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光刻胶行业深度：市场空间、国产替代、产业链

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2024-10-16 07:49:35 四川省

光刻胶又名“光致抗蚀剂”，光刻胶具有光化学敏感性，通过利用光化学反应，并经曝光、显影、刻蚀等光刻工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上，是一种图形转移介质。光刻胶被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作，是微细加工技术的关键材料，可应用于PCB、LCD与集成电路等下游领域。光刻胶是泛半导体行业的核心材料。围绕光刻胶行业，下面我们从其应用领域及分类展开探讨，对于光刻胶的重要性及产业链中上游进行细致梳理、对半导体制程提升背景下的市场空间及未来发展前景进行预测，并对其难以突破的技术、认证壁垒进行论述；对国外龙头企业进行复盘，希冀从中找到国产替代的可行路径、给国内相关企业的发展带来启示，希望通过阅读本文对大家了解光刻胶行业带来帮助。

01概述

1.什么是光刻胶光刻胶是利用光化学反应经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需要的微细图形从掩模板转移到待加工基片上的图形转移介质。其中曝光是通过紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射，使光刻胶的溶解度发生变化。光刻胶主要用于微电子领域的精细线路图形加工，是微制造领域最为关键的材料之一，自1959年被发明以来，光刻胶就成为半导体工业的核心工艺材料，随后被改进运用到印制电路板的制造工艺，成为PCB生产的重要材料；二十世纪九十年代，光刻胶又被运用到LCD器件的加工制作，对LCD面板的大尺寸化、高精细化、彩色化起到了重要的推动作用；近年来，光刻胶成为了决定半导体芯片制程水平的关键原材料。

2.光刻胶分类
光刻胶按应用领域分类可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶三大类。光刻胶按化学反应机理可分为正性、负性两大类，涂层曝光并显影后，曝光部分被溶解，未曝光部分留下来，为正性光刻胶，反之则是负性光刻胶。

（1）光刻胶按应用领域分类
1）半导体光刻胶
根据曝光波长的不同，半导体光刻胶可分为G线、I线、KrF、ArF和EUV五种类型。光刻胶曝光波长越短，则加工分辨率越高，能够形成更小尺寸和更精细的图案。随着集成电路制造技术的不断进步和器件特征尺寸的不断缩小，目前最先进的光刻胶曝光波长已经达到了极紫外光波长范围，如EUV(13.5nm)。
G/I线光刻胶：G/I线光刻胶属于第一和第二代光刻胶技术，多数适用于6寸/8寸和438nm/365nm波长光源，目前成熟应用于汽车电子、MEMS等领域。
KrF光刻胶：KrF准分子激光器可发射波长为248nm的光波，主要应用于逻辑电路和3DNAND堆叠架构中。随着堆叠层数的增加，使用量将大幅提升。
ArF光刻胶：ArF准分子激光器可发射波长为193nm的光波，其中ArF干法光刻利用ArF光源进行光刻的工艺，光刻透镜与光刻胶之间是空气，光刻胶直接吸收ArF光源发出的紫外辐射并发生光化学反应；ArF湿法光刻利用ArF光源进行光刻的工艺，光刻机镜头与光刻胶之间的介质是高折射率的液体（如水或其他化合物液体），光刻光源发出辐射通过该液体介质后发生折射，波长变短，进而可以提高光刻分辨率，ArF湿法光刻常用于更先进的技术节点，如20-45nm。

EUV光刻胶：EUV是最新第五代技术，可以应用于7nm以下集成电路。主要用于先进的逻辑芯片和存储DRAM芯片制造。随着先进制成工序数量的增加，使用量将快速提升。

半导体光刻胶在半导体制造中的工艺环节发挥重要作用。其中包括在品四上覆盖新的硅层或者其他材料层，用未曝光的光刻胶覆盖品圆，在光刻系统中使用光线在光刻胶上制作图案，将芯片图案通过掩模留在晶圆上，使用化学品或其他方法去除未受晶圆抗蚀剂保护的材料，通过离子注入改变半导体材料的物理或化学性质，移除光刻胶，完成光刻环节。目前，在半导体光刻工艺中，曝光光源从436nm的汞灯G线可见光发展到365nm的汞灯i线中的紫外光，再到248nm的氟化氪(KrF)及193nm的氧化氩(ArF)准分子激光，目前发展到13.5nm的极紫外辐射(EUV)，曝光光源波长不断缩短，光刻技术分辨率不断提升。

