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中国光刻胶国产化前景如何?

2019-06-24

光刻胶是一种感光材料,在光的照射下发生溶解度的变化,可以通过曝光、显影及刻蚀等操作将掩膜板上的图形转移到衬底上。光刻胶是集成电路制造的核心材料,直接影响到集成电路芯片上的集成度、运行速度及功耗等性能。

 

在摩尔定律的推动下,集成电路的集成度不断提高,光刻胶技术也在不断发展,先后经历了宽谱光刻胶、g/i线光刻胶、248nm光刻胶、193nm光刻胶等,发展到了目前较为先进的EUV光刻胶。光刻胶材料的发展也从最初的环化橡胶体系到酚醛树脂体系,再到聚对羟基苯乙烯体系及丙烯酸共聚物体系,分辨率不断提高,材料对工艺的推动作用越发明显。

 

——南大光电、上海新阳等努力进军高端光刻胶业务

 

2019622日,南大光电发布公告,为了集中精力和资源做强主营业务,增强公司可持续发展能力,拟将持有北京科华微电子材料有限公司(以下简称“北京科华”)31.39%的股权全部转让,并随后公布了《江苏南大光电材料股份有限公司拟出售所持有的北京科华微电子材料有限公司31.39%股权所涉及的北京科华微电子材料有限公司股东全部权益价值资产评估报告》。本次交易完成后,公司不再持有北京科华股权。

 

北京科华微电子材料有限公司是一家中美合资企业,成立于2004年,产品覆盖KrF248nm)、I-lineG-lineEUV光刻胶及配套试剂供应商与服务商,也是集先进光刻胶产品研、产、销为一体的拥有自主知识产权的高新技术企业。

 

科华微电子拥有中高档光刻胶生产基地:2005年,建成百吨级环化橡胶系紫外负性光刻胶和负性光刻胶配套试剂生产线;2009年,建成高档G/I线正胶生产线(200/年)和正胶配套试剂生产线(200/年);201212月,科华微电子建成248nm光刻胶生产线。

 

截至20181231日,北京科华微电子材料有限公司的股东情况:

序号

股东名称

出资额(万美元)

出资比例

1

美国Meng Tech公司

213.52

33.81%

2

江苏南大光电材料股份有限公司

198.24

31.39%

3

北京工业发展投资管理有限公司

109.43

17.33%

4

西藏汉普森创业投资管理有限公司

66.64

10.55%

5

安徽高新同华创业投资基金(有限合伙)

31.58

5.00%

6

杭州诚和创业投资有限公司

12.12

1.92%

合计

631.53

100%

 

科华微电子产品技术先进,拥有国内或国际专利数项,产品质量稳定,是中芯国际、华润上华、杭州士兰微、吉林华微电子、三安光电、华灿光电、德豪光电等行业顶尖客户的稳定合作伙伴。

 

南大光电对转让之事做出解释:一、北京科华微大股东有对北京科华自身发展的要求,提出希望南大光电转让北京科华的全部股权。二、转让北京科华股权,对公司推进“ArF193nm光刻研发和产业化项目”没有任何影响:1.公司已组成光刻胶独立的研发团队。2.公司2017年获得国家02专项“193nm光刻胶及配套材料启动项目”的立项,并获得中央财政补贴1,816.65万元。在公司组建的光刻胶独立研发团队努力下,建成1500平方米的光刻胶研发中心,建成百升级光刻胶中试生产线,产品研发进展和成果得到业界专家的认可。32018年公司成立了光刻胶事业部,并成立了宁波南大光电材料有限公司。4.“ArF193nm光刻研发和产业化项目”获得国家02专项的正式立项,并于20181211日收到了中央财政拨款13285万元。5.公司于20181221日通过了《关于投资实施国家02专项ArF光刻胶产品的开发与产业化项目的议案》和《关于使用部分超募资金投资“ArF光刻胶产品的开发与产业化”项目的议案》。由公司作为牵头单位承担的国家02专项“ArF光刻胶产品的开发与产业化项目”已经国家科技部批准立项。本项目总投资额为65,557万元人民币。

 

无独有偶,2019510日,上海新阳发布公告称,经公司与合作方充分沟通并达成一致,公司拟以 0 元受让合作方持有的上海芯刻微公司20%股权,并解除双方签订的《193nm光刻胶项目合作开发协议》及基于“开发协议”达成的一切合作。

 

