華為mate60 pro 發(fā)布了，9000s 芯片神秘量產(chǎn)，“卡脖子技術(shù)”之光刻膠，到底卡在哪里？之五
2023/9/10 18:06:15??????點擊：
至關(guān)重要的“糟糕”行業(yè)
雖然我們反復(fù)強調(diào)光刻膠在半導(dǎo)體制產(chǎn)業(yè)中的重要地位，但當(dāng)前的國產(chǎn)替代進(jìn)度，真的不怎么樣。
從本土光刻膠的整體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看，相對低端的PCB光刻膠仍然占國內(nèi)94%左右的供應(yīng)，而高端的面板光刻膠與半導(dǎo)體光刻膠非常之少。
數(shù)據(jù)來源：東北證券，果殼硬科技制圖
具體到半導(dǎo)體，目前適用于6英寸硅片的g線、i線光刻膠的自給率約為10%，適用于8英寸硅片的KrF光刻膠自給率不足5%，而適用于12寸硅片的ArF光刻膠基本依賴進(jìn)口，更先進(jìn)的EUV則連研發(fā)都處于相當(dāng)早期的階段。產(chǎn)能上，國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品，僅g/i線光刻膠實現(xiàn)批量應(yīng)用，KrF僅少數(shù)研發(fā)進(jìn)度領(lǐng)先企業(yè)實現(xiàn)小批量應(yīng)用，即使最樂觀估計，國產(chǎn)光刻膠行業(yè)與國際先進(jìn)水也有兩代的差距。
當(dāng)前國產(chǎn)光刻膠企業(yè)，進(jìn)度比較不錯的有被彤程新材（sh603650）收購的北京科華（KrF量產(chǎn)，EUV在研），干法ArF膠已有小批量訂單的南大光電（sz300346），以及擁有可用于干法、浸沒式ArF光刻機，可同時研發(fā)兩種光刻膠，有望在2022年實現(xiàn)少量銷售的上海新陽（sz300236）。這三家企業(yè)整體的研發(fā)進(jìn)度相對靠前，研發(fā)設(shè)備比較齊全，且有正在建設(shè)中的產(chǎn)能。
之所以會如此，是因為無論從技術(shù)門檻，還是商業(yè)層面，整個光刻膠領(lǐng)域面臨艱巨挑戰(zhàn)，簡單概括就是四個字：事多錢少。
復(fù)雜且全方位的技術(shù)困境
擺在光刻膠面前第一道繞不過去的坎，就是產(chǎn)品的配套測試需要光刻機?？蛇@恰恰也是中國目前遭到限制的領(lǐng)域之一，而且比光刻膠還要嚴(yán)格。無論是國內(nèi)企業(yè)還是阿斯麥（AMSL，荷蘭公司，美資控股）方面都做了不小的努力，試圖尋求一種方法繞過美國的封鎖，但至今收效甚微。
在光刻膠的研發(fā)階段，企業(yè)需要利用光刻機來驗證產(chǎn)品以及配套化學(xué)試劑性能，是自主曝光檢測必不可少的設(shè)備；在量產(chǎn)過程中，產(chǎn)線也需要通過光刻機作為檢測設(shè)備，實現(xiàn)穩(wěn)定的品控。
四個字概括：沒有不行。
這形成了一個非常尷尬的局面：行業(yè)當(dāng)前甚至缺乏驗證產(chǎn)品究竟好不好用的能力。在這種尖端領(lǐng)域內(nèi)搞“盲人摸象式”的研發(fā)也不現(xiàn)實，指望一家企業(yè)沒有EUV光刻機就研發(fā)出可量產(chǎn)的EUV光刻膠，恐怕難度也不會比猴子敲出莎士比亞全集低很多。
所以，光刻膠想要突破，必須有來自光刻機方面的研發(fā)突破作為支撐。
