光刻胶发展至今已有百年历史，现已广泛用于集成电路、显示、PCB 等领域，是光刻工艺的核心材料。高壁垒和高价值量是光刻胶的典型特征。光刻胶属于技术和资本密集型行业，全球供应市场高度集中。而目前，我国光刻胶自给率较低，生产也主要集中在中低端产品，国产替代的空间广阔。随着国内厂商在高端光刻胶领域的逐步突破，未来国产替代进程有望加速。

一、半导体光刻胶重要性凸出

光刻胶又称光致抗蚀剂(photoresist)，是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等照射或辐射，溶解度发生变化的耐刻蚀薄膜材料，主要由光刻胶树脂、增感剂（光引发剂+光增感剂+光致产酸剂）、单体、溶剂和其它助剂组成。不同用途的光刻胶在曝光光源、制造工艺、成膜特性等性能要求不同的情况下，对材料的溶解性、耐刻蚀性和感光性能要求也各不相同，而且，不同原料的占比也会有大幅度变化，其中光刻胶树脂是主要成分，成本占比达到50%。

按照应用领域分类，光刻胶主要包括印制电路板（PCB）光刻胶专用化学品（光引发剂和树脂）、液晶显示器（LCD）光刻胶光引发剂、半导体光刻胶光引发剂和其它用途光刻胶四大类。本文主要讨论半导体光刻胶。

半导体光刻胶是集成电路（IC）制造过程中极为重要的材料，作为图形媒介物质，用于IC制造的光刻环节，是必不可缺的关键材料。

光刻工艺约占整个IC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，光刻胶被均匀涂布在衬底上，经过曝光(改变光刻胶溶解度)、显影(利用显影液溶解改性后光刻胶的可溶部分)与刻蚀等工艺，将掩膜版上的图形转移到衬底上，形成与掩膜版完全对应的几何图形。

光刻技术随着IC集成度的提升而不断发展。为了满足IC对集成度的更高要求，半导体光刻胶通过不断缩短曝光波长以提高极限分辨率。这里，根据所适配的刻蚀用光的波长不同，光刻胶可分为普通宽谱光刻胶、g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、F2（157nm），以及最先进的EUV(<13.5nm) 光刻胶，其相关技术壁垒随刻蚀用紫外光波长缩短而相应提高。

目前，市场上常用的半导体光刻胶主要包括g线、i线、KrF、ArF这四类。其中，ArF光刻胶是IC制造的关键材料，可以用于90nm-14nm，甚至7nm制程节点的IC制造。

由于半导体光刻胶属于高技术壁垒材料，生产工艺复杂，纯度要求高，需要长期的技术积累。目前，国际市场被美日大厂把持。

这里的技术壁垒，主要体现在两方面，一是研发能力，二是客户认可度。

光刻胶客户壁垒极高，多数用户不愿意导入新供应商，因为过程很繁琐，耗时又长。光刻胶厂商要不断给客户送样，并听取问题反馈，然后改进相关技术，这样的过程会反复进行，多的会超过50次，完成整个客户导入过程需要2-3年时间。

光刻胶厂商购买原材料后通过调配进行光刻验证，得到大致实验结果后再进行微调，不断重复实验过程以达到客户要求的性能数据，并适配客户的产线。因此，光刻胶企业与客户之间的粘性很高，客户不愿意花费时间导入其它供应商。为了加速验证过程并拥有自我验证能力，部分光刻胶企业选择自购光刻机。光刻机购置成本极高，且开机成本几乎与购置成本相同，由于光刻机无法对光刻胶企业带来任何利润，由此带来的资金成本投入是极高的。

二、国产光刻胶更进一步

一颗小小的芯片，背后是千亿美元的产业链，从设计到制造，再到封装测试，一系列的环节都需要大量的技术设施支持。软件层面的EDA，硬件领域的光刻机，除此之外，看似不起眼的光刻胶材料也能起到至关重要的作用。

光刻胶在芯片制造行业只占很少的成本，可如果没有光刻胶，即便掌握高端EUV光刻机，也未必能将芯片图案曝光在晶圆上。

光刻胶是一种光敏化学材料，光刻机运作过程中，用于抗腐蚀图层，从而在晶圆表面得到所需的图像。

这么重要的材料，大部分的核心技术以及市场份额掌握在日本手中。总部位于东京的JSR是高端光刻胶供应商，可以提供大量的ArF，EUV等光刻胶材料，占据全球30%至40%左右的市场份额。

还有东京应化这家日本企业，在EUV光刻机市场份额也超过了50%。信越化学同样掌握高端光刻胶的核心技术，与JSR，东京应化这几家日企垄断了全球90%的光刻胶市场。

市场上主流的光刻胶基本来自日本，台积电，三星根本离不开日本光刻胶供应。只是市场，技术掌握在对方手中，难免会受到制约。因产能和规则问题，日本企业未必能保证顺利出货。

