本文来自微信公众号：科工力量（ID：guanchacaijing），作者：吕栋，头图来自：视觉中国
光刻胶是半导体光刻工艺的核心材料，可以决定半导体图形工艺的精密程度和良率。作为半导体制造重要材料，由于技术壁垒和客户壁垒较高，全球半导体光刻胶市场集中度一直很高，市场长期被日美厂商垄断。
在全球各类芯片纷纷缺货之际，行业媒体“集微网”5月26日报道称，由于日本信越化学KrF光刻胶产能不足等原因，导致中国大陆多家晶圆厂KrF光刻胶供应紧张，部分中小晶圆厂KrF光刻胶甚至出现断供，多家晶圆厂正在加速验证导入国内KrF光刻胶。
受此消息影响，27日A股光刻胶板块涨幅在所有板块中排名第一，南大光电收涨9.7%、晶瑞股份收涨20%、上海新阳收涨11.2%。同时，中芯概念、半导体、碳化硅、第三代半导体等板块也大幅上涨。
业内人士称，近期国内外有不少晶圆厂在增加产能，光刻胶生产企业难以快速增产，而且光刻胶产品本身具有保质期，这些都是光刻胶供应紧张的因素。在晶圆厂中，越是先进的工艺，使用的光刻胶越多，虽然光刻胶市场规模不大，但是单价较高，利润率也较高，这成为光刻胶生产企业持续研发的动力。
梳理发现，在国家2002专项等政策扶持下，国内光刻胶近年来已取得不少进展。
其中，南大光电宣布ArF光刻胶25吨产线建设已完成，明年将量产，性能与日本产品同等，已经拿到首个订单；北京科华KrF光刻胶已通过包括中芯国际在内的部分客户认证，并实现批量供货；晶瑞股份g~line/i~line光刻胶量产，KrF光刻胶已进入客户测试阶段，即将研发ArF光刻胶；上海新阳的ArF干法、KrF厚膜等中试光刻胶产品已取得优异的客户端测试结果。
市场规模不大，但必不可少
今年2月，日本福岛近海发生7.3级地震，导致光刻胶大厂信越化学部分工厂停产。5月26日，集微网援引行业人士报道称，信越化学KrF光刻胶产线受到很大程度破坏，至今尚未完全恢复生产。
在产线受到影响和晶圆厂扩产等多方因素下，信越化学不得不停止向中国大陆几家晶圆厂供应KrF光刻胶。虽然东京应化填补了信越化学海外大部分缺失的KrF光刻胶产能，但目前仍存在不小的缺口。
除信越化学KrF光刻胶产线供应出问题外，更重要的原因是，在福岛地震前，KrF光刻胶的产能供应就较为紧张。据央视财经报道，今年年初以来半导体光刻胶供应极为短缺，以往企业每次采购的光刻胶量约在100kg，近期由于原材料短缺，每次只能买到很小的量。一瓶4公斤的光刻胶成本约4~5万元，价格也由于供应紧张开始上涨。
光刻胶又称光致抗蚀剂，它是指由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分构成的对光敏感的混合液体。在紫外光、电子束、离子束、X射线等辐射的作用下，其感光树脂的溶解度及亲和性由于光固化反应而发生变化，经适当溶剂处理，溶去可溶部分可获得所需图像。
光刻胶主要成本构成如下图：
按应用领域分类，光刻胶可分为印制电路板（PCB）光刻胶、显示面板光刻胶、半导体光刻胶及其他光刻胶。目前，国内光刻胶以PCB用光刻胶为主，显示面板、半导体用光刻胶供应量占比极低。
依照曝光波长分类，光刻胶又可分为紫外光刻胶（300~450nm）、深紫外光刻胶（160~280nm）、极紫外光刻胶（EUV，13.5nm）、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。在不同曝光波长的情况下，光刻胶适用的光刻极限分辨率也不尽相同，在加工方法一致时，波长越小加工分辨率更佳。
因此，不同波长光源的光刻机需要搭配相应波长的光刻胶进去光刻。目前半导体光刻胶最常使用曝光波长分类，主要有g线、i线、KrF、ArF和最先进的EUV光刻胶，其中DUV光刻机分为干法和浸润式，所以ArF光刻胶也对应分为干法和浸润式两类。越先进制程相应需要使用越短曝光波长光刻胶，以达到特征尺寸微小化。
前文提到的KrF光刻胶对应曝光波长为248nm，适用的逻辑制程工艺为0.25um~0.11um，晶圆尺寸为8英寸。而中芯国际目前可量产14nm工艺，该工艺需要采用更高端的ArF光刻胶。
国内半导体咨询机构“芯谋研究”企业定制项目一部研究总监王笑龙分析指出，KrF光刻胶主要是面向成熟工艺，而国内晶圆厂也是以成熟工艺为主，所以对KrF光刻胶的需求量还是比较大的。
据电子材料市场研究与咨询服务公司TECHCET预测，2021年半导体制造所需的光刻胶市场规模将同比增长11％，达到19亿美元。从抗蚀剂类型来看，2020年和2021年的光刻胶市场，用于KrF和浸入式ArF的光刻胶市场较高。对于极紫外光刻（EUV），应用范围正在从逻辑芯片扩展到DRAM。2021年的EUV光刻胶市场将超过2000万美元，并且此后还将继续增长，预计到2025年将超过2亿美元。
