光刻胶：半导体国产替代核心材料，国内厂家有望迎来发展新阶段

光刻胶为半导体核心材料，景气周期与自主可控共振迎来发展新阶段。光刻是半导体加工中最重要的工艺之一，决定着芯片的最小特征尺寸。光刻占芯片制造时间的40-50%，占其总成本的30%。光刻胶是光刻环节关键耗材，其质量和性能与电子器件良品率、器件性能可靠性直接相关。根据SEMI数据，2021年光刻胶在晶圆制造材料市场中占比6.1%，而光刻胶基本被日美垄断，国产化率不足10%。复盘国内光刻胶上市公司股价走势，半导体景气周期与自主可控两大因素对股价影响大。从当前时点看下游普遍预期2 3H2 迎来复苏，景气周期有望筑底回升；年初以来自主可控紧迫性进一步加强，景气周期与自主可控共振光刻胶有望迎来发展新阶段。 Fab厂积极扩产&制程升级重塑光刻胶市场天花板，预计光刻胶市场国内增速高于全球。光刻胶质量性能直接影响芯片性能和良率，为适应集成电路线宽不断缩小的要求，光刻胶波长也在不断缩短，按波长划分可分为G线（ 436nm ）→I线（ 365nm ）→KrF（ 248nm ）→ArF/ArFi（ 193nm /134nm ）→EUV（ 13.5nm ）。根据TECHCET数据2020年全球半导体光刻胶市场中，ArFi光刻胶占据了40%，KrF光刻胶占比33%。受下游晶圆厂扩产&制程升级驱动全球半导体光刻胶量价齐升，市场空间广阔，根据TECHECT数据2021年光刻胶全球市场规模约为19亿美元，2026年有望增长至28.5亿美金，2021~2026 5年CAGR 5.9%。量增：SEMI预计未来全球晶圆产能将持续扩张，光刻胶作为重要耗材需求同步提高；价升：12英寸晶圆占比持续提升，2021年已达68.47%，12英寸芯片所用制程通常在 130nm 以下，且在持续向先进制程转移，随着大硅片趋势&制程结构升级，高端光刻胶的需求将会进一步提升，带动单位面积晶圆消耗的光刻胶价值量上升。随着晶圆产能结构向大陆转移，预计未来国内半导体光刻胶市场将保持高于全球的增速（2022年国内光刻胶市场预计39.3亿元，同比增长35%，同期全球光刻胶增速12.32%）。 从产业链角度看光刻胶存在上游材料/中游配方/下游客户导入等多重壁垒。 ①上游：光刻胶由树脂、光敏剂、溶剂等组分构成，树脂、光敏材料等仍依赖进口；②中游：光刻胶配方需对成百上千种树脂、光敏剂等进行排列组合并不断调整比例才能匹配已有产品的关键参数，需要极强的研发积累，此外测试设备光刻机获取难度大、成本高；③下游：光刻胶性能及量产的稳定性直接影响芯片性能和良率，且光刻胶的验证时间通常在两年以上，因此下游晶圆厂与供应商粘性较强，导入新供应商意愿不强。 高壁垒下日美寡头垄断市场，自主可控背景下国产替代加速。高壁垒下当前全球半导体光刻胶市场呈现日美垄断的格局，2020年全球ArF光刻胶市场前四大厂商(TOK、信越化学、JSR、住友化学)均来自日本，CR4近80%；KrF日美四大厂商TOK、信越化学、陶氏化学、JSR占比近85%。国内企业半导体光刻胶主要集中在g/i线，高端KrF/ArF光刻胶国产化率极低，EUV光刻胶尚处于研发阶段，经过多年积累国内厂家逐渐取得突破：g/i线光刻胶已有多家企业实现规模量产；KrF光刻胶北京科华和徐州博康进展较快，2022年已有多个品种实现销售，此外晶瑞及上海新阳也有少量销售；ArF光刻胶南大光电2021年有产品验证通过，华懋科技、上海新阳也有相关产品进行测试导入；EUV光刻胶：当前国内并无EUV光刻机，各厂商尚处于理论研发阶段。 投资建议：光刻胶是半导体制造的核心材料，其性能直接影响芯片性能和良率。下游扩产预期+制程结构升级驱动光刻胶尤其是高端光刻胶需求提升，随着国产化率提升国内光刻胶市场增速快于全球。而在半导体光刻胶领域目前我国仍然依赖国外进口，自主可控背景下国产替代加速，看好国内厂家在本轮国产替代浪潮中表现，建议关注国内光刻胶布局领先的标的：华懋科技、彤程新材、晶瑞电材、上海新阳、南大光电、雅克科技。 