng)備選”到“主動(dòng)擁抱”,從“單向驗(yàn)證”到“協(xié)同開發(fā)”,國產(chǎn)光刻材料正在跨越從“可用”到“好用”的最后一道門檻。這不僅僅是采購清單的更替,更是產(chǎn)業(yè)鏈信任鏈條的重塑。
當(dāng)每一滴“中國制造”的光刻膠,都能在納米尺度上精準(zhǔn)地流淌成芯,中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的根基才算真正穩(wěn)固。當(dāng)然,EUV的“無人區(qū)”仍在前方,原材料的“最后一公里”尚需打通。
最難的時(shí)候已經(jīng)過去,最好的時(shí)代正在開啟。
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