国产半导体光刻胶静待突破

从历史政策来看，无论是特朗普还是拜登政府，美国对中国半导体产业的封锁和制裁措施一直在不断升级。拜登政府离任之际，还加强了对华投资限制，特别是在半导体、量子技术和人工智能领域。特朗普的回归很大程度上会导致美国对华半导体限制力度进一步加大，核心半导体设备和材料自主可控的必要性进一步增强。

日本曾依托光刻胶市场地位对韩国实施封禁

日本在全球光刻胶市场中占据主导地位，拥有约90%的市场份额，特别是在高端光刻胶领域。根据日本财务省2022年4月的数据，目前日系厂商在全球光刻胶市场上的份额占比约为90%，分别为JSR 26%，东京应化 25%，信越化学 16%，住友化学 13%，富士胶片 10%。与此同时，在最先进的EUV光刻胶市场上，东京应化、信越化学、JSR、住友化学则占据了几乎全部的全球市场份额。

正是基于上述这般全球市场的绝对垄断地位，日本政府在美国的施压下对关键光刻胶等半导体材料的出口有一定的限制，其中影响最为深远的就是在2019年7月，日本断供韩国光刻胶事件，造成韩国日均亏损260亿人民币。当时日本政府宣布对韩国实施出口管制，限制包括光刻胶在内的三种关键半导体材料的出口，其余两种是氟聚酰亚胺、氟化氢。这一举措对韩国半导体产业造成了严重打击，因为韩国高度依赖日本的光刻胶供应，超过90%的光刻胶需要从日本进口，其中EUV光刻胶更是几乎完全依赖日本厂商生产。

韩国政府为应对日本的断供，政府和企业采取了一系列措施：

1、多元化进口来源，即，三星电子通过与日本企业东京应化TOK合作建立EUV光刻胶工厂，并从比利时的JSR合资公司获得EUV光刻胶供应，缓解了部分压力，并在中国设立合资厂生产高纯度氟化氢。

2、推动本土光刻胶生产，即，推动美国陶氏化学在韩国投资建设光刻胶生产线，进一步保障了韩国半导体企业的材料供应。

3、全系自主研发，即，三星集团投资数十家本土半导体设备和材料厂商。2022年12月，这笔投入终于获得了回报。当时三星集团宣布，东进半导体研发的 EUV 光刻胶已成功应用于其芯片工艺生产线。东进半导体成为韩国第一家将 EUV 光刻胶本土化至量产水平的公司。

继韩国举国之力，耗时四年成功突围日本企业的垄断，仅仅过去三个月之后，2023年3月，日本政府决定解除向韩出口上述三种关键半导体材料的限制措施，将韩日出口贸易恢复至2019年7月之前的状态。上述整体分析看来，在日本断供之后，三星电子尽管坐拥EUV光刻机，但在先进制程的工艺开发和产品量产上节奏依然被打乱，产生了影响深远的连锁反应，长期合作伙伴高通被台积电挖走，自家Exynos处理器的迭代进度也陷入被动，国家因此所付出的代价皆十分巨大。

与此同时，日本政府现阶段持续在强化这一关键产业环节的干预能力，意在将其光刻胶产业“国有化”。2023年6月，日本政府通过其支持的日本投资公司（JIC）以9093亿日元，约64亿美元，收购了全球最大ArF光刻胶制造商日本JSR公司。此次收购完成后，JSR将从东京证券交易所退市，并可能在未来几年内重新上市。此次交易得到了日本政府的全力支持，目的是为了确保其关键产业不被海外公司收购，并维护日本半导体产业的核心竞争力。而该笔交易的关键之处在于，作为全球半导体光刻胶领域的巨头JSR，被收购后将直接服务于日本政府的利益，而非纯粹的商业利益。在此之前，日本政府就已变相加入美国对华出口管制行列，限制向中国出口包括尼康ArF光刻机在内的一系列先进芯片制造设备。ArF光刻胶是目前应用最主流的工艺节点，广泛应用在130nm-14nm各大制程，中国目前国产化率大致上还不足1%，同当年韩国所面临的处境相当。值得注意的是，东京应化也在2023年将其主要的大陆合资子公司长春应化（常熟）有限公司股权转让给了合作伙伴，在中国市场的经营模式出现了重大的调整信号。

美国政府近期对日本施加了压力，敦促其对中国实施光刻胶禁售，以遏制中国芯片产业的发展。虽然日本与中国的经济联系紧密，中国是日本最大的贸易伙伴之一，因此日本在决定是否配合美国时面临两难境地。尽管如此，有证据表明日本可能会响应美国的要求，即，美国国会众议院设立的“中国问题特别委员会”多次警告日本政府，如果未能实现对华禁售光刻胶等关键设备，将对日本相关公司实施制裁。

垄断并非牢不可破，但前路漫漫

2024年全球光刻胶市场规模有望首次突破百亿美元，但与全球整个半导体市场规模相比而言，其占比仅仅只是1%有余，市场规模较小，这也是企业不愿在光刻胶领域投入大量时间和资金的主要原因。通常按应用领域划分，光刻胶主要分为三大类，即，半导体光刻胶、PCB光刻胶、LCD光刻胶，其中技术门槛最高的就是半导体光刻胶，这也是本文主要探讨的核心。与此同时，光刻胶产品客户端验证周期长，从研发成功到进入客户验证阶段并被大规模使用，通常需要2-3年的时间。这一过程不仅耗时漫长，而且需要与光刻机、掩膜版等多个步骤配合，增加了研发和验证的成本。也正是基于上述原因，一旦客户选定供应商后，通常不会轻易更换，新供应商很难突破客户的壁垒。此次半导体对华制裁的大背景之下，借此国产替代政策助力，突破客户壁垒，是挑战也是机遇。

