半导体产业系列研究深度报告（一）：光刻胶国产化初见曙光任重道远-20190120-国元证券-43页.pdf

请务必阅读正文之后的免责条款部分 1/43 行业研究|材料|材料 证券研究报告 材料行业研究报告材料行业研究报告 2019 年 01 月 20 日 光刻胶光刻胶国产化国产化，初见曙光，任重道远，初见曙光，任重道远 半导体产业系列研究深度报告（一）半导体产业系列研究深度报告（一）报告要点：报告要点：面板和半导体制造产能向大陆转移，上游配套材料国产化蓄势待发面板和半导体制造产能向大陆转移，上游配套材料国产化蓄势待发 IHS 数据显示 2017 年 BOE 面板出货量已位居全球第一，2019年大陆面板产能占比有望达到 40%，超越韩国成为全球最大面板生产基地。晶圆制造方面，根据 SEMI 统计,2017-2020 年全球约有 63 座晶圆厂新建,其中约有 26 座晶圆厂位于中国大陆，大陆地区正处于建厂热潮中。面板和晶圆厂新建产能的相继投产将带动上游中高端光刻面板和晶圆厂新建产能的相继投产将带动上游中高端光刻胶材料需求的显著增加，预计胶材料需求的显著增加，预计 2021 年前有望实现复合增速超过年前有望实现复合增速超过 20%。中端中端光刻胶已有突破光刻胶已有突破，自主可控曙光初现自主可控曙光初现 光刻胶作为技术门槛极高的电子化学品一直被国际企业垄断。随着大力研发和投入，国内企业已逐步从低端 PCB 光刻胶发展至中端半导体光刻胶的量产，以科华微电子和晶瑞股份科华微电子和晶瑞股份为代表的企业已经实现了 i 线光刻胶的突破线光刻胶的突破并获得下游量产订单。以强力新材强力新材为代表的企业也已经实现了光刻胶上游光引发剂和光酸等原材料的国产化上游光引发剂和光酸等原材料的国产化，打破国际垄断，随着更多国内晶圆厂的新建，下游客户导入也有望加速，产业链的完善有助于上游企业更好的开发出更先进的产品。政策政策与基金双重加持与基金双重加持，半导体原材料迎来发展契机半导体原材料迎来发展契机 集成电路大基金一期资金 1387 亿已投资完毕，二期募资正在进行，预计规模超过 1500 亿元，同时带动地方产业基金数千亿元。一期大基金 67%投资于集成电路制造，6%投资于装备材料类，其中晶晶瑞股份和飞凯材料分别获得大基金旗下子基金瑞股份和飞凯材料分别获得大基金旗下子基金 5%和和 7%的的持股持股(占公占公司总股本比例司总股本比例)，装备和材料属于我国半导体产业链薄弱环节，高端光刻胶等关键材料尚处于空白，二期资金可能更多向产业链薄弱环节倾斜。资金和政策双重支持，上游原料企业将迎来发展良机。资金和政策双重支持，上游原料企业将迎来发展良机。投资建议投资建议：关注关注光刻胶光刻胶已量产和业绩稳定企业已量产和业绩稳定企业 光刻胶由于研发和下游导入周期都较长，往往需求企业长时间的积累，因此光刻胶也只作为电子化学品公司其中一个产品，如晶瑞股份还生产高纯试剂，飞凯材料还生产液晶材料；光刻胶技术门槛高，周期长，一旦实现量产和下游导入，将成为公司较为长期的高毛利率产品，给予光刻胶等相关电子化学品行业“推荐”“推荐”评级。建议关注行建议关注行业已量产和业绩稳定类企业如晶瑞股份、飞凯材料等。业已量产和业绩稳定类企业如晶瑞股份、飞凯材料等。风险提示风险提示 政策落地不及预期，国际厂商恶性竞争等 推荐推荐|首次首次 过去一年市场行情 资料来源：Wind 相关研究报告 报告作者 分析师 刘单于 执业证书编号 S0020518120001 电话 021-51097188-1928 邮箱 联系人 毛正 执业证书编号 S0020118010043 电话 021-51097188-1872 邮箱 感谢实习生郭峰、张静雪在资料整理和数据 跟踪、分析过程中作出的贡献！附表：重点公司盈利预测附表：重点公司盈利预测 公司代码公司代码 公司名称公司名称 投资评级投资评级 收盘收盘价价（元）（元）总市值总市值（百万元）（百万元）EPS PE 2017A 2018E 2019E 2017A 2018E 2019E 300655 晶瑞股份 买入 13.64 2,065.45 0.24 0.39 0.50 126.24 34.96 27.04 300398 飞凯材料 买入 16.15 6,891.86 0.20 0.85 1.02 107.69 18.54 15.36 300346 南大光电 增持 9.46 2,587.01 0.12 0.22 0.28 211.17 40.12 31.49 300236 上海新阳 增持 25.44 4,929.41 0.37 0.12 0.45 91.22 214.68 55.04 300429 强力新材 增持 28.60 7,755.92 0.47 0.51 0.65 50.88 60.76 48.23 资料来源：Wind，国元证券研究中心，股票价格取 2019 年 1 月 18 日收盘价-36%-27%-18%-8%1%1/224/227/2110/191/17材料 沪深300 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2/43 目 录 1.