而根据智研咨询预测，2022年中国大陆半导体光刻胶市场空间将会接近55亿元，是2019年的两倍。不过，相对半导体设备市场来说，光刻胶的规模要小的多。国际半导体产业协会（SEMI）公布的数据显示，中国大陆2020年半导体设备销售总额达到187.2亿美元（约合人民币1224.2亿元）。
虽然市场规模不大，但是光刻胶在芯片制造中必不可少。作为光刻曝光的核心材料，光刻胶分辨率是光刻胶实现器件的关键尺寸（如器件线宽）的衡量值，光刻胶分辨率越高形成的图形关键尺寸越小。
目前，相同用途的光刻胶需要大量投资，行业退出壁垒较大、技术壁垒较高。与此同时，光刻胶厂家为了实现技术保密性，从而会与上游的原料供应商保持密切合作关系，共同研发新技术，增大了客户的转换成本。因此，光刻胶行业的上下游合作处于互相依赖、互相依存的关系，使得客户的进入壁垒较高。
华泰证券2020年11月的研报显示，全球半导体光刻胶市场主要被日本企业高度垄断，并且在越高端的市场垄断地位越明显。目前，全球半导体光刻胶龙头厂商是TOK（东京应化）、信越化学、JSR（日本合成橡胶）、住友化学、富士胶片等日企和美国陶氏化学，这些龙头企业总计占据各半导体光刻胶细分领域超过85%市场份额，其中头部日企在各个细分领域都占据主导地位。
最先进的EUV光刻胶领域则完全被日企所主导，日本的JSR、TOK、信越化学成为EUV光刻胶市场上仅有的实现量产的厂商。目前引入EUV工艺的仅有三星电子和台积电两家公司，日企也将工厂布局到韩国和中国台湾，以便以地理优势保持市场份额。
国内光刻胶取得不少进展
当前，由于全球芯片短缺，台积电、三星、英特尔纷纷开始增加产能，中国大陆晶圆厂也加入扩产队伍。未来几年，随着中芯国际、长江存储、长鑫存储等本土晶圆厂进入产能扩张期，高端光刻胶的国内供应迎来重要窗口。国内从事高端光刻胶研发和生产的公司主要有南大光电、上海新阳、晶瑞股份、北京科华等。
5月11日，南大光电在业绩说明会上透露，目前该公司ArF光刻胶产品开发和产业化项目已完成25吨光刻胶生产线建设，主要先进光刻设备，如ASML浸没式光刻机等已经完成安装并投入使用。
2020年底，该公司自主研发的ArF光刻胶产品成功通过下游客户的使用认证，成为通过产品验证的第一只国内ArF光刻胶，各项光学性能均达到商用胶的水平，可实现先进光刻胶的国内供应，产业化取得关键突破，拿到国内光刻胶的首个订单，实现小批量销售。目前该公司光刻胶产品正在继续发往多个下游客户进行验证工作，验证进展顺利。
南大光电还透露，从目前测试结果看，ArF光刻胶性能上和日本产品达到同等水平，并实现了ArF光刻胶的本土化，打破了被国外长期垄断的被动局面。“用于质量检测的光刻机等量测设备是国外进口的，我们已经配备了，运转良好，没有被卡的顾虑。主要原材料是自己开发和生产的，没有被卡风险。生产设备是联合国内企业研制的，也不存在被卡风险”。
该公司表示，光刻胶项目今年的主要任务是完成主要客户认证，明年启动量产，力争尽早实现盈利。公告显示，“ArF光刻胶产品开发和产业化”是南大光电承接国家“02专项”的一个重点攻关项目。
今年1月，晶瑞股份发布公告，该公司从韩国进口的二手ASML浸没式光刻机到货，可用于研发高端的ArF光刻胶。该公司当时透露，完成中试的KrF光刻胶已进入客户测试阶段，达到0.15μm的分辨率。
另外，根据申港证券2020年11月研报，北京科华的KrF光刻胶已经通过包括中芯国际在内的部分客户认证，并实现批量供货；在G线、i线光刻胶方面，北京科华和晶瑞股份都已实现量产供货。
上海新阳4月28日发布的2020年财报显示，该公司集成电路制造用ArF干法、KrF厚膜等中试光刻胶产品已取得优异的客户端测试结果，采购的用于i线光刻胶研发的Nikon~i14型光刻机，用于KrF光刻胶研发的Nikon~205C型光刻机，用于ArF干法光刻胶研发的ASML~1400型光刻机，用于ArF浸没式光刻胶研发的ASML XT 1900 Gi型光刻机已全部到厂。
需要注意的是，尽管南大光电、晶瑞股份、上海新阳等已宣布光刻胶研发取得重大进展，但光刻胶目前仍不是这些公司的营收支柱。
2020年，南大光电研发投入2.3亿元，占营收比重为38.98%；晶瑞股份研发投入为0.34亿元，占营收比重为3.31%；上海新阳研发投入为0.8亿元，占营收比重为11.57%。
截至发稿，南大光电、晶瑞股份、上海新阳三家公司的市值分别为124亿元、84亿元和128亿元。
芯谋研究王笑龙指出，国内部分号称量产光刻胶的企业，其实出货并不多，因为光刻胶生产出来后还要拿去晶圆厂进行大量验证，并不是短时间就能实现替代，但是国内能实现量产就代表有了更多选择。
本文来自微信公众号：科工力量（ID：guanchacaijing），作者：吕栋