2024年光刻胶行业研究：半导体制造核心材料，国产替代突围在即

1.光刻胶是光刻工艺的关键材料

1.1.光刻胶按应用可分为半导体、PCB 和显示三类，半导体光刻胶壁垒最高

光刻胶是光刻工艺的关键材料，光刻工艺是集成电路制造的核心工艺。光刻胶是利用光化学 反应，经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的图形转移介质，是光 刻工艺得以实现选择性刻蚀的关键材料，被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工 制作。在大规模集成电路的制造过程中，光刻和刻蚀技术是精细线路图形加工中最重要的工 艺，占芯片制造时间的 40%-50%。以集成电路为例，光刻工艺的过程可概括为涂胶、曝光、 显影等环节。（1）涂胶：在晶圆衬底片上涂覆光刻胶，并进行前烘去除溶剂；（2）曝光：透 过掩膜版，经紫外光、深紫外光、电子束、离子束等光照或辐射曝光，使曝光部分的感光组 分发生化学反应；（3）显影：烘烤后通过显影将光刻胶部分溶解，形成图形从掩膜版到衬底 片的转移。

光刻胶按显示效果分为正性光刻胶和负性光刻胶，正胶通常用来绘制精细图形，负胶成本低、 抗刻蚀能力强。光刻胶是一种受到光照后特性会发生改变的光敏材料，在光辐照的作用下， 光敏化合物分解，激发光化学反应，在显影液中的溶解度发生变化，使得受光辐照的区域更加容易溶解于显影液中(负胶情况相反)。因此按照曝光区域的去除或者保留区分，曝光后溶 解度上升的物质称作正性光刻胶（正胶），反之则为负性光刻胶（负胶）。使用正胶形成的图 形与掩膜版相同，负胶则图形相反。正胶经显影处理后溶解度上升，被曝光的区域溶于显影 液，在后续的刻蚀、沉积等工艺中会被去除掉，而没有被曝光部分不会受后续工艺的影响。 负胶经曝光而固化的部分，在显影过程中，因吸收部分显影液而容易膨胀、变形，不适合绘 制精细图形。

光刻胶按照下游应用领域不同，可分为半导体光刻胶、PCB 光刻胶和显示光刻胶。其中 PCB 光刻胶的技术难度相对较低，半导体光刻胶的技术壁垒最高。

半导体光刻胶：包括紫外宽谱光刻胶、g 线光刻胶、i 线光刻胶、KrF 光刻胶、ArF 光刻 胶和 EUV 光刻胶。半导体光刻胶根据曝光光源波长进行分类，经历了从紫外光源到深紫 外光源，再到极紫外光源的发展过程，用于半导体器件的制备。

PCB 光刻胶：包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶和光成像阻焊油墨。干膜、湿膜光刻胶用于 PCB 印刷线路板中精细铜线路的加工，湿膜相对干膜的精度更高、成本更低，但设备成 本高；光成像阻焊油墨在印刷版表面永久停留，具有绝缘作用，是用于预防焊锡搭线短 路的保护层。

显示光刻胶：包括薄膜场效应晶体管（TFT）光刻胶、彩色光刻胶、黑色光刻胶和触摸屏 用光刻胶。TFT 光刻胶一般为正性胶，用于面板中 TFT 阵列的制备；彩色、黑色光刻胶均为负性胶，用于彩色滤光片的制备，由于含有颜料，在制造过程中对于颜料分散稳定 技术要求较高；触摸屏用光刻胶用于在玻璃基板上沉积氧化铟锡以制备触摸电极。

光刻胶配套试剂是光刻工艺中与光刻胶配套使用的湿化学品，主要包括增黏剂、稀释剂、去 边剂、显影液、剥离液等。大部分配套试剂的组分是有机溶剂和微量添加剂，溶剂和添加剂 都是具有低金属离子及颗粒含量的高纯试剂。在光刻工艺过程中，稀释剂用于稀释光刻胶， 增黏剂用于涂布环节前，去边剂用于涂布环节中，显影液和剥离液用于显影环节及后续。

抗反射涂层能够提升关键尺寸的均一性，BARC 是目前主流方案。随着集成电路制程提升，图 案分辨率要求提升，相对应的光刻技术的曝光波长不断减小，也伴随着负面的光刻工艺中驻 波效应、摆动效应和凹缺效应等对图案关键尺寸的均一性影响增加，进而严重影响图案的清 晰度和分辨率。抗反射涂层作为配套光刻胶，可以有效缓解这一问题。大部分的光刻胶是多 层结构，在涂覆光刻胶前，可先将抗反射涂层涂覆在晶圆表面，作为光刻胶的其中一种涂层， 以减少底部光的反射。抗反射涂层（Anti-Reflective Coatings，ARC）可分为顶部抗反射涂 层（Top Anti-reflective Coatings，TARC）和底部抗反射涂层（Bottom Anti-reflective Coatings，BARC）两种，BARC 降低摆动效应和凹缺效应的效果更明显，因此增加 BARC 是目 前行业普遍采用的主流方法。