光刻胶是微电子领域微细图形加工核心上游材料，电子化学品材料至高点.5 1.1 光刻胶主要用于半导体、面板、PCB 的光刻步骤.5 1.1.1 IC 光刻工艺经历数道过程.5 1.1.2 面板 LCD 光刻工艺是核心.8 1.1.3 导电图形制作是 PCB 制作的根本.9 1.2 技术壁垒很高，光刻胶配方和稳定性是技术核心.10 1.2.1 光刻胶主要由高分子材料组成，电子领域应用广泛.10 1.2.2 核心技术参数决定光刻胶的等级.10 1.3 下游应用主要为集成电路半导体、显示面板、PCB 三大制造产业.11 1.3.1 IC 光刻胶：光刻胶顶峰，用于形成集成电路基础器件与连接电路.11 1.3.2 面板光刻胶：用于形成面板显示颗粒.12 1.3.3 PCB 光刻胶：用于形成印制电路.13 1.4 全球市场规模有望百亿美元，国内需求占比两成.14 1.4.1 全球光刻胶市场规模稳步增长.14 1.4.2 国内光刻胶市场规模约 60 亿元，本土光刻胶增长快速.14 2.三大产业产能加速向国内转移，高端制造国产化浪潮势不可挡.16 2.1 PCB 国产化率 50%，成本优势助力大陆企业进一步扩张.16 2.2 面板国产化率 30%，新建产能来自国内.17 2.3 半导体晶圆制造产能全球占比不足 20%，产能转移逐步加强.18 3.产业政策和基金护航，自主研发突破，光刻胶国产化初见曙光，但任重道远.20 3.1 日本和美国主导全球光刻胶制造.20 3.2 政策和资金加持，国内企业加大光刻胶开发力度.21 3.2.1 半导体产业政策陆续出台，产业获多维度支持.21 3.2.2 大基金纷纷入股半导体产业.23 3.3 国产低端光刻胶已有规模量产，中端已获突破，高端光刻胶尚属空白.25 3.3.1 低端光刻胶已对主流客户大批量供货.26 3.3.2 中端光刻胶已进入主流制造商验证环节.26 3.3.2 高端光刻胶尚难突破.28 3.4 以史为鉴，光刻胶逐步国产化之路势在必得.30 3.4.1 国际光刻胶企业发展之路（结合半导体产业发展历史）.30 3.4.2 大陆集成电路产业下游应用蓬勃发展，上游发展薄弱.31 3.4.3 国内产业联动，行业领先企业稳扎稳打，逐步迭代.32 4.行业投资逻辑.33 4.1 投资主线.33 4.2 重点公司.34 4.4.1 晶瑞股份（300655）-IC 光刻胶已量产，新建产能助力公司成长.34 4.4.2 南大光电（300346）-MO 源龙头，入股科华微电子布局光刻胶.35 4.4.3 上海新阳（300236）-封装材料领先企业，投资开发高端光刻胶.37 4.4.4 飞凯材料（300398）-国内混晶材料龙头，面板光刻胶蓄势待发.39 4.4.5 强力新材（300429）-上游光引发剂领先企业，自主创新实力强.40 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3/43 图表目录 图 1：IC 光刻工艺原理.5 图 2：IC 光刻流程图.5 图 3：IC 光刻工艺硅片清洗示意图.5 图 4：IC 光刻工艺预烘和底胶涂覆示意图.6 图 5：IC 光刻工艺光刻胶涂覆示意图.6 图 6：IC 光刻工艺烘干示意图.7 图 7：IC 光刻工艺对准示意图.7 图 8：IC 光刻工艺曝光示意图.7 图 9：IC 光刻工艺显影示意图.8 图 10：TFT-LCD 光刻工艺示意图.8 图 11：PCB 光刻工艺示意图.9 图 12：光刻胶组分.10 图 13：全球半导体光刻胶市场规模.12 图 14：面板光刻胶曝光机理.13 图 15：全球光刻胶市场规模（亿美元）.14 图 16：中国光刻胶产量（万吨）.15 图 17：中国本土光刻胶产量（万吨）.15 图 18：中国光刻胶需求量（万吨）.15 图 19：中国光刻胶市场规模（亿元）.15 图 20：2013-2016 年 PCB 产业产能占比.16 图 21：TFT-LCD 产业转移路径.17 图 22:TFT-LCD 面板产能占比.17 图 23：2008-2016 集成电路产业销售额及同比.19 图 