2）PCB/LCD
PCB光刻胶：印制电路板制造过程的关键材料，主要分为干膜光刻胶、湿膜光刻胶和阻焊油墨。其中，干膜光刻胶被广泛应用在PCB制造过程中。在加热加压的条件下将干膜光刻胶压合在覆铜板上，通过曝光、显影将底片(掩膜板或阴图底版)上的电路图形复制到干膜光刻胶上再利用干膜光刻胶的抗蚀刻性能，对覆铜板进行蚀刻加工，最终形成印制电路板的精细铜线路。

LCD光刻胶：平板显示行业中使用的一种光刻胶，一种对光敏感的混合液体，是微电子技术中微细图形加工的关键材料。它由光引发剂(光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、溶材料剂、单体(活性稀释剂)和其他助剂组成。主要分为彩色及黑色光刻胶、LCD触摸屏用光刻胶、TFT-LCD正性光刻胶等。LCD光刻胶主要用于波晶显示器的生产过程中，用于制造液晶显示器的透明电极和非透明电极。

（2）化学反应机理分类
光刻胶作为一种感光材料，在光线照射下会发生变化，是微电子技术中精细图形处理的重要环节，在电子信息、航空科技等行业得到广泛的应用。
1）正性胶一种在曝光前对某些有机溶剂不可溶，但在曝光后变为可溶的胶。当使用正性胶进行光刻时，在衬底表面将得到与光刻掩模版遮光图案完全相同的图形。
2）负性胶在曝光后，与掩腰版一样的图形被紫外光曝光后的区域经历了一种化学反应，在显影液中软化井可溶解在显影液中。曝光的负性光刻胶区域将在显影液中除去，而不透明的掩膜版下的没有被曝光的光刻胶仍留在硅片上。正性光刻胶与负性光刻胶相比具有更高的对比度、抗刻蚀比与热稳定性，性质更稳定，更适合微电子领域的应用。

3.光刻胶的重要性
光刻是半导体微纳加工的核心工艺，光刻胶是半导体材料皇冠上的明珠。光刻工艺是半导体微纳加工的核心工艺，主要包括涂胶、曝光、显影等步骤。光刻胶是一种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，经过适当溶剂处理，溶去可溶部分可获得所需图像。光刻胶的光敏度决定了微纳图形的精度，因此光刻胶的重要性凸显。

02
产业链梳理
光刻胶行业具有上下游关联程度高、技术密集度高的特点，未来市场潜力较大。光刻胶行业产业链上游为原材料、光刻胶单体与生产与检测设备，其中原材料包括成膜树脂、光引发剂等。生产与检测设备包括涂胶显影机、光学步进机等；中游为光刻胶的生产流程及应用分类，下游为应用场景与应用领域，应用场景包括彩色滤光片、晶圆制造等，此外，光刻胶的应用领域还包括消费电子、LCD面板、PCB、航空航天等领域。整个产业链上下游协同发展，共同促进产品性能提升。

1.原材料：半导体光刻胶原材料性能要求高，技术难度大，依赖进口
光刻胶是由树脂、光引发剂、添加剂和溶剂四种主要成分组成的对光敏感的混合液体。在半导体光刻工艺中，用作抗腐蚀涂层材料。半导体材料在表面加工时，若采用适当的有选择性的光刻胶，可在表面上得到所需的图像。光刻胶主要应用于显示面板、集成电路和半导体分立器件等细微图形加工作业。光刻胶生产技术较为复杂，品种规格较多，在电子工业集成电路的制造中，对所使用光刻胶有着较为严格的要求。
在原材料成本结构中树脂成本占比最大。根据智研咨询数据，从成本结构来看，光刻胶树脂成本占比接近50%，其次添加剂（单体）成本占比约为35%，光引发剂及其他助剂成本占比15%。

