2024年鼎龙股份研究报告:材料国产化平台,芯屏并举放量在即

  • 来源:国盛证券
  • 发布时间:2024/04/16
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鼎龙股份研究报告:材料国产化平台,芯屏并举放量在即。半导体、新型显示“卡脖子”材料国产化平台。公司成立于2000年,早期突破了三菱等日系企业垄断,成为了打印耗材龙头,并在传统主业中沉淀出了一套设计产品矩阵、配套关键原料的成功范式。2013年开始,公司先后瞄准半导体、新型显示两大赛道,致力于国产化被陶氏、东丽等外企垄断的“卡脖子”材料,已成为国内CMP抛光垫领跑者。公司多年来在与下游客户的交互式研发中持续地测试、改良材料,同时围绕下游所亟需打造更为完善的产品矩阵,朝高端电子材料“一站式平台”方向阔步向前。打造七大技术平台,贯...

1. 鼎龙股份:半导体、新型显示关键材料国产化平台

1.1. 聚焦关键大赛道,围绕“卡脖子”材料攻坚

致力于国产化被海外巨头垄断的材料。公司成立于 2000 年,早期主营业务为碳粉、磁 性载体等打印成像材料,打破了三菱化学、同和控股等日系厂商的垄断,成为了国内龙 头,并在传统主业中沉淀出了一套设计产品矩阵、配套关键原料的的成功范式。近年来, 公司围绕被东丽、陶氏、三菱等海外厂商垄断的材料持续地展开国产替代:

半导体制造、封装材料:公司 2013 年立项抛光垫。目前,抛光垫已成为公司半导 体业务的拳头产品,2023 年收入贡献超过 4 亿元。2021 年,公司抛光液一期建成, 2023 年 12 月,公司公告 300 吨 ArF、KrF 光刻胶规划,另外也在开拓键合胶、封 装 PSPI 等先进封装材料,打造贯通制造、封装环节的半导体材料产品矩阵;

新型显示材料:公司 2019 年开始在主流面板厂验证 YPI,2021 年 PSPI、TFE-INK 完成中试。2023 年,公司新型显示材料实现营业收入约 1.74 亿元,成长迅速。

东丽等海外巨头的成长多离不开技术平台的搭建,公司多年来与海外巨头在追赶中学习, 搭建了七大技术平台,横向实现了产品线之间技术能力的迁移。“一个公司的一个团队 用一种技术生产一种或一类产品这叫技术;一个公司的一个团队用一种技术能生产几种 或几类产品叫技术平台”。二十年来,每当公司用一个技术研发生产成功一种产品后,就 会思考这个技术还能做哪些产品。经过二十多年的积累,公司利用自己的人才团队的稳 定、技术的积累和行业的经验打造了有机合成、无机非金属材料、高分子合成、物理化 学、金刚石工具加工、工程装备设计、材料应用评价七大技术平台。我们选取其中部分 做介绍:

有机合成:利用重氮偶合、金属络合等技术,公司成功开发出了第一代起家的产品 电荷调节剂,在 2015 年,团队又加入了面板光刻胶队伍,攻克光刻胶核心单体和 显影剂的难题,成为了业界第一家面板光刻胶核心原材料完全自制的公司。

高分子合成:为解决了碳粉原料问题,公司搭建了高分子合成团队并一举突破了低 温定影聚酯树脂合成这一此前只有日本花王掌握的技术,而聚酯树脂也是业界公认 的“技术的皇冠”。公司后于 2012 年将团队核心成员迁入抛光垫项目,不仅参与了 CMP pad 抛光层聚氨酯材料的研发,也参与到了 Pad 原材料预聚体的研发,后又参 与了面板 PI 的单体合成以及多种面板材料中丙烯酸类高分子的合成。

物理化学:公司是世界上第一家能生产所有化学碳粉的公司,产品覆盖第一第二代 悬浮聚合正电性碳粉,第三代第四代核壳结构苯丙树脂负电化学碳粉,第五代到第 七代聚酯树脂化学碳粉。碳粉合成中使用了胶体表面技术、高分子合成,颜料分散, 粉体分级技术,团队成员后又参与了清洗液和抛光液的研发与生产。

无机非金属材料:最初为解决复印机当中的搬运材料显影剂(又称载体)而成立。 载体内核为铁氧体磁性材料,表面包覆一层高分子树脂,开发过程中积累了丰富的 无机非金属材料的烧结经验,后来布局的氧化铝,氧化铈等抛光液研磨粒子都可以 在载体制备技术中找到诸多共通点。

工程装备技术:公司的工程技术团队曾成功克服两大碳粉工程化世界级难题,一是 体系内四种不同物质的粒子的成型和球形度的自由控制,二是低温下将 60%含水量 的物质干燥至千分之三以下。团队还自制并设计了多种 CMP 抛光垫预聚体生产装备, 确保了每一片 CMP Pad 的质量稳定。

通过技术平台实现关键原料的自研配套,纵向实现了产业链的贯通。原料自主化能够满 足半导体行业客户对供应安全、品质稳定的核心诉求,推动新产品的合作开发、验证评 估进程。公司涉足新产品开发时几乎都伴随有核心原料的自主配套: 打印复印通用耗材领域,公司布局了上游核心原材料彩色聚合碳粉、耗材芯片和显 影辊;  抛光垫领域,公司完成自产抛光垫用微球的中试,将实现 CMP 抛光硬垫三大核心原 材料——预聚体、微球、缓冲垫的全面自产;  抛光液领域,公司已实现上游核心原材料研磨粒子的自主制备,打破国外研磨粒子 供应商的垄断供应; 光刻胶领域,公司向上溯源,业务布局涵盖有特殊定制的功能单体、高度定制化的 树脂、光致产酸剂和淬灭剂等核心原材料。

围绕客户亟需,不断丰富半导体、新型显示材料产品矩阵,打造“一站式供应平台”。 由于坚持填补关键材料领域的空白,公司产品矩阵不断丰富、成长劲头始终强劲。2013 年开始,公司选择了 CMP 材料作为新起点,深度渗透国内主流晶圆厂,目前已成为国内 多数主流客户的抛光垫第一供应商。2018 年至今,公司围绕半导体领域拓展出清洗液、 光刻胶、封装材料等产品。显示业务方面,2017 年公司以 YPI 为切入点进军显示材料, 成为国内首家 YPI 量产出货企业,PI 浆料现已覆盖至国内各核心面板厂商。此后,公司 又布局了 PSPI、TFE-INK 等多种显示材料,目前 PSPI 也顺利在部分下游客户处成为第 一供应商,TFE-INK 于 2023 年第四季度成功导入客户,首次获得国内头部下游显示面 板客户的采购订单,复刻了公司在半导体领域平台化布局。

新项目开展时多设有员工持股计划,实现高效激励。公司实际控制人为朱双全、朱顺全 兄弟。围绕上市主体,公司形成了系列直、间接控股企业。其中,鼎汇、鼎泽负责开展 抛光垫、抛光液业务;显示材料业务则主要依托武汉柔显展开;半导体材料业务中的光 刻胶和封装材料业务分别由潜江新材料和鼎龙芯盛运营;而公司的传统主业打印耗材业 务由于时间长、并购次数多,各参控股子公司碳粉、硒鼓、墨盒业务有所重叠。2022 年 以来,公司完成了珠海天硌出表、绩迅科技挂牌新三板、超俊和珠海鼎龙新材料划转至 名图统一管理三项工作,业务线条持续理顺,股权结构愈加明晰。2024 年 3 月,为增强 上市公司未来盈利能力,公司收购了柔显科技 12%股权,持股比例增加至 82%,在降 低与控股股东的关联交易比例的同时,此次收购更起到了增厚上市公司主体权益的作用, 集中体现出公司分业务孵化培育的架构优势。

1.2. 产品结构蝶变,盈利能力跃升

盈利有望进入新一轮上行期。收入方面,2019-2022 年间,公司打印耗材业务收入规模 稳定增长,复合增速 24%,贡献了公司近八成的收入。2023 年,公司打印耗材业务(剔 除口径调整影响后)同比略降,同时抛光垫也因下游客户库存消纳问题阶段承压,全年 实现营收 26.67 亿元,同比-2%。利润方面,公司上市以来仅 2020 年出现亏损,主要因 当年存在激励费用确认、汇兑损益影响。2023 年,公司实现归母利润 2.22 亿元,同比 -43%,其中因研发费用增长、贷款利息和汇兑损益支出、股权激励成本等因素影响合计 减少 0.97 亿元。向后展望,公司 2023Q4 抛光垫再创历史单季新高,全年半导体、显示 材料收入分别同增 19%、268%,抛光液、清洗液收入同增 331%,考虑到公司已投产 抛光清洗液、PI 等未来亦将陆续放量,公司盈利有望进入新一轮上行期。