1.2.光刻胶市场持续扩容，半导体光刻胶市场国内增速高于全球

全球光刻胶市场有望突破百亿美金，国内市场增速高于全球。随着 5G、智能家居、物联网、 大数据等领域的快速发展以及时代信息化的推进，半导体、显示面板和 PCB 等光刻胶下游应 用的需求逐步提升。Data bridge 和 HDIN Research 数据显示，2021 年全球光刻胶市场规模 为 91.8 亿美元，预计 2022-2027CAGR 为 5.4%，至 27 年市场规模达 122.5 亿美元。在市场需 求增长及国产自主化政策推动下，叠加产业转移等因素，我国光刻胶市场规模加速扩增，2021 年国内光刻胶市场规模为 93.3 亿元，同比增长 11.07%。预计 2023 年我国光刻胶市场规模将 达到 109.2 亿元，同比增长 10.78%，高于全球平均水平。

全球市场前三大应用占比合计超 75%，国内市场中 PCB 光刻胶仍占主流。全球光刻胶市场的 面板胶、半导体胶、PCB 市场份额较为均衡，根据 HDIN 的数据，2021 年占比分别为 28.10%、 24.20%、23.80%。我国光刻胶行业起步较晚，2022 年国内光刻胶市场 PCB 光刻胶占比达 94%， 面板光刻胶占比 3%、半导体光刻胶占比 2%。面板光刻胶、半导体光刻胶等部分高端产品仍需 依靠进口，自给率较低，发展相对不均衡。

半导体光刻胶市场增速高于整体市场，国内市场规模增速远高于全球。根据 SEMI 数据，2022 年全球半导体材料市场销售额同比增长 8.9%，达 727 亿美元，其中晶圆制造材料 447 亿美 元，占比 61.5%，同比增长 10.5%。2021 年半导体光刻胶在全球晶圆制造材料市场中份额占 比为 6%，光刻胶辅助材料占比为 8%，合计约 14%，规模仅次于硅片、掩模版及电子特气。根 据 SEMI 数据，2022 年全球半导体光刻胶市场规模达 26.4 亿美元，同比增长 6.82%，大陆半 导体光刻胶市场规模为 5.93 亿美元，同比增长 20.47%。全球和国内的半导体光刻胶市场规 模增速均高于整体光刻胶市场增速。同时，国内半导体光刻胶市场增速远高于全球水平，国 内半导体光刻胶市场在全球市场的份额占比从 2020 年的 16.9%增至 2022 年的 22.5%。

半导体光刻胶市场中以 ArF 份额最高，EUV 增速最快。根据 TECHCET 统计，全球半导体光刻 胶市场中，按照曝光波长分类，2022 年 ArF 干式和 ArFi 浸没式光刻胶共计占 46%的市场份 额，KrF 和 g 线/i 线光刻胶市场份额分别为 36%和 14%。其中由于 ArFi 浸没式光刻胶主要用 于先进制程中的多重曝光过程，因此其需求量为普通光刻胶的 2-4 倍，份额占比最高。根据 TECHCET 数据，2022 年全球 ArFi 浸没式光刻胶市场规模为 8 亿美元，ArF 干式光刻胶市场规 模为 2 亿美元。EUV 光刻胶规模增速最快，TECHCET 预计其 2025 年将增至 2 亿美元，2022- 2025CAGR 约为 30%，其次为增速较快的依次为 KrF 光刻胶和 ArFi 光刻胶。随着半导体制程提 升，ArF（包括 ArFi）光刻胶及 EUV 光刻胶市场有望持续高景气扩容。

2.光刻胶产业链高壁垒，多环节亟待突破

光刻胶产业链上游原材料主要由树脂、感光剂、溶剂、添加剂等组成，其中树脂和感光剂是 最核心的部分，技术难度较大。溶剂和其他添加剂等技术难度较低，光刻胶厂商普遍通过外 购获得。光刻胶产业链中游主要由光刻胶厂商进行光刻胶的配方调配和生产。光刻胶产业链 下游应用主要分为半导体、LCD/OLED 显示面板及 PCB 制造。

2.1.供给端：上游原材料壁垒高、自给率低，国产化需求迫切

2.1.1.树脂及单体、感光剂等材料性能要求高，技术难度大

光刻胶主要由树脂（Resin）、感光剂（Sensitizer）、溶剂（Solvent）及添加剂组成。从成 分来看，根据《中国石油和化工》期刊的数据，光刻胶含量成分占比分别为溶剂 50-90%、树 脂 10%-40%、感光剂 1%-8%、添加剂 1%。从成本来看，树脂占光刻胶总成本的比重最大，以 KrF 光刻胶为例，树脂成本占比高达约 75%，感光剂约为 23%，溶剂约为 2%。根据南大光电公告，在 ArF 光刻胶中，树脂以丙二醇甲醚醋酸酯为主，质量占比仅 5%-10%，但成本占光 刻胶原材料总成本的 97%以上。 光刻胶树脂是一种惰性聚合物基质，作用是将光刻胶中的不同材料粘合在一起。树脂决 定光刻胶的机械和化学性质（粘附性、胶膜厚度、柔顺性等），树脂对光不敏感，曝光后 不会发生化学变化。 感光剂是光刻胶中的光敏成分，曝光时会发生光化学反应，是实现光刻图形转移的关键。 溶剂让光刻胶在被旋涂前保持液体状态，多数溶剂会在曝光前挥发，不会影响光刻胶的 光化学性质。

树脂是光刻胶原材料的最核心成分，成本价值量占比最高。树脂的结构设计涉及单体（树脂 主要合成材料）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，也会影响 ADR（碱溶解速率）的特性，从而决定曝光能量（EOP）、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。