（1）光刻胶树脂
光刻胶树脂是光刻胶的主要成分之一，是由成膜树脂等构成。成膜树脂用于将光刻胶中不同材料聚合在一起，构成光刻胶的骨架，决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力等基本属性。
光刻胶树脂是高分子聚合物，具有高分子的一些物理特性，如成膜特性、Tg（玻璃化温度）。光刻胶的树脂也有一定的化学特点，它必须可以与在光照下光致产酸剂产生的酸反应，或发生脱保护（化学放大型光刻胶），或与其他组分结合(传统G/I线光刻胶)，或发生交联(负胶），从而发生在显影液中溶解度的变化。以化学放大型光刻胶为例，树脂上有一个控制其在显影液中溶解的开关——不溶性悬挂基团，这个开关关闭时，树脂不在显影液中溶解；而在曝光过程中，光酸分解出的酸与不溶性悬挂基团反应，相当于把开关打开，使树脂能够在显影液中溶解，实现图形的转移。
晶圆上能够成功显现出刻画的图案，“开关”都在树脂上，可以说树脂是光刻胶的骨架，也是最核心的成分，因此光刻胶树脂对光刻胶的性能而言至关重要。树脂的结构设计涉及单体的种类和比例，会直接决定光刻胶在特定波长下可以达到的线宽（CD），也会影响ADR（碱溶解速率）的特性，从而决定曝光能量（EOP）等因素，甚至其他的性能，如EL（能量窗口），LWR(线宽边缘粗糙度）等等。此外，树脂的分子量、PDI（分散度）等也会影响光刻胶的胶膜厚度、耐刻蚀性、附着力等，即树脂的质量决定了光刻“成画”的水平，而树脂质量的稳定性决定了每一幅画的水平是否稳定。
G/I光刻胶：G线光刻胶用环化橡胶树脂；I线光刻胶用酚醛树脂，单体为甲基酚和甲醛，这个酚醛树脂需要是线性的酚醛树脂，国产化程度很低，主要是依赖进口。

KrF光刻胶：KrF光刻胶用聚对羟基苯乙烯类树脂，单体为对羟基苯乙烯的衍生物单体，此类树脂目前基本也是依赖进口，原因一是生产树脂需要的单体国内很少厂家供应，原因二是树脂的生产工艺也有一定的难度，特别是后处理的工艺。

ArF光刻胶：ArF用聚甲基丙烯酸酯类树脂，单体为甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的衍生物单体，ArF的树脂由几种单体共聚而成，定制化程度比较高，国际市场上能够买到部分普通款的Arf树脂，但高端的Arf树脂几乎不卖。

EUV光刻胶：EUV用聚对羟基苯乙烯类树脂，或分子玻璃，或金属氧化物，国内由于设备受限，这块基本空白；高端的芯片封装光刻胶会用到PI和PSPI树脂，难度也很高，技术也掌握在国外几家厂商手里。

半导体光刻胶树脂技术要求高，看重企业对合成的KNOW-HOW的理解于积累。与非电子级树脂相比，半导体光刻胶树脂的主要区别如下：

1）要做到质量一致，即分子量和分子量分布每批都要很接近，而且越是高级的树脂，越要做到质量一致。

2）越高级树脂的分子量分布越小越好（理论值是1.0），EUV光刻胶树脂分子量分布都是接近1.02-1.05左右。

3）金属离子要求越高级要求越高，现在大部分要求小于1ppb,甚至将来要到ppt级。比如与PCB的树脂相比，后者的合成对分子量和分子量分布没有很高的要求，金属离子也没要求。

（2）光刻胶光引发剂

光敏材料是光刻胶成分中真正“对光敏感”的化合物，是光刻胶的重要组成成分。半导体光刻胶用光敏材料主要分为PAG（光致产酸剂，简称光酸，Photo-Acid Generator）和PAC（感光化合物，Photo-Active Compound）。

PAG：则是主要运用于在化学放大型体光刻胶中，包括KrF光刻胶（聚对羟基苯乙烯树脂体系）和ArF光刻胶（聚甲基丙烯酸酯树脂体系）、EUV光刻胶，常温下为固态。

PAC：是重氮萘醌酯化合物，主要用于线性酚醛树脂体系光刻胶中，如g线/i线光刻胶。

传统的光引发剂是光固化体系中的关键材料，常见的光固化体系包括UV胶，UV涂料，UV油墨等，由光引发剂、活性稀释剂、预聚体、助剂等原材料构成。光引发剂在直接或间接吸收光能后，本身发生化学变化，产生能够引发预聚体聚合的活性碎片（自由基、阳离子、阴离子等），从而引发预聚体聚合交联固化。
其中，PAC在光作用下从溶解抑制剂转变为溶解促进剂。而PAG则有所不同，它在在吸收光之后是产生酸，因此被称为“光酸”。在曝光后烘烤(PEB)过程中，这些酸会作为催化剂使得树脂上悬挂的酸不稳定基团脱落，从而改变树脂的碱溶解性，当足够多的悬挂基团脱落后，树脂就能溶于显影液。正是这一原理使得半导体光刻胶中的树脂在曝光区的显影液中可溶解，在非曝光区不溶解，最终实现光刻图形的转移。