所以掌握自主光刻胶显得十分重要，中国也有自己的光刻胶厂商，主要包括南大光电、上海新阳、晶瑞电材等等。

其中南大光电立功了，传来了ArF光刻胶破冰的好消息。根据媒体消息，南大光电可用于14nm的ArF光刻胶开始投产，正在对客户交付。

南大光电是国产光刻胶的领头羊，接连取得相应的突破进展。先是在今年第一季度建成两条ArF光刻胶生产线，然后又进行了客户验证，对ArF光刻胶的项目稳定推进。

南大光电的立功让国产光刻胶更进一步，在中低端光刻胶领域实现了大部分产品的国产化，面向高端也有一些布局行动。

虽然日本企业依然掌握核心技术和主要市场份额，但随着国产光刻胶技术的不断深耕，未来实现更大规模的出货，在国产生产线实现替代化，那么打破垄断未必不可能。

三、产业链分析

1.产业链概述

上游主要依托基础化工原料，生产树脂、光引发剂、溶剂、单体等电子化学品。

中游为光刻胶成品制造，包括 PCB 光刻胶、面板光刻胶和半导体光刻胶的制备。

下游为印刷电路板、显示面板和电子芯片，广泛应用于消费电子、航空航天、军工等领域。

2.上游

从含量来看，根据 Trendbank 数据，光刻胶主要原材料占比从大到小分别是溶剂（50%-90%）、树脂（10%-40%）、光引发剂（1%-6%）以及添加剂（<1%）。

从成本来看，高端光刻胶中树脂占成本比重较大。

根据南大光电公告，ArF 光刻胶树脂质量占比仅 5%-10%，但成本占光刻胶原材料总成本的 97% 以上。经过多年技术积累，国内已形成一定光刻胶用电子化学品产能，相关公司市场份额逐步提升，国产替代正持续进行。

（1）树脂：海外垄断市场，大陆企业需取得技术突破

树脂是光刻胶的主要成分，对整个光刻胶起到支撑作用，使光刻胶具有耐刻蚀性能，对光刻胶的性能有重要影响。树脂的合成技术可分为自由基聚合，阴离子聚合和活性自由基聚合等，目前最常用的是自由基聚合，活性自由基聚合还未实现工业化。

各类光刻胶所需树脂几乎全部由海外垄断，技术壁垒高依然是海外垄断的根本原因。

目前，全球范围内光刻胶树脂大厂分为两类：一类是自产树脂的光刻胶厂商，如信越化学、杜邦，它们通常掌握着树脂合成、光刻胶配方的技术专利。另一类是专门生产树脂的生产商，如东洋合成、住友电木、三菱化学等，为光刻胶厂商提供定制化的树脂。国内强力新材、圣泉、彤程新材等目前开始逐步布局。

（2）单体：日本和美国企业占大头份

不同光刻胶类型都有相应的光刻胶单体。单体又称活性稀释剂，是含有可聚合官能团的小分子，一般参与光固化反应，降低光固化体系黏度，同时调节光固化材料的各种性能。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。

各类单体中半导体级光刻胶单体相比普通单体壁垒更高：合成技术难度更大，要求质量更稳定，金属离子杂质更少。单体国外企业有：陶氏化学、巴斯夫、道达尔等。国内企业包含：微芯新材、徐州博康、万润股份。

（3）溶剂：目前光刻胶溶剂主要为 PGMEA（PMA，丙二醇甲醚酸醋酯），大陆自给率较高溶剂使光刻胶具有流动性，并使光刻胶能通过旋转涂在晶圆表面形成薄层，对于光刻胶的化学性质几乎没有影响。

根据新思界产业研究中心数据，我国是全球最大的 PGMEA 生产国家，产能占据全球总产量 的 35%左右，生产企业有百川股份、瑞佳化学、怡达化学、华伦、德纳国际等。

在全球市场中，PGMEA 生产企业有陶氏化学、壳牌化学品公司、利安德巴塞尔工业、伊士曼化工等，以上四家企业占据全球市场一半以上份额。根据容大感光公告，溶剂平均采购价格 20H1 为 8.22 元/kg，相比 18、19 年有所降低。

（4）光引发剂：集中趋势日益明显，历史采购价呈下滑趋势

光引发剂又称光固化材料（主要包括 UV 涂料、UV 油墨、UV 胶粘剂等）是光刻胶材料中的光敏成分，能发生光化学反应，即能够在紫外光区或可见光区吸收一定波长的能量，产生自由基、阳离子等，从而引发单体聚合交联固化的化合物。