高端光刻胶对树脂性能要求更高，各类光刻胶树脂难以通用。在光刻工艺中，线宽主要由 CD=k1*λ/NA 决定（K1：工艺的难易程度，k1 通常在 0.25~1 之间；λ：光源的波长；NA：投 影透镜的数值孔径）。所以线宽和波长正相关，在其他条件不变下，光源波长越短，线宽越小。 而光刻胶树脂在对应波长下需要满足透光、低吸收等要求，曝光波长越短，对树脂的性能要 求越高。例如，ArF 光刻胶树脂的要求条件为：在 193nm 处具有低吸收，较高的光学透明性； 具有较高的热稳定性能，且 Tg 温度介于 130-170℃；由于膜厚的不断减小，需要具有较高的 抗蚀刻性能；具有酸敏感基团，可以运用化学增幅技术以降低曝光能量等等。因此，线宽越 小，曝光波长越短，对应的光刻胶及树脂性能要求越高。 酚醛树脂适用于 G 线和 I 线，其曝光波长为 G 线 436nm、I 线 365nm,但在 KrF 适用的 248nm 曝光光源处不透明，与产酸剂存在竞争吸收关系，光敏性较差； 聚甲基丙烯酸甲酯和聚对羟基苯乙烯则在 248nm 处具有较高的光透过性和分辨率，因此 被适用作 KrF 光刻胶树脂。 类似地，KrF 光刻胶树脂在 ArF 的 193nm 曝光光源下具有较高的吸收性，也无法达到 ArF 光 刻胶树脂的要求条件，不同曝光波长对应的光刻胶品类之间，树脂也需一一对应，难以通用。

光刻胶树脂单体用于合成光刻胶树脂，高端光刻胶树脂的对应单体成本更高。 光刻胶制备链条顺序：①光刻胶树脂单体合成光刻胶树脂，②树脂和感光剂等光刻胶原 料再加工，形成光刻胶。不同光刻胶类型都有相应的光刻胶单体，传统 I 线单体主要是 甲基酚和甲醛，属于大宗化学品；KrF 单体主要是苯乙烯类单体，性状是液体；ArF 单体 主要是甲基丙烯酸酯类单体，性状有固体也有液体。 光刻胶单体的性能指标：包括纯度，水份，酸值，单杂，金属离子含量等指标。 光刻胶单体和树脂的对应关系：不同光刻胶单体做成树脂的收率不同（收率:单位数量单 体最终聚合而成的树脂数量）。高端光刻胶单体对应的单位树脂产能少。根据半导体产业 网的数据，1 吨 KrF 单体大约会做出 0.8-0.9 吨 KrF 树脂；大约 1 吨 ArF 单体产生 0.5- 0.6 吨 ArF 树脂，而且 ArF 树脂需要多种单体聚合而成，每种单体的性能和价格存在差 异。

半导体光刻胶单体合成技术难度大，稳定性、纯度要求高，价格贵。单体的合成工艺包括前 道合成和后道提纯两道工艺。其中前道合成反应阶段的主要原料除主原料外还有甲醇、乙醇、 二甲基甲酰胺等溶剂；后道纯化处理阶段的原料包括乙酸乙酯，甲基叔丁基醚等，这些材料 国内有大量的供应商，量多且价格不高。半导体级光刻胶单体的合成具有一定的特殊性，与 一般类单体差异体现在三方面： ① 半导体级光刻胶单体的合成技术难度更大。 ② 半导体级光刻胶单体要求质量更稳定，金属离子杂质更少。例如，半导体级单体纯度要求 达到 99.5%，金属离子含量小于 1ppb（即 10 亿分之一）；而面板级别的单体结构是环氧乙烷 类，纯度要求或仅 99.0%，金属离子含量最少小于 100ppb 即可。 ③ 半导体级光刻胶单体的价格远高于一般类单体。根据徐州博康公众号 2022 年发布的数据， 普通 I 线单体 100-200 元/公斤，KrF 单体 500-1000 元/公斤，ArF 单体价格在 3000-10000 元 /公斤不等。

感光剂（光敏剂、光引发剂）是影响光刻胶性能的重要原料，不同品类的光刻胶用感光剂价 差达数十倍。 光分解型光刻胶（g 线、i 线）：采用含有重氮醌类化合物材料(PAC)作为光引发剂，经光 照后发生光分解反应，用于制成正性光刻胶。光交联型光刻胶采用聚乙烯醇月桂酸酯等 作为光引发剂，经光照后形成不溶性的网状结构，起到抗蚀作用，用于制成负性光刻胶。  化学放大光刻胶（KrF 光刻胶、ArF 光刻胶、EUV 光刻胶、电子束光刻胶）：采用光致酸 剂（PAG）作为光引发剂，经光照后光致酸剂产生酸酸在后烘中作为催化剂，可以移除树 脂的保护基因使树脂变得易于溶解。 根据徐州博康公众号，PAC 在 i 线光刻胶原料占比为 1%-6%，单价在 600-700 元/kg。PAG 在 化学放大型光刻胶（主要是 KrF 光刻胶、ArF 光刻胶）中占总成本的 10%-20%。KrF 光刻胶用 PAG 单价在 0.5-1.5 万元/kg，ArF 光刻胶用 PAG 单价约 1.5-30 万元/kg，价差可达 20 倍。