简单结构的光酸合成和纯化难度低，但是复杂的、高端的光酸合成难度大，纯化比较困难。具体体现在：

1）简单结构的光酸一步两步就可以合成，而复杂结构的光酸需要5-6步甚至7-8步的合成步骤，步骤越长，每一步可能产生的杂质越多，造成纯化困难，最终的收率也会越低。

2）对于离子型光酸而言，其和金属离子同属离子态，性质有类似的地方，所以较难分开，这使得去金杂变得十分困难。

3）纯度的检测也很困难，涉及离子型的化合物难以通过常规手段实现准确检测，比如HPLC或核磁并不能反应化合的真实纯度，这就要求研发机构拥有先进的检测设备
此外，光酸质量的稳定性主要体现在纯度的稳定，对于批量生产的光酸而言，实现金属离子含量小于10ppb相对比较容易，但要使每批光酸里的金属离子含量小于1ppb则十分困难，这是世界上头部企业才拥有的核心技术。因此，国内主要的光刻胶公司大多还是使用进口光酸。
目前，半导体光刻胶用的光敏材料主要还是依赖于海外进口，不同品质的光敏材料的价格差异巨大。根据徐州博康公众号数据，以国内PAG对应的化学放大型光刻胶（主要是KrF光刻胶、ArF光刻胶）来看，树脂在光刻胶中的固含量占比约10%-15%，对应的PAG用量为一般按树脂重量的6%-8%添加，最终PAG的成本占光刻胶总成本的10%-20%。其中，KrF光刻胶用PAG的价格在0.5-1.5万元/kg，而ArF光刻胶用PAG的价格约1.5-30万元/千克，价差可达20倍。在用量上，与KrF光刻胶相比，ArF光刻胶的PAG用量更少。和PAG相比，PAC在光刻胶中的用量大且价格低，一般来看，其在光刻胶中的使用量与对应树脂使用量差不多。

（3）光刻胶溶剂

溶剂在光刻胶含量占比中是最大的原材料。光刻胶溶剂的作用是将光刻胶中的树脂和感光剂溶解，使其均匀地涂布在硅片表面。溶剂可以调整光刻胶的粘度，使其适合涂覆过程。同时光刻胶溶剂还可以起到清洗、脱水等作用。在涂覆过程中，溶剂会从光刻胶中挥发出去，留下均匀的光刻胶膜层。溶剂需要能够有效地溶解光刻胶中的树脂和光敏剂，以确保光刻胶的均匀性和性能。
常用的光刻胶溶剂有丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、氯仿、苯等。光刻胶溶剂主要分为丙二醇甲联醋酸酯(PGMEA)、丙二醇甲联酷酸酯(PGMA)、异丙醉(IPA)等种类。丙二醇甲醚醋酸酯是性能优良的工业溶剂，对极性和非极性的物质均有很强的溶解能力，适用于高档涂料、油墨各种聚合物等的溶剂。

2.制造端：配方复杂+认证周期长+设备投入大，光刻胶制造高壁垒

光刻胶主要参数包含分辨率、对比度、敏感度、粘度、粘着力、抗蚀性、表面张力方面。光刻胶的主要参数对其性能和适用范围有重要作用，通过调整参数，可以提高光刻工艺的效率和精度，有利于提升半导体器件性能。

光刻胶的配方研发是通过几百个、几千个树脂、光酸和添加剂的排列组合尝试出来，无法通过现有产品反推配方，需要足够的研发资源和经验。光刻胶的配方是光刻工艺中的关键成分，其配比决定了光刻胶的性能和适用范围。通过调整配方，可以提高光刻工艺的效率和精度，从而制造出更高性能的半导体器件。光刻胶配方设计工席主要包括主体树脂的结构设计、主体树脂的合成工艺、单体结构设计、单体合成工艺、PAG研究、配方研究。其中主体树脂的结构设计需要满足特定波长下透明度要求、与基片有良好的粘附力、具有高的抗干法腐蚀性等性能；主体树脂的合成工艺需要满足调整单体、引发剂投料比例，改变聚合物的分子量、产率、性能等方面；单体合成工艺需要符合一定的提纯条件要求与实际反应条件；PAG研究需要满足测试PAG的吸收图谱、配方研究需要满足性能最好的主体树脂、筛选出合适的添加剂等问题。

国产光刻胶验证周期长，需要与客户高度协同。国内晶圆厂的当前诉求是实现ArF光刻胶国外产品的国产化替代——“替代”实际上是一个“对标”的过程，即产品所有的性能参数都必须和国外供应商的产品完全匹配。而核心难点就在于“完全匹配”，这导致国产光刻胶验证过程周期非常长而且繁杂，某个关键参数的不匹配都可能会使开发必须从头推倒重来，这是ArF光刻胶国产化面临的最大挑战。