研发投入领跑行业,成果持续转化,毛利率较上市初期跃升。公司 2020 年净利率主要 受当年商誉减值和汇兑损益影响,除该年度外,公司近十年来毛利率均稳定在 30%以上, 净利率稳定在 10%以上。且公司的研发投入金额领先国内上市可比公司,2022 年投入 研发支出约是三家可比上市公司的 2-2.5 倍,研发费用率也常年保持在 10%以上。2023 年,公司实际投入研发费用 3.8 亿元,仅此项就使得归母净利润同比减少 3139 万元, 剔除研发投入影响后,公司的盈利水平具备持续的优异表现。

新业务利润占比已过半,新型显示材料、抛光液快速放量。公司 2012 年实现彩色碳粉 生产能力,次年募投项目彩色碳粉效益同比增长 1000.81%;2015 年,公司开启抛光垫 产业化工作,2016 年项目完工。2020 年,公司把握半导体材料国产替代机遇,收入同 比增长 537%,2020-2022 年分别实现 0.79/3.02/4.57 亿元收入,实现了跨越级成长。 2023 年,公司抛光液、清洗液收入同增 320%,从不足 2000 万元快速成长至约 7749.6 万元,后续增量可期。此外,公司显示材料 2023 年一至四季度收入同比增速分别为 85%/621%/428%/175%。全年合计同增 268%,收入量级从不足 5000 万快速成长至 1.74 亿元,各产品验证通过后,在放量导入阶段均有亮眼表现。截至 2023 年报,但收 入占比已从 2021 年时超 85%下降至 70%以下。2023 年度公司半导体、新型显示材料 毛利率高达 61.5%,伴随着公司新品快速放量,整体盈利能力有望更上一层楼。

2. 新型显示材料:顺 OLED 高景气,开启新成长曲线

2.1. OLED 有望引领下一个显示时代

显示产业发展百余年,OLED 有望引领下一个时代。显示面板所呈现的画面由无数个像 素点组成,每个像素点包含红、绿、蓝三个不同颜色的子像素。通过不同的技术原理改 变三种颜色的子像素的亮度,从而组合成每个呈现出不同颜色的独立像素点,进而结合 起来,呈现出我们所看到的画面。1897 年,德国物理学家发明了 CRT(阴极射线管), 原理为通过电子枪发射出来的光束撞击在荧光屏幕上而成像;1988 年,日本夏普公司发 明了世界第一台液晶显示器,相比 CRT 显著轻薄化;到了二十一世纪初,LCD 开始超越 CRT 成为了主流的显示技术。2005-2010 年,韩国通过雄心勃勃的投资战略开始超越日 本成为全球最大的 LCD 生产基地。 2007-2010 年,显示产业开启了新一轮迭代:2007 年,索尼发布世界上第一台 OLED 电 视 XEL-1,厚度仅 3mm;2008 年,诺基亚发布了全球第一款 OLED 手机(240×320 像 素);2010 年,三星发布了全球第一款 OLED 智能手机 Galaxy S;2017 年,随着年销量 超过 2 亿台的 iPhone 开始采用 OLED 屏幕,OLED 显示的发展开始进入崭新阶段,未来 在折叠屏高增、中尺寸产品渗透率提升、可穿戴设备放量的带动下,OLED 显示有望引 领下一个时代。

在过去一百多年间,显示产业始终向着更轻薄、更清晰(分辨率、对比度更高)、色彩 更鲜艳(色域更广)、更便携(可折叠、可穿戴)、成本更低的方向发展。OLED(有机 发光二极管)显示是在电场驱动下,通过电子和空穴注入和复合而发光并实现显示的一 种显示技术,符合显示产业的发展诉求,有望引领下一个时代。OLED 显示的基本原理 是通过给不同的有机发光材料通电,使其分别发出红、绿、蓝三色光线,通过控制通过 三个子像素点的电量实现成像。相比传统 LCD 液晶显示,这种显示方式的优势包括: 

对比度更高:由于 LCD 中所有像素点共享一块背光板,液晶分子即使处于关闭状态, 也会有一小部分液晶分子形成偏转,导致一部分光线泄露出去。这使得 LCD 显示的 纯黑画面其实是亮度大幅度递减的灰色,导致画面中深色的部分不够深,从而使得 对比度偏低。OLED 可以通过单独控制每一个像素点通电,从而使得像素点可以实 现纯粹的黑色,因此 OLED 可以实现显著高于 LCD 的对比度。根据和辉光电,LCD 对比度一般为 1000:1,而 AMOLED 的对比度一般为 1,000,000:1; 

更轻薄:由于没有液晶层和背光层,OLED 面板的厚度显著薄于 LCD 面板。根据三 星显示,LCD 显示面板厚度一般为 15mm,OLED 显示面板厚度一般为 4mm;

色域更广:荧光材料本身可以发出很浓的红、绿、蓝三色光,因此色域相比 LCD 显 示更广。根据和辉光电,LCD 显示的 NTSC 色域一般为 85%,AMOLED 的 NTSC 色 域一般为 105%;

响应速度更快:OLED 不同颜色切换只需要零点几毫秒,尤其是在寒冷环境下。根 据和辉光电,LCD 相应速度一般为 10ms,OLED 一般为 1ms;

能耗更低:AMOLED 半导体显示面板在节能省电方面具有较强的优势,主要体现在 发光效率高、黑底模式以及 AOD 模式等方面。由于 LCD 面板需要背光模组始终保 持开启状态,而 AMOLED 仅需要给独立的发光子像素通电,能耗相较传统 LCD 更 低;

可弯折,便携性更优:薄膜电路和荧光材料都可以弯曲,因此可以制作曲面屏 (Curved)、折叠屏(Foldable)甚至卷曲形态(Rollable)的屏幕。

小尺寸:OLED 在智能手机 2023 年渗透率预计达 51%,2000 元以上新机型普遍选 用OLED路线。分品种看,不同产品OLED渗透率有着较大差异。相比于成熟制程的LCD, OLED 技术起步更晚、难度更高。目前 OLED 主流产线为 6 代线,而 LCD 已迭代至 10 代线。由于工艺端技术不成熟,过去 OLED 面板主要于小尺寸智能手机中应用。2022 年, 全球智能手机销量为 13.95 亿台,AMOLED 渗透率已达到 47.70%。根据 TrendForce 数 据,预计 2023 年智能手机 OLED 渗透率进一步提升至 50.80%。

中尺寸、大尺寸:OLED 在笔记本电脑/平板电脑/电视渗透率分别为 2.0%/2.5%/ 3.3%,提升空间大。2022 年全球笔记本电脑、平板电脑出货量分别为 2.86、1.62 亿 台,其中 OLED 产品出货 970 万台,渗透率 2.2%。2022 年全球电视出货 2.02 亿台, 其中 OLED 电视出货量 667 万台,渗透率约 3.3%。从机型角度来看:平板电脑:三星 Galaxy Tab 于 2011 年率先尝试 OLED 屏幕,目前在售产品起步价高于 4000 元,同时华 为 MatePad Pro、联想小新 Pad Pro 也推出 OLED 屏幕产品,售价相较三星更加低廉; 笔记本电脑:2019 年起,各家主流笔电厂商普遍推出 OLED 屏幕产品。从价格来看, OLED 屏幕笔电产品价格相对高昂,三星、戴尔、惠普、华硕在售 OLED 机型售价多为 万元以上甚至达数万元。

Sigmaintell 预计 2028 年 OLED 中尺寸渗透率有望提升至约 20%,有望拉动 OLED 面积端需求提升 44%、材料端需求提升 87%。2024 年随着苹果中尺寸产品开始切换 为 OLED 路线,同时三星、华为、荣耀等品牌高端产品线布局 OLED 技术,OLED 在中 尺寸领域渗透有望实现高速增长。根据 Sigmaintell 预测,2024 年全球平板电脑、笔记 本电脑中 OLED 面板渗透率将提升至 3.6%、5.7%,2028 年有望提升至 21.5%、17.9%。 根据 Statista 数据,以 2022 年销量为基数(智能手机 14.0 亿台、平板电脑 1.6 亿台、 笔电 2.9 亿台),假设中尺寸面积为小尺寸 4 倍(142 /72=4),则全球中尺寸产品屏幕总 面积为小尺寸产品的 1.3 倍。假设 2028 年中尺寸 OLED 渗透率按 Sigmaintell 预测值测 算,面积端中尺寸 OLED 面板相当于较目前小尺寸需求提升 43.7%,材料端结合 Tandem 叠层结构需求有望提升 87.4%。

