日本人還沒(méi)封死的光刻膠，我們已經(jīng)火燒眉毛了！

7月23日起，日本針對尖端半導體制造設備出口的限制措施正式生效。

這一次共有6大類(lèi)23種設備被納入出口限制，覆蓋了芯片光刻、刻蝕、檢測各個(gè)環(huán)節。    

如果這些設備要想出口，就得向日本政府申請出口許可證，獲批以后才能出口到特定國家和地區。

這一次日本人的出口限制針對的都是設備，沒(méi)有在半導體材料方面動(dòng)心思，比如這幾年大家一直擔心的光刻膠，就是日本壟斷的一大強項。

但他們真的沒(méi)動(dòng)這個(gè)歪心眼嗎？顯然不是。

就在最近，日本產(chǎn)業(yè)革新投資機構（JIC）同意要收購全球最大的日本光刻膠巨頭JSR，它擁有全球3成左右的光刻膠市場(chǎng)份額。       

那么光刻機就是一堆廢鐵?！?/span>全世界的光刻膠，前五占了80%左右的份額，除了一家美國企業(yè)羅門(mén)哈斯，剩下四家全是日本企業(yè)。
現在10nm制程以下的光刻膠，基本上只有日企能夠生產(chǎn)。 在半導體材料方面，前段工序常用的材料一共19種，其中14種都由日本企業(yè)主導。而在集成電路當中，光刻工藝是最核心、最重要的加工環(huán)節，耗時(shí)達到整個(gè)芯片工藝的40%~50%。      光刻膠又是光刻工藝中最為核心的材料之一，它的純度、質(zhì)量都直接決定芯片的良率。   雖然現在日本人還沒(méi)卡死光刻膠出口，但我們必須得加緊國產(chǎn)化的研制。為啥呢？     因為光刻膠儲存難度很大，保質(zhì)期只有6個(gè)月。   你光刻機被卡了，還能淘個(gè)二手貨拉過(guò)來(lái)湊活用。光刻膠被卡了，那就只有干瞪眼的份兒了。    不管是哪個(gè)國家的半導體產(chǎn)業(yè)，光刻膠一旦被人斷供，那斷供方可真是四兩撥千斤，打蛇打七寸。2019年日本跟韓國翻臉，日本人不準給韓國出口光刻膠。    結果三星半導體第一代3納米制程的芯片良率只有10%~20%，其中一個(gè)重要原因就是三星這次用上的光刻膠材料純度不夠。    這一下倒是把韓國人給逼出來(lái)了，到2022年12月，三星宣布，韓國的東進(jìn)半導體研發(fā)的EUV光刻膠成功應用到芯片生產(chǎn)線(xiàn)上了，東進(jìn)也是第一家把EUV光刻膠本土化到量產(chǎn)水平的韓國公司。說(shuō)了這么多，光刻膠到底是干嘛用的呢？它的作用就是“轉移圖形”。好比說(shuō)你要往墻上刷標語(yǔ)，于是你事先用報紙剪好了窟窿，往墻上一貼，再拿油漆一噴，報紙揭下來(lái)就大功告成了。 現在半導體硅片就是墻，掩膜就是報紙，光線(xiàn)就是油漆，那么光刻膠就是墻體表面（刷的這層白色底漆）。經(jīng)過(guò)曝光、前烘、顯影、刻蝕等一系列步驟，就能把想要的電路圖案轉移到半導體晶圓上了。熟悉“國產(chǎn)替代”這個(gè)話(huà)題的朋友都清楚，咱們國家替代啥都是從低端到高端，一步步慢慢來(lái)的。    光刻膠也一樣。除了半導體集成電路，其實(shí)印刷電路板（PCB），還有顯示面板產(chǎn)業(yè)，都需要用光刻膠，而且市場(chǎng)規模分布比較均勻。這兩類(lèi)比半導體要容易一些，國產(chǎn)化率也高一點(diǎn)。   而在半導體光刻膠內部，又可以分出三六九等。         不同制程的光刻機，對應著(zhù)不同波長(cháng)的光線(xiàn)，對應著(zhù)就得使用不同種類(lèi)的光刻膠。比如大家最關(guān)心的EUV光刻機，最先進(jìn)，用于7納米以下支撐，極紫外光的波長(cháng)小于13.5納米，就得用EUV光刻膠。     稍微容易一點(diǎn)，DUV光刻機，用的是深紫外光，波長(cháng)193納米，得用ArF光刻膠（或者ArFi光刻膠），也可以簡(jiǎn)稱(chēng)“A膠”。