半导体光刻胶发展历程度盘

半导体产业链共发生 3 次大规模转移。

根据《我国半导体光刻胶行业发展现状及对石化产业建议》显示，20 世纪 60 至 90 年代，产业链由美国向日本转移；20 世纪 60 年代半导体产业起源美国，日本借助家电市场完成第一次转移。20 世纪 80 年代至 21 世纪初，产业链从美国、日本转移至韩国、中国台湾地区；20 世纪 90 年代，台积电和联华电子两家晶圆厂诞生，韩国则以三星为代表聚焦存储技术，半导体应用从家电向个人计算机转型。2010 年至今，半导体产业从全球向中国大陆转移；中国已成为全球电子信息制造业中心，半导体应用正从个人计算机向手机产业迈进。随着 5G、智慧物联网时代的到来，中国半导体产业将在众多领域实现全面布局。

作为半导体核心材料，光刻胶产业同样经历美国——日本——中国的发展历程： 1）G 线/I 线光刻胶的诞生与发展。 美国柯达公司在 20 世纪 50 年代开发出聚肉桂酸乙烯酯和环化橡胶-双叠氮光刻胶体系，光刻胶由此诞 生。1972 年半导体工艺制程节点触及环化橡胶-双叠氮体系分辨率极限，采用 G 线、I 线作为曝光光源的分 辨率更高的重氮萘醌-酚醛树脂光刻胶体系应运而生。1968 年，日本 TOK 研发出首个环化橡胶系光刻胶， 日本 JSR 于 1979 年进入半导体材料业务。

2）KrF 光刻胶的诞生与发展。 随着深紫外光刻系统的投入使用，1983 年 IBM 公司研发出 KrF 光刻胶。该光刻胶反应速度极快；但此 时半导体工艺节点集中在 0.35~1.5μm，完全可以用 I 线光刻实现，价格更高的 KrF 光刻胶市场并未大规模 放量。1995 年日本 TOK 成功突破 KrF 光刻胶技术，打破 IBM 公司的垄断，恰逢工艺节点达到 I 线光刻的 极限。此外，美国半导体行业遭遇重创，光刻机龙头由美国厂商变成日本厂商；在此环境下，日本 KrF 光 刻胶迅速占据市场。

3）ArF 光刻胶的诞生与发展。 KrF光刻胶对193nm 深紫外光有强烈吸收，不能满足新的光刻要求。IBM 公司设计出 ArF 光刻胶原型， 日本厂商则领导其后期研发。半导体工艺节点发展到 90nm 时，ArF 光刻技术（193nm）逐步发展为主流技 术。目前 ArF 光刻胶已发展为大规模应用中分辨率最高的半导体光刻胶；被广泛应用在 5G 芯片、逻辑芯片 等高端芯片领域。2000 年日本 JSR 的 ArF 光刻胶正式作为下一代半导体 0.13μm 工艺的抗蚀剂。日本 TOK 也在 2001 年推出 ArF 光刻胶。现阶段半导体工艺节点已延伸至 7~10nm，但是 7nm 节点的 ArF 光刻技术工 艺复杂程度急剧提高，晶圆厂迫切需要新一代 EUV 光刻技术。

4）EUV 光刻胶的诞生与发展。 2002 年东芝开发出分辨率达到 22nm 的 EUV 光刻胶。2011 年日本 JSR 开发出用于 15nm 工艺的化学放 大型 EUV 光刻胶。2019 年台积电宣布量产 7nm N7＋工艺，这是行业第一次量产 EUV 极紫外光刻技术。EUV 光刻工艺采用波长为 13. 5 nm 的极紫外光源，其能量比较高（92. 3 eV）。在欧美对中国高新技术封锁 的情况下，中国无法购置先进的 EUV 光刻机，未来一段时间内无法沿袭国外已有路线突破先进的工艺节点。 从半导体产业转移历程及光刻胶发展史可以看出，半导体及光刻胶均起源于美国，但日本厂商在 KrF 光刻胶商业化后迅速占领市场，开启霸主时代。目前上游光刻胶产业依然保留在日本，日本仍以 70%以上 的市占率垄断着全球高端光刻胶市场。

我国光刻胶下游半导体工业设计已进入全球第一梯队，需要更加先进的 ArF 及 EUV 光刻胶，满足下 游市场与技术匹配这一成功要素。我国光刻胶及光刻机制造技术分别处于 ArF 和 KrF 水平，从技术培育周 期来看，荷兰及日本的光刻机技术培育周期在 2~4 年，比光刻胶制造技术的培育周期（8~10 年）短。预计 未来不久我国光刻机技术水平将会与光刻胶中游制造技术水平持平；届时将满足光刻机与光刻胶技术协同 发展这一要素。但是，我国光刻胶上游原材料树脂技术尚停留在 G 线/I 线水平，是光刻胶全产业链最薄弱 环节，其技术培育周期长达 8~12 年，远不能满足把握上游原材料技术这一最关键要素，而这一要素的缺失 将导致我国光刻胶产业时刻面临“卡脖子”风险，我国高端材料“卡脖子”问题迫在眉睫，光刻胶国产化 处于加速进程中。