2.2. OLED 材料端机遇涌现

OLED 制程一般分作前段 Array 制程、Cell 制程和后段 Module 制程,其中 Array 制程首 先需要进行 PI 浆料的制备,然后在衬底基板上通过各膜层之间的沉积形成可驱动整个面 板的电路架构;Cell 制程一般由蒸镀和封装两步骤组成,蒸镀过程是将升华前材料沉积 在像素定义层的开口区,封装则是保护器件、隔绝水氧的必备步骤;Module 制程是最后 的模组制程,过程中实现显示屏与 Touch、IC 驱动芯片等的贴合、绑定。各制程环节所 用的材料梳理如下:

Array 制程:以 PI 浆料(如 YPI)为基底,多次使用 PSPI 作为功能层材料

PI 涂布:YPI 作为柔性屏基底,是屏幕可靠性的基石。黄色聚酰亚胺 YPI 是柔性屏的“地 基”,技术壁垒、验证壁垒高企。聚酰亚胺 PI 是综合性能最佳的有机高分子材料之一, 正适合作为搭建 TFT 发光材料、电路器件的柔性屏基板。由于基板材料相当于整块屏幕 的第一道工序,要叠加 100 多层工序后才能评价产品整体性能的好坏,故而可靠性要求 非常高,PI 涂布、Array 制程、蒸镀制程、模组制程、RA 可靠性测试等全流程验证的周 期超一年。为满足环境洁净度和自动化的要求,PI 生产车间的部分区域洁净度标准达到 “百级”级别(无 5μm 大小灰尘),且制成的 PI 薄膜要耐 500℃高温、耐机械冲击,抗 膨胀、抗拉伸、抗分解、厚度均匀,各位置性能完全一致,满足弯折 10 万次要求,一 次验证至少花费数百万元。 TFT 阵列上沉积 PLN、PDL、PS 三层时,都需要 PSPI 光刻胶的配合。Array 制程的核 心是完成电路架构的设计,多层沉积的结构意味着需要多次使用光刻、刻蚀、清洗相关 材料。Array 段常规膜层主要包括有源层(poly-si、IGZO、a-Si 等)、栅极(gate,Ge)、 源/漏极(Source/Drain)、平坦化层(planarization,PLN)、阳极(Ano)、像素定义层 (PDL)以及支撑层(PS),因为 PSPI 本身的光敏性质能引发进一步的光反应,从而改 变材料本身的溶解度,在曝光显影后即可得到图案,简化了加工工艺,故 PLN、PDL、 PS 层在光刻时都使用了光敏聚酰亚胺 PSPI。虽然同时使用了 PSPI,但这三层各自发挥 不同作用,PLN 层是覆盖在制备完成的 TFT 上的平坦化材料,起保护作用;PDL 层则用 于分隔开像素,以保证像素定位精准;PS 层又称支撑柱,起到支撑蒸镀环节掩膜版,防 止 PDL 和像素区被刮伤的作用。此外,采用黑色 PSPI 替换透明 PDL 的 B-PDL 方案方兴 未艾。

Cell 制程:真空蒸镀与喷墨打印方案同台竞技,都需使用发光材料和薄膜封装材料

制程的关键是发光器件和封装层的制备,蒸镀一直是 OLED 制造工艺的精华所在。真空 蒸镀工艺主要用来制备注入层、传输层、发光层和阴极薄膜,通过电流加热、电子束轰 击和激光加热等方式,使被蒸镀材料在真空环境下蒸发成原子或分子,然后碰撞基片表 面凝结成膜。OLED 发光器件应在像素定义区 PDL 开口处沉积,具体操作中,蒸镀成膜 的位置是由 Fine Metal Mask(FMM,高精细金属掩模板)控制,但应用于大尺寸面板时, 大尺寸 Mask 易产生变形与材料过度使用等问题,加之还存在成膜速度慢、有机材料利 用率低、大尺寸成膜均匀性不佳等问题,因此蒸镀工艺主要用于中小尺寸的 OLED 器件 制备。

有机发光材料是 OLED 器件制造中最被人熟知的核心主材。OLED 终端材料可分为 6 层 14 类材料,其中发光层材料为核心部分,主要由掺杂材料(Dopant 材料)、发光主体材 料(Host 材料)、发光功能材料(Prime 材料)构成,三类发光层材料与各层通用层材料 共同作用以确保器件能够稳定、高效地呈现良好的发光效果。

大尺寸 OLED 可改用喷墨打印技术,配套的 IJP-INK/BANK 是核心材料。喷墨印刷类 似传统打印机,将图形信息转化为数字信号,进而控制喷嘴的移动和墨滴的挤出,实现 精确、定量、定位沉积。与蒸镀相比,喷墨打印工艺简单,大幅提升材料利用率。喷墨 过程中,主要用到的材料是 IJP Bank(像素限制材料)及 IJP Ink(墨水材料),即先形 成不亲 Ink 的挡墙(Bank),Bank 是由光刻得到的 Black Matrix(BM)以及印刷或曝光 得到的不亲 Ink 层构成,然后通过等离子气表面处理或 UV 照射等方式降低基板像素区 的表面能和接触角,使像素区转化至亲 Ink,最后将墨滴准确滴入像素区,形成 RGB 色 层图形。Bank 材料能在不同表面形成疏墨、亲墨特性,保证墨滴不溢流,减少混色不均 匀,因而价格昂贵。而 INK 研制最为重要,其物理特征直接决定了喷出液滴的均匀性。 除大尺寸OLED外,可用于增亮手机屏幕的MLP技术的平坦层也可通过喷墨印刷完成, 过程中使用的核心材料为高折 INK。MLP(Micro Lens Panel)即微透镜技术,是在 OLED 每个发光层 EL 子像素上光刻制备微型透镜,数百万计的微透镜组成了阵列,由于引入了 高折射率的材料,EL 发出的光线直接在透镜的界面处发生折射,从而实现光线的聚焦。 MLP 技术的本质是用可视角度来置换正面亮度,把散向屏幕侧面的光线聚焦到正面,在 同功耗下保持更高的亮度。高折材料的核心组成部分与薄膜封装材料改变不大,性能的 改进主要在于成膜树脂改变、官能团的改性等。例如,韩国 LG 确定以聚丙烯酸酯化学 体系为高折射率胶粘剂,通过喷墨打印法实现 MLP 技术,已取得了相当不错的进展。

Module 制程:传统偏光片削弱色彩表现,无偏光片的 COE 方案采用低温 OC 光阻

COE 是偏光片的进阶,该技术需要低温 OC 和黑色 PSPI 辅助。常规 PDL 使用的 PI 呈 黄褐色,对环境光有较高的反射率,在环境光较强环境下,OLED 基板反光会使得显示 效果大打折扣,故传统 OLED 中采用由线偏振片、光学保护膜等多膜层结构组成的圆偏 光片来降低反光,但透过率下降的同时屏幕变厚,不利于柔性折叠。近年兴起的免偏光 片技术 COE 取消了偏光片设计,典型结构如下:在薄膜封装后,在 R/G/B 像素上对应沉 积 R/G/B 彩膜。部分环境光及阴极反射的光会被这些膜层阻挡,从而降低总体反射强度。 采用 COE 结构的屏幕,对比度、亮度显著提升,画面的色彩表现更优秀,屏幕厚度更低, 彩膜层厚度仅数微米,更适合折叠屏设计要求。彩膜通过黑矩阵(BM)间隔开来,R/G/B 彩膜分别对 R/G/B 像素 OLED 光谱有高的透过率,因此对 OLED 本身出射光的强度影响 较小,彩膜属于光刻胶材料中的低温 OC。此外,COE 中的黑矩阵和黑色 PDL 层本身对 光具有强烈的吸收,这里用的材料即黑色 PSPI。