24：全球光刻胶生产企业市场份额.21 图 25：大基金一期各产业链的承诺投资额占比.23 图 26：大基金投资金额状况（截至 2017 年底）.23 图 27：全球光刻胶市场份额占比.25 图 28：大陆光刻胶市场份额占比.25 图 29：晶瑞股份光刻胶生产和研发成果.27 图 30：北京科华光刻胶生产和研发成果.28 图 31：全球光刻胶生产企业市场份额.29 图 32：半导体产业转移发展史.31 图 33：半导体产业链.31 图 34：晶瑞股份历年营收（百万元）.34 图 35：晶瑞股份历年净利润（百万元）.34 图 36：南大光电历年营收（百万元）.36 图 37：南大光电历年净利润（百万元）.36 图 38：上海新阳历年营收（百万元）.37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4/43 图 39：上海新阳历年净利润（百万元）.37 图 40：上海新阳历年营收（百万元）.39 图 41：上海新阳历年净利润（百万元）.39 图 42：强力新材历年营收（百万元）.41 图 43：强力新材历年净利润（百万元）.41 表 1：光刻胶主要类型及应用.10 表 2：光刻胶主要技术参数.11 表 3：半导体光刻胶分类.12 表 4：LCD 主要供应商.13 表 5：国内高世代线新建情况.18 表 6：不同尺寸晶圆制造中主要的光刻胶类型.19 表 7：大陆地区新建主要晶圆厂表.20 表 8：集成电路产业主要政策汇总表.22 表 9：半导体地方政策.23 表 10：国家集成电路产业大基金一期投资标的.24 表 11：截至 2017 年 8 月地方集成电路产业投资基金汇总.24 表 12：光刻胶国产化情况.25 表 13：国内 PCB/LCD 光刻胶上市公司产能.26 表 14：光刻胶技术迭代历史.29 表 15：光刻胶企业材料量产与研发情况.30 表 16：半导体材料国产化进程.32 表 17：半导体中游代表企业.33 表 18：半导体产业上游主要国内企业.33 表 19：我国主要光刻胶企业下游客户及覆盖领域.33 表 20：晶瑞股份产品分类表.34 表 21：晶瑞股份财务预测简表.35 表 23：南大光电产品分类表.36 表 23：南大光电财务预测简表.37 表 24：上海新阳产品分类.38 表 25：上海新阳财务预测简表.39 表 26：飞凯材料产品分类表.40 表 27：飞凯材料财务预测简表.40 表 28：强力新材产品分类表.41 表 29：强力新材财务预测简表.42 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5/43 1.光刻胶是微电子光刻胶是微电子领域领域微细图形加工核心上游材料，微细图形加工核心上游材料，电子电子化学品材料化学品材料至至高点高点 1.1 光刻胶主要用于半导体、面板、光刻胶主要用于半导体、面板、PCB 的光刻步骤的光刻步骤 光刻胶是电子领域微细图形加工关键材料之一，是由感光树脂、增感剂和溶剂感光树脂、增感剂和溶剂等主要成分组成的对光敏感的混合液体。在紫外光、深紫外光、电子束、离子束等光照或辐射下，其溶解度发生变化，经适当溶剂处理，溶去可溶性部分，最终得到所需图像。1.1.1 IC 光刻光刻工艺工艺经历数道经历数道过程过程 集成电路光刻工艺是指利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底（硅晶圆）上。基本原理是利用光刻胶感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。图图 1：IC 光刻光刻工艺工艺原理原理 图图 2：IC 光刻流程图光刻流程图 资料来源：半导体行业观察,国元证券研究中心 资料来源：道客巴巴,国元证券研究中心 光刻工艺之前先要进行硅片清洗硅片清洗，目的是去除污染物，去除颗粒，减少针孔和其他缺陷，提高光刻胶粘附性。基本步骤为化学清洗、漂洗、烘干。图图 3：IC 光刻光刻工艺硅片清洗示意图工艺硅片清洗示意图 资料来源：半导体行业观察,国元证券研究中心 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6/43 接下来是预烘和底胶涂覆预烘和底胶涂覆工艺，光刻胶中含有溶剂，硅片脱水烘焙能去除圆片表面的潮气、增强光刻胶与表面的黏附性，这是与底胶涂覆合并进行的，底胶涂覆增强光刻胶(PR)和圆片表面的黏附性。广泛使用(HMDS)六甲基二硅胺、在 PR 旋转涂覆前 HMDS 蒸气涂覆、PR 涂覆前用冷却板冷却圆片。