光刻胶：亟待国产化的半导体核心材料
（报告出品方/作者：信达证券，方竞）
光刻胶：半导体产业自主化的关键一环
光刻工艺是半导体制造的核心流程，涵盖前处理、涂胶、曝光、显影、刻蚀等环节，通过将掩模版上的图形转移至基片，实现微细结构的加工。光刻胶作为该过程的关键材料，是一种由溶剂、光引发剂和成膜树脂组成的光化学敏感性混合液体，广泛应用于微电子器件制造，是我国重点发展的电子化学品之一。
根据显影效果，光刻胶可分为正性与负性两类。正性光刻胶在曝光区域溶于显影液，形成的图形与掩膜版一致；负性光刻胶则相反。目前半导体领域以正性胶为主，g线、i线、KrF及ArF光刻胶均采用正胶技术。
按应用领域划分，光刻胶主要包括PCB、LCD和半导体三大类。其中，PCB光刻胶技术门槛最低，而半导体光刻胶要求最高。半导体光刻胶按波长分为g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）和EUV（<13.5nm），波长越短，分辨率越高，适用于更先进制程。
光刻胶位于电子产业链核心位置，上游为精细化工，下游涵盖半导体、PCB、显示面板等。随着半导体制程进入纳米级，光刻胶成为产业链自主可控的关键环节。
光刻胶市场稳定成长，半导体类亟待国产化
全球光刻胶市场稳步增长。据Cision数据，2019年市场规模为91亿美元，预计2022年达105亿美元，年复合增速5%。中国作为全球最大电子产品制造国，光刻胶需求持续扩张。SEMI数据显示，2015–2020年中国光刻胶市场规模从100亿元增至176亿元，年均复合增速达12.0%。
从产品结构看，半导体、LCD、PCB光刻胶各占约27%、24%、24%。其中半导体光刻胶技术难度最高、成长性最强。然而我国本土企业主要集中于技术水平较低的PCB光刻胶，占比高达94%，半导体与面板光刻胶严重依赖进口，国产替代空间广阔。
始于欧美盛于日本，中国大陆能否接棒？
光刻胶产业起源于欧美，1950年代德国Kalle公司开发出g/i线用重氮萘醌型光刻胶。1980年代IBM实现KrF光刻胶自研突破。1995年东京应化率先推出商业化KrF正胶，标志日本主导时代的开启。
此后，ArF与EUV光刻胶相继问世。JSR于2000年推出ArF光刻胶并通过0.13μm工艺认证，东京应化于2001年跟进。东芝于2002年开发出22nm EUV光刻胶，JSR于2011年联合SEMATECH开发出适用于15nm工艺的化学放大型EUV胶。
当前，日本企业在光刻胶领域占据绝对主导地位，JSR、东京应化、信越化学、住友化学等掌握核心技术。由于光刻胶难以逆向分析，行业呈现寡头垄断格局。美国陶氏、韩国东进世美肯亦有布局，但份额较小。国内主要厂商包括晶瑞电材、北京科华、上海新阳、南大光电、华懋科技等，正处于技术积累与产业化突破阶段。
四大核心壁垒即是判断标准
光刻胶产业链存在四大壁垒：原材料、配方、设备与认证。
- 原材料壁垒：需具备单体、树脂、光酸剂等关键成分的合成能力；
- 配方壁垒：涉及多种组分精确配比及工艺调控；
- 设备壁垒：研发依赖ASML、Nikon等高端光刻机，购置成本高昂；
- 认证壁垒：客户认证周期长达数年，且因材料成本占比低，替换意愿弱。
过去受多重壁垒限制，国内企业多集中于低端PCB光刻胶。当前，随着技术积累深化、资本投入加大以及下游国产化需求提升，行业壁垒正逐步松动。
头部企业如北京科华、晶瑞电材已在KrF、ArF领域取得进展，配方与原材料壁垒有望突破。资金充裕推动设备采购加速，ASML光刻机陆续到位。同时，信越化学断供事件促使晶圆厂加快国产材料认证进程，国产光刻胶迎来替代窗口期。
从半导体到PCB，国产光刻胶持续突破
半导体光刻胶：KrF、ArF为核心方向