除了对产品的性能进行验证以外，下游晶圆厂还需要对光刻胶厂商的工厂进行验证，以使光刻胶的供应稳定性得到保证。此外，光刻胶厂商的原材料供应商也必须得到下游晶圆厂的认可，甚至在更换供应商时要获得晶圆厂的同意。这些过程都有着极高的时间成本。

高端光刻机设备购置及维护成本高，对光刻胶企业设备投入要求较高，小型企业难以维系。根据晶瑞股份可转债募集说明书数据，单台ArF光刻机价格为1.5亿元，整套设备总支出为3.39亿元。根据ASML2023年报数据，EUV、ArFi、ArFdry、KrF和I-line光刻机平均单价分别为1.72亿欧元、7214万欧元、2438万欧元、1197万欧元和506万欧元，高端光刻机价格昂贵。

此外，稳定量产也是光刻胶制造的一大难点。稳定量产的难点主要在于：一方面是原材料的稳定供应，另一方面是放大量产过程中金属离子的控制。从实验室到工厂的生产放大，包括了树脂原料生产和光刻胶的生产。而实现树脂的稳定生产，是放大工艺的重中之重。树脂放大生中所涉及的核心参数——树脂的分子量、分子量分布、金属离子控制，都必须实现每批次间的稳定一致，才能够得到客户的青睐。

例如，ArF光刻胶对树脂的要求更高，比如树脂结构的均一性、批次之间的稳定性、树脂中的单体残留以及金属离子的控制，而由于定制化的特殊性，ArF光刻胶树脂很难在国外采购。金属离子控制方面，由于存在环境控制效果不一样、树脂后处理产品量不同、配胶时混合速度不一样且均匀度也不一样等问题，需要更高水平的提纯技术和经验。

03

市场空间及未来发展

1.半导体芯片制程提升，驱动光刻胶用量增长

全球光刻胶市场空间广阔，未来发展潜力大。根据Reportlinker数据，全球光刻胶市场预计2019-2026年复合年增长率有望达到6.3%，至2023年突破100亿美元，到2026年超过120亿美元。

中国光刻胶市场的增长速度超过了全球平均水平。根据中商产业研究院数据，2021年中国光刻胶市场达93.3亿元，2016-2021年均复合增长率为11.9%，2021年同比增长11.7%，高于同期全球光刻胶增速5.75%。随着未来PCB、显示面板和半导体产业持续向中国转移，中国光刻胶市场有望不断扩大，占全球光刻胶市场比例也将持续提升，预计到2026年占比有望从2019年的15%左右提升到19.3%。

全球半导体光刻胶市场规模预计将在2024年反弹，同比增长7%。根据TECHCET数据，预计2022-2027年的全球光刻胶市场规模复合年增长率(CAGR)为4.1%。其中受先进逻辑工艺与存储器等新技术驱动，增长最快的细分领域为EUV和KrF光刻胶。

随着三星、台积电和英特尔等公司将部分工艺从ArF和ArFi（193nm和193nm浸没式193i）转移到EUV和193i的组合，EUV的产量正在增加。预计美光和SK海力士也将效仿。负性EUV光刻胶的使用增加也在推动新的变化，例如负性溶剂的开发，以及光刻胶涂布之前的晶圆预湿润等等，同时这类光刻胶的增长预计将会减少水溶液显影剂和边胶清洗的使用。

全球半导体制程向着更先进、更精细化方向发展。根据ICInsights的统计和预测，在2019年，10nm以下先进制程的市占率仅为4.4%，而到2024年，预计其比例将增长到30%。在该时间段内，预计10nm-20nm制程的市占率将从38.8%，下降到26.2%；20nm-40nm制程的市占率将从13.4%，下降到6.7%。

半导体光刻工艺和制程提升驱动半导体光刻胶需求增长。

KrF光刻胶：目前，KrF光刻胶广泛应用于0.25um及以下各制程。同时，在NAND闪存从2D平面结构转为3D堆叠构架的过程中，厚膜KrF光刻胶大量使用于3DNAND堆叠架构的制作上。随着5G、云计算、人工智能时代的来临，对大数据存储的急剧需求，使得3DNAND堆叠层数迅速增加，KrF光刻胶的使用量也将大幅提升。根据CFM闪存市场数据，三星2021年量产的第七代3DNAND堆叠至176层，采用双堆叠制程；2022年11月，三星宣布量产全球最高容量1TbTLC第八代3DNAND，虽未公开具体堆叠层数，但业界推测可能为236层；至于第九代3DNAND预计将在2024年推出，业界预计达280层，第十代3DNAND将跳过300层区间，达430层，预计将于2025-2026年推出。