2.3. PI 位于高分子材料金字塔顶端

聚酰亚胺(Polyimide,PI)是指分子结构主链中含有酰胺结构(-NH-CO-)的高分子聚 合物,性能居于高分子材料金字塔的顶端,广泛应用于电子通信、航天航空、新能源、 电气绝缘、汽车工业等诸多下游领域,被誉为“黄金薄膜”以及“二十一世纪最有希望 的工程塑料之一”。PI 最早是为了满足航空航天领域对耐热、轻质和高强材料的需求而 发展起来的材料,将高分子材料的使用温度提升了 200℃以上。PI 绝缘、耐辐射、耐高 温等性能非常突出,甚至可以应对月球强辐射、温差大等严苛环境,被选作“嫦娥四号” 上五星红旗的材料。PI 的突出性能优势包括: 电气绝缘性能强:介电强度可达 2.5; 耐高低温:热分解温度≥500℃,耐-269℃低温,长期使用温度范围达-200~300℃; 热膨胀系数低:仅有 10-5~10-7℃-1,达到金属等级; 机械性能强:抗张强度高达 250~530MPa; 化学稳定性强:耐酸、耐有机溶剂; 其他性能优势:耐老化性能、耐辐照性能、低介电损耗、无毒性、自熄性等。

PI 商业化至今已有六十余年,期间发展出了薄膜、浆料、树脂、光刻胶等多种产品形态, 应用领域持续拓展。PI 的种类多达千种以上,此前应用形式多为纤维、薄膜等。1950s 年代,为满足航空航天领域耐热、轻质、高强的需求,PI 材料开始走入学界视野。1960s 初期,杜邦最早推出了薄膜形态的 PI 产品,正式实现了 PI 的商业化。此后,通对 PI 主 链和侧链位点改性与结构控制,新型 PI 不断被开发出来。1960-1970s,清漆、薄膜等 常见 PI 产品得到商业化,且 PI 在航空航天领域的重要性得到凸显。1980s-2010s,YPI、 PSPI、CPI 等特种 PI 在集成电路和显示面板领域发挥了重要作用,但相关技术被宇部、 东丽等日企高度垄断。近年来,我国企业持续突破 PI 高端产品的研发和生产,如瑞华泰、 时代新材等在 PI 薄膜领域快速追赶海外,鼎龙股份则在 YPI、PSPI 等半导体和 OLED 用 光刻与封装材料实现批量出货,在国内先发企业的带领下,高端特种 PI 的国产化正式拉 开序幕。

高性能 PI 被杜邦、宇部、钟渊等日系、美系巨头为首的企业垄断。目前,PI 生产厂商 多是集材料合成与制品成型于一体,直接向市场提供薄膜、浆料、泡沫等各种形态的制 品。杜邦、东丽-杜邦、宇部、钟渊四家更是占据了全球 PI 总销售额的七成。PI 产品类 型极其繁多,薄膜是其中最早商业化、市场容量最大的产品形式,杜邦、宇部、钟渊在 PI 薄膜领域处在主导地位。2020 年全球薄膜产能靠前的企业分别为 SKC Kolon、钟渊、 东丽-杜邦、达迈、杜邦、宇部等,6 家企业合计占据了 50%以上的 PI 产能,但除 PI 薄 膜外,典型的 PI 应用形式还包括 PI 纤维、PI 泡沫、PI 复合材料等,其中沙特基础工业、 杜邦是树脂领域的领跑者,而赢创则是 PI 泡沫的头部供应商。

特种 PI 的价值量更高,高端细分市场群雄割据。四百多种二酐与上千种二胺被用于 PI 的合成,不同结构的 PI 至少有数千种。由于品种分散、技术壁垒高,且产品用于航空航 天、手机显示、集成电路、芯片制造等认证难度大的下游,我国多数企业只能生产电工 级产品,高性能电子用 PI 薄膜进口依存度一度在 85%以上。目前,应用在 OLED、半导 体领域的 PI 产品因特殊的性能和功能而延伸出了多个类别,如呈黄色的 PI 基板用材料 YPI、对光敏感的新型光刻胶 PSPI、无色透明的柔显盖板用材 CPI、热塑性能突出的 TPI、 主链支链存在特殊夹角的取向 PI 等,在这一类使用场景更为细分的 PI 市场中,宇部、 东丽等企业的份额更为集中。用在柔显与半导体领域的 PI 主要涉及以下类型:

YPI:用作 OLED 器件的柔性基板,通过狭缝式涂布 YPI 浆料,再经氨气保护固化 成膜,替换刚性屏幕中的玻璃基板,实现屏幕的可弯折性。

CPI:用作 OLED 器件的柔性盖板,通过引入氟原子实现了分子间作用力的减弱, 进而增加透明度;此前日本曾限制 FPI(CPI 原料)对韩出口。CPI 与 UTG 玻璃互 为竞品,但中大尺寸产品弯折要求较低,采用单片均一性强度 CPI 更具成本优势。

PSPI(显示用):PSPI 即光敏性聚酰亚胺,用作 OLED 的平坦化层、支撑层、像素 定义层,传统的光刻胶只能做牺牲层,但 PSPI 可同时作为功能层,节省大量制程 工序。PSPI 需改性以满足低介电、低膨胀系数、高粘结度等要求。

PSPI(半导体用):充当金属线和单元芯片之间的介质材料。伴随 RDL 重布线技术 的发展,能在低温下固化的改性 PSPI 开始用作缓冲应力的钝化层,保护 RDL 的表 面平整。且由于 PSPI 介电常数低,还能起到减少芯片软错误的作用。

黑色 PSPI:PSPI 通常呈现黄褐色,黑色 PSPI 的颜色来自于混入的炭黑。在引入 了黑色 PSPI 的去偏光技术 COE 技术中,由于通过彩色滤光片的光被吸收,发射层 对光线的吸收或反射减少,器件能见度得到了提高。

PI 取向剂:在 LCD 中,PI 聚合后得到带支链的长链高分子,分子支链与主链的夹 角即配向预倾角。主链与支链形成的沟槽能起到固定液晶分子,并使其按照沟槽角 度有序排列的作用。

COF 用 PI:COF 技术直接将芯片封装到可弯曲至玻璃背面的的 FPC 上,达到缩小 屏幕下边框的目的。在 PI 膜上溅射纳米级多层金属制得精密线路后,即可得到 COF 柔性封装载带。超高模量与超高尺寸稳定性 PI 薄膜是 COF 的核心基材。

在夺取 PI 这颗璀璨明珠的竞赛中,公司已跻身国内先发梯队。围绕着聚酰亚胺(PI) 材料,公司持续深化在显示和半导体领域的产业版图,其中柔显用 YPI、PSPI 是公司最 先放量的 PI 产品,此外,公司取向 PI、无氟 PSPI、黑色 PSPI 均处在研发状态,新品在 按计划开发送样中;半导体领域,公司已经完成了多款主流非光敏 PI、正性 PSPI 光刻 胶和负性 PSPI 光刻胶的开发,涵盖高低温固化制程,具备了吨级量产能力。

2.4. 顺 OLED 高景气,摘高性能 PI 桂冠

新型显示材料业务雏形已现,已成为公司重要的新成长曲线。早在 2012 年,公司就引 进了国内唯一的 G4.5 代线 PI 涂覆机与整套成膜设备,从 PI 浆料着手立项,开始了柔显 材料的前瞻布局。此后,公司沿柔显材料持续向面板关键主材辅材拓展,YPI/PSPI 两大 优势单品均已建有千吨级量产线。利用在 PI 领域的成功经验,公司还横向布局了 COE 工艺的关键材料黑色 PSPI 及 LCD 用配向 PSPI,黑色 PSPI 预计 24 年初逐渐量产,光配 向 PSPI 在客户端上机无异常,已正式送样全流程验证。且由于 Micro LED 以 PSPI 作为 保护层和绝缘层,公司也进行了相应布局;除 PI 相关产品外,公司封装 INK 在客户端实 现规模销售,低介电 INK 在按计划开发、送样中,显示材料一体化平台的轮廓已经初步 浮现,规模放量可期。

