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文、编辑/万物知识局

根据9月11日消息显示，南大光电公司正式宣布消息，他们已经成功自主研发了ArF光刻胶的核心原料，并进入了大规模测试阶段，这意味着公司不再依赖外部供应链，能自给自足。

对于其他不是核心的原材料，公司仍然会从海外购买，但这些原料在国内也有替代品，所以不用担心“卡脖子”问题。

光刻胶是半导体制造中非常关键的一种材料，储存困难，保质期只有半年，如果没有光刻胶，半导体制造就会受到严重影响，比如，2019年日本停止向韩国供应光刻胶，导致三星的芯片质量大幅下降。

那么，光刻胶到底是用来做什么的呢？

简单来说，它就像是在墙上画图的底漆，想象一下，你用报纸剪出一个图案，贴在墙上，然后用油漆喷在上面，当你撕下报纸，图案就会留在墙上，在这个例子里，半导体硅片就是墙，报纸是掩膜，油漆是光线，而光刻胶就是底漆。

看起来似乎很简单，但如果把这面墙缩小一亿倍呢？十亿倍呢？

这个时候这个墙面的底漆的厚度就达到了纳米级别了，而南大光电所研发的ArF光刻胶就是这个底漆的原材料，也就是说它能保证刷出一个7纳米-130纳米的漆面，且不留任何缝隙。

所谓一纳米，具体来说，就是一米的十亿分之一，这个尺度大约是4个原子的大小，或者说是一根针尖的万分之一。

为了更形象地描述这个概念，你可以想象一下：一个一纳米大小的物体放在一个棒球上，就像一个棒球放在整个地球表面上那样微小，由此可见，实现这个尺度的技术难度是多么巨大。

然后再经过曝光、前烘、显影、刻蚀等一系列步骤，就能把想要的电路图案转移到半导体晶圆上了。

其实看到这里，我们大家能够理解我国在半导体行业的科研人员了，毕竟这个东西太复杂了，咱们普通人刷个普通大白墙还搞不明白呢！

光刻胶行业技术难度大，主要是日本和美国的几家大公司独占鳌头。比如，日本的四大企业：JSR、东京应化、日本信越化学和富士电子材料，它们一手包揽了全球70%的市场。

这几家公司几乎垄断了高级KrF和ArF光刻胶的核心技术，在这之前，中国对这种高级光刻胶非常依赖进口，日本是这个行业的大佬。

现在，中国在光刻胶方面还落后2-3代，但随着半导体和LED行业的快速增长，对光刻胶的需求也在上升。

虽然国家有“大基金”来支持半导体产业，但高端光刻胶的国产化率仍然很低。

美国再次加强了对中国半导体行业的限制，这对我们来说无疑是雪上加霜，他们还联合日本和荷兰，计划全面封锁供应给中国的芯片制造设备，这一招很狠，不仅阻止我们制造高端芯片，连中低端芯片也不让我们生产。

美国还担心我们自己能生产光刻机，所以又让日本禁止出口包括光刻胶在内的23类半导体制造设备，光刻胶就像是相机的胶卷，没有它，即使我们有先进的光刻机，也无法生产芯片。

这家企业其实是南京大学旗下的，一开始并不是专门做光刻胶的，十多年前，南大光电接手了一个国家级的重要项目，目标是生产高纯度的砷烷和磷烷，这两种材料在航天和国防领域有着关键作用，而且长期以来都是被西方国家所垄断。

令人惊喜的是，南大光电不仅完成了任务，而且做得相当出色，现在，他们的砷烷产量已经是世界第一，磷烷也排在世界第二。

由于这个项目的巨大成功，国家决定再次给南大光电“加码”，将光刻胶的研发和生产任务也交给了他们。

为了赢得各方专家和领导的支持，南大光电的技术总监许从应甚至把自己所有的家产都投入到这个项目中，而这样的决心和勇气最终得到了回报。

到了2020年12月底，南大光电成功地研发出了中国第一款自主开发的ArF光刻胶，并且已经通过了客户的严格验证。

你可能会问，既然2020年就研发成功了，为什么现在才开始量产？

原因很简单：从研发到量产需要经过一系列严格的测试和验证，这个过程可能要花费2~3年的时间。

在半导体行业里，更换一种新的光刻胶并不是一件轻而易举的事，首先，你得把新光刻胶的所有性能数据都提供给晶圆厂，让他们跟现有的外国品牌做对比，如果一切都合格，才能进入下一步，也就是制作实验样品。

然后，这些样品需要经过长时间的测试，包括检查产品的良率是否达标，如果一切顺利，才会开始小规模的量产，比如先生产10片，然后观察半年看看性能是否稳定，只有在所有这些测试都通过之后，才会逐渐扩大生产规模。

从客户提出需求到最终替换成功，可能需要长达三年的时间，所以，当我们谈到“国产替代”时，这并不是一蹴而就的事，需要经过一系列复杂的步骤和时间。

“国产替代”并不是一夜之间就能实现的，也不是某个公司发个新闻就算完成了，这是一个可能需要数年的长期过程，而且，老牌的晶圆厂可能并不急于更换光刻胶，新建的晶圆厂反而更愿意尝试国产新品。