ArF光刻胶：在浸润式光刻系统、负显影工艺、多重光刻工艺等新技术、新工艺的辅助下，ArF光刻系统不断突破瓶颈，将先进制程从45nm一直推进到了7nm工艺。实现制程微缩的手段是“多重曝光”，即将原本一层光刻的图形拆分到多个掩模上，利用光刻Litho和刻蚀Etch实现更小制程。常见的技术有双重曝光（DE）、固化双重曝光（LFLE）、双重光刻（LELE）、三重光刻（LELELE）、自对准双重成像（SADP）、连续两次SADP（SAQP）等。目前，ArF光刻胶主要用于先进制程的多重光刻工艺，其用量也随着市场对先进工艺产品的需求不断增长。

EUV光刻胶：目前，EUV光刻胶用于最先进逻辑芯片(CPU,GPU)和存储芯片(DRAM)的制造,并将先进制程迅速从7nm，不断演进到5nm与3nm。随着先进制程EUV光刻道次的增加(从最初7nm+上使用的3道，逐渐增加到5nm的14道和3nm的22道。)，EUV光刻胶的使用量有望大幅增加。

2.中国晶圆厂建设加速，驱动我国光刻胶需求进一步复苏

从下游资本开支角度看：全球晶圆厂设备支出在2023年放缓，有望在2024-2025年复苏。根据SEMI数据，预计2024和2025年全球晶圆厂设备投资为983.10亿元和1127.80亿元，同比增长2.82%和14.72%。

由于对成熟节点的需求疲软，以及2023年先进节点的销售额高于预期，2024年，用于Foundry和Logic应用的晶圆厂设备销售额预计将同比适度收缩2.9%，至572亿美元。由于对前沿技术的需求增加、新设备架构的引入以及产能扩张采购的增加，预计2025年该细分市场将增长10.3%，达到630亿美元。

与memory相关的资本支出预计将在2024年出现最显著的增长，并在2025年继续增长。随着供需正常化，NAND设备销售额预计在2024年将保持相对稳定，略增长1.5%至93.5亿美元，为2025年增长55.5%至146亿美元奠定了基础。与此同时，2024年和2025年，DRAM设备的销售额预计将分别以24.1%和12.3%的速度强劲增长，这得益于用于人工智能部署和持续技术迁移的高带宽存储器（HBM）需求的激增。

根据SEMI发布的《世界晶圆厂预测报告》，2022-2024年，全球半导体行业计划开始运营82个新的晶圆厂。其中包括2023年的11个项目和2024年的42个项目，晶圆尺寸从300mm到100mm不等。根据SEMI数据，全球半导体每月晶圆（WPM）产能在2023年增长5.5%至2960万片后，预计2024年将增长6.4%，首次突破每月3000万片大关（以200mm当量计算）。2024年的增长将由前沿逻辑和代工、包括生成式人工智能和高性能计算（HPC）在内的应用的产能增长以及芯片终端需求的复苏推动。在政府资金和其他激励措施的推动下，预计中国将增加其在全球半导体产能中的份额。预计中国芯片制造商将在2024年开始运营18个项目，2023年产能同比增长12%，达到每月760万片晶圆，2024年产能同比增加13%，达到每月860万片晶圆。

中国晶圆厂能快速增长，预计2023年中国预计将占据200mm晶圆厂产能的22%。根据SEMI数据，预计2026年全球300mm晶圆厂产能将达到每月960万片的历史新高。预计在2023年到2026年，全球半导体制造商200mm晶圆厂产能将增加14%，新增12个200mm晶圆厂（不包括EPI），达到每月770多万片晶圆的历史新高。其中，预计中国将以22%的增长率位居第二。作为200mm产能扩张的最大贡献者，中国预计到2026年将达到每月170多万片晶圆。美洲、欧洲和中东以及中国台湾地区将分别以14%、11%和7%的增长率紧随其后。2023年，中国预计将占据200mm晶圆厂产能的22%，而日本预计将占据总产能的16%，其次是中国台湾地区、欧洲和中东以及美国，分别占15%、14%和14%。