再容易一點(diǎn)，制程都不是納米，到了微米級別了，光的波長(cháng)248納米，得用KrF光刻膠，或者叫“K膠”。  相對來(lái)說(shuō)最容易的，就是g線(xiàn)和i線(xiàn)的光刻膠，波長(cháng)436納米和365納米。   價(jià)格上大致來(lái)說(shuō)，g線(xiàn)/i線(xiàn)光刻膠2~3萬(wàn)元/瓶，K膠4~5萬(wàn)元/瓶，A膠6~8萬(wàn)元/瓶，EUV光刻膠10~20萬(wàn)元/瓶。國產(chǎn)替代的過(guò)程就是從易到難的，現在g線(xiàn)和i線(xiàn)的光刻膠市場(chǎng)都有點(diǎn)飽和了，國產(chǎn)化率也比較高。國產(chǎn)替代剛剛走到了K膠和A膠的這一步，而且國產(chǎn)化率極低。國內企業(yè)量產(chǎn)EUV光刻膠這件事，國內企業(yè)幾乎連門(mén)都還沒(méi)摸到。或者換句話(huà)說(shuō)，幾乎我們所有人的智能手機，都是用進(jìn)口光刻膠制成的手機芯片。     具體的壁壘在于：高端光刻膠需要嚴格控制金屬雜質(zhì)含量，但國內精細化工方面水平不足，金屬雜質(zhì)含量比要求的大好幾個(gè)數量級。 另外高端光刻膠生產(chǎn)時(shí)要用到反應釜，反應釜需要鍍膜，防止金屬離子析出，但國內工藝水平較低，相關(guān)設備就得從國外進(jìn)口。而且由于這個(gè)市場(chǎng)太小，國內企業(yè)對研發(fā)反應釜鍍膜技術(shù)的意愿不強烈。   另外就是上游的材料，比如A膠用的溶劑，就得從國外進(jìn)口。      本土企業(yè)提供的絕大多數光刻膠都用在了PCB上，半導體光刻膠本就很少，高端產(chǎn)品自然更少了。不過(guò)好在整個(gè)半導體光刻膠市場(chǎng)中，EUV只占到1%，真正的大頭還在A(yíng)膠和K膠，合計占了82%，這也是我們現階段努力攻破的重點(diǎn)。數據來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，果殼硬科技制圖比如A膠，主要用在130納米到7納米制程的多重曝光過(guò)程中，所以需求量是普通光刻膠的2~4倍。而日本人要國有化的JSR這一家企業(yè)，就占據了全球A膠39%的市場(chǎng)。   所以有時(shí)候看到大家挺激動(dòng)的，我的心情也比較復雜。 比如最近這條新聞：    激動(dòng)歸激動(dòng)，作為酷玩的粉絲，你可以進(jìn)一步追問(wèn)：   如果某某芯片是國產(chǎn)的，那么做芯片的設備有多少是國產(chǎn)的？設備當中的零部件有多少是國產(chǎn)的？零部件當中要用的原材料，又有多少是國產(chǎn)的？  制造過(guò)程中要用的各種材料（比如光刻膠）有多少是國產(chǎn)的？制造這些材料過(guò)程中用到的原料，又有多少是國產(chǎn)的？咱們不是說(shuō)最后必須全盤(pán)100%國產(chǎn)化，必須“眼睛里不揉沙子”。但是咱們應該關(guān)注，有哪些東西，中國人造不出來(lái)是很危險的，你得給自己準備好Plan B。     因為卡脖子問(wèn)題不是只發(fā)生在你手機里的那一枚芯片上。   中國半導體材料的自給率只有10%~15%。   卡脖子的問(wèn)題十分嚴峻，它可能發(fā)生在這條芯片供應鏈上下游任何一個(gè)你聞所未聞的環(huán)節當中。     現在在半導體光刻膠領(lǐng)域，中國有幾家企業(yè)已經(jīng)跑在了前頭，但無(wú)論是營(yíng)收規模，還是產(chǎn)品對應制程的先進(jìn)程度，都還稱(chēng)不上是“巨頭”和“龍頭”，大家可以長(cháng)期關(guān)注他們的發(fā)展進(jìn)程。       比如“南大光電”，這是一家南京大學(xué)的校辦企業(yè)，他們一開(kāi)始并不是做光刻膠的。     