2.4.1. PSPI:新型光刻胶材料,渗透前景可期

PSPI 具备感光性能,作为新型光刻胶在集成电路、OLED 领域极具渗透前景。PSPI(感 光型聚酰亚胺,Photosensitive Polyimide)是一类在高分子链上兼有亚胺环以及光敏基 团的 PI 材料,同时具备电介质层以及光刻胶功能。PSPI 作为新型光刻胶材料,在半导 体封装、OLED 制程等领域极具渗透前景。与传统光刻胶相比,PSPI 由于自身具备光刻 功能,因此可以省去传统光刻工艺中光刻胶涂覆、刻蚀和去胶步骤,大大缩短工序,提 高生产效率。在节约了材料成本的同时,显著缩短了集成电路制造工艺,提高了光刻图 形精度和成品率。

PSPI 在 OLED 制程中可作为平坦化层、像素定义层、支撑层材料的主要材料。OLED 的驱动电路多采用 TFT(低温多晶硅薄膜晶体管),PSPI 是 TFT 的表面平坦化层和支撑 层的主要材料。此外,PSPI 也可以作为有序分割像素单元的像素定义层(PDL)。具体而 言,在沉积 OLED 发光层之前,要先用光刻方式图案化 PDL,也即分割子像素形成像素 阵列的过程。像素定义层也是 PSPI 在 OLED 中最核心的应用场景。

PSPI 技术壁垒高,生产厂商需尽可能提升产品灵敏度等特性。PSPI 的使用原理是在紫外 线辐射下发生极性改变、断链和交联等化学变化,随后在显影步骤中,选择性去除暴露或未 暴露区域得到图案。为优化图案化特性,生产企业需要选择合适的聚酰亚胺分子和光敏基团 以增强产品的光刻敏感性,如通过链式反应提高光化学反应效率。但由于 PSPI 具有高粘性, 实际使用时还存在胶残留和芯片边缘胶翘起等棘手问题。由于在单体合成技术、产品纯度、 工艺放大能力等方面存在差距,国内企业此前一直未能突破海外垄断。

日本、美国企业长期垄断 PSPI 市场。作为新兴光刻胶材料,PSPI 目前在半导体封装等 领域仍处于渗透初期,根据 QYResearch,2022 年全球 PSPI 市场规模约 30 亿元,受下 游需求增长、路线渗透双拉动,预计 2029 年 PSPI 市场规模有望大幅提升至 147 亿元。 PSPI 是 PI 类材料中技术壁垒较高的高性能品种,主要由日、美企业垄断,全球核心厂 商包括日本东丽、HDMS(美日合资)、日本日立化成、美国杜邦等。日本东丽公司是目 前实现 P-PSPI 产品大规模开发与市场化最为成功的公司。早在上世纪末,东丽就推出了 目前全球商业化最成功的 P-PSPI 产品“Photoneece PW1000”。2019 年,东丽的 PSPI 全球份额约 40%,CR3 约 68%,日系企业占据了相当的市场份额。

鼎龙是 PSPI 国产化的佼佼者。鼎龙已经实现 PSPI 规模量产,每月可达 10 吨级以上的 销售,打破了日本企业近 20 年的垄断,也是国内唯一量产并实现规模销售的企业。公 司 PSPI 产品在下游面板客户验证通过,已经在 2023Q3 实现了规模化批量出货。2023 年,公司显示材料销售收入达到 1.74 亿元,同比增长 268%,且逐季度保持环比增长态 势。产能建设方面,公司已完成武汉本部年产 200 吨产业化项目、仙桃 1000 吨二期扩 产项目,合计产能 1200 吨,为后续配合订单增长加速放量提供有力的产能支持。 另外,公司 PSPI 产品还能拓展至半导体先进封装领域,进一步拓展了产品的应用空间。 RDL 重布线过程中 PSPI 起到钝化的作用。由于 PI 具备低介电常数和低介电损耗性, 可以有效减少层与层间的寄生电容,故而非常适合用作 3D 封装的层间绝缘材料。在扇 出型封装 FOWLP 中,RDL 技术通过在晶圆表面沉积金属层和介质层并形成相应的金属 布线图形,对芯片的 I/O 端口进行重新布局,增加 I/O 密度,使芯片更加紧密的横向集 成和 3D 堆叠,提高组件之间的通信速度。RDL 工艺过程中涂覆的两层 PI 薄膜就分别能 起到缓冲应力和表面平坦的作用。

负性 PSPI 是目前的市场主流产品,而正性 PSPI 性能更优越,更能满足先进封装需求。 PSPI 分作正性与负性,其中正性 PSPI 只需去除曝光区域,且曝光和未曝光区域之间的 溶解度差异较大,故得到的图形分辨率更高,也降低了由污染物引起的工艺错误概率, 更适合复杂多层系统中的图案形成。 负性 PSPI(n):最早商业化的 PSPI 即是负性。负性指光诱导聚合物体系在显影液 中溶解度降低,被辐照区域交联固化不再溶于显影剂,体系多数使用有机溶剂显影。 正性 PSPI(p):正性指光诱导聚合物在水性显影液中溶解度增加,辐照区域在显 影剂中溶解,一般使用碱性水溶液作为显影液,避免了使用有机显影剂经常出现的 溶胀问题。

先进封装用 PSPI 光刻胶需低温固化,东丽和旭化成分别占据了正、负性低温固化 PSPI 的主要市场。常规的 PSPI 固化温度一般在 300℃以上,但在先进封装领域,高温时晶圆 易翘曲,焊点可能开裂、脱落,低温固化型 PSPI 是先进封装用材的必然选择。东丽和旭 化成的“Photoneece”DL 系列与“PIMEL”BL 系列分别是正、负性低温固化型 PSPI 的 主流选择。

公司封装用正负性低温固化 PSPI 产品已进入验证阶段。此前,国内的低温光固化 PSPI 一直高度依赖进口。而公司的半导体封装 PI 从部分特殊单体,部分光敏剂到所有 PI 树 脂均自主研发,自主生产,产品全面覆盖非光敏 PI、正性 PSPI 和负性 PSPI,满足前道 IGBT 功率模块封装和后道半导体先进封装需求。目前已完成 7 款 PI 开发,5 款产品在 客户端送样,产品涵盖高低温固化制程,覆盖不同分辨率、宽膜厚范围、多基底应用场 景;且主要用于后道先进封装的负性 PSPI 光刻胶项目产线已于 2023 年上半年竣工并成 功投产,具备每月吨级的量产能力。封装光刻胶项目的产线建设和品管体系建设均已完 成,保证客户测试通过后获得订单可实现无缝衔接。

2.4.2. YPI:历经百道工序考验,公司率先量产出货

用作柔显基板的 YPI 需经历上百道工序考验。超薄玻璃抗冲击性弱,金属基板的透明与 平坦性存在不足,具备优异耐热和尺寸稳定性的 PI 衬底有着明确的应用前景。但在生产 过程中,一块 AMOLED 显示屏包含三十多个功能层,PI 衬底要承受住化学气相沉积、溅 射、原子层沉积、蒸镀、等离子干法刻蚀中的气体轰击、湿法刻蚀中的酸碱腐蚀、高温 退火、淬火、晶化、臭氧以及紫外线辐射等上百道工序的考验,期间不能出现性能退化, 故而所应用的 PI 材料必须能够满足一系列严苛的性能要求:1)玻璃化转变温度大于 450℃,以承受 TFT 加工时 300~500℃的高温;2)与器件中无机材料的热膨胀系数相 匹配,避免加工过程中冷热循环造成基板剥离和翘曲;此外,YPI 还要满足耐药性、高 光学透过性、残余应力小、厚度适中、表面光滑等要求。对生产企业的技术先进程度提 出了很高要求。

公司是国内唯一实现量产出货的 YPI 供应商。公司是国内唯一一家拥有千吨级、超洁净、 全自动化 YPI 产线的企业,是国内唯一实现量产出货的 YPI 供应商,率先实现在面板厂 商 G4.5&G6 代线全制程验证、在下游测试通过并实现吨级销售。2021 年 H1 取得了吨 级批量订单。目前,公司在国内各核心客户的 G6 线订单份额不断提升,全面进入国内 所有核心柔显面板厂,已成为国内部分主流面板客户 YPI 产品的第一供应商。目前,公 司武汉本部具备 1000 吨 YPI 年产规模,预计将为公司持续贡献业绩增量。 除 YPI、PSPI 两款关键产品外,公司 TFE-INK 等产品也先后进入验证、导入、放量阶 段。1)INK:取得了客户端的大量订单,且低介电封装墨水 INK 进入了验证环节,600 吨 INK 产业化项目 2022 年开工建设,在第四季度首次获得国内头部下游显示面板客户 的采购订单;2)黑色 PSPI:进入大量验证阶段,技术与外国同步;3)取向 PI:进行了 Cell 成盒设备工艺验证线的搭建,光配向首款产品客户端上机无异常,已正式送样全流 程验证;此外,公司无氟 PSPI、Micro LED 巨量转移材料也都在储备阶段,后续将成为 驱动显示业务成长的关键引擎。