中国晶圆厂已建成44座、在建22座、计划10座。根据全球半导体观察数据，除却7座已暂停搁置的晶圆厂，截至2023年11月，建有44座晶圆厂，其中12寸晶圆厂25座，6英寸厂4座，8英寸晶圆厂/产线15个。此外，还有正在建设晶圆厂22座，其中12英寸厂15座，8英寸厂8座。未来包括中芯国际、晶合集成、合肥长鑫、士兰微等在内的厂商还计划建设10座晶圆厂，其中12英寸厂9座，8英寸晶圆厂1座。总体来看，预计至2024年底，将建立32座大型晶圆厂，且全部锁定成熟制程。

2024-2026年预计我国半导体光刻胶需求量快速复苏。根据势银（TrendBank）预计数据，2023年下游市场疲软，半导体用光刻胶需求量也相应减少，2023年中国大陆半导体光刻胶总体需求量为1817.24吨，同比减少12.77%；其中，前五家晶圆制造厂商需求量达到894.65吨，占比49.23%。2024年随着云计算、大数据、AI、自动驾驶等新兴领域的快速发展，算力芯片的效能要求逐步加强，多重挑战和趋势下，半导体行业将不断探索新的发展路径，半导体用光刻胶需求量及性能也将随之提升，尤其是高分辨率光刻胶以及厚膜光刻胶产品。预计2024-2026年中国大陆半导体光刻胶总体需求量增速为12.04%、11.50%和7.71%。

3.AI行业变革进一步拉动光刻胶行业市场规模增长

展望未来，AI行业变革进一步拉动光刻胶行业市场规模增长，给光刻胶行业带来新的发展机遇。2023年全球半导体市场出现四年来的首次负增长，但预计2024年将逆转并再次成为有史以来最大的市场。在这种情况下，它被认为是未来市场触底/反转的触发因素。随着生成式AI市场的扩大，对图形处理器单元（GPU）和HBM（高带宽内存）的需求不断增长。

04

技术、认证壁垒及竞争格局

1.光刻胶技术壁垒和供应商认证壁垒极高
光刻胶技术壁垒极高，光刻胶的研发和量产需要企业的长期技术积累，对企业研发人员的素质、行业经验、技术储备等都具有极高要求。此外，高端光刻胶生产的大量专利掌握在海外龙头企业中，海外龙头企业就光刻胶技术构建了专利壁垒，阻碍后来者进入。光刻胶供应商认证壁垒极高，由于芯片制造技术要求，此光刻胶生产商需要调整光刻胶的配方以满足差异化应用的需要，而光刻胶达到下游客户要求的技术指标后需要进行长时间的验证测试，因此供应商和下游客户会达成长期合作关系，市场新进入者很难与现有企业竞争。

2.光刻胶主要被国外巨头垄断
根据SEMI数据，2018年全球行业前四大光刻胶厂商合成橡胶、信越化学、东京应化以及住友化学均为日系厂商，全品类半导体光刻胶中日本厂商占据了70%的市场份额，分品类来看，日本厂商在ArF、KrF、g线/i线胶市场中市占率分别为93%、80%、61%，其在高端市场中展现出极强的控制力。

3.光刻胶产品需要长期研发和积累不断突破技术壁垒，从而逐步实现进口替代

由于光刻胶行业具有准入门槛高、客户验证严格的特点，因此长期被日本厂商垄断。在美日对华科技制裁的不可抗力下，中国光刻胶厂商有望突破壁垒，迎来了被纳入下游供应链的历史性机遇。光刻胶产品由于本身在最终产品的价值占比较低，一般不超过5%，下游客户对其价格敏感性不高，同时，客户粘性强，一旦进入供应链，轻易不会替换，有利于实现国产替代的优势先发企业维持长期盈利能力。
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光刻胶国产替代加速

1.美日企业垄断光刻胶市场，国产替代加速突破
2024年5月24日，国家集成电路产业投资基金三期股份有限公司成立。法定代表人为张新，注册资本3440亿人民币，经营范围为私募股权投资基金管理、创业投资基金管理服务，以私募基金从事股权投资、投资管理、资产管理等活动，企业管理咨询。股东信息显示，该公司由财政部、国开金融有限责任公司、上海国盛（集团）有限公司、中国工商银行股份有限公司、中国建设银行股份有限公司、中国农业银行股份有限公司、中国银行股份有限公司等19位股东共同持股。大基金三期注册资本达3440亿元，超出一二期资本总和，有望加速推动关键领域的国产化进程，进一步加快成熟制程扩产，以及提供先进半导体设备/半导体材料等相关环节国产替代加速。

