前幾年聊芯片“卡脖子”,業(yè)內(nèi)普遍有個(gè)共識(shí):比起光刻機(jī),EDA、高端光刻膠的限制殺傷力更大。彼時(shí)高端光刻膠市場(chǎng),近乎被日本四家企業(yè)全盤把控,國(guó)內(nèi)晶圓廠處處受制于人,不少人斷言——高端光刻膠我們十年都追不上。
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可如今局勢(shì)徹底反轉(zhuǎn),國(guó)產(chǎn)光刻膠不僅成功沖破日本高端壟斷,各大廠商訂單直接爆滿,部分企業(yè)新增一單就能拿下上千加侖原料需求,大批量產(chǎn)能訂單甚至已經(jīng)排到2027年,國(guó)產(chǎn)材料正式站穩(wěn)芯片高端制造賽道。
先給大家理清光刻膠的分層賽道,就能看懂我們突破的含金量。光刻膠是芯片復(fù)制電路圖形的核心耗材,按照適配光源分為四個(gè)梯隊(duì),難度逐級(jí)攀升:
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第一檔G/i線光刻膠,適配436/365nm光源,用于90nm以上成熟制程,是國(guó)內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)全面國(guó)產(chǎn)化的品類;
第二檔KrF光刻膠,248nm波長(zhǎng),覆蓋28-90nm芯片,也是當(dāng)下國(guó)內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)速度最快、出貨量暴漲的主力品類;
第三檔ArF干式/浸沒式光刻膠,193nm光源,支撐7-14nm先進(jìn)邏輯芯片、3D閃存制造,過(guò)去100%依靠日本進(jìn)口;
第四檔EUV專用光刻膠,13.5nm極紫外光源,適配5nm以下頂級(jí)制程,目前仍在攻堅(jiān)階段。
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過(guò)去十幾年,全球光刻膠市場(chǎng)長(zhǎng)期被日本企業(yè)鎖死,JSR、東京應(yīng)化、信越化學(xué)、住友化學(xué)四家瓜分全球八成以上份額。尤其是ArF高端浸沒式光刻膠賽道,日系廠商實(shí)現(xiàn)完全壟斷,國(guó)內(nèi)晶圓廠采購(gòu)沒有議價(jià)空間,隨時(shí)面臨斷供風(fēng)險(xiǎn)。
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光刻膠研發(fā)門檻極高,業(yè)內(nèi)有公認(rèn)的“不可能三角”:分辨率、靈敏度、線寬粗糙度三者天然互相制衡,很難同時(shí)做到最優(yōu)。想要刻出納米級(jí)精細(xì)線路,就要提升分辨率,配方就要極致精密,可這會(huì)降低感光靈敏度,設(shè)備生產(chǎn)效率大幅下滑;感光反應(yīng)不充分,線路邊緣就會(huì)出現(xiàn)鋸齒毛刺,芯片良品率直接暴跌。
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而EUV光刻膠難度再上一個(gè)臺(tái)階,極紫外光子數(shù)量稀少,曝光過(guò)程極易出現(xiàn)噪點(diǎn),微小雜質(zhì)都會(huì)讓線路圖案大面積失真。除此之外,光刻膠配方由十幾種高純化學(xué)原料調(diào)配而成,雜質(zhì)管控標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到萬(wàn)億分之一級(jí)別,微量金屬雜質(zhì)就會(huì)造成整片晶圓報(bào)廢。
更棘手的是上游原料封鎖,樹脂、光致產(chǎn)酸劑兩大核心中間體,過(guò)去全部掌握在日本企業(yè)手中。就算國(guó)內(nèi)企業(yè)摸透成品配方,上游原料被卡,量產(chǎn)穩(wěn)定性、生產(chǎn)成本都無(wú)從保障。
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經(jīng)過(guò)十余年持續(xù)攻堅(jiān),如今國(guó)內(nèi)頭部廠商已經(jīng)打通全產(chǎn)業(yè)鏈,樹脂、光敏劑實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)量產(chǎn),徹底擺脫對(duì)日原料依賴,從單純分裝加工,升級(jí)為全鏈條自主可控生產(chǎn),這也是晶圓廠敢于簽下數(shù)年長(zhǎng)期大單的核心底氣。
從成本層面看,國(guó)產(chǎn)光刻膠優(yōu)勢(shì)肉眼可見。光刻膠占晶圓制造成本5%-6%,日系廠商壟斷期間長(zhǎng)期對(duì)中國(guó)客戶實(shí)行差別定價(jià),同規(guī)格產(chǎn)品報(bào)價(jià)遠(yuǎn)高于韓臺(tái)廠商。如今國(guó)產(chǎn)ArF光刻膠比日系產(chǎn)品便宜20%-30%,KrF產(chǎn)品價(jià)差更大。一座月產(chǎn)十萬(wàn)片12英寸晶圓工廠,僅光刻膠采購(gòu)一年就能省下數(shù)千萬(wàn)成本,在全球芯片行業(yè)利潤(rùn)承壓的當(dāng)下,這份成本優(yōu)勢(shì)成為國(guó)產(chǎn)替代最強(qiáng)推力。
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疊加中日半導(dǎo)體貿(mào)易摩擦持續(xù)升溫,國(guó)內(nèi)各大晶圓廠主動(dòng)縮減日系光刻膠采購(gòu),給國(guó)產(chǎn)材料創(chuàng)造了絕佳的迭代窗口期。2023年起,中芯國(guó)際、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)等頭部制造廠批量切換國(guó)產(chǎn)光刻膠供應(yīng)鏈,原本流向日系廠商的大額訂單持續(xù)轉(zhuǎn)移。
行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2023年國(guó)內(nèi)KrF光刻膠國(guó)產(chǎn)化率從不足5%躍升至10%以上;對(duì)應(yīng)日本海關(guān)數(shù)據(jù),其對(duì)華光刻膠出口同比下滑超一成,日系材料在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額持續(xù)縮水。
現(xiàn)階段海外市場(chǎng)依舊由日本企業(yè)主導(dǎo),國(guó)產(chǎn)光刻膠的長(zhǎng)期目標(biāo),是持續(xù)迭代技術(shù)、擴(kuò)充量產(chǎn)產(chǎn)能,逐步進(jìn)軍全球海外晶圓廠,一步步蠶食海外市場(chǎng)份額。
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這套需求牽引、整機(jī)協(xié)同的國(guó)產(chǎn)替代路徑,徹底打破日系企業(yè)數(shù)十年的材料壟斷,曾經(jīng)被貼上“做不出高端光刻膠”標(biāo)簽的國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè),如今訂單排滿兩年,真正靠硬實(shí)力扭轉(zhuǎn)全球半導(dǎo)體材料格局。
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