3. 半导体材料:贯通制造、封装的平台化布局

晶圆产能持续扩张。据 SEMI,全球半导体产能继 2023 年以 5.5%成长至每月 2960 万片 之后,预计 2024 年将突破 3000 万片大关。根据 SEMI 最新季度《全球晶圆厂预测》报 告显示,2022 年至 2024 年,全球半导体行业计划新建 82 座晶圆厂投产,其中 2023 年 投产 11 个项目,2024 年投产 42 个项目,全球半导体晶圆产能持续创历史新高,预计 2024 年还将开设 42 座新晶圆厂,其中近半(18 个项目)位于我国。预期 2023 年全球 产能将同比增长 12%至 760 万片/月,2024 年产能同比增长 13%至 860 万片/月。 全球半导体材料市场延续增长。根据 SEMI,全球半导体材料市场规模突破 700 亿美元, 我国市场规模也突破千亿元关卡。全球半导体材料的产业规模将持续增长趋势较为明确, SEMI 预测的全球晶圆面积将在 2024 年实现强势反弹。受益于 AI 产业等快速增长下游 的驱动,半导体材料市场仍将延续高速增长。

国内稀缺的贯通制造、封装环节的“一站式供应”平台。公司自 2015 年以来持续拓展 产品版图,不仅前道流程中晶圆清洗、去胶、刻蚀环节用到的清洗液,涂胶环节用到的 光刻胶,以及抛光环节的抛光垫、抛光液、钻石碟都有布局,后道贴片、键合、封装环 节的过程应用到的产品也已有规划。梳理半导体生产全流程所用的各类材料,除目前国 内已有众多玩家且激烈扩产竞争的电子特气、雅克科技卡位的前驱体、国产化率较高的 靶材、6/8 英寸硅片基本国产化完成的硅片和多数晶圆厂自产的掩膜版外,公司基本已 对制程涵盖的各种关键材料进行了全面布局,堪称最完善的半导体材料平台化布局企业 之一。

3.1. CMP 材料:抛光垫稳居龙头,抛光液快速放量

CMP 是半导体最核心的制程之一。顾名思义,CMP(Chemical Mechanical Polishing) 是化学和机械抛光两种形式的结合体,从而避免了单纯化学抛光或者单纯机械抛光时速 度慢、一致性差的缺陷。当器件特征尺寸降低至 0.35μm 以下时,为保证光刻的精确度 和分辨率,必须进行全局的平坦化,否者芯片的良率将受到极大影响。

由于晶圆表面堆叠的不同薄膜硬度不同,所以不同区域需以不同的速率进行研磨,选择 淀积、溅射玻璃 SOG 等传统平坦化技术只能做到局部平坦。但通过化学的和机械的综合 作用,CMP 能最大程度缩小较硬与较软材料去除速率的差异,真正做到了“全局”平坦 化,也因此在半导体前后道制程中发挥着越来越重要的作用。

CMP 技术发展至今已有半世纪,伴随技术节点进步,其应用领域不断拓宽。由于晶体 管尺寸不断缩小,IC 制造的横向空间逐渐饱和,能够提高垂直空间利用率的多层金属互 联技术开始出现,但随之也带来了层数增多、晶圆表面起伏明显等问题,进而导致布线 易短路、光刻时线宽难以控制。由此,CMP 开始登上了历史舞台。从 0.35~0.25μm 技 术节点开始,CMP 技术正式成为唯一可实现全局平坦化的 IC 关键技术。0.18~0.13μm 时,铜正式取代铝成为主流导线材料,CMP 也成为铜互连必不可少的工艺制程。步入 30~ 20nm 时期后,Cu 互连又不再适用,新的互连材料及互连技术不断被开拓,应用于钴互 连的 CMP 等技术又成了发展方向。14nm 后,CMP 已成为实现 FinFET(鳍式场效应晶体 管)、硅通孔(TSV)等技术的关键支撑。

制程升级直接推动了 CMP 在前后道工艺应用的范围扩大、次数提升。CMP 应用范围持 续扩大,抛光次数均较前一代制程大幅增加,浅沟槽隔离层 STI、层间介质 ILD、Metal 金属互连层再到顶层金属TM都需要CMP支持,例如28nm逻辑芯片需要12~13次CMP, 进入 10nm 制程之后 CMP 次数翻倍,达到了 25~30 次。随着特征尺寸技术节点的不断 发展,互联金属线宽越来越窄,DRAM 技术从 30 纳米级别发展到 10 纳米级别,NAND 技术从平面发展到 3D,CMP 次数也越来越多,64 层 3D NAND 中的抛光次数达到 17-32 次,对 CMP 制程耗材提出了更高的要求,为实现高水平的平坦化,更低的缺陷水平、更 高的抛光效率成为了贯穿抛光耗材发展过程的不变主题。

在制程升级的带动下,抛光耗材用量呈倍数级成长。在多重因素的作用下,CMP 材料市 场有望快速成长。根据 TECHCET 预测,2024 年全球 CMP 耗材市场预计将达 35 亿美元, 至 2027 年将进一步增长至 42 亿美元。CMP 四大材料包括抛光液、抛光垫、清洗液和钻 石碟,公司在抛光垫领域已做到了国内领先,现开始进军空间更大的抛光液市场,同时 补齐清洗液、钻石碟产品,CMP 环节用材全覆盖。

3.1.1. 抛光垫:稳居国内龙头,跻身全球前列

抛光垫技术壁垒高,格局集中。全球抛光垫格局十分集中,美国陶氏化学曾一度占据全 球八成左右份额。抛光废物的作用。沟槽宽度的选择要综合场景、材料类型、抛光质量来确定。更宽、更 深的沟槽有助于在抛光垫的表面和被研磨的晶圆之间建立均匀的研磨缓冲层。3)低缺 陷:潜在的高密度微粒会在抛光过程中损伤晶圆,因而抛光垫的缺陷控制也非常重要。 抛光垫本质是强 knowhow 积累产品,且对客户而言成本较低,其替代诉求一度非常羸 弱。也正因如此,陶氏作为最早的入局者,市场份额才能得以长期维系。

陶氏凭借专利布局一度垄断抛光垫市场,其专利集中体现了抛光垫的设计制造难点。全 球首个抛光垫专利由美国国家半导体公司于 1992 年在欧洲申请,此后全球申请数量逐 年递增,2004 年达到最高峰,被陶氏收购的罗门哈斯一度是全球的专利霸主。陶氏的抛 光垫专利覆盖范围极广,也集中反映出了产品的技术难度:

结构设计方面,要根据距离圆心的远近,对不同区域位置的表面沟槽形状和尺寸精 心设计,还要对沟槽的截面形状进行调整分布,从而合理控制机械去除速率、抛光 液的驻留时间等关键参数;

材料选择方面,聚氨酯可以用多种醇和酸反应制得,得到的预聚物要再与固化剂、 中空微球体反应,其间可以添加特定的弹性粒子,材料也可以进行端基改性,材料 比例的调整也会影响到最终的抛光效率。围绕着材料,海外巨头也有一系列专利布 局。此外,围绕着抛光垫的多层结构、观察窗口的形成、刻槽加工的工艺也都有一 系列专利限制。

公司是陶氏专利的破局者。我国专利申请约落后海外 10 年,公司及收购的时代立夫(承 接国家 02 专项计划)改变了我国在专利申请领域的落后局面。公司 2014 年年报中披露 的抛光垫相关专利仅有 3 个,截至 2017 年末时,公司及子公司已申请 25 项发明专利, 2021 年 7 月时共申请了 63 项抛光垫相关专利(含抛光液),切实突破了层层专利壁障。 2021 年 12 月,公司正式取得了首张 80 片海外 CMP 订单,也意味着公司顺利通过了境 外专利风险和涉敏调查等海外资料的限制。