包括光增感剂、光致产酸剂等。UV 涂料制造业是对光引发剂需求最大的产业。光固化材料是传统溶剂型涂料、油墨、胶粘剂的重要替代产品。2020 年，全球光引发剂市场销售额达到了 6.8 亿美元，预计 2027 年将达到约 11 亿美元，2020-2027 年 CAGR 为 4.57%。

光引发剂领域主要的企业有 IGM Resins，天津久日新材料，常州强力和阿科玛；其中，IGM Resins 是全球市场的领导者，天津久日新材料是国内市场的领导者。从光引发剂的采购价格与容大感光数据来看，2018-2020H1，随着上游供应商的竞争结构逐渐稳定，光引发剂采购价格总体下降。

3.中游细分领域

（1）PCB 光刻胶：产业转移是主要推动力

PCB 是指印制线路板，是电子产品基本组成部分之一，被誉为“电子产品之母”。PCB 的加工制造过程涉及图形转移，即把设计完成的电路图像转移到衬底板上，因而在此过程中会使用到光刻胶。PCB 光刻胶主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨，是 PCB 产业重要的上游材料。

1）随着 PCB 产业转移至我国，我国 PCB 光刻胶行业也随之发展

1990 年以前，全球 PCB 市场由欧美日主导，此时，我国 PCB 光刻胶产品也依赖进口。自 20 世纪 90 年代中期开始，PCB 产业开始转移，2002 年开始，外资 PCB 光刻胶企业陆续在华建厂。近年 PCB 光刻胶市场需求增长稳定，国内 PCB 光刻胶市场规模从 2015 年的 70 亿元，增长至 2020 年的 85 亿元，年均复合增速达 4.0%。主要集中在中低端产品市场。

2）全球 PCB 产值稳定提升，PCB 光刻胶受益

PCB 是电子产品中不可或缺的元件，近年需求也稳步增长，全球 PCB 市场产值增长至 2019 年的 613 亿美元，年均复合增速达 1.32%。

随着全球电子信息产业从发达国家向新兴经济体和新兴国家转移，中国已成为全球最为重要的电子信息产品生产基地，PCB 产值增速明显高于全球平均水平，中国大陆 2019 年 PCB 产值为 329 亿美元，年均复合增速达 4.66%，全球份额占比提升至 53.7%。

随着科技水平的不断提升，物联网、汽车电子、工业 4.0、云端服务器、存储设备等将成为驱动 PCB 需求增长的新方向；而 PCB 向高密度化、薄型高多层化等高技术含量方向发展，将带动 PCB 光刻胶用量持续增长。

PCB 光刻胶的技术门槛较低，国内代表企业为容大感光。

（2）LCD 光刻胶：市场稳健增长，大陆增速远高于全球

面板光刻胶主要分为彩色光刻胶、黑色光刻胶、触摸屏用光刻胶和 TFT-LCD 正性光刻胶。彩色光刻胶、黑色光刻胶主要用于制备彩色滤光片；触摸屏用光刻胶主要用于在玻璃基板上沉积 ITO 制作触摸电极；TFT-LCD 正性光刻胶主要用于微细图形加工。

在 LCD 显示器加工过程中，彩色滤光片是液晶显示器实现彩色显示的关键器件，而彩色滤光片的制造是用彩色光刻胶和黑色光刻胶在基板上的附着加工制造而成，光刻胶质量的好坏直接影响彩色滤光片的显色性能，是 LCD 制造业的关键上游材料。

光刻胶约占 LCD 面板制造成本的 10%，直接受益于 LCD 市场的扩大。

根据 TrendBank 数据，彩色滤光片占面板成本的 21%。彩色光刻胶和黑色光刻胶是制备彩色滤光片的核心材料，在彩色滤光片材料成本中，彩色光刻胶和黑色光刻胶在整体成本中占比约 46%，因此可以测算光刻胶在 LCD 面板中的成本占比大约为 9.66%，光刻胶的市场直接受益 LCD 市场的扩大。

1）面板光刻胶逐步实现国产化替代

彩色和黑色光刻胶市场国产化率较低，触控屏光刻胶逐步实现国产化替代。根据中商产业研究院数据，2020 年我国 LCD 光刻胶国产企业占比较小，达 35%。从产品类型来看，我国彩色和黑色光刻胶市场国产化率较低，仅为 5%左右，主要日本和韩国外资品牌占领，触控屏光刻胶技术上有所突破，国产化率在 30%-40%左右。