2.1.2.原材料依赖进口，国产供应商亟待突破

高端光刻胶原料进口难度高，国产替代需求紧迫。全球范围内光刻胶原料大厂主要来自日本， 一类是自产树脂的光刻胶厂商，如信越化学、杜邦；另一类是专门生产原料的生产商，如光 刻胶树脂厂商：东洋合成、住友电木、三菱化学等。光刻胶光引发剂厂商包括：巴斯夫、黑 金化成、台湾优禘、国内的强力新材等。因此对于国内光刻胶厂商，实现高端光刻胶突破， 需先解决原料稳定供应难题。 KrF 光刻胶树脂基本依赖进口：KrF 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，此类树脂目前基本依赖进口，原因一是国产化难度高，生产树脂需要的单 体国内只有很少厂家供应，同时光刻胶生产商和原材料供应商之间的业务关系一旦建立， 就会在相当长的时间内保持稳定,供应链切换难；原因二是树脂的生产工艺有一定难度。 ArF 光刻胶树脂难以进口：根据徐州博康公众号，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 没有购买渠道。

超净高纯试剂国产化率低，国内精细化工水平与海外差距较大。合成光刻胶过程中，需要丙 二醇甲醚醋酸酯、乳酸乙酯等高纯试剂。目前国际上公认的湿电子化学品杂质含量标准是 SEMI 国际标准，共分为五个等级。集成电路制造对于材料品质有较高要求，g/i 线光刻胶需 要 G1 至 G3 SEMI 等级的超净高纯试剂，KrF 光刻胶需要 G3 至 G4 SEMI 等级的超净高纯试剂， ArF 光刻胶则需要 G4 SEMI 等级以上的超净高纯试剂。中国大陆大多数企业湿电子化学品产 品等级在 SEMI G1 至 G2，部分企业在单一产品上达到 SEMI G3 级别，只有极少数企业个别产 品达到 SEMI G4 以上级别，与世界领先水平还有较大差距。根据亚化咨询 2022 年公布数据， 湿电子化学品的高端产品国产化率仅 10%左右。

2.2.制造端：高端光刻胶产品配方技术复杂，研发投入大，制备要求高

光刻胶由分辨率、对比度、敏感度、粘滞性黏度、粘附性、抗蚀性和表面张力等参数指标评 估。 ①分辨率：是指区别硅片表面相邻图形特征的能力，在光刻胶上形成图案的关键尺寸越小， 光刻胶的分辨率越好； ②对比度：指光刻胶发生光化学反应时，从曝光区到非曝光区过渡的侧壁陡度，侧壁越陡， 对比度越好； ③敏感度：指在光刻胶上形成一个良好图形所需一定波长光的最小曝光量，对于波长更短的 深紫外光和极紫外光，光刻胶的敏感度更为重要； ④粘滞性：黏度用来衡量光刻胶流动特性，光刻胶中溶剂越少，粘滞性越高； ⑤粘附性：指光刻胶粘着于衬底的强度，粘附性需要经受住后续的刻蚀、离子注入等艺，以 保证硅片表面的图形不会变形； ⑥抗蚀性：指光刻胶的耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力，以保证在后续刻蚀工序 中能够保护衬底表面； ⑦表面张力：指液体中将表面分子拉向液体主体内的分子间吸引力，光刻胶基于流动性和覆 盖的考虑，要求具有比较小的表面张力。

壁垒一：配方复杂，无法通过现有产品反推配方，不同光刻胶配方差异大。光刻胶是一种经 过严格设计的复杂、精密的配方产品，由成膜剂、光敏剂、溶剂和添加剂等不同性质的原料， 通过不同的排列组合，经过复杂、精密的加工工艺而制成，是一项经验型学科，无法通过现 有产品反向推断原材料配方。以 EUV 光刻胶为例，EUV 光刻胶有多种技术方向，如有机无机 杂化体系、将酸敏感基团引入聚合物主链等。国内目前能同时达到具有高灵敏度、高分辨率、 低 LWR（线宽粗糙度）且成本较低、易于工业化生产的 EUV 光刻胶体系还在研究阶段，未量 化生产。

壁垒二：前期研发投入高昂，高端光刻机设备进口受限。光刻胶研发费用高，设备支出投入 巨大。光刻胶厂商需要购买光刻机用于内部配方测试，根据验证结果调整配方。根据 2021 年 晶瑞电材公告，单一台 ArF 光刻机需支出 1.5 亿元，设备总支出为 3.4 亿元。根据国际光刻 机巨头 ASML 公告，2022 年 ASML 公司单台 EUV 光刻机平均售价在 1.76 亿欧元，ArFi 浸没式 光刻机平均售价在 0.65 亿欧元。另一方面，高端光刻机依赖进口，影响产品研发进度。自 2019 年 12 月瓦森纳协议修订以来，美国、日本等成员国对我国半导体出口一般按照 N-2 原 则审批，即比最先进的技术晚两代。根据半导体产业纵横的数据，光刻机国外厂商的交期是 3～5 年，不确定性增加。国内进口高端光刻机受限，阻碍了和光刻机相配套光刻胶的研发突 破。