公司硬垫软垫兼备,型号齐全,并具备优异的定制化能力。抛光垫海外专利技术壁垒高, 且不仅有各种花纹、规格的区别,还要针对下游客户的需求做定制化开发,产品牌号多, 型号齐全的厂商才真正具备竞争优势。从种类上看,抛光垫可分为聚氨酯类、无纺布类、 绒毛结构类。而从作用进行分类,以聚氨酯材料为主的“白垫”起粗抛作用,即常规认 知内的抛光垫。而用于精抛的“黑垫”则主要是无纺布材质,承担抛光最后一道程序, 修复前面抛光过程造成的缺陷或瑕疵。黑白垫技术重点不同,各有各的技术难度。国内 CMP 抛光垫市场空间约在 20 亿元以上,其中硬垫需求占多数。虽然黑垫市场小,但此 前尚未真正突破,成为了限制下游客户改换供应商时的最短一块木板。公司目前黑白垫 产能合计 50 万片,且出货以大尺寸为主。

三大原料全面自产。公司抛光垫原材料自主化持续突破,自制 CMP 抛光硬垫用微球完成 中试工作,已开始产业化建设,后续将实现 CMP 抛光硬垫三大核心原材料——预聚体、 微球、缓冲垫的全面自产。 客户开拓持续突破。客户导入方面,2022 年 Q4,公司潜江工厂获得了首笔新品订单, 目前潜江工厂多个软垫产品已实现批量销售,产量进入爬坡阶段,无纺布类抛光垫也在 多家客户的 Grinding 制程测试通过并取得订单。在 2021 年时。公司就已取得了长江存 储、中芯国际、合肥长鑫、华虹宏力、华润微等客户的认证。2023 年公司国内逻辑晶圆 厂客户开拓取得阶段性成果,制程节点覆盖范围进一步扩大。我们看好公司在客户处的 放量与潜江产能爬坡同步进行,业务体量迈上新台阶。

3.1.2. 抛光液:实现 CMP 材料“一站式供应”

抛光液要对金属线、阻挡层、绝缘介质进行针对性处理,技术壁垒高。在 CMP 微细加工 过程中,抛光液中的化学组分与工件发生反应形成一层很薄的生成物,磨粒则在压力和 摩擦作用下对其进行微量去除,化学作用与磨粒机械作用的比例调整能起到影响抛光区 域温度、决定表面质量和抛光效率的关键作用。进一步而言,抛光液不只要对一层金属 或介质起作用,往往要同时兼顾多种被抛光材料的诉求,如阻挡层的抛光涉及到铜金属、 阻挡层钽以及绝缘介质,如何通过调节抛光液成分来控制 Cu、Ta、SiO2 材料的去除速率, 是阻挡层 CMP 的关键之一。如果铜的抛光速率过快,或者阻挡层、绝缘介质的去除速率 过慢,均会导致碟形坑和蚀坑,造成表面平整度降低,进而影响到电阻或电容,影响器 件性能与能耗。

复杂的 CMP 作用过程增加了抛光液的配方难度。抛光液由溶剂、磨料、pH 调节剂、添 加剂复配而成。由于互连的金属易磨损也易反应,不同金属离子的电化学行为也有所不 同,为合理调整磨粒的抛光作用强度,将抛光速率控制在合适范畴内,体系内要额外添 加氧化剂、络合剂、表面活性剂、pH 调节剂、抗凝剂、润滑剂、抑制剂、促进剂等多种 助剂,配方成分复杂。此外,实际应用时,抛光液的应用对象不局限于铜及阻挡层,层 间介质又可细分为氧化硅、低 K 介质,互联也有铜/铝/钨/钴的区别,衬底还有硅/碳化 硅/锗等类别,阻挡层也有钽/钛/钌/钴之别,不同被抛对象有着不同的抛光液配方需求。 研磨粒子的开发改性是抛光液生产企业的重心之一。抛光液研磨粒子主要分为超纯硅溶 胶、水玻璃硅溶胶、氧化铝、氧化铈等类别,每一大类又可细分为多种不同型号。企业 在实际研发时,要围绕着单峰、双峰、多峰的粒径分布,一种或不同种粒子的复配,金 属离子的掺杂,小分子表面改性,聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等高分子的壳核结构等 一系列问题开展研究,以实现更高的表面质量,粒子开发难度大,此前多被海外垄断。 为满足下游客户扩大的产品需求,公司在仙桃园区完成研磨粒子生产与抛光液生产出货 一体整合式的产线模式,使用更大的釜罐容量,保证客户订单的同时,产品质量稳定性 更高,研磨粒子自主化是公司在业内开展竞争的核心优势之一。

抛光液是 CMP 环节市场规模最大的耗材。在 CMP 四种关键材料中,抛光液是公司布局 的另一关键材料。随着制程进步,CMP 抛光液种类也持续拓展。根据安集科技,抛光液 已从早期的 4-5 种拓展至 30 多种,市场规模也不断扩张。根据 TECHCET,2022 年全球 晶圆制造用抛光液市场规模预计超过 20 亿美元,2026 年将达到 26 亿美元。公司进军 抛光液市场,能够起到补齐 CMP 环节耗材,打造提供一站式供应能力的作用。事实上, 除了抛光液与抛光垫,公司也进行了清洗液产能配套,同时在鼎龙集团层面布局了钻石 碟,CMP 环节四大材料均有涉猎。 抛光液国产化持续推进,公司有望成为国内新晋龙头。由于种类繁多,抛光液龙头市占 率明显低于抛光垫,根据安集科技可转债募集说明书,2022 年 Entegris(原卡博特)抛 光液全球市占率约 28%(2000 年约 80%),格局尚未固化。假设抛光材料占全部材料、 抛光液占抛光材料比重分别 6%、49%,结合安集科技抛光液收入(9.5 亿元)和 Semi 预测国内半导体材料规模(129.7 亿美元),测算出 2022 年安集科技国内份额在三成以 上,故我们认为抛光液市场足够大,有容纳公司与友商一道夺取海外份额的充足国产化 空间。

当前公司已有多款针对不同制程的抛光液产品处在推广导入进程中。搭载自产超纯硅研 磨粒子的介电层抛光液客户需求不断增长、多晶硅抛光液在国内主流客户处逐步上量; 搭载自产氧化铝研磨粒子的金属栅极抛光液成功导入;铜及阻挡层抛光液开始在验证中, 产品推广进展良好。2023 年公司抛光液(含清洗液)产品实现销售收入 0.77 亿元,同 比增长 330.84%,其中四季度收入环比增长 32.96%。由此可见,公司该业务现已进入 快速上量阶段,后续有望成为推动公司成长的又一关键引擎。

3.2. 光刻胶:平台化扩张的关键一城

半导体光刻胶制备难度高,是半导体材料企业角力赛的最后一公里。光刻工艺经历了近 紫外光刻(g 线、h 线、i 线)、深紫外光刻(KrF、ArF)光刻、极紫外光刻(EUV)的持 续迭代。随着集成电路图形复杂度增加,所需加工的线宽越来越细,对于光刻胶分辨率 等性能的要求不断提高。光刻胶及其配套试剂在晶圆制造材料成本中占比超过 10%,其 分辨率、对比度、感光速度等技术指标和质量一致性,直接影响到集成电路的性能、良 品率、可靠性以及生产效率,技术壁垒极高,被誉为半导体材料“皇冠上的明珠”。

ArF 又可细分为浸没式、非浸没式(干式)两种类型,浸没式市场更大。光刻机的分辨 率计算公式为:分辨率 R=分辨率系数 K×波长/光刻机数值孔径 NA,数值孔径同透镜与 被检物体之间介质的折射率正相关。根据摩尔定律,集成电路上容纳的晶体管数目每 18 个月倍增一次,相应的线宽也减小一倍。线宽越小,分辨率越高,根据公式,增加 NA、 减小波长是降低线宽的理论路径。浸没式光刻的投影镜头和硅片工作台中的物质从空气 改换成超纯水,突破了空气中 NA 不大于 1 的限制,从而提高了光刻的分辨率。根据上 海新阳,其 ArF 干法光刻胶适用 55-90n 制程,浸没式则可适用 45-28nm 制程。制程工 艺更先进的浸没式 ArF 现已成为 A 胶的主流,根据 TECHCET,2020 年全球 ArF 浸没式 光刻胶市场规模为 7.1 亿美元,2025 年有望达 8.84 亿美元;而 ArF 干式光刻胶全球市 场规模维持在 1.9 亿美元上下。

