光刻胶作为芯片制造的核心材料，其重要性不言而喻，它直接关系到芯片的性能与良率。在全球半导体产业中，光刻胶的供应长期被少数国际巨头所垄断。近年来，中国在光刻胶领域取得了显著进展，但与日本等先进国家相比，仍存在明显差距。那么，中国光刻胶产业究竟差在哪里？中国企业又该如何突围呢？
01
光刻胶的基本概念与作用
光刻胶，作为一种独特的聚合物薄膜材料，通过紫外光、电子束或离子束等辐射源的照射，能够引发其内部的聚合或解聚反应。在半导体制造中，光刻胶扮演着将设计图案精确转移到硅片上的重要角色。
光刻胶根据其成像特性，主要分为正性和负性两大类。正性光刻胶在受到辐射后，曝光部分会发生化学反应并溶解于显影液中，而未曝光部分则保留在硅片上；相反，负性光刻胶则是曝光部分保持不变，而未曝光部分被溶解。
此外，根据所使用的曝光光源，光刻胶还可以进一步细分为紫外光刻胶、深紫外光刻胶、X射线胶和电子束胶等，以满足不同制造需求。
光刻胶的主要成分包括感光树脂、增感剂和溶剂。这些成分的选择和配比，对于光刻胶的性能具有至关重要的影响。感光树脂决定了光刻胶的化学反应性，增感剂则提高了光刻胶对辐射源的敏感性，而溶剂则负责调节光刻胶的流动性和涂覆性。通过优化这些成分的比例和配方，可以显著提高光刻胶的分辨率、对比度和灵敏度等关键性能指标。
02
国内光刻胶现状
近二十年间，中国政府高度重视光刻胶这一半导体制造关键材料的国产化进程，通过实施包括“02专项”在内的多项国家科技重大专项，给予政策和资金支持，推动行业快速发展。
在“02专项”的推动下，南大光电的控股子公司宁波南大光电成功研发出ArF(193nm)光刻胶，并通过了50nm闪存产品的客户使用认证，标志着中国在这一高端光刻胶领域取得了重要突破。同时，徐州博康也成功开发出ArF/KrF单体及光刻胶、I线光刻胶、封装光刻胶和电子束光刻胶等系列产品，进一步丰富了国内光刻胶的产品线。
此外，国内光刻胶企业的生产能力和技术水平也在不断提升。例如，国科天骥公司在滨州成立了生产基地，进行高档光刻胶及其相关有机湿电子化学品的小批量生产，并在随后实现了试生产。武汉太紫微光电科技有限公司也推出了T150 A光刻胶产品，并通过了半导体工艺量产验证，实现了配方全自主设计。
在国产化率方面，国内光刻胶行业也取得了显著进展。以PCB光刻胶为例，国产率已经达到了63%，湿膜及阻焊油墨基本实现了自给自足。在LCD光刻胶领域，触控屏光刻胶的国产化替代也在逐步推进，国产率不断提升。
尽管近年来中国在光刻胶领域取得了一系列重要突破，但目前国内光刻胶市场规模仍然相对较小。据数据显示，2023年中国光刻胶市场规模约为121亿元，仅占全球市场的不到两成，显示出国内外市场差距仍然显著。
特别是在高端光刻胶领域，国产光刻胶的市场份额较低。例如，对于7nm及以下先进制程技术所需的EUV光刻胶，国产化率更是不足1%。与日本等光刻胶技术领先国家相比，中国在光刻胶领域仍面临着巨大的挑战。
03
与日本的差距分析
日本在光刻胶行业的领导地位显著，全球五大光刻胶生产商中，四家是日本企业，包括JSR、东京应化、信越化学和富士胶片，这四家公司占据了全球超过70%的市场份额，在最高端的ArF和EUV光刻胶领域，市场占有率甚至超过90%。相比之下，中国的光刻胶市场规模仍然有限，且国产光刻胶在高端领域的市场份额较低。
日本早在1960年代就开始攻关光刻胶技术，建立了强大的知识产权基础。通过持续的技术创新与积累，形成了技术壁垒，使得日本光刻胶在性能上遥遥领先。而中国光刻胶发展起步较晚，与国外先进光刻胶技术相比，国内产品落后2~3代。
日本的光刻胶企业大多与财团紧密合作，形成了相对封闭但高效的竞争环境。不同企业在细分市场上各有所长，相互之间合作而非完全竞争，进一步巩固了市场地位。这样的产业生态使得一旦采用日本的光刻胶，晶圆厂很难转向其他品牌。
中国光刻胶企业虽然也在努力发展，但在产业链整合和生态系统建设方面还有较大差距。国内企业需要加强与下游晶圆厂的合作，形成完整的产业链，以提高市场竞争力。
04
产业链突破
中国在光刻胶领域要实现自主掌握并打破国际垄断，仍需跨越重重挑战，但已展现出积极的进展与潜力。
针对光刻胶技术的复杂性，中国科研机构与企业正多点发力，力求在技术上取得突破。
例如，湖北九峰山实验室与华中科技大学的团队成功研发了新型化学放大光刻胶，提高了成像质量与分辨率；清华大学与浙江大学的联合团队则创新性地提出了“点击光刻”方法，并开发出超高感光度光刻胶，显著降低了曝光剂量，提升了光刻效率。
技术产业化是必经之路，仅有技术突破是不够的，必须将其转化为实际生产力。
中国已有多家光刻胶企业，如南大光电、国科天骥等，在产业化方面取得了显著进展。彤程新材作为中国光刻胶领域的佼佼者，不仅掌握了高档光刻胶研发技术，还拥有全面的产品线，包括G线、I线、KrF、ArF和EUV光刻胶，并在多个领域实现了国产替代。
借鉴日本经验，中国需与下游企业深度合作，形成自主可控的产业链。
这意味着，除了光刻胶本身，还需要在光刻机等其他关键设备上取得突破。尽管全球光刻机市场主要由美日企业主导，但中国仍在努力提升光刻机的国产化率。目前，我国光刻机的国产化率不足3%，2023年进口光刻机数量高达225台，进口金额高达87.54亿美元，进口金额创下历史新高。仅有上海微电子等企业在DUV光刻机领域已取得一定成果。
总之，中国在光刻胶领域的发展虽面临诸多挑战，但已展现出强大的研发实力与产业化潜力。未来，需继续加大研发投入，推动技术产业化，并建立完整的产业生态体系，以实现光刻胶领域的自主可控。
来源：半导体材料与工艺设备
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