壁垒三：产品稳定性难控制和洁净度要求高。高端光刻胶的制备过程需要严格控制产品稳定 和金属杂质含量。光刻胶生产工艺采用分步法以保证各生产批次间的稳定性。主要制造流程 为： ①分别生产高感度光刻胶半成品和低感度光刻胶半成品。 ②取样检测后进行配合比试验。 ③针对不同树脂原料进行配方调整以保证产品的感度稳定，同时调整溶剂配比以保证产品的 膜厚稳定，当产品达到相应的感度和动粘度规格后，配方调整结束。 ④产品调整结束后，进行循环过滤，以保证产品的洁净度（控制产品中的粒子数），并得到最 终产品。

2.3.需求端：半导体光刻胶品类需求多，导入认证周期长

芯片制程越高，所使用的光刻胶品类越多。集成电路为多层结构，相同层的工艺方案没有规 定一致，因此不同的制造厂会采用不同的光刻方案。以鳍式场效应晶体管（FinFET）的半导 体逻辑器件为例，从下到上每一层的图形实现都需要依赖不同的光刻技术，从而需要不同的 光刻胶： ①前道工艺关键层鳍式（Fin）和栅（Gate）采用氟化氩（ArF）浸没式（波长 193nm）双重投 影光刻技术实现，对应使用 ArF 浸没式光刻胶； ②如需进行切割，切割层（Cut Layer）采用极紫外（EUV，波长 13.5nm）光刻技术实现，对 应使用 EUV 光刻胶； ③中道工艺（MOL）连接层 C（Contact Layer）采用 ArF 浸没式三重投影光刻技术或极紫外 光刻技术实现，对应使用 ArF 浸没式光刻胶或 EUV 光刻胶； ④后道工艺（BEOL）。一是关键层的 V1/V2（通孔）和 M1/M2（金属）采用 ArF 浸没式双重投 影光刻或 EUV 光刻技术实现，对应 ArF 浸没式光刻胶和 EUV 光刻胶。二是后道工艺非关键层 分别采用 ArF 干法、氟化氪（KrF，波长 248nm）和 i 线（I-line，波长 365nm）等光刻技术 实现，分别对应 ArF 干法光刻胶、KrF 光刻胶和 i 线光刻胶等。

先进封装 g/i 线光刻胶、PSPI 光刻胶用于 Bumping、RDL、TSV 等先进封装工艺环节。与 IC 制造时使用的 g/i 线光刻胶相比,大多数封装技术中所用到的光刻胶层要厚很多，一方面是 由于先进封装对精度要求相对晶圆制造环节低，另一方面是由于凸块需要厚涂。根据中国电 子材料行业协会的数据，2022 年中国集成电路 g/i 线光刻胶市场规模总计 9.14 亿元，预计 2025 年将增长至 10.09 亿元；其中集成电路封装用 g/i 线光刻胶市场规模 5.47 亿元，预计 2025 年将增长至 5.95 亿元。先进封装 g/i 线正性光刻胶可用于先进封装 Bumping 工艺中图 形转移、线路重排（RDL）、TSV 技术；先进封装 g/i 线负性光刻胶用于先进封装 Bumping 工 艺中。凸块制作封装光刻胶 PSPI 是一种光敏性聚酰亚胺材料，兼具光刻胶的图案化和树脂 薄膜的应力缓冲、介电层等功能，类似于有图案的介电薄膜，可用于 Bumping 和 RDL 等先进 封装工艺流程中。根据中国电子材料行业协会数据，2021 年中国集成电路晶圆制造用 PSPI 市场规模 7.12 亿元，预计到 2025 年将增长至 9.67 亿元。

下游客户端导入及验证周期长，国产头部厂商具有自主替代先发优势。由于光刻胶的质量稳 定直接影响芯片良率，集成电路制造企业对光刻胶的使用谨慎，从实验室样品到产线样品都 需要在客户端进行反复多次的测试验证，才能确定光刻胶产品的基本配方，验证周期一般在 2-3 年。客户产品验证过程需要经过四个阶段：PRS（基础工艺考核）、STR（小批量试产）、 MSTR（中批量试产）、RELEASE（量产）。在四个阶段的测试验证都顺利通过的前提下，才有机会获得芯片生产公司的订单。因此，对光刻胶厂商来讲，验证周期长，会光刻胶研发项目开 始产生销售回报的时间变长，变相增加前期投入成本，并且存在产品开发出来但客户认证计 划拖后、无法实行客户认证计划或无法通过客户认证的风险。因而我们认为，率先成功在客 户端导入并形成量产突破的国内光刻胶厂商，有望在国产化过程中占据先发主导地位，保证 相对较高的客户端份额。

3.晶圆厂扩产+制程升级，驱动国内市场需求扩增

半导体光刻胶广泛应用于汽车电子、MEMS、存储 IC、逻辑 IC 等制造过程，芯片制程节点提 升带动高端光刻胶需求。按曝光光源波长来分，半导体光刻胶可主要分为紫外全谱光（300～ 450nm 波长）、g 线（436nm 波长）、i 线（365nm 波长）、KrF（248nm 波长）、ArF（193nm 波长）、 以及目前最前沿的 EUV 光刻胶（<13.5nm 波长）。通常来讲，波长越短加工分辨率越佳，能制 造的芯片工艺越先进，技术难度也越高。其中： 1）g 线、i 线光刻胶：分别适用于 436nm、365nm 的波长光源，目前已成熟应用于汽车电子、 MEMS、平板等领域。 2）KrF 光刻胶：适用于 248nm 波长光源，主要应用于 3D NAND 堆叠架构中。NAND 工艺已逐 渐从 2D 转向 3D、4D 堆叠架构，随着堆叠层数的增加，光刻次数也在递增，相应光刻胶的用 量随着光刻次数的增加而大幅增长，KrF 光刻胶的使用量将显著提升。 3）ArF 光刻胶：适用于 193nm 波长光源，主要用于逻辑芯片和高端存储芯片的制造。ArF 光 刻胶可分为干式和浸没式，ArF 干式主要应用于 130-65nm 光刻工艺，而 ArFi 浸没式主要应 用于 65-7nm 光刻工艺。由于美国针对中国半导体行业的出口管制，目前国内无法进口 EUV 光 刻机。使用 DUV 浸没式光刻机，采用 ArF 光源，搭配 ArFi 浸没式光刻胶,通过多重曝光可实 现 7nm 先进制程，因此 ArFi 浸没式光刻胶需求量为普通光刻胶的 2-4 倍。

