一、光刻胶：集成电路光刻环节核心材料 ‍

光刻胶是半导体，面板，PCB等领域加工制造中的关键材料。

光刻胶由树脂，感光剂，溶剂，光引发剂等组成的混合液态感光材料。

原理是利用光化学反应，经光刻工艺将所需要的微细图形转移到加工衬底上，来达到在晶圆上刻蚀出需的图形的目的。

从光刻胶的发展历程看，从20世纪50年代至今，光刻技术经历了紫外全谱（300-340nm），G 线（436nm），I 线（365nm），深紫外（Deep Ultraviolet，DUV，248nm 和 193nm），以及目前最引人注目的极紫外（EUV，13.5nm）光刻，电子束光刻等六个阶段，随着光刻技术发展，各曝光波长的光刻胶组分（成膜树脂、感光剂和添加剂等）也随之变化。

根据反应机理和显影原理，可以将光刻胶分为正性光刻胶和负性光刻胶。

正性光刻胶形成的图形与掩膜版（光罩）相同，负性光刻胶显影时形成的图形与掩膜版相反。

根据感光树脂的化学结构，光刻胶可分为光聚合型，光分解型和光交联型。

根据应用领域，光刻胶可以分为PCB光刻胶、面板光刻胶和半导体光刻胶。

从光刻胶全球市场来看，根据 Cision 的统计，2019年约有91亿美元的市场规模，且至2022年预计将达到105亿美元，实现复合增长5%。

而其中半导体、LCD、PCB这三类主要的应用场景分别占据了市场空间的24.10%、26.6%、及24.5%，分别对应2019年的市场规模22亿美元、24亿美元、及22亿美元。

Cision 同时也统计了中国光刻胶市场的规模，在2019年约为88亿元人民币，至2022年预计将达到117亿元人民币，实现复合增长15%。

如若我们根据全球光刻胶的应用场景分布来看，在中国大陆所需要的半导体、LCD、及 PCB 的市场需求分别将达到21、23、22亿元人民币。

我们再同时参考 SEMI 对于全球光刻胶市场的统计来看：

2015年约有13亿美元的市场规模，至2020年全球光刻胶（不包含EUV光刻胶）的市场规模已经达到约21亿美元，从2019年至2020年增速超过20%

再看到中国半导体光刻胶市场，在2015年光刻胶市场约为1.3亿美元，而至2020年中国半导体光刻胶市场整体已经增长至约3.5亿美元，且2019年至2020年中国市场的增速约为40%。

中国市场半导体光刻胶的增速在2019年至2020年远超全球光刻胶市场的增速的核心 原因我们认为是中国半导体晶圆代工的产能增速迅猛，因此给中国大陆市场带来个更大的增速，而对于中国代工产线的过去及未来的情况，我们也将在下文进一步展开阐述。

二、集成电路制程提升+晶圆厂扩产，光刻胶价量齐升 ‍

从半导体材料来看，至2020年全球市场规模在539.0亿美元，较2019年同比增长2.2%。

从长期维度来看半导体材料的市场一直随着全球半导体产业销售而同步波动。

虽然半导体芯片存在较大的价格波动，但是作为上游原材料的价格相对较为稳定，因此我们也可以看到半导体材料整体并无巨幅波动，且保持稳定增长的趋势。

此外看到当前半导体市场由于5G时代到来，进而推动下游电子设备硅含量的大增，带来的半导体需求的快速增长，直接推动了各个晶圆厂商的扩产规划。

而芯片的制造更是离不开最上游的材料环节，因此我们有望看到全球以及中国半导体材料市场规模的飞速增长。

在全球半导体材料的需求格局之中，中国大陆从2011年的10%的需求占比，至2019年已经达到占据全球需求总量的16.7%，仅次于中国台湾（21.7%）及韩国（16.9%），位列全球第二。