中国现阶段对日本光刻胶的依赖程度非常高，从日本进口的光刻胶占比超过50%。这一比例在过去三年中保持稳定，表明中国在光刻胶领域高度依赖日本的供应。中国海关总署数据，2023年，中国从日本进口的光刻胶进口额为9.8亿美元，同期中国从全球范围的光刻胶进口总额为19.3亿美元，进而日本是主要进口来源国，占比高达50.7%。此轮半导体周期，国内外晶圆厂大规模逆周期进行产能扩张，进而全球半导体光刻胶市场需求呈现稳步上升态势。值得注意的是，中国光刻胶市场仍存在一定的贸易逆差，ArF光刻胶130nm-14nm制程绝大部分依赖进口，14nm以下先进制程的EUV光刻胶更是急需突破研发及规模量产的重重壁垒，国产化依旧前路漫长。

国产光刻胶的最新研发量产情况是，国内企业在光刻胶领域取得了显著进展，尤其是在g线、i线和KrF光刻胶方面已经实现了一定程度上的国产替代。中端光刻胶方面，KrF光刻胶的国产化率正在快速提升，目前KrF光刻胶的国产化率大致上为5%左右，同时在研发上近期也取得了突破。2024年10月，武汉太紫微光电科技有限公司推出的T150A光刻胶产品确实已经通过了半导体工艺量产验证，并实现了配方全自主设计。这一成就标志着国内企业在光刻胶领域取得了重大突破，有望开创国内半导体光刻制造的新局面。T150A光刻胶在性能参数和优势方面表现出色，具体如下：

1、极限分辨率：T150A光刻胶在光刻工艺中展现出的极限分辨率达到120nm，这是衡量光刻胶性能的重要指标。

2、工艺宽容度：相较于国外同系列产品UV1610，T150A的工艺宽容度更大，意味着在光刻过程中能够容忍更大的工艺偏差，从而提高生产效率和良品率。

3、性能稳定性：T150A光刻胶具有较高的稳定性，能够在长时间的生产过程中保持稳定的性能。

4、坚膜后烘留膜率：T150A光刻胶的坚膜后烘留膜率优秀，这对于后续工艺的顺利进行至关重要。

5、对后道刻蚀工艺的友好性：T150A中密集图形经过刻蚀后，下层介质的侧壁垂直度表现优异，这对后道刻蚀工艺非常友好。

这些性能指标表明，T150A光刻胶不仅能够满足当前半导体制造的需求，还能对标国际头部企业主流KrF光刻胶系列，具备与国际主流产品竞争的能力，这对于推动国产光刻胶产业化和自主可控具有重要意义。

高端光刻胶方面，ArF光刻胶广泛应用于130nm-14nm制程，是目前国内市场需求的主流。国内多家企业以南大光电、彤程新材为首，在ArF光刻胶的研发和产业化方面，现阶段取得了不错的进展，部分产品已进入批量验证阶段，但整体水平仍处于起步阶段，与国际先进水平相比有明显差距，目前国产化率大致上还不足1%。高端光刻胶的保质期较短，通常只有6个月左右，这使得当年韩国在应对突发供应中断时面临较大挑战，无法进行大规模战略囤货。以史为鉴，中国现阶段所面临的被动处境与当年的韩国很大程度上是一样的，甚至还有过之无不及，因为当年的韩国还能有外援，断供后从欧美获得了高端光刻胶的供应及其相应本土化生产线建设的支援。2020年4月，南大光电成为中国首个购买ASML 193nm波长浸没式光刻机的企业，此光刻机理论上可以生产出14nm制程以下的芯片。并于一年之后，2021年南大光电的ArF光刻胶先后通过长江存储和武汉新芯两家芯片制造企业的验证，成为国内首个通过验证的ArF光刻胶产品，制程分别是50nm的存储芯片，以及55nm的逻辑芯片。同时进展较快的还有彤程新材，其部分ArF/ArFi光刻胶产品已于今年2024年4月通过国内芯片厂验证，取得小规模量产订单，已开始批量供货，并预计多支ArF/ArFi产品将在今年下半年逐步实现量产导入。

此处结合今年9月份国家工信部发布的两款国产DUV光刻机来看，分别是，ArF干法光刻机：65nm芯片制程，以及KrF干法光刻机：110nm芯片制程，再将上述10月份国产T150A光刻胶量产突破结合起来看，不难发现，两者可以匹配使用，此次国产半导体产业链的突破是历史性全方位的，至此国家有望首次搭建120nm制程以下高度国产化的芯片生产线。虽然120nm成熟制程短时间内难以形成规模商业化盈利，但在半导体供应链日渐武器化的全球变幻莫测局势之下，国家供应链安全首先要解决的是从无到有的问题，而不是商业化主要障碍的成本问题。中国有了安全自主的芯片产业链，就可以不停地进行芯片生产迭代，进而形成半导体上下游产业链生产工程问题的正向反馈。国产反馈闭环一旦成型，那么接下来芯片生产工程问题就更取决于有效的组织管理，资金、人才和时间。

最后值得一提的是，国家政策在支持国产光刻胶发展方面采取了多种措施。时间跨度最长的是，2008年国家科技部发布的《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》项目（即“02专项”）重点支持光刻胶的研发和产业化。彤程新材、晶瑞电材和南大光电分别承担了KrF光刻胶、I线光刻胶和ArF光刻胶项目的研发，晶瑞电材、南大光电、彤程新材已分别于2018年、2021年、以及2024年通过国家项目验收。