光刻胶量产只是突破的第一步

正文

近日华科公布了T150A光刻胶量产的消息。

光刻胶材料分为G线、I线、KrF、ArF和EUV五代产品，华科的T150A属于第三代的KrF系列，适用于干式光刻机，并不是最顶尖的技术，极限工艺在120纳米，想要更高制程需要借助3D堆叠工艺。

关键词在于原材料全部国产化，之前大部分国产光刻胶实际上我们只搞出了配方，树脂、感光剂、光刻胶溶剂等关键原材料扔要进口，再结合9月份工信部公开推广的两款DUV光刻机，至少可以预估，制程在120纳米以下的国产化芯片生产线有望搭建。

如果有完整的芯片产业链，就可以不停的试验，原理知道的话，工程问题只是缺少有效的组织方式，资金，人才和时间。

光刻胶国产化的难点是什么？

没有光刻胶，光刻机就是一堆废铁。

芯片并不是光刻机直接在晶圆上刻出来的，而是需要再晶圆表面上先涂抹一层光刻胶，用来做曝光，简单来说就是把芯片电路的布局刻在上边，类似胶卷相机曝光，才有后续显影、蚀刻等工序，因此光刻胶被称为“微纳世界的画家 ”。

光刻胶市场规模并不大，2023年全球光刻胶销售额是22亿美元，其中日本占据了90%的市场份额，中芯国际这种龙头企业每年的采购额大概也就是4——5亿人民币，投资回报率很有限，日本产品物美价廉，很难吸引到民间资本长时间投入攻关。

光刻胶研发门苦生意，研发周期长，工程量大，是典型的经验学科，研发需要挨个尝试几百个、几千个树脂、光酸和添加剂，上万种排列组合，多拜拜锦鲤，可能成功率更高。

产业链上也缺乏国内配套厂商，树脂占到光刻胶原材料成本的50%，决定光刻胶的硬度、附着力等基本属性，但是国内化工厂办法生产，基本依赖进口，聚甲基丙烯酸酯类树脂（PMMA）是ArF光刻胶的重要原料，低端PMMA是制造亚克力板的材料，我国产能过剩，光刻胶的原料PMMA需要高度定制化，国内是空白。

某种程度上，光刻胶和光刻机的关系可以比作墨水和圆珠笔芯的关系，因为光刻胶验证周期长，需要客户的高度配合，墨水需要匹配对应的圆珠笔芯，光刻胶的研发也会适配专门的晶圆厂工艺，专品专用，这也是门槛最高的地方。

甚至于光刻胶厂商的上游原料供应商也需要得到晶圆厂的认可， 更换原材料供应商还要得到晶圆厂的许可，这就极大提高新入局者的时间成本。

这种上下游高度绑定的业态形式反而是日本擅长的，在组织形式上，日本光刻胶企业垂直化特征显著，材料和零部件本土配套，本土供应，20世纪70年代日本政府组织的VLSI项目积累了大量半导体技术，虽然后续芯片行业走向全球分工的模式，但是化工厂难以搬迁，背靠先进的化工技术，日本在光刻胶领域逐渐形成垄断优势。

我国光刻胶还面临着专利壁垒，光刻胶领域46%的专利是日本持有，专利持有的前十大公司全部是日企，中国只有7%，很多技术要么绕开，要么就需要缴纳专利授权费。

在A股上，光刻胶相关的企业大概有20家，包括中科新材等企业，是我国光刻胶攻关的中坚力量，从全球视角来看，力量过于分散，目前光刻胶全球顶尖厂商只有七八家，单中国就有二十多家，半导体专家杜广宇也表示，需要加速整合，未来两三年形成两三家领军企业方是正道。