光刻与刻蚀决定芯片最小特征尺寸，占芯片制造时间的40%–50%，成本约30%。每片硅片通常需经历十余次光刻工序。光刻胶经清洗、涂胶、曝光、显影、刻蚀等步骤，将掩膜图形转移至衬底。
随制程演进，光刻胶感光波长不断缩短：g线(436nm) → i线(365nm) → KrF(248nm) → ArF(193nm) → EUV(<13.5nm)，以满足更高集成度需求。
ArF光刻胶占据半导体光刻胶市场约40%份额，用于130nm–14nm制程（干式用于130–65nm，浸没式用于65–14nm），部分晶圆厂可延伸至7nm。中芯国际2021年一季度收入中，66%来自ArF相关制程，凸显其重要性。
KrF光刻胶占比22%，适用于250–150nm制程；g/i线光刻胶占比24%，用于350nm以上成熟工艺。EUV光刻胶面向7nm及以下先进节点，尚处早期应用阶段，未来潜力巨大。
全球半导体光刻胶市场由日本企业主导，整体市占率超70%。JSR产品覆盖全面，为全球龙头。东京应化、富士电子、信越化学、住友化学等均为主要参与者。
细分领域来看，g/i线市场除日企外，韩国东进世美肯、美国杜邦分别占12%、18%；KrF市场非日系仅杜邦占11%；ArF市场杜邦份额降至4%，基本被日企垄断；EUV光刻胶则由JSR与信越化学两家主导。
国内企业主要包括晶瑞电材（苏州瑞红）、彤程新材（北京科华）、上海新阳、华懋科技（徐州博康）、南大光电等。产品主要集中于g/i线，KrF与ArF仍处于技术攻关与客户验证阶段。
但在高端领域已有突破：
- KrF光刻胶：北京科华、徐州博康已具备批量供货能力；晶瑞电材完成中试；上海新阳通过客户认证并获首单；
- ArF光刻胶：五家企业均已购置ArF光刻机，进入研发或验证阶段。南大光电于2021年7月实现国产ArF光刻胶首次客户认证，迈出关键一步。
随着KrF客户拓展与ArF技术布局推进，国产光刻胶有望实现全面突破。
面板光刻胶：国产化空间广阔
光刻工艺在TFT-LCD制造中至关重要，用于形成TFT电极与彩色滤光片。面板光刻胶主要包括TFT-LCD光刻胶、彩色/黑色光刻胶、触摸屏光刻胶，分别应用于Array制程、CF制备和触控电极制作。
近年来，全球显示产业链向中国转移，京东方、华星光电、惠科等已成为全球主流面板供应商。中国主导的产能扩张带动面板光刻胶需求快速增长。2015–2020年，国内面板光刻胶市场规模从3.07亿美元增至10.2亿美元，年均复合增速达27.14%。
尽管需求旺盛，国产供应能力薄弱。以彩色光刻胶为例，东京应化、LG化学、住友化学、奇美等日韩台企业占据90%以上市场份额。
国内企业正加速国产替代进程：
- 北旭电子：Halftone光刻胶量产，高分辨率产品通过认证，正胶产品实现全系列覆盖；
- 飞凯材料：TFT-LCD光刻胶稳定销售，2021年Q1营收同比增长53%；
- 博砚电子：黑色光刻胶完成中试，技术水平达国际先进；
- 雅克科技：收购LG化学彩色光刻胶业务，掌握核心制程工艺。
PCB光刻胶：国内厂商多点开花
PCB光刻胶是印制电路板关键原材料，占制造成本3%–5%，主要分为干膜、湿膜光刻胶和光成像阻焊油墨。湿膜精度更高、成本更低，正逐步替代干膜；干膜操作简便、环保性好，在高密度电路中有优势。阻焊油墨用于防止焊锡短路，保障PCB安全性与电性能稳定性。
受益于劳动力与资源成本优势，21世纪以来PCB产业向中国转移。2019年全球PCB产值约637亿美元，中国达329.4亿美元，占比超50%，为全球最大生产国。预计2021年产值将达370.5亿美元。
尽管中国拥有近半全球PCB产能，但光刻胶市场仍由日本主导。长兴化学、旭化成、日立化成三家企业占据干膜光刻胶超80%份额；太阳油墨一家即占全球阻焊油墨市场60%。