图图 4：IC 光刻光刻工艺工艺预预烘和烘和底胶涂覆底胶涂覆示意图示意图 资料来源：半导体行业观察,国元证券研究中心 第三步就是进行光刻胶涂覆光刻胶涂覆，在涂光刻胶之前，先在 900-1100 度湿氧化，湿氧化后从容器中取出光刻胶滴布到样品表面，将样品置于涂胶机上高速旋转，胶在离心力的作用下向边缘流动。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间，同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过5nm。图图 5：IC 光刻光刻工艺工艺光刻胶涂覆光刻胶涂覆示意图示意图 资料来源：半导体行业观察,国元证券研究中心 第四步进行进行光刻曝光前的烘干烘干，通过在较高温度下进行烘培，使溶剂从光刻胶中挥发出来（前烘后溶剂含量降至 5左右），从而降低灰尘的沾污。同时，这一步骤还可以减轻因高速旋转形成的薄膜应力，提高光刻胶衬底上的附着性。请务必阅读正文之后的免责条款部分 7/43 图图 6：IC 光刻光刻工艺工艺烘干烘干示意图示意图 资料来源：半导体行业观察,国元证券研究中心 烘干后进行对准和曝光对准和曝光工艺，光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大核心技术之一，一般要求对准精度为最细线宽尺寸的 1/7-1/10。曝光即使用特定波长的光对覆盖衬底的光刻胶进行选择性地照射，从而使正光刻胶感光区域、负光刻胶非感光区的化学成分发生变化，利用感光与未感光光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度，就可以进行掩膜图形的转移。曝光方法分为 a、接触式曝光（Contact Printing）掩膜板直接与光刻胶层接触。b、接近式曝光（Proximity Printing）掩膜板与光刻胶层的略微分开，大约为 1050m。c、投影式曝光（Projection Printing）。在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光。d、步进式曝光(Stepper)。图图 7：IC 光刻光刻工艺对准示意图工艺对准示意图 图图 8：IC 光刻工艺曝光示意图光刻工艺曝光示意图 资料来源：半导体行业观察,国元证券研究中心 资料来源：半导体行业观察,国元证券研究中心 曝光完成之后为显影和坚膜显影和坚膜，显影即将在曝光过程中形成的隐性图形显示为光刻胶在与不在的显性图形，光刻胶层中的图形就可以作为下一步加工的膜版。坚膜即通过高温除去光刻胶中剩余的溶剂，增强光刻胶对硅片表面的附着力，同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。请务必阅读正文之后的免责条款部分 8/43 图图 9：IC 光刻光刻工艺工艺显影显影示意图示意图 资料来源：汶灏股份,国元证券研究中心 最后工序为刻蚀及离子注入和光刻胶的去除刻蚀及离子注入和光刻胶的去除，刻蚀是半导体器件制造中利用化学途径选择性地移除沉积层特定部分的工艺。一般分为电子束刻蚀和光刻：光刻对材料的平整度要求很高，需要很高的清洁度；电子束刻蚀对平整度的要求不高，但是速度很慢且设备昂贵。离子注入是将特定离子在电场里加速，然后注入到晶圆材料中用于形成载流子。所有步骤结束后将光刻胶去除，一般分为湿法去胶、干法去胶、有机溶剂去胶和无机溶剂去胶。1.1.2 面板面板 LCD 光刻工艺光刻工艺是核心是核心 面板光刻工艺跟晶圆光刻步骤类似，不过线宽要求和设备及材料等这些相对 IC 产业要求更低。液晶显示器主要由 ITO 导电玻璃、液晶、偏光片、封接材料、导电胶、取向层、衬垫料等组成，光刻工艺主要针对 ITO 导电玻璃，在导电玻璃上涂覆感光胶，并进行曝光，然后利用光刻胶的保护作用，对 ITO 导电层进行选择性化学腐蚀，从而在ITO导电玻璃上得到与掩膜版完全对应的图形，工艺流程大致为光刻胶涂覆、光刻胶涂覆、前烘、显影、坚膜、刻蚀、剥离去膜前烘、显影、坚膜、刻蚀、剥离去膜。图图 10：TFT-LCD 光刻光刻工艺示意图工艺示意图 资料来源：天马微电子,国元证券研究中心 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9/43 1.1.3 导导电图形制作是电图形制作是 PCB 制作的根本制作的根本 图形转移过程对 PCB 制作来说，有非常重要的意义，工序上前两者类似，但精确度和设备等方面要求显著低于前者两个产业，主要包括内层贴膜、曝光显影、内层蚀刻等多道工序，内层贴膜就是在铜板表面贴上一层特殊的感光膜，感光膜遇光会固化，在铜板上形成保护膜，曝光显影是将贴好膜的板进行曝光，透光的部分被固化，没透光的部分还是干膜。