光刻胶主要由感光树脂、增感剂和溶剂等主要成分组成,其主要功能是在紫外光、深紫外光或极紫外光等光照或辐射下,光刻胶发生光化学反应,经适当溶剂处理,溶去可溶性部分,便可得到所需的图形。在光刻工艺中,光刻胶被均匀涂布在硅片、玻璃和金属等不同衬底上,经曝光、显影和刻蚀等工序,将掩膜版上的图形转移到薄膜上,光刻胶是PCB、LCD和半导体制造中所需的关键材料。
按照显影效果,光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。如果显影时未曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相反,称之为负性光刻胶,如果形成的图形与掩膜版相同则称之为正性光刻胶。按照应用领域不同,光刻胶可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶和其他用光刻胶。
国内光刻胶发展现状之一:需求持续增长
半导体材料按照用途可分为晶圆制造材料和封装材料,光刻胶属于晶圆制造材料中的一种。从市场规模来看,随着全球半导体行业规模的增长,包括光刻胶在内的晶圆制造材料市场规模不断增长,而且光刻胶在半导体材料中的比例也不断提升。晶圆制造材料市场规模由2013年的227亿美元提升至2018年的322亿美元,GAGR7.24%,而封装材料市场规模则由204亿美元下降至197亿美元,晶圆制造材料占半导体材料的比例由52.7%提升至62%。
过去十年间中国半导体行业增速是全球最快的,相应的对半导体材料尤其是光刻胶的需求也是不断增长。2016-2020年,预计国内晶圆制造材料市场规模由20.9亿美元增长至40.9亿美元,封装材料市场规模由46.8亿美元增长至66.5亿美元,GAGR分别为18.3%和9.2%,尤其是晶圆制造材料将保持两位数增速,晶圆制造材料占半导体材料的比例有望由30.9%提升至38.1%:
另外值得注意的是,中国半导体材料市场规模占全球的比重从2016年的15.8%提升至2018年的16.4%,作为过去几年间全球增长最快的半导体市场,中国对半导体材料的需求日益增长。
在全球半导体材料中,光刻胶及其配套化学品在半导体材料中的比重2018年为9%,在国内这一比重则达到13.61%(2017年数据),其中光刻胶为5.8%,光刻胶配套化学品占比为7.81%,国内对光刻胶的需求持续增长。2017年国内对光刻胶的需求达到7.99万吨,预计2018年达到8.44万吨,而国内产量2017年则为7.56万吨,2018年预计为8.07万吨,光刻胶产量不足是制约国内半导体行业发展的一个不容忽视的因素:
国内光刻胶发展现状之二:供给结构畸形,技术水平明显落后
今年日韩之间的贸易冲突同样不容忽视,而且日本对韩国在关键半导体材料中的卡脖子行为更值得国内投资者警惕和关注,因为在关键半导体材料领域,日本企业占据了市场绝大部分份额,甚至对个别关键材料严重垄断。比如日本短供韩国的氟聚酰亚胺占全球市场总产量的90%,而氟聚酰亚胺材料是用于制造电视和智能手机显示面板必不可少的材料。2018年全球光刻胶市场中,日本JSR、东京应化、信越化学和富士电子材料四家企业的市场份额合计占到72%:
中国光刻胶行业也是在国外高度垄断的情况下曲折前进的。2011年至今国内光刻胶市场的总体特征是规模不断提升,但产量赶不上需求;国产化率不断提升但供给结构严重失衡;高端产品尤其是半导体光刻胶严重依赖进口,发展水平与国外存在很大差距。
2011年中国光刻胶市场规模仅有30.4亿元,2018年预计市场规模达到62.3亿元,GAGR10.8%,本土光刻胶产量由2011年的2.25万吨增长至2017年的4.41万吨,预计2018年达到4.88万吨,国产化率60%左右:
中国光刻胶行业表明风光的背后是供给结构严重失衡。全球光刻胶产品结构比较均衡,主要的三大应用领域PCB、LCD和半导体用光刻胶占比基本相当,反观中国,PCB光刻胶占比达到94.4%,最为关键的半导体用光刻胶占比仅有1.6%:
在技术水平上,中国光刻胶水平与国外也存在很大差距。当前随着半导体工艺不断进步,对半导体光刻胶的要求也越来越高,在<14nm的技术节点上,KrF、ArF等深紫外光光刻胶很难满足其技术要求,虽然利用沉浸式光刻和多重曝光技术,ArF光刻胶可以满足7nm和10nm的工艺节点,但一个原因是用ArF光刻胶实现特定图形变得更加困难,另一个原因是3/5nm的量产箭在弦上,而台积电甚至着手开发2nm的工艺,在此情况下EUV光刻胶将是为数不多的选择之一。EUV光刻胶主要有两种类型,一个是CAR化学放大型,另一个是金属氧化物,JSR已经实现了CAR光刻胶的量产。反观国内光刻胶厂商,北京科华的非沉浸式ArF光刻胶还在认证阶段,KrF光刻胶刚刚量产,国内另一家知名光刻胶生产企业晶瑞股份子公司苏州瑞红的KrF光刻胶还处于研发阶段,可以说这种技术上的差距是非常明显的:
国内光刻胶发展现状之三:产能规模小,严重依赖进口
PCB的制作主要包括涂胶、前烘、覆盖模板、固化、曝光、显影、坚膜、刻蚀、清洗、去膜和清洗等步骤,其中PCB光刻胶包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶和光成像阻焊油墨等,目前用的最主要的品种是感光线路油墨,因为其具有重复性好、分辨率高等特点,适用于高密度双面和多层PCB板等。湿膜相对于干膜具有高精度、低成本和25-75微米的高分辨率等优势,在具体选择上大型PCB厂商通常选用湿膜光刻胶,干膜则被小型PCB厂商亲睐。国内光刻胶主要以PCB光刻胶为主,从产能及市场规模情况来看,虽然2015年PCB市场规模达到12.6亿美元,占全球市场份额达到70%,但主要厂商产能规模还是偏小,湿膜光刻胶容大感光和飞凯材料的产能分别为3200吨和3500吨,2019年上半年容大感光预计产能扩张到1万吨;光成像阻焊油墨容大感光、广信材料和东方材料产能分别为4800吨、6500吨(2019年上半年扩产至8000吨)和500吨。而在干膜光刻胶方面,晶瑞股份子公司苏州瑞红和北京科华产能很少,几乎可以忽略,需求几乎全部依赖进口。
LCD光刻胶主要有紫外正性光刻胶(TFT光刻胶)、彩色滤光片用光刻胶和LCD触摸屏光刻胶三大类,其中彩色滤光片用光刻胶可分为彩色和黑色两种,且均为负性胶。LCD触摸屏光刻胶国内市场规模较小。
国内LCD光刻胶产能同样较小,国海证券研报指出,主要的厂商比如容大感光、飞凯材料等产能均以千吨计,而且部分还处于研发和试产阶段,国内自给率不足10%,严重依赖进口:
在半导体光刻胶领域,国内厂商同样规模很小,技术已经成熟并可以量产的g/i线光刻胶,北京科华的产能也就500吨而已,半导体光刻胶更加依赖进口:
以上就是当前中国光刻胶行业发展现状,与快速发展的半导体行业相比,光刻胶说实话给中国半导体行业拖了后腿。
国内主要的光刻胶上市公司
飞凯材料:国内LCD光刻胶龙头
飞凯材料的主营业务是从事高科技制造领域适用的紫外固化材料及电子化学材料等的研究、生产与销售,公司核心产品包括紫外固化材料和电子化学材料,其中紫外固化材料包括紫外固化光纤光缆涂覆材料及其他紫外固化材料,前者主要用于保护光导玻璃纤维免受外界影响、保持其足够的机械强度和光学性能等,其他紫外固化材料主要为新型功能材料,用于实现如塑胶表面处理等特殊性能,下游主要是PCB、3C数码电子等。
电子化学材料主要包括湿电子化学品、光刻胶、环氧塑封料、TFT混合液晶等,主要应用于半导体制造、集成电路封装及液晶显示面板生产等领域。
2019年上半年飞凯材料业绩出现较大下滑,上半年营收7.46亿元,同比增长0.5%;归母净利润1.22亿元,同比下降21.36%,公司认为业绩下滑的因素一是为了应对下游光通信及半导体行业需求下滑影响,同时为了加强公司在细分行业市场份额领先优势,公司采取了积极的销售政策,致使相关业务销售额和毛利率下滑,以此推断公司可能采用降价销售策略,影响了整体业绩;二是LCD光刻胶受市场竞争加剧影响,毛利率下滑,业务处于增量不增利的局面;三是上半年继续加大研发支出和资本支出,再加上债务融资规模增大带来的财务费用影响,上半年业绩整体承压。