目前PCB光刻胶国产化率约50%，在三类光刻胶中最高，因技术壁垒相对较低。内资企业已占据国内市场半壁江山，本土生产企业占比六成。
主要企业包括容大感光、广信材料、东方材料、飞凯材料等：
- 容大感光：车载阻焊油墨已应用于多个知名品牌，年销量超100吨；
- 广信材料：年产8000吨感光材料项目进入爬坡期；
- 飞凯材料、容大感光、广信材料：已在湿膜与阻焊油墨领域实现产品投产。
晶圆厂扩产+信越断供，国产替代进入窗口期
晶圆厂扩产潮来袭，光刻胶市场再启成长
为应对5G、新能源汽车、高性能计算等领域对半导体的强劲需求，全球将在未来两年新建29座高容量晶圆厂（19座2022年，10座2023年），新增产能约260万片/月，显著拉动光刻胶需求。
中国大陆扩产尤为积极。长江存储、紫光国微各新增30万片/月产能；中芯国际三条产线在建；晶合集成规划产能达20万片/月。截至2021年8月，国内主要晶圆厂计划扩充产能约468.48万片/月（折8英寸），当年预计新增75.58万片/月。
新建产线对新材料导入更为开放，认证门槛低于成熟产线，为国产光刻胶企业提供了宝贵的发展机遇。
意外事件加剧供不应求，大基金投资彰显信心
2021年2月日本福岛7.3级地震导致信越化学KrF光刻胶产线停产，被迫限制对中国大陆多家晶圆厂供货，部分中小厂断供。信越化学在全球KrF光刻胶市场占比约22%，此次减产造成显著供应缺口，为国产替代提供战略窗口。
断供事件加速了国产光刻胶验证进程。北京科华、上海新阳、徐州博康的ArF干法胶，晶瑞电材的KrF胶等产品已进入客户测试阶段，验证周期有望缩短。
2021年7月，大基金二期出资1.83亿元增资南大光电子公司宁波南大广电，强化其资金实力与产业链协同能力，推动高端光刻胶国产化进程。
加速布局把握机遇，推进光刻胶国产化
晶瑞电材：国内光刻胶领域先驱，加速高端产品科研攻关
晶瑞电材为微电子材料平台型企业，主营光刻胶及配套材料、超净高纯试剂、锂电池材料等。子公司苏州瑞红自1993年起专注光刻胶研发，承担国家“02专项”i线光刻胶产业化项目，产品覆盖IC、TFT-array、LED、封装等领域。
g线、i线光刻胶已量产，客户涵盖中芯国际、扬杰科技、福顺微电子，并在士兰微、吉林华微等进行测试。KrF光刻胶已完成中试，分辨率可达0.25–0.13μm，建成中试线。公司已购入ASML 1900Gi光刻机，启动ArF（193nm）光刻胶研发，目标支持90–28nm制程。
LCD彩色光刻胶方面，与三菱化学合资设立研究所，2019年起批量供应面板厂商。
2020年研发投入3,384.7万元，占营收3.31%，研发人员96人。获授权专利70项，其中光刻胶相关发明专利17项。引进陈韦帆担任光刻胶事业部总经理，强化高端产品研发与市场推广能力。
2020年光刻胶及配套材料销售额达1.79亿元，同比增长16.98%，占公司营收比重提升至17.52%。
北京科华：拥有高端光刻胶自主研发实力，KrF光刻胶实现量产出货
北京科华为彤程新材控股子公司，专注光刻胶及配套试剂研发生产，承担多项国家级重点项目。产品覆盖KrF、I-line、G-line及紫外宽谱光刻胶，已实现KrF、g/i线量产，应用于集成电路、LED、分立器件等领域。客户包括中芯国际、上海华力、长江存储、华润上华、三安光电等。
2016–2020年营收由5613万元增至8929万元，CAGR为12%。2021年上半年营收5647.83万元，同比增长46.74%。研发支出逐年上升，2020年达3780万元，占营收比例约40%。
技术团队由创始人陈昕领衔，具备近三十年行业经验。配备ASML PAS5500/850曝光机、Nikon步进机、TEL ACT8涂胶显影一体机、Hitachi CD SEM等先进设备，支撑产品研发与检测。