随着整个半导体产业的持续增长，以及中国大陆不断新建的代工产能，我们有望看到中国大陆半导体材料市场规模增速将会持续超越全球，荣登第一。

在2019年期间，整个半导体材料521亿美元的市场规模之中，半导体晶圆制造材料占据了约63%，达到了328亿元。

晶圆制造材料的持续增长也是源自于当前制造工艺不断升级带来的对于材料的更大的消耗所致。

半导体晶圆制造过程繁琐且复杂，对于的材料大类的设计也超过了9种。

其中光刻胶占比约为5.3%，光刻胶辅助材料6.9%，合计占整体晶圆制造环节材料成本的12.2%。

在智研产业研究院，和 Cision 的统计，中国及全球 IC 用光刻胶的市场规模分别约为 25亿人民币、25亿美金，整体体量并不大。

但是随着中国及全球的晶圆产能持续扩张，以及集成电路制程的不断提升，因此我们的判断中国 IC 光刻胶市场有望向着 100 亿人民币规模发展，而全球 IC 光刻胶的市场规模有望向着超过 50 亿美金的市场规模发展。

2.2 晶圆产能扩产推动光刻胶用量激增

根据IC Insight的统计及预估，在不包含三星、英特尔等 IDM 类型晶圆代工市场而言，2020 年纯晶圆代工市场实现了约19%的增长，达到了677亿美元的市场规模，是过去多年以来最高的增速幅度。

而随着5G带来的硅含量渗透的景气及需求的爆发，未来市场预计将持续增长，至2024年IDM+Pure-Play Foundry 将会有合计约1075亿美元的市场规模。

此外不仅市场规模在不断的提升，看到全球12寸晶圆的产能的增长情况，根据SEMI在2020年10月的《300mm Fab Outlook to 2024》报告所述，在2019年全球12寸晶圆的产能超过540 万片/月，至2024年之时，全球12寸晶圆产能将会超过720万片/月。

全球半导体制造商在2020年至2024年将持续提高8寸晶圆厂产能，预计增加95万片/月，复合增速将达到17%，至2024年将会达到660万片/月的最高历史记录。

而这其中，中国占据大多数产能，在2021年已经达到了18%，在未来的产能不断扩张的情况下，有望占比持续提高。

从全球角度我们看到了晶圆产能无论是 8 寸或者 12 寸均处于高速增长的趋势之中，再聚焦至中国大陆的晶圆产能增长情况来看，更是呈现了较全球产能增长更高的增速，这也将给国产半导体材料带来更大替代契机以及可渗透空间。

2.2 制程提升带来光刻胶价值量提升

在前文第一章节我们看到中国晶圆代工厂商在未来的扩产规划将会十分巨大，8 寸的产能将在未来实现从当前74万片/月增长至135万片/月，12寸产能将从当前 38.9 万片/月增长至145.4万片/月，分别将实现 82%及 274%的增长，将会直接带动半导体的材料需求之外，从产能的扩张的结构来看，12寸晶圆的增速将会远超过8寸晶圆，并且我们认为未来中国的产能制程结构将会逐步升级，带动更大的半导体材料用量的弹性增长。

从 Logic 芯片的角度来看，看到台积电从20Q1开始至21Q1的各制程占收入之比，可以看到在28nm 及其以上的制程收入占比从45%降低至37%，其中5nm制程从0%提升至14%（20Q4达到20%）。

由此可见整体芯片制程不断的向更先进制程的方向发展，而其中将会带动各类集成电路晶圆制造材料的使用量不断地提升。

我们根据IC光刻胶所能使用到的制程节点来看，可以看到随着制程的逐步增长，所用的IC 级光刻胶品种将会逐步发生变化，并且随之带来的IC光刻胶的价值量也将会发生巨大的变化（单位价值量：ArF>KrF>I>G）。

2.3 国产替代黄金机遇，紧抓趋势加速替代

根据我们对于国产替代环境的过去与现在的对比，可以看到中国内资厂商将迎来一个国产替代的机会窗口。

除此之外，在未来随着产品在新晶圆产线上的稳定使用，有望将加速在老产线上的替代，实现对于国产晶圆产线的全面替代。

三、光刻胶长期海外垄断，国产替代空间巨大 ‍

3.1 光刻胶市场中国占比底下，主要以日本为主

如上文所述，光刻胶主要分为三大类，分别为：

1）集成电路半导体；

2）面板；

3）PCB。

从全球的格局上来看此三类光刻胶分别占据了全球光刻胶市场均约25%，但是反观中国光刻胶产业链，中国半导体光刻胶的占比仅有2%，LCD仅为3%，而最为简单PCB光刻胶占比高达94%。