半导体景气周期提振，稼动率提升将拉动光刻胶等半导体材料需求。（1）下游手机、可穿戴 设备市场出货增长：根据 IDC 数据，23Q3 中国可穿戴设备市场出货量 3470 万台，同比增长 7.5%；智能手表市场出货量 1140 万台，同比增长 5.5%；手环市场出货量 398 万台，同比增 长 2.2%；耳戴设备市场出货量 1924 万台，同比增长 9.8%。据中国信通院，2023 年 10 月中 国智能手机出货量为 2818.1 万台，同比增长 18.5%；据国家统计局，2023 年 11 月中国智能 手机产量为 1.21 亿台，同比增长 20.8%。（2）客户端库存消化基本完成，代工晶圆厂逐步走 出周期底：根据 TrendForce 集邦咨询研究，随着终端及 IC 客户库存陆续消化至较为健康的 水位，及下半年 iPhone、Android 阵营推出新机等有利因素，2023 年第三季度，全球前十大 晶圆代工厂产值为 282.9 亿美元，环比增长 7.9%。

3.1.驱动因素一：晶圆厂产能扩张，半导体光刻胶用量增加

产能建设规划有序推进，国内晶圆厂新增项目数领先。根据 SEMI2024 年 1 月公布的《全球 晶圆厂预测》报告，从 2022 年至 2024 年期间，全球将投入建设 82 个晶圆厂，预期中国将扩 大其在全球半导体产能占比。中国大陆制造商预计 2024 年将展开 18 座新晶圆厂，产能年增 率将从 2023 年的 12%提升至 2024 年的 13%，中国台湾、韩国、日本预计自 2024 年起分别将 有 5 座、1 座和 4 座新晶圆厂投产。

全球晶圆厂产能稳步扩充，国内晶圆产能比重进一步提升。根据 SEMI 预测，全球半导体制 造商 2026 年将推升 12 寸晶圆厂产能至每月 960 万片（wpm）的历史新高。12 寸晶圆产能经 2021-2022 年连续扩充后，2023 年因存储、逻辑芯片需求疲软，扩张速度将有所趋缓。囿于 美国出口管制，中国大陆将集中于成熟技术发展，并在政府支持下，带领 12 寸晶圆厂产能扩 张，预估全球产能比重将从 2022 年的 22%增至 2026 年的 25%，达每月 240 万片。根据 SEMI 预测，2021 年到 2025 年，全球半导体制造商 8 寸晶圆厂产能有望增加 20%，至每月 711 万 片（wpm）。2025 年中国的 8 英寸晶圆产能增速将达 66%，领先全球其他地区，且产能占比持 续增加，约占全球 8 寸晶圆总产能 21%，约每月 149 万片。

3.2.驱动因素二：制程节点升级&先进制程多次曝光，光刻胶需求量价齐升

单个芯片光刻胶用量增加，叠加先进制程芯片出货占比提升。 （1）先进制程芯片制造工艺更加复杂，多次光刻导致单芯片光刻胶用量提升：中国大陆的晶 圆厂普遍采用 193nm 水浸没式光刻机多次曝光实现 7nm 逻辑芯片的光刻工艺流程。流程中金 属层需采用 SALELE 自对准光刻-刻蚀、光刻-刻蚀图形方法，通孔层需采用 LE4 四次光刻-刻 蚀方法，带动光刻胶用量需求增加 （2）存储芯片 NAND 堆叠层数增加，光刻层数增加导致单芯片光刻胶用量提升：3D NAND 指 存储单元的垂直堆叠。随着层数的增加，位密度会提高，从而增加存储容量。根据 SK 海力士 官网，2014 年 3 月，SK 海力士开发出 24 层 2015D NAND 芯片，随后先后推出 48 层-96 层176 层-238 层 NAND 芯片，堆叠层数持续增加。由于每一层 NAND 都要光刻工艺，光刻胶用量 将同步成倍增长。2023 年 6 月 8 号 SK 海力士宣布已开始量产 238 层 4D NAND 闪存，将为智 能手机和 PC 客户提供更高的性能。长江存储 232 层 Xtacking 3.0 产品 3D NAND 进展迅速， 已于 23 年 11 月推出 232 层 QLC 3D NAND 芯片。 （3）先进制程出货占比提升：根据 IC Insight 数据，10nm 以下先进制程芯片出货比重逐年 提升，2019 年 10nm 以下先进制程芯片出货占比为 4%，预计 2024 年将增长至 30%。