然后经过显影，褪掉没固化的干膜，将贴有固化保护膜的板进行蚀刻。再经过退膜处理，最终内层的线路图形就被转移到板子上。图图 11：PCB 光刻光刻工艺示意图工艺示意图 资料来源：Elec&Eltek,国元证券研究中心 光刻胶是光刻工艺的核心，光刻胶的选择和光刻胶工艺的研发是一项非常漫长而复杂的过程。光刻胶需要与光刻机、掩膜版及半导体制程中的许多工艺步骤相配合，因此一旦一种光刻工艺建立起来，便极少再去改变，因而光刻胶的研发突破难度较大。对于半导体制造商来说，更换既定使用的光刻胶需要通过漫长的测试周期漫长的测试周期。同时，开发光刻胶的成本也是巨大的成本也是巨大的，对于厂商而言量产测试时需要产线配合，测试需要付出的成本也是巨大的。针对不同应用需求，光刻胶的品种非常多，这些差异主要通过调整光刻胶的配方来实现。因此，通过调整光刻胶的配方，满足差异化的应用需求，是光刻胶制造商最通过调整光刻胶的配方，满足差异化的应用需求，是光刻胶制造商最核心的技术核心的技术。请务必阅读正文之后的免责条款部分 10/43 1.2 技术壁垒技术壁垒很很高，光刻胶配方和稳定性是技术核心高，光刻胶配方和稳定性是技术核心 1.2.1 光刻胶光刻胶主要由高分子材料组成主要由高分子材料组成，电子领域应用广泛，电子领域应用广泛 光刻胶一般由 4 部分组成：溶剂（solvent），树脂型聚合物（resin/polymer），光引发剂（photoactive compound，PAC）,添加剂（Additive）。图图 12：光刻胶组分：光刻胶组分 资料来源：公开资料,国元证券研究中心 随着科技的发展，现代电子电路越发向细小化集成化方向发展，随着对线宽的不同要求，光刻胶的配方有所不同，但应用相同，都是用于微细图形的加工，按照不同的下游行业主要分为 PCB 光刻胶、面板光刻胶、半导体光刻胶。表表 1：光刻胶主要类型及应用：光刻胶主要类型及应用 主要类型主要类型 应用领域应用领域 主要具体品种主要具体品种 PCB 光刻胶 印制电路板 干膜光刻胶、湿膜光刻胶、阻焊油墨光刻胶等 面板光刻胶 平板显示 TFT-LCD 光刻胶、彩色滤光片用彩色光刻胶、黑色光刻胶、LCD 衬垫料光刻胶等 半导体光刻胶 半导体集成电路 g 线光刻胶、i 线光刻胶、KrF 光刻胶、ArF 光刻胶、聚酰亚胺光刻胶、掩模版光刻胶等 其他 其他用途 CCD 摄像头彩色滤光片的彩色光刻胶、触摸屏透明光刻胶、MEMS 光刻胶、生物芯片光刻胶等 资料来源：新材料在线，国元证券研究中心 1.2.2 核心核心技术参数技术参数决定决定光刻胶光刻胶的等级的等级 光刻胶作为精密制造的核心材料，随着微电子制程对线宽的要求极为严格，光刻胶主要技术参数为分辨率分辨率、对比度对比度、敏感度、敏感度等。分辨率是指光刻胶可再现图形的最小尺寸，一般用关键尺寸来（CD，Critical Dimension）衡量分辨率。对比度是指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。敏感度：光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的最小能量值。请务必阅读正文之后的免责条款部分 11/43 表表 2：光刻胶主要技术参数：光刻胶主要技术参数 参数参数 具体内容具体内容 分辨率 resolution 区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸（CD）来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。对比度 Contrast 光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。对比度越好，形成图形的侧壁越陡峭，分辨率越好。敏感度 Sensitivity 光刻胶上产生一个良好图形所需一定波长光的最小能量值（或最小曝光量），单位为毫焦/平方厘米（mJ/cm）。光刻胶的敏感性对于波长更短的深紫外光（DUV）、极深紫外光（EUV）等尤为重要。粘滞性/黏度 Viscosity 衡量光刻胶流动特性的参数。黏滞性随着光刻胶中溶剂的挥发减少而增加；高粘滞性会产生厚的光刻胶；粘滞性越低，光刻胶厚度就越均匀。粘附性 Adherence 光刻胶与晶圆衬底之间的粘着强度。光刻胶的粘附性不足会导致硅片表面的图形变形。光刻胶的粘附性必须经受得住后续工艺（刻蚀、离子注入等）。