从上图可得中国光刻胶自产光刻胶整体平均仍然处于较为低端的位置，而其中半导体及面板光刻胶虽然有一定的占比，但是也同样处于低于行业技术水平的位置，而纵观全球无论是PCB、面板、及半导体的光刻胶供应格局，均还是以海外及中国台湾供应商为主其中日本占据了绝对龙头。

在光刻胶领域相对较为容易的PCB光刻胶，中国均有厂商在各个领域实现了突破，但是根据前瞻产业研究院的整理，全球的主要PCB供应商还是以日本为主导；

在面板光刻胶领域，全球超过90%的市场被日本、韩国、及中国台湾合力占据。

整体来看，全球光刻胶行业主要被JSR、东京应化、罗门哈斯、信越化学、及富士合理占据，前五大家占据了全球光刻胶领域的86%；如若聚焦到全球半导体用光刻胶领域，前六大家（主要以日本为主）实现了对于市场的87%的占据。

对于光刻胶中的 KrF、ArF、i 线、g 线，其市占率情况如下，仍然是全球几大龙头形成了寡头垄断之势，而中国供应商尚未登榜。

而半导体国产光刻胶的发展速度远远慢于其他产业，原因在于：

1、光刻胶的验证周期长。

光刻胶批量测试的过程需要占用晶圆厂机台的产线时间，在产能紧张的时期测试时间将会被延长。

测试的过程需要与光刻机、掩膜版及半导体制程中的许多工艺步骤配合，付出成本极高。通常面板光刻胶验证周期为1-2年，半导体光刻胶为2-3年。

但验证过之后便会形成长期供应关系，甚至在未来会推动企业之间的联合研发。

2、原材料成膜树脂具有专利壁垒。

树脂的合成难度高，通常光刻胶厂商在合成一种树脂后会申请相应的专利，目前树脂结构上的专利主要被日本公司占据。

3、光刻胶产品品类多，配方需要满足差异化需求。

根据产品需求来调配适合的树脂来满足差异化需求对于光刻胶企业是一大难点，也是光刻胶制造商最核心的技术。

4、材料替代的挑战。

所有性能必须与晶圆产线上的 Baseline 一致，不能比其差，但在某些领域也不能比 Baseline 好。

5、光刻胶工程化挑战。

系统化挑战，反应釜、管线、工艺流程、环境控制都有特殊要求，是各企业的 Know How。

3.2 内资厂商厚积薄发，逐一突破

在外资供应商统治了全球光刻胶行业的基础下，中国内资厂商耗费十多年的时间，在当前已经实现了各大类（除 EUV）光刻胶的突破，实现了厚积薄发的现状，而其中的代表公司分别有：彤程新材、上海新阳、徐州博康、晶瑞股份等等。

随着中国半导体光刻胶逐步突破技术壁垒，实现部分产品种类上对于海外领先者们的替代；此外，随着中国晶圆厂不断扩产新线，我们有望看到中国光刻胶企业产品加速导入新产线，从过去的 Baseline 规则的追逐者向着 Baseline 制定者的身份转变，在巨大的国产替代空间内实现成长的巨大动力。

四、风险提示 ‍

国产替代进展不及预期：

半导体设备及材料新技术难度较高，验证周期较长，具有一定的不确定性；

全球贸易纷争影响：

全球贸易纷争存在不确定性，尤其是科技领域竞争激烈，导致科技产业链具有不稳定性；

下游需求不确定性：

全球经济受疫情影响，下游需求存在不确定性

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作者：国盛证券 郑震湘 佘凌星

报告原名：《半导体材料系列：光刻胶–光刻环节核心，厚积薄发，国产替代》

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