集成电路光刻次数不断增加,带动光刻胶用量快速成长。通过增加光刻次数,可以实现 更加复杂和精细的电路图案、改善晶体管的形状和尺寸,从而提高芯片的集成度和功能 性能。根据 TrendBank 统计,在 0.13μm 节点以下,KrF 光刻层数和 ArF 光刻胶层数(包 含浸没式和干式)均大幅度增加,尤其在 55nm 以下节点,ArF 浸没式光刻胶层数更是 呈现翻倍式提升。这是因为随着工艺技术的发展,晶体管的尺寸也越来越小,光刻工艺 中需要绘制的线条宽度越来越窄,且密度越来越大,技术挑战不断提升。因此,分次绘 制成像这一通过加宽缝隙之间的间隔、减少光与光之间的干涉的多重成像技术(Multi Patterning Technology)应运而生,相应地也提升了光刻材料的使用需求。

全球光刻胶市场规模有望再创新高。根据 Trendforce,全球光刻胶市场规模 2023 年略 有下降,2024 年全球半导体光刻胶市场规模将回到 2022 年的历史峰值,并进一步增长, 到 2027 年将超过 28 亿美元(约合人民币 200 亿元);而根据 Trendbank 预测,2023 年 我国光刻胶市场规模未有下降且突破 40 亿元,其中 ArF 光刻胶市场需求量约 245 吨, 市场规模达 19.6 亿元,尚有充分国产化替代空间。

KrF、ArF 在光刻胶市场占比高,目前国产化率低,是光刻胶的制高点。半导体光刻胶 对胶本身的纯度、金属杂质和颗粒更加敏感,要求更高。对下游客户而言,光刻胶的切 换成本十分高昂。国内厂商现已实现 g/i 线光刻胶的量产,但在更为先进的 KrF、ArF、 EUV 光刻胶领域尚未实现大规模量产,KrF、ArF 胶的 CR4 均约有 8 成或以上,应化、 杜邦、信越、住友、JSR 垄断了高端光刻胶领域的绝大多数份额。在国际市场技术封锁、 国内半导体产业加速发展的大背景下,覆盖了从 0.25µm 到 7nm 的主要半导体先进制造 工艺的 KrF、ArF 胶国产化替代诉求极为迫切。根据 Trendbank 预测,2023 年我国半导 体光刻胶市场规模突破 40 亿,其中 ArF 光刻胶市场需求量约 245 吨,市场规模达 19.6 亿元,尚有充分的国产替代空间。

公司年产 300 吨 KrF/ArF 光刻胶产业化项目有望在 2024Q4 建设完成。公司光刻胶开 发进展国内领先,现已布局 16 支国内还未突破的主流光刻胶,包括 8 支高端 KrF 光刻 胶和 8 支浸没式 ArF 光刻胶(其中包括 4 支负显影浸没式 ArF 光刻胶),均为客户主动委 托开发的型号。另已有 7 支产品完成客户送样,其中包括一支极限分辨率 KrF 光刻胶和 一支极限分辨率 ArF 光刻胶,市场反馈正向,其余产品均计划在 2024 年完成客户送样。

3.3. 先进封装材料:多箭齐发

先进封装行业带动材料端机遇。根据集微咨询,预计 2020-2026 年 2.5/3D 堆叠、层压 基板 ED 封装和扇出型封装的 CAGR 分别高达 24%、25%和 15%。其中,FO 封装在手 机、汽车、网络等领域有巨大增量空间,而多芯片堆叠的 2.5D/3D 封装形式在 AI、HPC、 数据中心、CIS、MEMS传感器等领域也有巨大潜力。Yole也预计未来5年HBM和3D NAND 的年均增长率分别为 48%和 82%,存储市场的快速增长将带来 3D 晶圆级堆叠封装市场 的巨大拉升,3D 堆叠预计未来五年的复合年增长率为 21.7%。先进封装需求的快速提 升将带动相关封装材料的高速成长。

公司在 2021 年 7 月开始布局半导体先进封装材料,除 CMP 材料可延伸至封装制程外, 公司主要围绕临时键合胶(TBA)、封装光刻胶(PSPI)、封装用 CMP 抛光材料等几款自 主化程度低、技术难度高、未来增量空间较大的材料产品进行布局,其中临时键合胶和 封装光刻胶进展较快: 顺应 IC 更小、更薄的趋势,超薄晶圆的出现驱动了 TBA 材料的发展。在晶圆级封装中, 超薄晶圆可以进一步缩小互联长度,提高信号传输速率。在 3D 封装中,更能减少芯片 体积,提高电学性能,但硅片被减薄到 100μm 以下时,晶圆的机械性能会显著降低, 表现出易翘曲、弯折的特征。在传统封装工艺中,进行减薄之前,可将晶圆贴附到贴片 环架上,以防止晶圆弯曲,但在硅通孔封装工艺中,由于凸点形成于晶圆背面,所以这 种保护方法并不适用,为此,临时键合胶(Temporary Bonding Adhesive)把功能晶圆 和临时载板黏接在一起的中间层材料应运而生,贴附于晶圆载片上的晶圆经过减薄也不 会发生弯曲。由于这种键合需要在加工完成后快速分离,因此临时键合胶不仅需要具备 良好的热稳定性、机械稳定性、化学稳定性、粘结强度,更要满足能够快速用溶剂清洗 或其他手段去除的要求,如热塑性树脂可以以热剪切或溶剂溶解方式分离、丙烯酸类、 PI 类 TBA 可以用激光辅助方式分离,氨基甲酸乙酯、BCB、PI 类 TBA 可以用化学溶剂 方式分离等。

公司临时键合胶达到了市面上临时键合胶最高使用耐受温度。主要应用于 2.5D/3D 封装 中超薄晶圆减薄工艺,产品流动性能优异,适配高断差表面,可常温低压键合,兼顾机 械和激光两种解键合方式,为市面上临时键合胶最高使用耐受温度,可长时间耐受 350℃ 以上的高温制程。公司现已完成了临时键合胶(键合胶+解键合胶)合计 110 吨的量产 线建设,在国内某客户的验证及量产导入工作已基本完成,此外有三家以上晶圆厂和封 装厂已完成技术对接,产业化建设已实施完成,核心原材料自主可控。 公司封装用正负性低温固化 PSPI 产品已进入验证阶段。此前,国内的低温光固化 PSPI 一直高度依赖进口。而公司的半导体封装 PI 从部分特殊单体,部分光敏剂到所有 PI 树 脂均自主研发,自主生产,产品全面覆盖非光敏 PI、正性 PSPI 和负性 PSPI,满足前道 IGBT 功率模块封装和后道半导体先进封装需求。目前公司已完成 7 款产品的开发,5 款 产品送样,产品涵盖高低温固化制程,覆盖不同分辨率、宽膜厚范围、多基底应用场景; 且主要用于后道先进封装的负性 PSPI 光刻胶项目产线已于 2023 年上半年竣工并成功投 产,具备每月吨级的量产能力。

4. 打印耗材:行业地位稳固,产业链配套完善

公司早期突破了三菱等日系企业垄断,成为了国内打印耗材龙头。传统主业一方面让公 司搭建了早期的技术平台,另一方面让公司沉淀出了一套设计“一站式供应”产品矩阵、 配套关键原料的成功范式,并在公司后期转型至半导体、新型显示材料时得以复用。公 司在创业初期就瞄准了电荷调节剂市场,一举打破了堡土谷等日企数十年垄断。此后, 公司向下延伸至彩色碳粉,成为全球第一家能同时制造彩粉和载体的供应商,彩色兼容 碳粉售价下降了九成,在此后的十余年内,公司不断拓展打印复印耗材业务谱线。

整合打印耗材全产业链,持续强化竞争力。2012 年,公司迈出了垂直整合产业链的第 一步,即通过对南通龙翔化工实施控股投资,向高端树脂着色剂等上游产业延伸,力促 上下游产业资源整合。2013、2014 年,投资控股国内最大的两家彩色终端制造再生硒 鼓企业珠海名图和科力莱,实现“强强联合”。2016 年,对浙江旗捷、深圳超俊、宁波 弗莱斯通重组并购,掌握了激光打印快印通用耗材领域核心上游,同时也开拓了集成电 路芯片设计这一新业务。2019 年,公司参股天硌环保、收购北海绩迅 59%股权,填补 了墨盒领域的空白,继续补充公司打印耗材产业版图。由此可见,公司不仅重视技术研 发,也高效结合资本市场运作,以前瞻性的战略布局,在产业链聚集且技术门槛较高的 情况下,不断巩固主业的竞争优势。


(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。)

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