该合作协议于20183月与邓海博士技术团队签订,并于20185月正式设立上海芯刻微材料技术有限责任公司。该公司原定注册资本为 1亿元人民币,上海新阳出资 8000 万元人民币,占目标公司股权的 80%;邓海博士技术团队出资 2000 万元人民币,占目标公司股权的 20%。不过,邓海博士技术团队并未实际出资,故此,上海新阳在2018年报中写道,其对芯刻微的认缴比例80%,出资比例为100%,对芯刻微的直接持股比例为100%

 

而早在20178月,上海新阳就曾宣布以自有资金在韩国设立全资子公司,企图通过韩国子公司组织技术团队开展黑色光刻胶产品的研发和测试,待产品成熟后转移至上海生产。但仅半年之后,上海新阳就终止了对外投资设立韩国全资子公司。上海新阳对此表示,受多种因素影响,公司现阶段无法完成在韩国设立子公司的注册工作,公司未来考虑采取其它方式进行平板显示产业用的黑色光刻胶产品的研发及生产。

 

目前,上海新阳193nm光刻胶产品处于实验室研发阶段。重重受阻的光刻胶之路,该何去何从?

 

——海外巨头控制全球95%高端光刻胶市场,国产化亟待突破

 

SEMI统计,2017年全球集成电路用光刻胶市场总值约为23.5亿美元。全球能够生产光刻胶的企业比较少,主要由美国Shipley(已被陶氏收购)、Futurrex;德国Microresist TechnologyAllresist;日本东京应化、JSR、信越化学、住友化学;瑞士GES;韩国东进化学、东有精细化学;台湾长春集团、亚洲化学等,这些企业占据全球超过95%的市场份额。

 

2015-2017年全球晶圆制造用光刻胶市场竞争格局

1.jpg

来源:中金公司,亚化咨询

 

中国光刻胶生产技术与国际先进产品相差几代。现有的多家企业虽已能满足PCB用光刻胶的生产,并能供应部分FPD用光刻胶,但对于高端IC用光刻胶领域仍然停留在初级阶段。目前中国真正从事集成电路用光刻胶研发生产的企业不足5家,主要有北京科华微,瑞红电子、晶瑞股份、南大光电等。公开数据显示,2017年中国半导体行业光刻胶消耗量约为1.13万吨,国产化率仅为5%8英寸及以上半导体晶圆用产品本土化率不足1%,还有许多需要攻克的关键技术。

 

—   EUV光刻胶已成为下一代光刻胶材料的战略制高点

 

目前最为成熟的光刻技术是193nm浸没式光刻工艺,经多重曝光后其能够实现的特征尺寸已经可以达到30nm以下。但随着摩尔定律的不断推进,该工艺已很难满足22nm节点以下的光刻需求。2015年,国际半导体技术发展路线图已将曝光光源波长为13.5nm的极紫外(EUV)光刻技术作为实现22nm节点以下的最可行方案,而与之配套的EUV光刻胶逐渐成为下一代光刻胶的研发重点!

EUV光刻胶领域全球专利申请量

年份

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

申请量

6

2

7

11

15

23

48

60

57

48

年份

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

申请量

61

68

104

100

127

164

92

42

21

15

2004年以前,EUV光刻胶技术处于孕育期。2011年前后,EUV光刻技术受到极大关注,EUV光刻胶相关专利申请量也呈爆发式增长。

 

排名

申请企业

申请量

1

富士胶片

422

2

信越化学

137

3

住友化学

119

4

罗姆哈斯

54

5

松下电器

23

6

DOW

19

7

东京应化

14

8

JSR

12

9

出光兴产

11

10

三星电子

10

 

在申请量前十的企业方面,日本企业占据七席,富士胶片、信越化学、住友化学排名前三,申请量遥遥领先,日本在EUV光刻胶领域的技术优势十分明显。

 

中国也在积极布局EUV光刻胶领域,20185月,北京科华微电子国家科技重大专项(02专项)EUV光刻胶项目顺利通过国家验收。“极大规模集成电路制造装备与成套工艺”专项(02专项)项目“极紫外光刻胶材料与实验室检测技术研究”由中国科学院化学研究所、中国科学院理化技术研究所、北京科华微电子材料有限公司联合承担。经过项目组全体成员的努力攻关,完成了EUV光刻胶关键材料的设计、制备和合成工艺研究、配方组成和光刻胶制备、实验室光刻胶性能的初步评价装备的研发,达到了任务书中规定的材料和装备的考核指标。项目共申请发明专利15项(包括国际专利5项),截止到目前,共获得授权专利10项(包括国际专利授权3项);培养了博士研究生9名,硕士研究生1名。