制程升级带动光刻次数增加，单位面积光刻胶价值量提升。根据 SEMI 的数据计算，单位面 积所使用的光刻胶价值量从 2018 年 0.13 美元/平方英寸上升到 2022 年约 0.18 美元/平方英 寸，2018-2022CAGR 为 8.48%，平均价值量的提升主要来源于先进制程占比的提升以及光刻次 数的增加。

我们对国内半导体光刻胶市场需求预测： 根据 semi 统计数据，2022 年大陆市场半导体光刻胶市场规模为 5.93 亿美元。假设单位面积 所使用的光刻胶价值量复合增速 8.48%保持不变，则预计 2025 年单位面积所使用的光刻胶价 值量为 0.23 美元/平方英寸。根据群智咨询统计，晶圆厂稼动率处于 65%-100%区间，我们中 性假设为 80%。预计 2025 年国内年半导体光刻胶市场规模为 8.84 亿美元，为 2022 年市场规 模的 1.49 倍，2022-2025CAGR 为 14.23%。

4.半导体光刻胶市场海外垄断，国产化空间大难度高

4.1.全球市场海外寡头垄断，龙头厂商进展全面领先

全球光刻胶市场集中度高，日美韩等海外厂商垄断。2021 年全球光刻胶市场份额前五名依次 为东京应化、JSR、信越化学、陶氏化学、富士胶片，合计占比 79.5%。半导体光刻胶技术壁 垒较高，目前全球半导体光刻胶市场由日美韩厂商主导，东京应化、JSR、住友化学、富士胶 片，四大日本企业分别占据 27%、13%、12%、8%市场份额，美国杜邦、韩国东进占据 17%、11% 的市场份额。

日系龙头厂商技术领先，已实现高端光刻胶量产。目前，东京应化、JSR、信越化学、住友化 学、富士胶片、韩国东进、美国杜邦已覆盖所有不同曝光波长的半导体光刻胶类型。 1980s 早期，IBM 突破了 KrF 光刻，但此时半导体工业的发展尚未到达需要 KrF 光刻大 规模放量的时代。 1995 年，日本东京应化（TOK）成功突破了高分辨率 KrF 正性光刻胶 TDUR-P007/009 并 实现了商业化销售，打破了 IBM 对于 KrF 光刻胶的垄断，并借由光刻机市场由此前美国 厂商主导逐步演变为佳能、尼康为龙头的时代，迅速放量占据市场，光刻胶市场也正式 进入了日本厂商的霸主时代。 2004 年，JSR 首次通过 ArF 沉浸式光刻成功实现了 32nm 分辨率，引领了巨大的的技术 变革。2006 年 JSR 又与 IBM 合作，通过 ArF 沉浸式光刻成功实现了 30nm 及更小的线宽。 EUV 光刻胶的研发可以追溯至 1994 年，在 2000 年之后逐步成熟：2002 年，东芝开发出 分辨率达到 22nm 的低分子 EUV 光刻胶。东京应化（TOK）与信越化学都参与到了 SEMATECH 的 EUV 光刻胶的开发工作，其中 JSR 在 2011 年与 SEMATECH 联合开发出用于 15nm 工艺 的化学放大型 EUV 光刻胶。

TOK（东京应化）：全球半导体光刻胶龙头。TOK 具有世界领先的微细加工和高纯化技术。 1968 年，TOK 开始开发和销售第一批日本制造的半导体光刻胶。如今，TOK 提供与所有 光刻机兼容的全系列光刻胶。除光刻胶外，TOK 产品覆盖半导体制造领域、半导体封装 领域、图像传感器/MEMS 制造领域、面板制造领域等。根据 TOK 官网公布的数据，TOK2022 年全球半导体光刻胶市场市占率第一，达 26.1%，细分市场中：g 线/i 线光刻胶市场市 占率为 22.8%、KrF 光刻胶市场市占率为 36.6%、ArF 光刻胶市场市占率为 16.2%、EUV 光 刻胶市场市占率为 38.0%。TOK 材料业务（含光刻胶）连续四年正增长，2022 年实现收 入 1703 亿日元，息税前利润率 20.4%。

美国杜邦（原名陶氏杜邦）：系 2017 年 8 月，陶氏化学与杜邦公司完成对等合并后的一 家控股公司。2019 年陶氏杜邦（DowDuPontInc.）拆分为陶氏（DOWInc.）、杜邦 （DupontdeNemours,Inc.）及科迪华农业科技（CortevaAgriscience）三家企业。美国 杜邦公司从事业务包括化工、材料、膜产品等，集中了原陶氏、原杜邦的特种产品业务， 包括封装材料及解决方案。杜邦在光刻技术方面有过许多行业首创的技术创新，产品包 括 ArF 光刻胶、KrF 光刻胶、i/g 线光刻胶、EUV 光刻胶、EUV 底层和有机底部减反射涂 层（BARC）材料。

东进世美肯：是一家生产销售半导体及显示器用材料,可再生能源用材料和发泡剂的公 司。东进世美肯于 1984 年开始了半导体用封装材料事业，之后投身到半导体用工艺材 料事业。1989 年成功开发出了光刻胶，成为了韩国国内第一家，世界上第 4 家成功开发 光刻胶的企业。通过持续研究和开发，现已把 ArF 浸没式光刻胶、ArF 干式光刻胶、KrF 光刻胶、i-Line 光刻胶、BARC、SOC、前驱体、CMP 抛光液等产品向国内外客户供应。根 据东进官网数据，东进 2022 年在 3DNAND 用 KrF 光刻胶全球市占率第一。根据 2022 年 12 月韩媒 ETnews 报道，东进世美肯 EUV 光刻胶已应用于三星电子量产线，在 2019 年日 本对韩光刻胶出口禁令后实现韩国国内 EUV 光刻胶突破。