回溯往期的国家集成电路产业投资基金：

第一期国家大基金成立于2014年，规模约为1300亿元人民币。其主要目标是支持中国集成电路产业的发展，减少对外国芯片技术的依赖。根据公开资料显示，其投资分布大致为集成电路制造占67%，设计占17%，封测占10%，装备材料类占6%。这表明制造领域是一期基金投资的重点。
第二期国家大基金成立于2019年，规模约为2000亿元人民币，较一期增加了很多。大基金二期主要聚焦集成电路产业链布局，重点投向芯片制造及设备材料、芯片设计、封装测试等产业链环节，支持行业内骨干龙头企业做大做强。

我国光刻胶行业发展起步较晚，生产能力主要集中在PCB光刻胶等中低端产品。根据中国产业信息网数据，中国PCB光刻胶占比达94%，而半导体光刻胶等高端产品仍需大量进口，自给率较低。未来随着光刻胶企业生产能力的提高，我国光刻胶生产结构有望进一步优化。

我国光刻胶市场主要以日美企业为主。东京应化作为龙头企业占据25%-30%的份额，其次是美国杜邦占据15%-20%的份额、JSR与住友化学各占据15%-20%的份额，最后是DONGIN占据10%-15%的份额，富士胶片占据8%-10%的份额，其他白牌厂商占据5-7%的份额。未来我国有望打破国外技术垄断，积极推进研发，加快国产化速度。

半导体光刻胶国产化率低，未来国产替代空间广阔。从光刻胶国产化程度来看，生产技术难度较低的PCB光刻胶国产化程度较高，面板光刻胶和半导体光刻胶国产化程度很低，半导体光刻胶是技术难度和潜力较大的细分市场，其中g/i线光刻胶国产替代率相对较高，而EUV光刻胶国产替代化程度最低，目前还处于研发阶段。

2.我国半导体光刻胶树脂国产化壁垒突破，助力国产光刻胶进口替代加速
在光刻胶树脂需求量逐步增长的背景下，中国大陆企业已加大光刻胶专用树脂业务的布局：半导体光刻胶树脂企业目前取得一定进展，部分企业已经能够少量供应，整体处于布局阶段；其中，徐州博康已经实现供应ArF和KrF原材料到成品光刻胶，八亿时空和彤程新材均实现KrF树脂量产，此外中国大陆显示光刻胶树脂企业主要供应TFT正胶用酚醛树脂并已实现量产。

在“进口替代”的趋势下，中国半导体光刻胶企业加快产能布局。中国本土光刻胶企业正积极对标国外光刻胶技术，同时对新的核心技术有着较大的发展需求，这促使中国本土光刻胶企业研发动力不断增强，中国有望实现中高端光刻胶产品替代。其中瑞红苏州和徐州博康已掌握了自主研发KrF和ArF光刻胶技术。

徐州博康：ArF光刻胶在研及配方定型光刻胶有30款产品，其中立项ArF-immersion16款、ArF-dry14款，产品种类涵盖55nm、40nm、28nm及以下的LOGIC关键层工艺以及3DNAND、DRAM等应用领域。有4款ArF-immersion和6款ArF-dry光刻胶正在客户端进行产品验证，其中4款产品进入批量验证阶段。目前形成销售的Arf光刻胶有7款，其中1款ArF产品在12寸fab厂批量供应。

KrF光刻胶在研和配方定型光刻胶有34款产品，其中，高分辨的KrF光刻胶，最小分辨率可达120nmCD，产品可应用于14nm-180nm制程中；KrF中厚胶，主要为L/S，针对8-12寸抗刻蚀层；KrF厚胶，主要针对高深宽比及高台阶覆盖的应用；KrF负胶，主要针对IC端和器件类特殊工艺应用；有20余款KrF光刻胶正在客户端进行产品验证导入量产，产品种类涵盖55nm、40nm、28nm及以下的关键层工艺以及存储器、分立器件、传感器等应用领域。目前形成销售的KrF光刻胶有16款，其中2款在国内大厂批量供应。

瑞红苏州：已购得KrF、ArF光刻机及相关配套设备，可用于KrF、ArF光刻胶的曝光测试，KrF、ArF光刻胶生产及测试线已经建成，KrF光刻胶部分品种已量产。公司ArF高端光刻胶旨在研发满足90-28nm芯片制程需求，填补我国集成电路产业关键材料的空白。公司2023年引入了如中石化资本等战略投资人，加强在高端光刻胶原料端的合作。截至2023年末公司已有多款ArF高端光刻胶在研并送样，多款KrF光刻胶批量出货半导体客户。