十幾年前，南大光電承接了一個(gè)國家攻關(guān)項目，做高純砷烷和磷烷的產(chǎn)業(yè)化，這是兩種在航天和國防領(lǐng)域重要的電子材料，長(cháng)期被西方壟斷。     結果南大光電做成了，現在砷烷產(chǎn)量是世界第一，磷烷世界第二。因為這個(gè)項目的成功，國家有意再給他們“壓擔子”，把光刻膠的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化交給了南大光電來(lái)做。        當時(shí)有股東擔心這個(gè)項目風(fēng)險太大，給公司帶來(lái)?yè)p失，但是南京大學(xué)作為南大光電的大股東，校領(lǐng)導做出了指示：      南大的使命就是要攻克世界級難題，完全支持公司去承擔先進(jìn)光刻膠項目。      為了爭取領(lǐng)導專(zhuān)家對這個(gè)項目的支持，南大光電的技術(shù)總監許從應把自己所有家產(chǎn)投入到這個(gè)項目中。      到2020年12月底，南大光電成功研發(fā)出我國自主開(kāi)發(fā)的第一款ArF光刻膠，并通過(guò)客戶(hù)驗證。據悉南大光電已經(jīng)向中芯國際批量供應55納米與28納米A膠，每個(gè)月700~800瓶，還有1款14納米A膠尚處于中試階段，一個(gè)月50~100瓶。    在研發(fā)光刻膠的過(guò)程中，南大光電離不開(kāi)國家的大力支持。當年有一個(gè)“02專(zhuān)項”，說(shuō)的就是《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要（2006-2020）》16個(gè)重大專(zhuān)項，其中第2項“極大規模集成電路制造裝備與成套工藝”項目，里面就包含光刻膠的攻關(guān)項目。因為半導體材料客戶(hù)認證過(guò)程漫長(cháng)，中間也容易出問(wèn)題，再加上材料價(jià)格對集成電路產(chǎn)品成本影響不大，所以很多半導體下游企業(yè)不愿意主動(dòng)更換材料新品進(jìn)行試用。 但是這樣的話(huà)，國產(chǎn)化的光刻膠搞出來(lái)也會(huì )被束之高閣，無(wú)人問(wèn)津。    02專(zhuān)項就針對這個(gè)痛點(diǎn)，要求1家公司承擔研發(fā)光刻膠的任務(wù)，另一家芯片廠(chǎng)就要承接、評測光刻膠，有購買(mǎi)國產(chǎn)光刻膠的義務(wù)。   也就是說(shuō)承接了02專(zhuān)項以后，南大光電對應出貨的光刻膠專(zhuān)供02專(zhuān)項的客戶(hù)。為了更好地把控光刻膠產(chǎn)品的質(zhì)量穩定性，南大光電用到的一些主要原材料是自己開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的。         其實(shí)光刻膠行業(yè)也越來(lái)越重視上下游“垂直一體化”的水平，也就是光刻膠企業(yè)在多大程度上能自己搞定上游的原材料。      目前徐州博康就是國內唯一一家能夠完全實(shí)現上游材料國產(chǎn)化的公司，也是最受華為青睞的光刻膠公司。     創(chuàng )始人傅志偉也是南大出身，學(xué)的是生物制藥，原本在一家上市的醫藥企業(yè)工作。           后來(lái)在客服記錄查詢(xún)單中，他偶然發(fā)現了一個(gè)頻繁出現的化學(xué)結構，來(lái)自日本，后來(lái)才知道這種東西叫光刻膠，是電子化學(xué)品。      他想在公司內部立項研發(fā)，但被否決了，于是2004年他決定自己創(chuàng )業(yè)，創(chuàng )辦了博康。  當時(shí)資金緊張，實(shí)驗室建在上海的染料廠(chǎng)里面，實(shí)驗臺貼的都是白瓷磚，日本團隊來(lái)考察，以為他們是騙子。    