有些终端客户现在要求有备选供应商，这也给国产光刻胶带来了新机会，通常来说，国产替代的一个大优点是价格更便宜，但在光刻胶这个领域，价格其实并不是最关键的，因为光刻胶在整个芯片成本中只占了6%左右，厂商更关心的是产品质量和稳定性，如果为了省钱而牺牲了质量，那是绝对不可接受的。

除了需要突破材料和配方技术，光刻胶行业还面临着一系列现实挑战。

首先，全球最多的光刻胶技术专利主要集中在日本、美国和韩国这三个半导体大国手里，而中国只能排在第四位，虽然听起来第四名不算低，但实际上我们在这个领域的市场份额只有7%，我们在这方面的经验是远远落后的。

不光占比低，而且中国有很多企业虽然涉足光刻胶，但这并不是他们的主要业务，这是因为光刻胶市场规模相对较小，即使在半导体行业近年来快速发展的背景下，全国的光刻胶市场也只有大约100亿人民币，其中专门用于半导体的光刻胶市场规模仅为30多亿。

像中芯国际这样的大型企业，每年在光刻胶上的采购额也只有4到5亿人民币，与此同时，从事这个行业需要承担的风险和投入的资金与能赚到的钱完全不成比例，就算你做出来了，但不一定有人买单，他们宁愿花高价去买国外的那些稳定的产品。

比如，晶瑞电材为了一个光刻胶研发项目，购买光刻机就需要花费1.5亿元，这几乎是他们2020年净利润的两倍。

成本实在是太高，作为投资的话，并不是十分明智的选择，虽然前景很好，但商人主要还是图利润，大部分人不愿意用自己的真金白银去赌一个不确定的市场。

还有，如果下游客户因为使用你的光刻胶出现问题，那么可能面临巨额的赔偿，比如，2019年，台积电因为光刻胶受到污染，导致数万片12英寸晶圆报废，直接损失高达5.5亿美元。

所以综合来看，光刻胶行业并不是一个“好生意”，它面临的问题包括：市场规模小，主要由几家大公司垄断，下游客户少，技术难度高，研发成本大，风险高，以及从研发到量产需要很长的时间。

幸运的是，一些国内的光刻胶生产商，正在采取多元化的经营策略，来应对这些挑战，一方面，他们正在投入大量资源和精力进行高端光刻胶产品的研发，以便能够在未来与国际大厂竞争。

这些高端产品通常需要更多的技术投入和更长的研发周期，但一旦成功，将有可能打破现有的市场格局。

另一方面，这些厂商也没有忽视中低端市场和其他相关产业的光刻胶需求，通过生产这些相对容易研发和生产的光刻胶产品，能够获得稳定的营收，这些营收又可以用来支持高端产品的研发活动。

这样一来，即使高端产品的研发需要时间和资金，也不会因为资金链断裂而导致项目的失败。

这种多元化的经营模式，不仅能够帮助这些国产光刻胶厂商在短期内维持运营，还为他们在长期内成功突破技术壁垒和市场垄断提供了可能，通过这种方式，他们能够更好地平衡风险和收益，同时也为国内半导体产业的发展做出了贡献。

现在ArF光刻胶研发出来了，少不了这些企业的共同努力，在这个生意这么难做的情况下，依旧坚持着，但这并不代表我们可以高枕无忧了，毕竟做一道成功的菜，你光有一种材料不行，还需要各种配料，做菜如此，光刻机也是如此，而且光刻机动辄几万或者几十万的零部件，其难度是十分高的。

况且我们面对的海外竞争是十分激烈的，我们就像是落后许多的运动员，不但要比对方快，还要比对方需要更多的耐力，我们在往前跑，对方也在往前跑。

北京东进世美肯公司已经公开表示，他们正在积极研发用于2纳米半导体工艺的关键材料，即High NA光刻胶。

这种先进的光刻胶，将是未来半导体制程中不可或缺的一环，与此同时，台积电也在不断推进技术进步，从现有的5纳米和4纳米制程，逐步向更先进的3纳米制程迈进。

在他们的5纳米制程中，已经使用了多达14层的EUV（极紫外线）光刻技术，而在即将到来的3纳米制程中，对EUV光刻的依赖将更为显著，技术要求也将更为严格。

然而，对于我们来说，在这个关键的EUV光刻机领域，目前还是一片空白，这意味着我们在这个至关重要的技术环节上还有很长的路要走，尤其是当全球竞争对手都在积极推动技术进步的时候。

这种产业就是这样，不光要快，还要安全，最难的点还是你做了不一定有收益，我们必须把它放到整个半导体产业链当中去考量，而不能只把它看做一个百来亿规模的“小产业”。

因为国际形势的复杂严峻，今天的中国光刻胶产业，必须同时去努力解决这三方面的问题：会做，做好，加速做。

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