半导体产业链的联动

消息连起来看更有意思，T150A光刻胶量产消息公布之前，工信部就已经开始推广使用干式ArF和KrF光刻机，两者可以匹配使用，这次的半导体产业链的突破是全方位的。

从华科公布的消息看，T150A光刻胶的不仅实现了配发的自主，还在原材料上全部实现了国产化，聚对羟基苯乙烯类树脂的制造和后续处理工艺上全部实现了国产化，离不开上游化学厂商的努力，就拿最关键的树脂原料看，根据《2024年全球及中国PHS树脂（聚对羟基苯乙烯）产业深度研究报告》的内容，八亿时空已经具备百公斤级别PHS树脂量产能力。

在验证中发现T150A中密集图形经过刻蚀，下层介质的侧壁垂直度表现优异，对于3D的堆叠工艺来说非常重要，比如三星 2021 年量产的第七代 3D NAND 堆叠至 176层，采用双堆叠制程。

因为KrF光刻胶毕竟只是第三代材料，单次蚀刻极限只能120纳米，距离最新的第五代材料EUV光刻胶相比仍然有较大差距，但是因为膜偏厚，在3D堆叠工艺上有较大操作空间，侧壁垂直度优异有利于提高良品率，可以看作针对我国现阶段先进制程芯片制造现实情况的专门改良。

光刻胶量产的关键步骤就是得到晶圆厂的认可验证，T150A这种级别的光刻胶，并不是国内首份，之前北京科华直接拿到了原厂的代理权，从时间点上判断，华科的T150A是为了给国产光刻机做专门的配套使用，验证周期大概是两年时间。

哈勃投资在光刻胶研发中也扮演着不可忽视的角色，在2021年给徐州博康投资3亿，无独有偶，徐州博康的组织形式上和日企高度类似，垂直性极强。

自从2006年开始，徐州博康已经在光刻胶领域布局了十余年，实现了“单体—树脂、光酸—光刻胶”的全产业链覆盖，徐州博康于2012年成为国际光刻胶巨头JSR的唯一非本土供应商，在2024年攻克了14纳米湿法光刻胶技术。

从光刻胶到光刻机，综合来看，华为在扶持中国半导体产业链上发挥了巨大作用，仅看2020年的数据，华为借助哈勃投资布局了25家企业，涉及材料、封装设备等多个环节，我们曾在《大国锁钥》提到过，很多产品不是中国造不出来，而是原有的供应链上下游绑定成为利益共同体，拒绝新玩家进入，同时集成商有垄断地位，利润率很高，所以对零部件成本并不敏感，这时候迫切需要供应链“链主”企业站出来，给到投资、订单和标准，培育自己的供应商生态体系。

华为、中芯国际、小米等企业就起到了“供应链链主”的作用。

比如华为2021年入股强一半导体（苏州）有限公司，强一半导体专门做MEMS探针卡，探针卡是芯片测试环节的核心零部件，占据整个测试治具总成本的70%，但是探针卡市场只有30亿美元，利润率不高，成本上并不合适，很可能赔钱， 国外龙头Form Factor等外企已经和台积电、三星等企业已经深度绑定。

华为为了生存，为了智能手机、AI芯片、路由器等产品能安全地造出来，只能重金扶持自己的小弟，前期的投资给到启动研发资金来外部输血，后期华为持续的订单让企业可以自己造血，如今强一半导体的探针卡已经大规模量产。

这就是为什么说零售端“链主”企业品牌的衰败是供应链衰退的开始，一朝天子一朝臣，当零售端企业易主后，意味着新技术、新产品的崛起，上游供应商无法转型就会被淘汰。

日本就是典型，随着日本家电品牌松下等品牌逐渐退出市场，家电零部件供应商基本换成了美的、海尔等企业的背景，2022年疫情期间日本家电严重缺货的原因是来自中国制造的零部件无法及时供应，目前家电零部件的第一梯队是美的等企业的自建工厂，剪切、冲击等技术领先，掌握核心零部件供应，如今在新能源汽车领域，也在出现类似的现象，下一个博世是谁？