他還有過(guò)一段非常屈辱的經(jīng)歷——   當時(shí)博康和一家光刻膠企業(yè)到國際頂級晶圓廠(chǎng)拜訪(fǎng)，博康是這家光刻膠企業(yè)的上游供應商。但對方跟晶圓廠(chǎng)面談的時(shí)候，要求博康的人出去，遇到不懂的問(wèn)題再叫他們進(jìn)來(lái)。         “甚至我們剛一踏入會(huì )議室，他們就立即拔掉U盤(pán)?！?/span>        經(jīng)過(guò)8年的艱苦研發(fā)，數千批次的反應試驗，他們成功實(shí)現了193納米光刻膠單體研發(fā)和規?；a(chǎn)，在上游材料方面，至今已成功開(kāi)發(fā)出50多款半導體光刻膠樹(shù)脂。2022年以來(lái)徐州博康有多款高端光刻膠產(chǎn)品獲得了國內12寸晶圓廠(chǎng)的相關(guān)訂單，其中ArFi光刻膠已經(jīng)適用于28-45nm制程。         華為哈勃2021年投資了這家企業(yè)，除此之外還有幾十家著(zhù)名的風(fēng)投機構也是博康的投資方。         華為哈勃的投資從側面證明了，這不是一場(chǎng)純粹的財務(wù)投資，而是要讓博康融入華為的整個(gè)供應鏈生產(chǎn)體系當中。         除了南大光電和徐州博康以外，還有多家國內光刻膠企業(yè)在半導體領(lǐng)域用量最大的K膠、A膠方面取得了階段性突破。         也確實(shí)有一部分光刻膠企業(yè)同博康一樣，（創(chuàng )始人）曾經(jīng)從事過(guò)醫藥行業(yè)，因為光刻膠的結構與聚苯乙烯的結構比較相似，而且醫藥工作者對化學(xué)合成分解方面的知識有一定積累。         因為這個(gè)東西難就難在配方上，為了成功研制出一款半導體光刻膠，往往需要幾千次配方試驗，什么樹(shù)脂配什么光引發(fā)劑配什么溶劑，每種原料各放多少。僅僅樹(shù)脂這一項，就需要光刻膠廠(chǎng)商和樹(shù)脂廠(chǎng)商通力配合，明確樹(shù)脂的結構、分子量、范圍，提出合成路線(xiàn)與合成技術(shù)。如果廠(chǎng)商缺乏經(jīng)驗，就要反復嘗試各種分子量和范圍種類(lèi)，開(kāi)發(fā)速度就會(huì )慢。有點(diǎn)類(lèi)似于中國人做菜。         一道西紅柿炒雞蛋，每家每戶(hù)做出來(lái)味道都不一樣。         雞蛋、西紅柿的來(lái)源不一，而且放不放鹽、放不放醬油、放不放糖，風(fēng)味都不同。         在菜譜上你只能看到兩種描述：“少許”和“適量”，剩下您自己琢磨去。                  有中國做光刻膠的企業(yè)試圖通過(guò)挖海外光刻膠人才來(lái)破解配方奧秘。         但其實(shí)大家的防守反擊狀態(tài)都差不多——全公司只有最高層的那么幾個(gè)人知道全部配方，這些人你挖不走；剩下的兵，每個(gè)人最多只知道一部分配方。         不同制程的光刻膠之所以配方不同，最重要的是要在三個(gè)指標上實(shí)現相應制程的目標：分辨率、粗糙度和光敏性。所謂分辨率，就是光刻膠可以得到的最小圖案尺寸。         光敏性就是光刻膠形成圖形所需的最小能量。         粗糙度就是光刻圖案邊緣的粗糙程度。         一般來(lái)說(shuō)，這三個(gè)參數就像個(gè)“三角形”，你只能做到兩方面最優(yōu)。         就像小朋友描線(xiàn)畫(huà)一樣，要描的圖案越小，邊緣描得越精細，就要耗費更多的精力和運筆的力道。不管大家在光刻膠領(lǐng)域看到多么復雜的分子式、用了什么沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)的化學(xué)物質(zhì)，最核心的就是希望光刻膠能在這三方面達到理想的目標。         當然，作為一種復雜的半導體材料，它還有很多其他的參數指標也要滿(mǎn)足一定要求。