分产品来看,飞凯材料上半年电子化学材料营收5.21亿元,同比增长5.21%,毛利率45.21%,同比降低7.26个百分点;紫外固化材料营收1.84亿元,同比降低13.97%,毛利率33.65%,同比降低1.58个百分点,其他收入0.41亿元,飞凯材料电子化学材料与紫外固化材料营收占比为69.8%和24.7%。2014-2018年,飞凯材料电子化学品的营收占比由14%提升至65%,而紫外固化光线涂覆材料营收占比由86%下降至31%,公司业务的重点转向以光刻胶为核心的电子化学品业务。
项目收益方面,飞凯材料IPO募投项目中,年产能3500吨的紫外固化光刻胶项目已经累计获得收益6071.71万元,年产3000吨的紫外固化塑胶涂料项目和年产3000吨的紫外固化特种丙烯酸树脂产品技改项目已经合计投入近1亿元,但尚无效益产生。新建项目方面,截止上半年,飞凯材料在建的多个LCD光刻胶相关项目(TFT光刻胶项目、TFT-LCD试验线项目等)完工进度超过75%以上,个别项目极有可能下半年完工并有可能逐步投产,从项目基本概况可以看出,飞凯材料的重心还是放在LCD光刻胶上面:
截止2019年5月,飞凯材料拥有紫外固化光纤涂覆材料产能1万吨,市占率超过60%;紫外固化塑胶涂料产能3000吨,紫外固话PCB光刻胶产能3500吨,年产5000吨的TFT光刻胶生产线在建。外延收购方面,2017年以来飞凯材料相继收购和成显示、大瑞科技和长兴昆电,参股八亿时空,成功进入液晶材料和半导体封装材料领域。
晶瑞股份:国内半导体光刻胶龙头企业
由于北京科华没有上市,目前国内专门从事半导体光刻胶的企业也就是晶瑞股份了,其生产半导体光刻胶的主体是子公司苏州瑞红。晶瑞股份2017年上市,其主要产品包括超高纯试剂、光刻胶、功能性材料和锂电池粘结剂四大微电子化学品,2017年收购江苏阳恒后公司业务切入精细电子硫酸,未来公司将形成双氧水+电子硫酸、光刻胶、功能性材料和锂电池粘结剂四大业务板块。
在超高纯试剂业务方面,晶瑞股份生产的双氧水达到国际最高的G5标准,公司也成功导入华虹半导体供应链中,并进入了中芯国际的供应链中,目前处于验证阶段。晶瑞股份从三菱化学引入的年产9万吨电子级硫酸项目一期项目有望年底落地并逐步放量,在超高纯试剂领域公司即将形成双氧水+电子硫酸+氨水的业务格局。
在半导体光刻胶方面,晶瑞股份的g线光刻胶早就量产,i线光刻胶已经通过中芯国际验证并开始量产。虽然从技术节点来看,i线光刻胶对应的技术节点达到365nm,与当前即将量产的7nm相比,差距不是一点半点,但在中低端制程方面i线光刻胶仍然是使用量最大的半导体光刻胶,在i线光刻胶市场上晶瑞股份仍然可以较大幅度的做到国产化替代,目前在6英寸硅片上g/i线光刻胶国产化率达到20%。至于更加先进的KrF光刻胶,公司目前还处于研发阶段,距离国产化替代还有一定距离,而且从国产化率来看,适用于8英寸硅片的KrF光刻胶国产化率不足5%。
业绩方面,2019年上半年晶瑞股份营收达到3.75亿元,同比增长2.24%;归母净利润0.14亿元,同比下降39.62%。营收结构来看,上半年公司超高纯试剂营收0.8亿元,同比降低32.82%,毛利率24.09%,同比提升4.2个百分点;光刻胶营收0.35亿元,同比下降15.36%,毛利率50.48%,同比降低1.77个百分点;功能性材料和锂电池材料业务营收分别为0.33亿元和1.41亿元,同比增长1.09%和23.56%。公司光刻胶营收下降与当前半导体行业景气度不佳有关,同时从历年营收结构来看,光刻胶营收占比2016年以来一直下降:
总体来看,虽然国内光刻胶市场规模持续增长,但国内企业在光刻胶领域的竞争力与国外大厂相比相差甚远,这种差距不仅体现在公司规模和产能规模上,还体现在技术水平上,在国内光刻胶行业发展过程中,这是我们需要正视的客观事实。
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