JSR：日本合成橡胶、合成树脂等石化事业的领导厂商，以石油化学为基础，拓展至显示 器、电子与光电材料产业领域。JSR 株式会社的 FPD(FlatPanelDisplay)用有机化学材 料、信息电子材料、光学材料等，在全球占有极高的市场占有率。公司半导体材料产品 覆盖光刻胶、CMP 材料、清洗液、先进封装材料等。公司是全球少数能够生产 EUV 光刻 胶的公司之一。根据公司公告，公司 2022 年 ArF 全球市占率为 30%，排名全球第一。

4.2.多重因素助力国产化，国内光刻胶厂商加速突破

目前我国半导体光刻胶的国产化率极低，且产品越高端国产化率越低。根据 2023 年艾森股 份公告，g/i 线光刻胶的国产化率约为 20%，仍处于较低水平。根据 2023 年上海新阳公告， KrF 光刻胶整体国产化率不足 5%，ArF 干法与湿法光刻胶国产化率不足 1%。国内高端光刻胶 属于利基市场，增速快、毛利高但整体规模小，前期研发投入大。长期看来，国内光刻胶厂 商有望突破各类集成电路高端光刻胶，填补国内材料供应链空白，加速国产化替代进程。

优势一：国家政策支持，高端产品国产化突破势在必行

政府补助及大基金支持，助力行业产业化升级。以彤程新材为例，2022 年公司光刻胶项目涉 及政府补助包括：高纯度电子级树脂产业化项目、KrF 半导体光刻胶产业化项目、248nm 光刻 胶研发与产业化项目、存储器制造工艺用 KrF 负性光刻胶的开发与示范应用项目、高分辨Ⅰ 线光刻胶检测设备升级项目、京东方北旭光电材料基地项目等。新增补助金额 2199 万元，光 刻胶项目政府补助期末余额为 7778 万元。另外，大基金二期曾于 2021 年和 2023 年先后增 资南大光电和晶瑞电材子公司：向宁波南大光电增资 1.8 亿元；向增资晶瑞电材子公司湖北 晶瑞增资 1.6 亿元。

彤程新材、晶瑞电材、南大光电承担国家“02 专项”光刻胶项目并获得政府支持。“02 专项” 是由国家科技部发布的《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》项目，因次序排在国家科 技重大专项所列 16 个重大专项第二位，在行业内被称为“02 专项”。02 专项“十二五”期间重 点实施的内容和目标分别是：重点进行 45-22 纳米关键制造装备攻关，开发 32-22 纳米互补 金属氧化物半导体（CMOS）工艺、90-65 纳米特色工艺，开展 22-14 纳米前瞻性研究，形成 65-45 纳米装备、材料、工艺配套能力及集成电路制造产业链，进一步缩小与世界先进水平 差距，装备和材料占国内市场的份额分别达到 10%和 20%，开拓国际市场。彤程新材、晶瑞电 材、南大光电分别承担国家“02 专项”KrF 光刻胶、I 线光刻胶、ArF 光刻胶项目。晶瑞电材 和南大光电已于 2018 年和 2021 年通过项目验收。

优势二：产业链上下游合作紧密，国产厂商寻求突破

同步布局上游原材料端自研自产。国内光刻胶主要厂商如彤程新材、鼎龙股份、徐州博康等 现已具备高端光刻胶树脂等自我供应能力，实现原料自主可控。根据八亿时空 2023 年 6 月 公告，公司实现 KrF 光刻胶用 PHS 树脂 50 公斤级别的量产，部分解决了国内光刻胶核心材 料的卡脖子问题，打破了国际垄断，并正式向客户出货。华懋科技参股公司徐州博康积极布 局光刻胶上游材料，光刻胶单体已研发近 70 款、光刻胶树脂研发近 50 款、光敏剂已研发超 过 150 款。 下游晶圆厂需求互补，配合紧密。国内光刻胶厂商具备地域优势，在送样调试阶段能及时应 对客户在设备和配方上的调整需求。 同时，由于国内晶圆厂为避免高端光刻胶产品断供，国产化需求紧迫，国内晶圆厂也积极寻 求与国内光刻胶厂商合作，形成良好合作伙伴关系，加快推进光刻胶验证周期，实现进口替 代。

优势三：夯实中低端 g/i 线光刻胶实力，持续发力高端

半导体光刻胶国产化率极低，在国产替代迫切需求下，光刻胶国内厂商大力投入高端光刻胶 产业化，g/i 线产品布局全面，积极布局并推进高端 KrF、ArF 光刻胶的研发送样。彤程新材 （北京科华）、鼎龙股份、晶瑞电材、徐州博康（华懋科技）、上海新阳等国内厂商进展相对 较快。根据多家公司公告，KrF 胶国产主流厂商如彤程新材、徐州博康（华懋科技）、晶瑞电 材、上海新阳处于产能爬坡/小批量供货阶段。ArF 光刻胶方面，彤程新材已具备量产能力。 同时，同步培养上游原材料端的自研自产能力，有望从根本上解决卡脖子问题。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）