产品体系完整，涵盖KrF DK系列、g/i线KMP系列、负胶E3000系列及分立器件专用BN/BP系列。拥有百吨级负胶、千吨级试剂、500吨/年g/i线正胶、百吨级KrF光刻胶生产线。
ArF树脂已进入实验阶段。2021年8月投资6.98亿元建设“ArF高端光刻胶研发平台”，目标实现193nm湿法光刻胶量产，预计2023年末建成。
上海新阳：光刻机陆续到位，加速推进光刻胶产业化
上海新阳主营半导体电子化学品及设备，封装材料市占率国内领先，铜互连电镀液、蚀刻后清洗液已大规模产业化。积极布局高端光刻胶，在ArF干法、KrF厚膜胶、I线胶等领域取得突破。
2020年研发投入8,027.46万元，占营收11.57%，其中半导体业务研发投入占比达20.60%。研发团队161人，95%本科及以上学历，近30%拥有十年以上经验。累计申请专利275项，其中发明专利139项。
正在开发I线、KrF、ArF干法光刻胶及底部抗反射膜（BARC）。KrF厚膜胶已通过客户认证并获首单；ArF干法胶中试产品测试结果优异。子公司芯刻微引入ArF湿法胶核心技术团队，保障研发进度。
已到位Nikon-i14（I线）、Nikon-205C（KrF）、ASML-1400（ArF干法）、ASML XT 1900 Gi（ArF浸没式）光刻机，为全产业链开发提供保障。
定增募资8.15亿元用于高端光刻胶研发产业化，目标2022年KrF厚膜胶稳定量产，2023年ArF干法胶量产，掌握完整知识产权与规模化生产能力。
华懋科技：布局新材料领域，增资博康进军光刻胶
华懋科技主营汽车安全系统部件，市占率领先。通过产业基金形式切入半导体材料领域，延伸产业链。
2020年，子公司东阳凯阳向徐州博康增资3000万元，并提供可转股借款及投资款合计7.7亿元，最终持股26.7%，正式进入光刻胶领域。
徐州博康成立于2010年，专注于中高端光刻材料，构建从单体、树脂、光酸剂到成品的完整产业链。单体客户包括Intel、JSR等国际巨头。
拥有5000㎡研发中心，研发团队200余人，博士硕士占比超50%。配备KrF Nikon S204、ACT8 track、日立CDSEM等先进设备，并承担国家“02专项”子课题。与中科院微电子所、复旦大学等开展合作。
已开发40余种光刻胶产品，覆盖KrF/ArF、g/i线、电子束、超厚负胶等，应用于IC制造、封装、化合物半导体等领域。
新建生产基地建成后将具备1100吨光刻材料、10000吨电子级溶剂产能，年产值预计达20亿元，打造国内技术水平领先的光刻胶制造基地。
南大光电：ArF通过认证，定增加码扩张
南大光电专注高纯电子材料，布局前驱体、电子特气、光刻胶三大半导体关键材料，打破国外长期垄断。
坚持ArF光刻胶自主研发路线，产品可支持90nm–14nm集成电路工艺。2017–2018年先后获批国家“02专项”高分辨率光刻胶与ArF光刻胶产业化项目。建成1500㎡研发中心与百升级中试线，掌握树脂、光敏剂、单体提纯与配方技术。
控股子公司宁波南大光电ArF光刻胶继2020年12月在50nm闪存平台通过验证后，2021年又在55nm逻辑芯片平台通过认证，成为国内首款通过客户验证的国产ArF光刻胶。
2020年研发投入2.32亿元，占营收38.98%，同比增247.54%。研发人员136人，占比19%。累计获专利79项，其中发明专利21项。
拟定增募资1.5亿元用于ArF光刻胶技术开发及产业化，计划2021年底实现25吨/年产能，满足90–14nm制程需求，并建立国内首个专业ArF光刻胶检测评估平台，推动高端光刻胶国产化零的突破。