另一方面，國內(nèi)也不只是無法生產(chǎn)光刻膠，整體產(chǎn)業(yè)鏈都比較薄弱，供應(yīng)鏈整合能力不強。樹脂、單體等上游核心原材料的國產(chǎn)化率也并不高，現(xiàn)有工藝與國際先進(jìn)水平有不小的差距，作為光刻膠核心原材料的專用化學(xué)品本身同樣依賴進(jìn)口。
與整體光刻膠行業(yè)本身類似，光刻膠的上游原材料端集中度同樣很高，相關(guān)技術(shù)長期被少數(shù)幾家企業(yè)掌控。國內(nèi)企業(yè)只在PCB光刻膠上游有一定競爭力，但在面板和半導(dǎo)體光刻膠上游，供應(yīng)商仍然普遍受困于技術(shù)積累不足、產(chǎn)能低、投入水平不高、打不開市場等問題。
以電子級酚醛樹脂為例，由于量產(chǎn)的需求，在生產(chǎn)樹脂中需要保證不同批次的高分子樹脂的分子量分布和性能基本一致，導(dǎo)致成膜樹脂的合成難度驚人，主導(dǎo)地位由日韓化工企業(yè)把持。而最常用的光刻膠溶劑，丙二醇甲醚醋酸酯（PMA/PGMEA）生產(chǎn)主要集中在美國、西歐等國家和地區(qū)，主要廠家是美國陶氏化學(xué)、伊士曼化學(xué)，荷蘭利安德巴塞爾，德國巴斯夫等企業(yè)，技術(shù)研發(fā)史普遍超過30年，領(lǐng)先優(yōu)勢極為顯著。
但這并非上游企業(yè)“不思進(jìn)取”。由于國內(nèi)光刻膠行業(yè)本身的發(fā)展比較緩慢，下游需求不強，上游供應(yīng)商缺乏必要的研發(fā)動力，也沒有理由在一個高度集中，競對擁有數(shù)十年優(yōu)勢積累的行業(yè)強行開展市場競爭，這至少在商業(yè)上是極不經(jīng)濟(jì)的。目前想要解決上游原材料供應(yīng)難，也需依賴光刻膠行業(yè)本身的快速發(fā)展帶來的市場增量，為上游提供足夠的利益驅(qū)動企業(yè)加大研發(fā)投入。
客戶高度特化的需求，同樣是個問題。在技術(shù)發(fā)展以及加速升級的驅(qū)動下，當(dāng)前光刻膠下游的終端應(yīng)用產(chǎn)品，表現(xiàn)出了趨向定制化和多樣化的特征：下游不同客戶的需求差異明顯，即使同一客戶的不同應(yīng)用需求也不一致。
這就導(dǎo)致光刻膠的整體生產(chǎn)缺乏統(tǒng)一的工藝，每一類光刻膠使用的原料在化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能上均有所區(qū)別，要求使用不同品質(zhì)等級的專用化學(xué)品。這就迫使制造商需要有能力設(shè)計出符合不同需求設(shè)計不同配方，并有相應(yīng)的生產(chǎn)工藝完成生產(chǎn)。這屬于行業(yè)的核心技術(shù)之一，對企業(yè)的技術(shù)能力要求比較高，目前本土企業(yè)還比較欠缺。
專利方面則是光刻膠行業(yè)的天塹。由于起步較早，日美企業(yè)在光刻膠領(lǐng)域的專利積累優(yōu)勢巨大。在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)能力上，國際光刻膠企業(yè)針對核心產(chǎn)品建立了較全面的專利體系和地區(qū)覆蓋。
根據(jù)智慧芽專利數(shù)據(jù)平臺給出數(shù)據(jù)顯示，目前，全球光刻膠第一大技術(shù)來源國為日本，專利申請量占全球光刻膠專利總申請量的46%；美國則以25%的申請量位列第二。中國則以7%的申請量排在韓國之后。從趨勢上看，中國的光刻膠相關(guān)專利申請量正在快速增長，在2020年實現(xiàn)了對日本的反超。2020年，中國光刻膠專利申請量為1.29萬項，日本光刻膠專利申請量下降至8982項。