抗蚀性 Anti-etching 光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面，这种性质被成为抗蚀性。表面张力 Surface Tension 液体中将表面分子拉向液体主体内的分子间的吸引力。光刻胶应该具有比较小的表面张力，使光刻胶具有良好的流动性和覆盖。存储和传送 Storage and Translation 能量（光和热）可以激活光刻胶。应该在密闭、低温、不透光的环境中存储。同时必须规定光刻胶的闲置期限和存储温度环境，一旦超过存储时间或较高的温度范围，负胶会发生交联，正胶会发生感光延迟。资料来源：汶灏股份，国元证券研究中心 1.3 下游应用主要为集成电路半导体、显示面板、下游应用主要为集成电路半导体、显示面板、PCB 三大制造产业三大制造产业 1.3.1 IC 光刻胶：光刻胶光刻胶：光刻胶顶顶峰，峰，用于用于形成形成集成电路集成电路基础器件与连接电路基础器件与连接电路 随着 IC 集成度水平的提高，光刻技术不断向前发展。为了满足集成电路对密度和集成度水平的更高要求，半导体光刻胶通过不断缩短曝光波长的方式，不断提高极限分辨率。目前，世界芯片工艺水平已跨入微纳米级别，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。其中，g 线和 i 线光刻胶的市场份额最大。随着未来功率半导体、传感器、LED 市场的持续扩大，i 线光刻胶市场将持续增长，而精细化需求的增加将推动 KrF 光刻胶的增长并逐渐替代 i 线光刻胶。ArF 光刻胶对应的 IC 制程节点最为先进，且随着双/多重曝光技术的使用，ArF 光刻胶的市场将快速成长。目前，KrF 和和 ArF 光刻胶的核心技术基本被日本和美国企业所垄断光刻胶的核心技术基本被日本和美国企业所垄断。请务必阅读正文之后的免责条款部分 12/43 表表 3：半导体光刻胶分类：半导体光刻胶分类 光刻胶种类光刻胶种类 曝光波长曝光波长 技术节点技术节点 注释注释 g 线光刻胶 436nm 0.5m 以上 正性胶为主，主要原料为酚醛树脂和重氮萘醌化合物 i 线光刻胶 365nm 0.50.35m KrF 光刻胶 248nm 0.250.15m 正性胶和负性胶都有，主要原料为聚对羟基苯乙烯及其衍生物和光致产酸剂 ArF（干法）193nm 65130nm 正性胶，主要原料是聚脂环族丙烯酸酯及其共聚物和光致产酸剂 ArF（浸湿法）45nm 以下 资料来源：中国产业信息网，国元证券研究中心 半导体光刻胶配方比较稳定，其专用化学品的市场规模与半导体光刻胶的市场规模基本保持同比例变动。2017 年半导体光刻胶需求量较 2016 年增长 78%，达到 12亿美元的市场规模。随着下游应用功率半导体、传感器、存储器等需求扩大，未来光刻胶市场将持续扩大。图图 13：全球半导体光刻胶市场规模全球半导体光刻胶市场规模 资料来源：中国产业信息网,国元证券研究中心 在半导体应用领域，汽车电子、物联网等的发展会在一定程度上增加对 g 线、i 线光刻胶的需求。预计 g 线正胶今后将占据 50%以上的市场份额，i 线正胶将占据 40%左右的市场份额，DUV 等其他光刻胶约占 10%的市场份额。光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率以及可靠性的关键性因素。光刻光刻工艺的成本约占整个芯片制造工艺的工艺的成本约占整个芯片制造工艺的 35%，耗时占整个芯片工艺的，耗时占整个芯片工艺的 40%60%，是半导体制造中的核心工艺。光刻胶材料约占光刻胶材料约占 IC 制造材料总成本的制造材料总成本的 4%，是半导体集成电路制造的核心材料。1.3.2 面板光刻胶：用于形成面板显示颗粒面板光刻胶：用于形成面板显示颗粒 面板光刻胶在 LCD 的加工中主要用于制作显示器像素、电极、障壁、荧光粉点阵等。为了制作大屏幕、高分辨率平板显示器，需要重复丝印十几次才可以达到几十微米至一百微米以上的厚度，精度误差大，必须通过光刻技术来实现。1167.2 1205.2 1297.3 1415 1549.5 1694.8 1853.2 050010001500200005001000150020002500300035002016201720182019E2020E2021E2022E销售量（千加仑）销售金额（百万美元）请务必阅读正文之后的免责条款部分 13/43 在 LCD 制造中，图形加工大多使用紫外正性光刻胶。紫外正胶主要由感光胶、碱溶性树脂和溶剂组成，是一种透明红色粘性液体，可使用醇、醚、酯类等有机溶剂稀释。