目前，全球都陷入了“缺芯”困局，芯片制造、晶圆代工厂所产出的芯片数量远远供不应求，这就导致全球需要光刻机提供更加长久的动力。对光刻机技术提出了新的挑战。在接下来的几年里，光刻机市场将会保持持续繁荣，中国的半导体行业应该怎么样面对机遇和挑战。
根据电子材料市场研究的TECHCET发布最新统计和预测数据：2021年半导体行业将所需的光刻市场规模同比增长11%，价值达到19亿美元。对于制造工艺中不可缺少的EUV，其应用范围正在从逻辑芯片扩展到DRAM。ASML在2020年生产了35台大型NXE：3400系列光刻机，由于不断的提高了组装效率，预计到2021年可以出货50台。与此同时，到2021年，EUV光刻胶市场将比上一年翻一番，超过2000万美元，并且此后还将继续增长，预计到2025年，市场规模将超过2亿美元。未来市场的占有率将会更大。
半导体光刻胶的价值
根据应用领域分类，光刻胶技术主要包括印刷PCB、光刻机专用化学品、液晶显示器、半导体光刻胶等。本文主要讨论半导体光刻胶技术的发展。光刻工艺约占整个芯片制造成本的35%，耗时占整个芯片工艺的40%~60%，是半导体制造中最核心的工艺。在光刻工艺中，光刻胶被涂抹在衬底上，经过多种工艺，将掩膜版上的图形转移到衬底上，形成完全对应的几何图形。
光刻技术随着IC设计不断地发展，为了满足对集成电路工艺要求的水平，半导体用光刻胶通过不断缩短曝光波长以提高极限分辨率，世界芯片工艺水平目前已跨入微纳米级别，光刻胶的波长由紫外宽谱逐步至g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、 ArF（193nm）、F2（157nm），以及最先进的EUV(<13.5nm)线水平。目前，市场主要使用的包括g线、i线、KrF、ArF四类光刻胶，其中g线和i线光刻胶是市场上使用量最大的。KrF和ArF光刻胶核心技术基本被日本和美国企业所垄断。这也是国产半导体发展的关键问题。光刻胶不仅需要对工艺复杂等特征，还需要相应的设备与之匹配。通常来说，一个芯片在制造过程中需要10-50道过程，由于需求的芯片，不同的芯片厂商也会有不同的要求，因此满足多种化应用需求，也是制造商的核心问题。
光刻胶的曝光波长由宽谱紫外向g线→i线→KrF→ArF→EUV(13.5nm)的方向移动。随着曝光波长的缩短，光刻胶所能达到的极限分辨率不断提高，光刻得到的线路图案精密度更佳，而对应的光刻胶的价格也更高。为了实现7nm、5nm制程，传统光刻技术遇到瓶颈，EUV(13.5nm)光刻技术呼之欲出，台积电、三星等企业也在相关领域进行布局。EUV光刻光路基于反射设计，不同于上一代的折射，其所需光刻胶主要以无机光刻胶为主，如金属氧化物光刻胶。
市场布局
目前，全球的半导体光刻胶技术市场被日本和美国企业所垄断，光刻胶技术属于高端行业，生产过程比较复杂，需要长期的技术累计。在g/i线光刻胶领域，日本和美国企业合计市占率超过85%。根据2019年的数据，前五大厂商就占据了全球光刻胶市场 87%的份额，这5家企业中，日本占有四家，分别是JSR、东京应化(TOK)、日本信越与富士电子材料，这四家的市场份额就达到了72%，全部日本企业份额总和超过75%。
中国国内光刻胶整体技术水平与国际先进水平存在很大差距，自给率仅约10%，且主要集中在技术含量较低的PCB光刻胶领域，半导体光刻胶和LCD光刻胶自给率较低。目前国内光刻胶主要上市企业有晶瑞股份、南大光电和上海新阳、北京科华微等。
中国半导体市场
随着中国企业在半导体行业关键技术取得重大突破，以及半导体行业快速发展和供应链自主可控带来的发展机遇，给国内的的企业发展也带来了足够的动力。
另外，政府在政策扶持方面也给国内相关企业发展提供了保障，例如，在2020年9月，国家发改委等四部门联合印发《关于扩大战略性新兴产业投资 壮大新增长点增长极的指导意见》提出，加快在光刻胶、高纯靶材、高温合金、高性能纤维材料、高强高导耐热材料、耐腐蚀材料、大尺寸硅片、电子封装材料等领域实现突破，以保障大飞机、微电子制造、深海采矿等重点领域产业链供应链稳定。
在政府和全社会的共同努力下，近两年中国主要企业不断地努力突破封锁，取得了很大的成绩，例如，晶瑞股份2020年度净利润约为0.69亿~0.83亿元，同比增长120.02%~164.08%，增幅居首。晶瑞股份是国内半导体行业的龙头，包括了生产多种技术发明。其产品包含紫外负型光刻胶和宽谱正胶及部分g线，i线正胶等高端产品。瑞红拥有达到国际先进水平的光刻胶生产线，实行符合现代微电子化学品要求的净化管理，配备了一流的光刻胶检测评价装置，并承担了国家重大科技项目02专项“i线光刻胶产品开发及产业化”项目，在国内率先实现了IC制造商大量使用的核心光刻胶，即i线光刻胶的量产，产品采用步进重复投影曝光技术，可实现高分辨率。
总结
当前，全球的半导体行业都在增大生产，无论是先进工艺、还是成熟时期，都进入了一段黄金发展时期，这带来了很多的挑战和机遇，具有很大的提升空间。
根据十四五规划，要实现半导体行业供应链本土化，就要大力的发展科技行业，重点面向一些领域，主要包含材料和辅助材料等，这使得这一市场值得人们关注。
（图源：千家网，侵删）
责编：Gavin
您可能感兴趣