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    光刻胶成为国内半导体制造的一道坎

    2019-04-12 13:16:09 来源: 芯三板
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    作为02专项的重点关注对象,半导体的发展一直牵动人心,日前工信部表示中国半导体设计水平达到7nm,我们离世界先进水平又进了一步。

     
    作为02专项的另一个项目,半导体制造所需的关键性材料光刻胶却一直尘封在角落里,显得不那么引人注目,目前对我们来讲,半导体用的光刻胶严重?#35272;到?#21475;,据不完全数据显示,国产率目前不到5%,离光刻胶国产化?#36141;?#36828;,我国?#24425;?#20174;2000年才开始重视起?#30784;?/div>
     
     
    核心材料
    光刻胶是电子领域微细图形加工关键材料之一,是由感光树脂、增感剂和溶剂等主要成分组成的对光敏感的混合液体,光刻胶是电子化学品中技术最高的材料,光刻胶市场主要分为PCB(线路板)用、平板显示(LCD、LED)用和半导体用三类。
     
    自1959年被发明以来一直是半导体核心材料。光刻胶虽然在整个工艺成本?#21152;?#27604;?#31995;停?#20294;是其对半导体制造的成败具?#33455;?#23450;性作用。今年2?#36335;藎?#21488;积电晶圆污染事件罪魁祸首就是光刻胶出了问题,最终导致将近十万片晶圆报废重做,光刻胶的成败直接关系到半导体的成败。这次台积电直接损失达到5.5亿美元。
     
    市场现状
    随着IC集成?#20154;?#24179;的提高,光刻技术不断向前发展,为了满足集成电路对密?#32676;图?#25104;?#20154;?#24179;的更高要求,半导体光刻胶通过不断缩短曝光波长的方式,不断提高极限?#30452;?#29575;。目前,世界芯片工艺水平已跨入微纳米级别,光刻胶的波长由紫外宽谱逐步至g线(436nm),i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm),以及最先进的EUV(<13.5nm)线水平。在市场中g线和i线光刻胶是使用量最大的,。KrF和ArF光刻胶核心技术基本被日本和美国企业所垄断。
     
     
    2017年半导体光刻胶需求量增长了7%到8%,达到了12亿美元的市场规模,从全球市场来看,5G的到来,物联网的大爆发,未来下游应用功率半导体、传感器、存储器等需求将进一步扩大,光刻胶市场?#27493;?#38543;之?#20013;?#25193;大。
     
    随着需求的增加和技术的进步,我国光刻胶产量也在逐年增加,根据统计资料显示,2017年中国光刻胶行业产量达到了7.56万吨,比2016年增长了0.29万吨,其中?#23601;?#20809;刻胶产量4.41万吨,与7.99万吨的需求?#22350;?#24322;较大。
     
     
    技术壁垒
    光刻胶不仅具有纯度要求高、工艺复杂等特征,还需要相应光刻机与之配对调试。一般情况下,一个芯片在制造过程中需要进行10~50道光刻过程,由于基板不同、?#30452;?#29575;要求不同、蚀刻方式不同等,不同的光刻过程对光刻胶的具体要求也不一样,?#35789;?#31867;似的光刻过程,不同的厂商也会有不同的要求。针对不同应用需求,光刻胶的品种非常多,这些差异主要通过调整光刻胶的配方?#35789;?#29616;。因此,通过调整光刻胶的配方,满足差异化的应用需求,是光刻胶制造商最核心的技术。
     
    高技术壁垒使得日美企业保?#33268;?#26029;效应,日美发达国家的光刻胶生产技术远高于我国,?#28909;紓?#20809;刻胶的阻抗,国际先进水平可以做到15次方以上,而国内企业只能做到10次方。为台积电供货的信越、JSR、陶氏电子都是业内顶尖厂商,就连他们也没法完全保证光刻胶的质量而出现污染事故,新进选手?#27493;?#38754;临更大的挑战。
     
    客户壁垒
    除了技术壁垒高以外,客户壁垒高?#24425;?#26032;进企?#30340;?#20197;立足的重要原因,一方面资金,技术和人员的大量投入是必须的,另一方面,根据马太效应?#31354;咴角?#30340;理论,少数几家大厂掌握着行业绝大多数的客户。
     
    对于光刻胶企?#36947;此擔?#38656;求的定制化与较长的?#29616;?#21608;期,使得一般下游公司不愿意花费更多的成本去重新建立合作关系,?#28909;?#20140;东方,其用于高端面板的光刻胶仍然是国外企业提供的,一方面是国产技术达不到,另一方面是如果换供应商就会有一个相当长的验证周期,这将严重影响产量,在技术与客户壁垒的双重压制下,新进企业很难抢到更大的市场。
     
    对于中国?#23601;?#20809;刻胶产品主要集中在低端的PCB光刻胶,其份额达到了90%以上,高端的半导体光刻市场份额?#25925;?#20010;位数字,放眼国际市场,光刻胶也主要被信?#20132;?#23398;、JSR、陶氏杜邦、富士胶片等化工寡头垄断。高端光刻胶ArF占据了41%的市场份额,并且其附?#21448;?#20063;更高,站在顶端的光刻胶充分享受了行?#36947;?#28070;。
     
     
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