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光刻胶的国产化突围:解决193i与EUV核心耗材的“卡脖子”困境

光刻胶的国产化突围:解决193i与EUV核心耗材的“卡脖子”困境 铂睿纳
2026-01-12
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导读:引言:半导体制造的“血液”与“卡脖子”之痛在半导体制造的数千道工序中,光刻是决定芯片性能和集成度的核心环节,而光刻胶(Photoresist)则是光刻工艺中不可或缺的“血液”。它通过光化学反应,将电路
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引言:半导体制造的血液卡脖子之痛

在半导体制造的数千道工序中,光刻是决定芯片性能和集成度的核心环节,而光刻胶(Photoresist)则是光刻工艺中不可或缺的血液。它通过光化学反应,将电路图精确地转移到硅片上,其性能直接决定了芯片的线宽、良率与成本。

然而,光刻胶的技术壁垒极高,长期以来,全球市场被日本的JSR东京应化(TOK)、信越化学以及美国的陶氏化学等少数巨头垄断。特别是在应用于先进制程的ArF193nm)和EUV(极紫外)光刻胶领域,国产化率极低,成为我国半导体产业链上最突出的卡脖子环节之一 。

一、光刻胶的配方壁垒:一场化学的极致较量

光刻胶并非单一物质,而是一种复杂的高分子化学配方,通常由四种核心组分构成:

1.成膜树脂(Resin):决定光刻胶的机械性能、耐刻蚀性和显影特性。

2.光致产酸剂(PAG):光刻胶的灵魂,在曝光后产生酸性物质,引发树脂的化学反应。

3.溶剂(Solvent):保证光刻胶均匀涂布在晶圆上。

4.添加剂(Additive):用于改善光刻胶的附着力、对比度等性能。

光刻胶的技术壁垒,本质上是对这四种组分极致纯度、精确分子量控制和复杂配方体系的掌握。

国际巨头的光刻胶配方,是经过数十年积累的黑箱,任何一个原材料的微小杂质或分子量分布的偏差,都可能导致晶圆厂良率的断崖式下跌。这种对化学精密度的要求,是国产化突围的首要难点。

二、技术代差:从193iEUV的跨越式挑战

随着芯片制程的不断微缩,光刻光源的波长也在不断缩短,这对光刻胶提出了几何级数增长的挑战。

光刻胶类型

对应光源波长

对应主流制程

技术难度核心

国产化现状(2025-2026)

KrF

248nm

90nm - 180nm

树脂合成与纯度控制

已实现批量供货,国产化率较高。

ArF (干式)

193nm

65nm - 45nm

树脂的透明度与耐刻蚀性

中试阶段,部分企业小批量供货。

ArFi (浸没式)

193nm

28nm - 7nm

双重曝光、高分辨率、缺陷控制

加速突破,南大光电等已通过14nm验证并量产 。

EUV

13.5nm

7nm - 3nm

灵敏度、线边缘粗糙度(LER)、缺陷

研发与小试阶段,预计2028年前实现产业化 。

193i (ArFi)光刻胶是当前国产化突围的重点。它通过浸没式技术和多重曝光,将193nm的光源用于7nm制程,对光刻胶的缺陷控制和高分辨率要求极高。

EUV光刻胶则是下一代技术的制高点。由于EUV光的能量极高,光刻胶需要具备极高的灵敏度(Sensitivity),同时还要保证极低的线边缘粗糙度(LER),这要求光刻胶的化学反应和分子结构必须达到原子级的精确控制。目前,国内EUV光刻胶仍处于实验室向中试线过渡的关键阶段。

三、国产化突围的铁三角模式与最新进展

面对巨大的技术壁垒,国产光刻胶的突围并非单打独斗,而是依赖于材料-设备-晶圆厂的产业协同铁三角模式。

1.头部企业的关键突破

企业名称

核心产品线

最新里程碑(2025-2026)

意义

南大光电

ArF/ArFi光刻胶

ArFi光刻胶通过中芯国际14nm工艺验证,实现量产 。

标志着国产光刻胶首次进入先进制程主流供应链,打破了国外垄断。

彤程新材

KrF光刻胶

KrF光刻胶市占率超40%,并成为台积电二级供应商 。

在成熟制程领域实现国产替代的领先地位,并成功进入国际大厂供应链。

上海新阳

ArF/ArFi光刻胶

ArFi光刻胶进入客户验证阶段,并向上游核心原材料延伸。

积极布局先进制程,通过产业链垂直整合降低原材料风险。

2.核心原材料的向上游延伸

光刻胶的国产化,最终取决于核心原材料的自主可控。国内企业正积极向上游延伸,特别是光致产酸剂(PAG)和特种树脂的合成。通过掌握这些核心配方,才能从根本上摆脱对国际巨头的依赖。

3.标准体系的建立

国家标准的制定是产业成熟的标志。目前,国内正在积极推进《极紫外(EUV)光刻胶测试方法》等国家标准的制定,这将为国产EUV光刻胶的研发和产业化提供统一的规范和依据,加速其进入晶圆厂的验证流程 。

结论与展望:从跟跑并跑

光刻胶的国产化突围是一场涉及化学、材料学、光学和精密制造的系统性工程。

短期展望(2025-2026):国产光刻胶在 KrF/ArF 等成熟和主流制程领域的替代将加速,国产化率有望突破50%

中期展望(2027-2028):EUV光刻胶有望实现从实验室到中试线的突破,填补国内在5nm及以下制程核心耗材的空白。

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