技术问题初步突破，商业化任重道远

从工信部推广的干式ArF和Krf光刻机和华科的KrF光刻胶的突破来看，120纳米制程国产化技术上已经解决，问题来到了如何商业化。

根据台积电2024的财报显示，先进制程，也就是制程在2——7纳米的芯片贡献了晶圆收入的67%，今年第二季度营收208.2亿美元，同比增长32.8%，也是吃到了苹果Iphone17和英伟达AI芯片的红利。

成熟工艺虽然需求量巨大，但奈何利润率相对较低，赚钱辛苦，芯片制造又是重资产行业，台积电每年设备更新的费用都在上百亿美元，没有钱赚，就没办法持续下去，而且根据科创板日报的相关报道，T150A对标的是UV1610，在业内是“很常用的胶”，不具备稀缺性。

换言之，我们这次120纳米芯片国产化的突破在短时间内无法带来可观的收益，无论是国产的光刻机还是光刻胶，都很难卖出去，商业正循环难以建立。

仅仅在2018年我国从ASMR进口了94台Arf和KrF的光刻机，后续几年更是赶在ASMR出口许可证被美国撤销前加紧囤货，在使用寿命上，这些光刻机并没有到更换阶段，而且120纳米芯片代工微薄的利润，更是让代工厂缺乏更换国产设备的动力。

至于采用多重曝光或者3D堆叠制造先进芯片，就要考虑成本，在2019年台积电用最先进的DUV浸润式光刻机去做7纳米制程芯片良品率只有70%，就已经让台积电叫苦不迭，还是靠着有苹果和华为两个大客户不计成本的下单，才让台积电有钱做改进，也是经过了多年工艺迭代，良品率才从70%爬升到现在的90%。

华为突破重重封锁能做出麒麟9000S等尖端芯片，在代工环节采用的也是多重曝光工艺，比如SAQP（自对齐四重曝光），良品率一言难尽，“浸润式之父”林本坚曾估计，华为芯片良品率在 50%上下。

这种成本也只有旗舰机的价格能够承担，之前mate60系列的缺货，也有估计是华为将产能更多给到昇腾系列的AI芯片，10纳米和12纳米的制程要求意味着更高的良品率和更低的成本。

成本是商业化最大的障碍，只有能卖出去的才能叫产品，才能带动形成相关产业，卖不出去的叫实验室样品，或者是教授们的大号手办。

这次KrF系列光刻胶的突破本质解决的是有无问题，距离最新的EUV光刻胶仍然有着较大的差距，无法用于3纳米这些顶尖芯片的制作。

值得欣喜的是，这次突破是半导体产业链的全方位进步，谁也没有等谁，把光刻机比作枪，光刻胶比作子弹，这次我们是枪弹结合，可以迅速推进成熟制程芯片国产化进程，目前全球80%的芯片是28纳米以上的，可以满足大部分车载芯片、工业控制等设备的需求，至少能保证这些领域的自给自足，同时也给后续光刻机的研发积累的经验和人才 。

而且手里有剑不用和没剑可用是两回事，就拿日韩半导体争端来说，2018年韩国法院要求日本赔偿二战期间被强征的韩籍劳工，日本反手断供光刻胶，2019年韩国94%的光刻胶需要从日本进口。

那段时间三星等韩企甚至需要绕道中国才能买到光刻胶，为了摆脱依赖，首尔方面牵头成立基金会，进行EUV光刻胶研发，在2023年试制成功，给到了日本极大压力，后续在美国居中调停下，在2023年3月日本解除对韩国的光刻胶制裁。

韩日这种国家尚且如此，在供应链逐渐武器化的现在，底线思维下，供应链安全已经是头等大事，这也是一场成本之间的较量。

是我们能够用更少的钱突破被卡脖子的技术封锁，迅速占领市场后实现正向循环，还是西方能以更低的成本实现供应链替换，在忍受高通胀的代价下，再次培育出规模和中国相近的工业集群？

我还是比较相信300年一更替的王朝周期律，人性不会改变。

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