即便你搞出了配方，即便你做出了所謂“國產(chǎn)替代”的光刻膠，從客戶(hù)驗證到走向量產(chǎn)的周期也長(cháng)達2~3年。        一般來(lái)說(shuō)，如果想在半導體晶圓廠(chǎng)替換掉國外的1款光刻膠，先要把光刻膠的性能參數發(fā)給晶圓廠(chǎng)，他們跟國外光刻膠做對比，如果性能完全相同，進(jìn)入下一步評測階段，制作實(shí)驗片，再向他們的下游客戶(hù)申請替換。         客戶(hù)關(guān)心的是產(chǎn)品良率，如果良率符合要求，可以進(jìn)行替換。然后進(jìn)行小批量量產(chǎn)，在一個(gè)產(chǎn)品上替換，比如小于10片，測試0.5年，觀(guān)察產(chǎn)品穩定性，如果穩定性良好，那么漸漸放量。         一款高端光刻膠，客戶(hù)提出替換需求到評測通過(guò)，可能要一年半。         評測通過(guò)了，從客戶(hù)同意到替換規模漸漸擴大，需要三年左右。         所以請大家重新理解一下“國產(chǎn)替代”。         它不是某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，不是誰(shuí)發(fā)個(gè)新聞稿，某公司做出來(lái)一款東西，就叫“國產(chǎn)替代”了。         對于某些關(guān)鍵產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，它可能是一個(gè)長(cháng)達數年的進(jìn)行時(shí)。         而且說(shuō)實(shí)話(huà)，很多老晶圓廠(chǎng)替換光刻膠的意愿未必很強烈，倒是一些新建的晶圓廠(chǎng)更容易接受光刻膠新品的推薦和試用。         另外一些終端客戶(hù)要求供應商雙軌制，就得選至少一家國產(chǎn)供應商作為備選，也給國產(chǎn)光刻膠企業(yè)帶來(lái)了新的機遇。         一般來(lái)說(shuō)，我們說(shuō)一個(gè)東西實(shí)現“國產(chǎn)替代”了，一大優(yōu)勢是能比進(jìn)口的東西便宜。         但在光刻膠領(lǐng)域，說(shuō)實(shí)話(huà)，下游芯片廠(chǎng)商最在乎的真的不是成本，光刻膠成本可能只占到芯片總成本的6%。關(guān)鍵是東西得穩定使用，不出事兒。省那點(diǎn)錢(qián)如果換來(lái)更低劣的芯片質(zhì)量和良率，他們是一定不會(huì )妥協(xié)的。         如果說(shuō)先進(jìn)制程的光刻機是半導體在設備領(lǐng)域最難突破的“國王”，那么先進(jìn)制程的光刻膠就是半導體在材料領(lǐng)域最難突破的“王后”。         除了材料、配方技術(shù)突破以外，還有很多現實(shí)因素摻雜其中。         全世界掌握最多光刻膠技術(shù)專(zhuān)利的，就是日本、美國和韓國這三大半導體國家，中國只能排在第四位。我們不僅占比低，而且有很多做光刻膠的企業(yè)，光刻膠也并不是他們的主營(yíng)業(yè)務(wù)。         因為這塊蛋糕太小了，這幾年半導體這么蓬勃發(fā)展，全中國光刻膠也就是100億人民幣左右的市場(chǎng)規模，其中半導體光刻膠只有30多億的規模。像中芯國際這么大的廠(chǎng)子，一年光刻膠采購額也就4~5個(gè)億。         而且干這行要擔的風(fēng)險跟要花的錢(qián)、跟能掙的錢(qián)都不成正比。         為了做光刻膠，你得買(mǎi)光刻機啊。         先進(jìn)制程的光刻機，要么買(mǎi)不到，要么死貴死貴的。         以晶瑞電材為例，為了一個(gè)A膠的研發(fā)項目，買(mǎi)光刻機要花1.5億元，相當于他們2020年凈利潤0.8億元的兩倍。         