该光刻胶遇水产生沉淀，受热和光发生分解，是一种可燃性液体。基板粘附性好，具有较好的曝光宽容度和显影宽容度，显影后留膜率高，具有良好的涂覆均匀性。光刻胶在面板制造中的作用机理如下图所示。图图 14：面板面板光刻胶曝光机理光刻胶曝光机理 资料来源：现代显示，国元证券研究中心 面板光刻胶技术壁垒较高，日韩企业占据极大市场份额，如 JSR、住友化学、三菱化学等公司，市占率超过 90%。表表 4：LCD 主要供应商主要供应商 光刻胶种类光刻胶种类 主要供应商主要供应商 市场占有率市场占有率 面板黑色光刻胶 TOK、CHEIL、新日铁化学、三菱化学、ADEKA 等 90%面板彩色光刻胶 JSR、LG 化学、CHEIL、TOYO INK、住友化学等 90%资料来源：国元证券研究中心整理 1.3.3 PCB 光刻胶：用于形成印制电路光刻胶：用于形成印制电路 PCB(Printed circuit board）是印制线路板的简称，俗称电路板，是电子产品的基本组成部分之一，PCB 市场是当代电子元件业最活跃的产业，被誉为“电子产品之母”。PCB 板的加工制造过程涉及图形转移，即把生产菲林上设计的图像转移到衬底板上，此时会使用到光刻胶。基本过程如下：首先在衬底表面形成一层光刻胶薄膜，然后紫外光通过掩膜板照射到光刻胶薄膜上，曝光区域发生一系列的化学反应，再通过显影的作用将曝光区域（正性）或未曝光区域（负性）溶解并去除，最后经过固化、蚀刻、退膜等一系列过程将图形转移至衬底。PCB 光刻胶的主要类型有干膜光刻胶、湿膜光刻胶以及光成像阻焊油墨等。干膜光刻胶是指在精密的涂布机上和高清洁度的条件下，将预先配制好的液态光刻胶均匀涂布在载体聚酯薄膜（PET 膜）上，经过烘干、冷却，覆上聚乙烯薄膜（PE 膜），最终收卷而成的薄膜型光刻胶。相对于干膜光刻胶，湿膜光刻胶可以获得更为精细的电极结构。综合来说，干膜操作简单，设备投入小，门槛低；湿膜成本低，设备投入大，特性好，适合实力强的公司和高难度 PCB 加工。而光成像阻焊油墨的作用是 请务必阅读正文之后的免责条款部分 14/43 形成线路的永久保护层，防止焊锡搭线造成短路，保证印制电路板在制作、运输、贮存、使用上的安全性和电性能不变性。PCB 光刻胶主要用于中低端产品，技术壁垒相对较低。PCB 市场竞争激烈，属于劳动密集型产业，毛利率并不高。2006 2006 年起，我国成为年起，我国成为 PCBPCB 的最大生产国，也是的最大生产国，也是 PCBPCB光刻胶的最大使用国。光刻胶的最大使用国。1.4 全球市场规模有望百亿美元，国内需求占比两成全球市场规模有望百亿美元，国内需求占比两成 1.4.1 全球光刻胶市场规模全球光刻胶市场规模稳步增长稳步增长 全球光刻胶市场扩增，对光刻胶的总需求不断提升。在下游产业的带动下，预计国际光刻胶市场规模在 2022 年可能突破 100 亿美元。图图 15：全球全球光刻胶市场规模光刻胶市场规模（亿美元）（亿美元）资料来源：中国产业信息网,国元证券研究中心 据集邦咨询光电研究中心的数据显示，虽然近三年里国际 LCD 厂商面板的出货量较低，但 LCD 整体出货面积变大，这种现象可以通过大屏显示的市场扩增得到验证。LCD 面板的平均面积已经由 2007 年的 0.34 平方米/片增长至 2016 年的 0.52 平方米/片，年复合增长 4.7%，40 英寸以上 LCD 面板出货量占比从之前的 42.93%涨至77.31%。预计至 2019 年，65 英寸及以上尺寸的面板出货量将以 17%的年复合增长率大幅增长。未来几年厂商将继续推动面板的大尺寸化，尤其是 60 英寸以上面板出货量与出货面积将增加，LCD 行业仍有较大的增长空间。中国产业信息网预测，未来几年全球 LCD 光刻胶的需求量增长速度为 4%6%。1.4.2 国内光刻胶市场规模国内光刻胶市场规模约约 60 亿元亿元，本土光刻胶增长快速本土光刻胶增长快速 由于光刻胶产品的技术要求较高，中国光刻胶市场基本由外资企业占据，国内企业市场份额不足 40%，高分辨率的 KrF 和 ArF 光刻胶，其核心技术基本被日本和美国企业所垄断，产品也基本出自日本和美国公司，包括陶氏化学、JSR 株式会社、信越化学、东京应化工业、Fujifilm，以及韩国东进等企业。随着需求的增加和技术的进步，中国光刻胶产量也在逐年增加。据统计资料显示，2017 年中国光刻胶行业产量达到 7.56 万吨，较 2016 年增加 0.29 万吨，其中，中国本土光刻胶产量为 4.41 万吨，与 7.99 万吨的需求量差异较大，说明我国供给能力还需提升。