风险提示：下游客户验证不及预期、下游晶圆厂扩产进度不及预期。 投资主题 报告亮点 从产业链角度系统分析了光刻胶行业概况，梳理了国内厂家目前进展情况。文章对光刻胶的重要性进行了阐述，复盘了国内光刻胶标的股价走势，给出了景气周期与自主可控两大影响因素。从光刻胶的分类、构成、发展历史及竞争格局对半导体光刻胶进行了系统阐述，最后对国内外厂商最新进展进行梳理，把握行业发展趋势。 投资逻辑 光刻胶为半导体核心材料，高壁垒下日美企业垄断市场。光刻是半导体加工中最重要的工艺之一，决定着芯片的最小特征尺寸，光刻占芯片制造时间的40-50%，占其总成本的30%；光刻胶是光刻环节关键耗材，其质量和性能与电子器件良品率、器件性能可靠性直接相关，根据SEMI数据2021年光刻胶在晶圆制造材料市场中占比6.1%，随着下游晶圆厂扩产+制程升级光刻胶量价齐升成长空间广阔，根据TECHECT数据预计2022年全球半导体光刻胶市场将达21.34亿美元，同比增长12.32%。而半导体光刻胶基本被日美垄断，国产化率不足10%。 景气周期与自主可控共振迎来发展新阶段。复盘国内光刻胶上市公司股价走势，半导体景气周期与自主可控两大因素影响大，从目前维度看下游普遍预期23H2迎来复苏，景气周期有望筑底回升，年初以来自主可控需求进一步加强，景气周期与自主可控共振光刻胶有望迎来发展新阶段。看好国内厂家在本轮国产替代浪潮中表现，建议关注国内光刻胶布局领先的标的：华懋科技、彤程新材、晶瑞电材、上海新阳、南大光电、雅克科技。 一、光刻胶：半导体晶圆制造核心材料 光刻胶是一种在特定光源照射下发生局部溶解度变化的光敏材料，在集成电路制造中主要用于光刻环节。进行光刻时，在硅片上涂抹光刻胶，掩膜上印有预先设计好的电路图案，光线透过掩膜照射光刻胶，经显影液作用后光刻胶会在晶圆上形成与掩模版一致的图形，再经蚀刻将掩模版上的图案转移到晶圆上。 图表1集成电路光刻和刻蚀工艺流程（以多晶硅刻蚀及离子注入为例） 光刻胶是半导体制造关键材料。光刻是精细线路图形加工中最重要的工艺，决定着芯片的最小特征尺寸。通常半导体芯片在制造过程中需要进行10-50道光刻过程，占芯片制造时间的40-50%，占制造成本的30%。光刻胶是光刻工艺中最重要的耗材，其质量和性能与电子器件良品率、器件性能以及器件可靠性直接相关。根据SEMI数据，2021年光刻胶在全球晶圆制造材料市场中占比6.1%。 图表2半导体晶圆制造材料工序流程 图表3 2021年全球晶圆制造材料市场结构 复盘光刻胶标的走势，景气周期和自主可控共振。复盘2021年以来国内半导体光刻胶标的股价走势两大因素影响较大：（1）半导体景气周期：光刻胶是半导体制造中的关键耗材，市场需求会随半导体周期运行而发生波动；（2）自主可控：当前我国半导体光刻胶大部分依赖进口，国外厂商的供应情况对国内晶圆厂影响大。2021年初海外光刻胶龙头部分光刻胶产品断供&国家大基金对南大光电子公司持股，叠加半导体上行周期驱动了2021年光刻胶标股价上行；2021年下半年开始，随着半导体上行周期逐步见顶，相关标的股价逐渐回落；2022年底，周期见底预期+国家大基金增持驱动光刻胶标的走势再次上行。 图表4半导体光刻胶标的走势复盘 二、下游扩产+制程升级+国产化率提升半导体光刻胶市场广阔 （一）半导体制程升级推动光刻胶技术进步，ArF、KrF为主要品类 根据显示效果的不同，光刻胶可分为正性和负性光刻胶。正性光刻胶在特定光线照射下会发生反应并变成溶剂，曝光部分的光刻胶可以被清除。负性光刻胶中聚合物的短链分子因光照而交联成为长链分子，曝光部分会因此硬化留在基底上，未曝光的光刻胶被清除。 图表5光刻胶分为正性和负性胶 由于负性光刻胶显影时易变形和膨胀，分辨率通常只能达到2微米，因此正性光刻胶的应用更为普及。 图表6正性、负性光刻胶对比 根据曝光波长的不同，目前市场上应用较多的光刻胶可分为G线、I线、KrF、ArF和EUV5种类型。