然而受起步滯后影響，國內(nèi)的光刻膠專利集中在成熟的工藝領(lǐng)域，核心專利仍然薄弱。以EUV光刻膠為例，國內(nèi)僅有中科院化學(xué)所與北理工學(xué)術(shù)機構(gòu)身份上榜。未來如何突破海外企業(yè)全面的專利壁壘，也會是個麻煩。
數(shù)據(jù)來源：智慧芽
極不清晰的商業(yè)前景
若說僅有技術(shù)面的困難還則罷了，偏偏光刻膠的商業(yè)化難度也很高。
首先是前期投入驚人。以晶瑞電材（sz300655）的“集成電路制造用高端光刻膠（ArF光刻膠）研發(fā)項目”為例，該項目擬投入僅4.9億元，其中ArF光刻機的投資金額高達(dá)1.5億元，占設(shè)備及安裝費一項的44%，總投資的31%——僅僅一臺光刻機的價格，就接近晶瑞電材2020年度歸母凈利潤（0.8億元）的兩倍。
而且這還僅是ArF光刻機，最先進(jìn)的EUV光刻機更為夸張，當(dāng)前報價已經(jīng)超1.2億美元。不過考慮到美方現(xiàn)階段絕無松口的可能性，屬于有錢也買不到、不讓買的稀罕物。
前期的高額投入只不過是敲門磚，光刻膠還要面對漫長的客戶驗證周期。
由于光刻膠的功能性和質(zhì)量對下游電子元器件的產(chǎn)品質(zhì)量有著極為直接的影響，疊加行業(yè)的高度精密特征，任何質(zhì)量問題都有可能給下游企業(yè)造成極其嚴(yán)重的損失。例如在2019年，臺積電就曾因光阻原料污染導(dǎo)致上萬片12英寸晶圓報廢，直接損失達(dá)5.5億美元 [14]——這哪怕對于臺積電都不是個輕描淡寫的數(shù)字，而以國內(nèi)企業(yè)現(xiàn)階段的體量來說，金額足以讓負(fù)有賠償責(zé)任的企業(yè)倒閉數(shù)次。
所以下游客戶，對光刻膠此類專用化學(xué)品的采購非常謹(jǐn)慎，潛在供應(yīng)商必須經(jīng)受充分調(diào)研，其產(chǎn)品也需要經(jīng)過充足驗證，這就帶來了漫長的認(rèn)證流程。
數(shù)據(jù)顯示，哪怕是面板光刻膠這樣相對低端的產(chǎn)品，驗證周期往往也要有1~2年，而關(guān)鍵的半導(dǎo)體光刻膠更是需要2~3年，這也帶來了下游企業(yè)更換供應(yīng)商的動機很弱，上下游深度綁定的現(xiàn)象。同時由于光刻膠自身高度多樣化的產(chǎn)品特征，不同客戶的測試要求與驗證流程也不一致，帶來了更為復(fù)雜的不確定性。
數(shù)據(jù)來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，果殼硬科技制圖
如此一來，整個行業(yè)的商業(yè)化前景就很不樂觀，投資門檻太高、前期投資回收周期過長，對于追求回報率的社會資本而言不夠友好。
更何況，作為高精尖行業(yè)，永遠(yuǎn)都要面臨一個最基本的風(fēng)險，就是研發(fā)失敗。如光刻膠般的尖端產(chǎn)品的研發(fā)工作不是種地，而且哪怕種地也要面臨極端天氣絕收的可能，大筆資金投入有去無回，項目未能取得預(yù)期成果都是再正常不過的事，這一點在以往的技術(shù)類文章中，果殼硬科技也曾多次提及。
這就對企業(yè)自身的經(jīng)營狀況有一定要求，至少要有穩(wěn)定的現(xiàn)金流業(yè)務(wù)來對沖研發(fā)失敗的風(fēng)險。相比較之下，國內(nèi)目前的企業(yè)普遍體量偏小，成熟度不高，整體抗風(fēng)險能力比較一般，這無疑也是不容忽視的行業(yè)整體性困境。更多濾芯膠請訪問jbmtpc.com
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