得益于我国平面显示和半导体产业的发展，预计我国光刻胶市场需求0204060801001202010201120122013201420152019E2022E 请务必阅读正文之后的免责条款部分 15/43 在 2022 年可能突破 27.2 万吨。图图 16：中国光刻胶产量（万吨）中国光刻胶产量（万吨）图图 17：中国本土光刻胶产量（万吨）中国本土光刻胶产量（万吨）资料来源：智研咨询,国元证券研究中心 资料来源：智研咨询,国元证券研究中心 图图 18：中国光刻胶需求量（万吨）中国光刻胶需求量（万吨）图图 19：中国光刻胶市场规模（亿元）中国光刻胶市场规模（亿元）资料来源：智研咨询,国元证券研究中心 资料来源：智研咨询,国元证券研究中心 在光刻胶生产种类上，我国光刻胶厂商主要生产 PCB 光刻胶，面板光刻胶和半导体光刻胶的生产规模较小，相关光刻胶主要依赖进口。随着我国面板生产技术取得巨大突破，国内 LCD 面板产能扩增迅速，液晶面板市场需求持续领跑全球。随着国内厂商在 LCD 市场的比重逐渐加大，国内面板光刻胶的需求也会持续增长。3.13 3.9 5.18 6.25 7.07 7.27 7.56 01234567820112012201320142015201620172.25 2.32 2.44 2.82 3.25 3.75 4.41 00.511.522.533.544.5520112012201320142015201620173.51 4.3 5.61 6.7 7.44 7.61 7.99 0123456789201120122013201420152016201730.4 34.8 40.2 46 51.7 53.2 58.7 0102030405060702011201220132014201520162017 请务必阅读正文之后的免责条款部分 16/43 2.三大产业产能加速向国内转移，高端制造国产化浪潮势三大产业产能加速向国内转移，高端制造国产化浪潮势不可挡不可挡 2.1 PCB 国产化率国产化率 50%，成本优势，成本优势助助力力大陆大陆企业进一步扩张企业进一步扩张 PCB（印刷电路板）产业是电子元件细分产业中比重最大的产业，技术和市场条件均已成熟，PCB 产业重心不断向亚洲地区转移，而亚洲地区产能又进一步向大陆转移，形成了新的产业格局。在 2000 年以前，全球 PCB 产值 70%分布在欧洲、美洲（主要是北美）、日本等三个地区。而随着产能转移的不断进行，现在亚洲地区 PCB 产值接近全球的 90%，中国大陆成为了全球 PCB 产能最高的地区。同时，亚洲地区内产能在近几年内呈现出由日韩及台湾地区向中国大陆地区转移的趋势，使得大陆地区 PCB 产能以高于全球水平 5%7%的速度增长。2017 年中国 PCB 产值达到 289.72 亿美元，占全球总产值的 50%以上。受益于下游电子消费品市场回暖，2017 年全球 PCB 行业总产值达到 552.77 亿美元，同比增涨 1.97%，重新进入上升通道。根据 Prismark 预测，2022 年全球 PCB产值有望达到 760 亿美元，2017-2022 年行业 CAGR 将维持在 3.2%左右，主要增长点在中国大陆。图图 20：2013-2016 年年 PCB 产业产能占比产业产能占比 资料来源：中国产业信息网，国元证券研究中心 全球 PCB 产业东移，尤其重心不断向中国大陆转移的原因在于成本优势。近年来随着经济不断发展，中国 PCB 生产制造的上下游产业链配套逐步完善，同时劳动力成本虽然有逐年增加的趋势，但相比欧美日韩，依然相当低廉。产业链完善加上低廉的劳动力，在中国设厂具有明显的成本优势。随着产业东移，我国也已成为全球最大的 PCB 光刻胶生产基地，2015 年我国 PCB 光刻胶产值达 12.6 亿美元，占全球市场份额高达 70%。随着 PCB 光刻胶的技术升级，分辨率更高、成本更低的湿膜光刻胶将会替代掉部分干膜光刻胶市场份额，根据辐射固化委员会的数据，2013 年我国湿膜光刻胶的应用比例为 35%，需求量为3.2 万吨，预计我国湿膜光刻胶需求增速将达到 6%，可估算 2018 年我国湿膜光刻0%10%20%30%40%50%60%2013年 2014年 2015年 2016年 中国大陆 日韩 中国台湾 欧美 请务必阅读正文之后的免责条款部分 17/43 胶需求量将达到 4.3 万吨，按照平均销售单价 3.2 万元/吨（不含税），市场规模将达到 14 亿元。整体来说，PCB 产业对光刻胶的技术要求较低，PCB 光刻胶在光刻胶产品系列中属于较低端，目前国产化率已达到国产化率已达到 50%，并