光刻胶波长越短，加工分辨率越高。为适应集成电路线宽不断缩小的要求，光刻胶波长也在不断缩短。g/i线光刻胶诞生于20世纪80年代，当时主流制程工艺在0.8-1.2μm，适用于波长 436nm 的光刻光源。到了90年代，制程进步到0.35-0.5μm，对应波长更短的 365nm 光源。当制程发展到0.35μm以下时，g/i线光刻胶已经无法满足制程工艺的需求，于是出现了适用于248纳米波长光源的KrF光刻胶，和193纳米波长光源的ArF光刻胶，两者均是深紫外光刻胶。EUV（极紫外光）是目前最先进的光刻胶技术，适用波长为 13.5nm 的紫外光，可用于 7nm 以下的先进制程，目前仅有ASML集团掌握EUV光刻胶所对应的光刻机技术。 图表7半导体光刻胶按曝光波长分类及对应应用 高阶制程的芯片并不只采用单一品种光刻胶作为主要材料；在晶圆上通常需要涂多层光刻胶来完成芯片的电路设计，在部分区域的制程要求相对较低，为降低成本，晶圆厂只会在最重要的区域使用高端光刻胶如EUV或ArF/ArFi产品，其余部分则采用技术性能要求相对较低的g/i线、KrF光刻胶。2021年以 28nm 制程为例，全球 28nm 光刻胶产品中，适配 250-130nm 制程的KrF光刻胶占比达到了31%。 图表8 2021年全球 28nm 制程所用光刻胶结构 ArF(i)、KrF光刻胶占据主要市场。根据TECHCET数据，2020年全球半导体光刻胶市场中占比最大的为ArFi，达40%，其次为KrF占比33%，I/G线、ArF（干式）分别占比17%、10%。国内方面，根据SIA数据，2020年我国半导体光刻胶市场中ArF占比40%，KrF占比39%。 图表9 2020年全球半导体光刻胶市场结构 图表102020年国内半导体光刻胶市场结构 （二）下游扩产&制程升级驱动光刻胶市场成长，国产替代浪潮下国内增速高于全球下游需求旺盛驱动半导体硅晶圆市场快速增长。5G、物联网、新能源汽车、人工智能等新兴领域的高速成长贡献半导体市场新的需求增长点。据SEMI统计，2022年全球硅晶圆出货面积达147.13亿平方英寸，同比增长3.9%，销售额达138亿美元，同比增长9.5%，双双创历史新高。下游晶圆市场快速增长驱动下，半导体材料市场同步保持高速增长。根据SEMI数据，2022年全球半导体材料市场规模达727亿美元，同比增长8.9%，其中晶圆制造材料市场达447亿美元，同比增长10.5%。。 图表122017-2022全球半导体材料销售额（亿美元）及同比增速 图表11 2017-2022全球硅晶圆出货面积及销售额 预计晶圆厂产能持续扩张。受半导体下游市场强劲需求驱动，SEMI预计未来几年全球产能将持续扩张，其中全球200mm晶圆产能在2021-2025年间将增长20%，2025年达到每月700万片以上；300mm晶圆产能预计在2023年扩张放缓后继续保持高速增长，于2026年达到每月960万片的历史新高。 图表132018-2025F全球200mm晶圆产能 图表142021-2026F全球300mm晶圆产能 大硅片占比提高&制程节点升级，驱动单位面积晶圆所需光刻胶价值量提升。根据SEMI数据，2000年以来在摩尔定律推动下，12英寸硅片出货面积持续提升，2021年市场份额已大幅提高至68.47%，成为半导体硅片市场的主流产品，预计到2022年市场份额将接近70%。12英寸芯片所用制程通常在 130nm 以下，且在持续向先进制程转移。 另外根据SUMCO统计，逻辑芯片中 28nm 以下先进制程占比由2012年的不足10%提高至2021年的60%以上。随着大硅片趋势&制程结构升级，高端光刻胶的需求将会进一步提升，带动单位面积晶圆消耗的光刻胶价值量不断上升。 图表15全球不同尺寸半导体硅片出货面积占比/% 图表16逻辑芯片技术节点结构 先进制程工艺多次曝光完成一次图形转移，提升半导体光刻胶使用量。集成电路进入