2）LCD 产业向国内转移，大尺寸面板出货面积持续增长

国内面板光刻胶市场规模快速增长，一方面受益于日本、韩国等新建 LCD 产线速度减慢甚至关停现有产线，国内厂商的异军突起，LCD 产业正快速向国内转移，因此也带动国内面板光刻胶需求的快速提升。另一方面，近年高清大尺寸面板需求快速增长，我国大尺寸面板出货面积从 2015 年的 1.63 亿平方米增长至 2021 年的 2.32 亿平方米，年均复合增速达 6.0%。大尺寸面板出货面积的增长，将进一步促进作为关键原材料光刻胶的需求增长。

高端面板光刻胶市场依然被国外公司占据。

彩色光刻胶及黑色光刻胶市场也呈现日韩企业主导的格局。国外代表企业有默克、东进世美肯、东京应化、三洋光学、JSR 及三菱化学。国内企业有雅克科技、飞凯材料、彤程新材等。

（3）半导体光刻胶：技术难度最高，增速最快

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，决定着芯片的最小特征尺寸，占芯片制造时间的 40-50%，占制造成本的 30%。

半导体光刻胶按照曝光波长不同可分 为 g 线（436nm）、i 线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）以及新兴起的 EUV 光刻胶 5 大 类，高端光刻胶指 KrF、ArF 和 EUV 光刻胶，等级越往上其极限分辨率越高，同一面积的硅晶圆布线密度越大，性能越好。

1）中国半导体光刻胶的快速崛起离不开中国整体半导体产业的发展

大陆半导体光刻胶增速超全球两倍。分地区看，中国大陆半导体光刻胶市场依旧保持着最快增速，2021 年市场规模达到 4.93 亿美元，较上年同期增长 43.69%，超过全年半导体光刻胶增速的两倍中国占比全球半导体光刻胶市场比重也将从 2015 年约 10.4%提升到 2021 年接近 20%。

2）国内晶圆厂高速建设，为半导体光刻胶带来广阔成长空间

半导体光刻胶主要用于晶圆制造环节，我国晶圆厂建设将迎来高速增长期，这将为光刻胶带来广阔成长空间。据 IDC 及芯思想研究院（Chipinsights）统计，截至 2019 年，我国 6、8、12 英寸晶圆制造厂装机产能分别为 229.1、98.5、89.7 万片/月，预计到 2024 年将达 292、187、273 万片/月，年均复合增速分别高达 5%、14%和 25%。

3）光刻胶市场 ArF 与 KrF 占据主流，EUV 增长最快

KrF 和 ArF，适用于 0.25μm-7nm 制程，基本涵盖当前主流芯片领域，包括大部分数字芯片和几乎所有的模拟芯片，芯片工艺可分为先进制程与成熟制程。同时也在物流网、汽车电子、中低端手机、网络设备等领域中广泛应用。

EUV 主要应用在高端手机芯片、个人电脑/服务器 CPU 等对尖端场景中。对比来看，KrF 光刻胶主要应用于 3D NAND 堆叠架构中，随着堆叠层数的增加，用量将大幅提升；ArFi（ArF 湿法）光刻胶则主要应用于先进制程中的多重曝光过程，需求比 ArF（ArF 干法）更多，随着技术节点向前推进 ArFi 用量增长很快。

整体上，KrF 与 ArFi 基本覆盖主流芯片制程和应用需求，且在单芯片制作过程中用量相比更多，因而成为了光刻胶市场上需求最大的两类。

此外，EUV 光刻胶的应用范围也正在从逻辑芯片扩展到存储芯片中，随着先进制程渗透率提升以及工序步骤的增加，EUV 光刻胶市场需求将快速提升，占比预计将从 2020 年的 1%提升到 2025 年的 10%。

4）KrF 与 ArF 光刻胶成国产替代重要突破方向

基于市场需求和我国大陆晶圆代工厂制程布局情况，KrF 与 ArF 光刻胶的技术突破成为本土光刻胶厂商主要攻关方向。

根据势能膜链预测，2021 年中国大陆 KrF 与 ArF 光刻胶总需求量达 1504 吨，市场规模数十亿元，但本土厂商仅实现 0.25umKrF 光刻胶少量销售，替代空间很大。

全球半导体光刻胶市场高度集中，一直以来由日美企业牢牢掌握，尤其是在高端的 KrF、ArF、EUV 光 刻胶市场，垄断格局更为明显。

前五大厂商占据全球 87%的市场份额，其中日本合成橡胶（JSR）、东京应化（TOK）、美国杜邦、信越化学、富士电子市占率分别为 28%、21%、15%、13%、10%。而随着半导体产业链配套需求的提升，国内一批优秀的龙头公司正积极突破，EUV 胶方面，北京科华已通过 02 专项验收；ArF 胶方面，上海新阳、徐州博康正处于客户测试阶段，南大光电已获部分客户认证。

文章来源： 半导体要闻、慧博智能投研，颂科记，半导体产业纵横