而且一旦下游客戶(hù)用你的光刻膠出了問(wèn)題，那是要巨額索賠的。         2019年臺積電曾因光刻膠受到光阻原料污染導致上萬(wàn)片12英寸晶圓報廢，直接損失達5.5億美元。有的天價(jià)索賠會(huì )讓光刻膠企業(yè)傾家蕩產(chǎn)。         所以這個(gè)行業(yè)，從商業(yè)角度來(lái)說(shuō)，真不算什么“好生意”：         市場(chǎng)小，頭部集中壟斷、下游客戶(hù)面窄、技術(shù)門(mén)檻高、研發(fā)投入大、失敗風(fēng)險高、驗證周期長(cháng)……現在還得再加一條：地緣政治風(fēng)險高。好在一些國產(chǎn)光刻膠廠(chǎng)商，一邊在研發(fā)高端光刻膠產(chǎn)品，另一邊在拿中低端或其他產(chǎn)業(yè)的光刻膠產(chǎn)品營(yíng)收支撐這些研發(fā)。         比如容大感光，最早是做PCB光刻膠的，第二步做的是顯示面板光刻膠，第三步才進(jìn)軍半導體光刻膠，是國內為數不多的覆蓋三大類(lèi)光刻膠產(chǎn)品的企業(yè)。         現在國內幾家頭部液晶面板企業(yè)，比如京東方、華星光電、深天馬，都在使用或測試容大感光的產(chǎn)品。         在半導體光刻膠方面，他們與北京師范大學(xué)和中科院長(cháng)春應化所黃埔先進(jìn)材料研究院展開(kāi)產(chǎn)學(xué)研合作。         資本積累、技術(shù)積累、客戶(hù)積累，要一步步地來(lái)。         包括南大光電都是這樣，他們在年報中都不列出“光刻膠”產(chǎn)品的營(yíng)收，只把它列入了“其他”的范圍，合計占比只有10%左右。我們現在還處在一個(gè)“高筑墻、廣積糧、緩稱(chēng)王”的階段。         在更上游，生產(chǎn)光刻膠的原材料方面，中國也有企業(yè)在行動(dòng)。         圣泉、強力新材等在逐步布局光刻膠樹(shù)脂。        強力新材、久日新材等企業(yè)也具備光刻膠引發(fā)劑量產(chǎn)能力         生產(chǎn)溶劑的企業(yè)就更多了，因為溶劑主要是PGMEA（1,2-丙二醇甲醚乙酸酯），國內自給率較高。經(jīng)過(guò)多年技術(shù)積累，國內已經(jīng)形成一定光刻膠用電子化學(xué)品產(chǎn)能，相關(guān)公司的市場(chǎng)份額逐步提升，國產(chǎn)替代正持續進(jìn)行。       我們面對的海外競爭是非常激烈的，我們不僅要加速跑，還要跑得比外國對手更快才行。     比如上個(gè)月，東進(jìn)世美肯就宣布正在開(kāi)發(fā)2nm半導體工藝核心材料High NA光刻膠。       而臺積電也在從5納米、4納米的制程邁向3納米制程的過(guò)程中。       他們在5納米制程中已經(jīng)用到了多達14層的EUV光刻，3納米制程對EUV光刻的需求量只會(huì )更多，要求也只會(huì )更高。有些產(chǎn)業(yè)就是這樣，保障它的供應安全，比用它本身能掙到多少錢(qián)更重要，我們必須把它放到整個(gè)半導體產(chǎn)業(yè)鏈當中去考量，而不能只把它看做一個(gè)百來(lái)億規模的“小產(chǎn)業(yè)”。會(huì )不會(huì )做，是有和無(wú)的問(wèn)題。高端低端，是優(yōu)和劣的問(wèn)題。產(chǎn)量大小，是多和少的問(wèn)題。因為國際形勢的復雜嚴峻，今天的中國光刻膠產(chǎn)業(yè)，必須同時(shí)去努力解決這三方面的問(wèn)題。我們需要像重視光刻機一樣重視光刻膠。

來(lái)源：科工力量

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