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原材料国产自主供应:光刻胶本土替代关键环节

来源:杏彩体育官网登录入口发表日期:2023-12-05 22:42:24浏览量:1

  目前光刻胶自主化是必然趋势,但也需要正视国内光刻胶产业所要面临的重重困难。目前半导体光刻胶低端线已实现国产化,光刻胶企业正在加快高端光刻胶的研发和验证进程。

  光刻技术是指利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将图形传递到介质层上,形成有效图形窗口或者功能图形的工艺技术,是光电信息产业链中的核心环节之一。在大规模集成电路的制作的完整过程中,光刻和刻蚀技术是精细线路图形加工最重要的工艺,决定着芯片的最小特征尺寸。

  光刻胶是光刻工艺中最核心的耗材,其性能决定着光刻质量。光刻胶是微电子领域微细图形加工核心上游材料,也是精细化工技术壁垒最高的材料。光刻胶所在的产业链覆盖范围十分普遍,从上游基础化工材料行业、精细化学品行业到中游光刻胶制备,到下游PCB、面板、半导体产业,再到电子等应用终端。

  当前,全球光刻胶供给高度集中,海外龙头已实现高端制程量产,而我国光刻胶起步较晚,目前以中低端产品为主,高端领域正在慢慢地突破过程中,国产替代正在持续进行。

  我国半导体光刻胶的上游核心原材料仍被国外厂商垄断,国产化率很低,增加了国内光刻胶生产所带来的成本以及供应链风险,因此原材料国产自主供应是光刻胶本土替代的关键环节。

  苏州威迈芯材是国内目前少数拥有量产能力的高端半导体光刻胶核心原料研发生产企业。

  对于半导体材料和电子材料而言,技术的积累和沉淀最重要。这是因为行业下游产业链集中、客户体量大,只有具备量产能力且获得终端知名客户的验证,才有机会进一步打开市场,与客户联合研发,从而逐渐提升业务体量和规模。因此,国内企业从零开始研发无法在极短的时间内突破国外厂商的技术壁垒,并购或者成熟团队创新孵化成为行业突破的重要抓手。

  威迈芯材通过并购的形式进行技术引进。威迈芯材董事长张凌表示,“我们进入光刻胶行业有一定偶然性,我们在进行中韩跨境并购工作中发现韩国在光刻胶材料层面技术具有领先性,该领域中韩产业链具有互补性。”苏州威迈芯材成立于2021年,源于韩国威迈。韩国威迈成立于1999年,在光刻胶原料行业有超过20年的积累与沉淀,是韩国光刻材料前五的企业,已有两家工厂支持产品量产,服务于日韩光刻胶龙头企业。

  光刻胶生产的基本工艺复杂,技术壁垒较高并且更新迭代速度快,光刻胶厂商出于技术保密考虑,一般会与上游原料供应商进行密切合作,共同开发新技术,因此光刻胶行业的上下游合作处于互相依赖互相依存的关系,客户壁垒很高。

  对于芯片厂商来说,为几千元的光刻胶承担可能损坏数万元甚至数十万元的产品的风险是不现实的,因此完全依赖于市场进行光刻胶原材料国产替代是可能性极低的。张凌表示,“光刻胶原材料国产化必须是国家行为或者资本行为,通过实力强劲的投资集团或者实业集团去孵化产业链中的关键卡点,与此同时借助国家支持使得终端厂商配合上游原材料设备做研发和试错,从而推动产业有效迭代升级。”

  那么,通过并购或者海外团队的创新孵化产生的企业和产品还算不算国产替代?对这个问题,张凌表示,“首先明确的是未来要一直发展,因此买技术和买专利不能够根本解决实际问题,需要持续的研发能力。因此,中外团队融合发展不单单是单纯的技术转移和国产化,而在国内现阶段没有平台化大企业不断孵化技术的情况下,威迈芯材希望能够通过投资控股的模式搭建中外团队融合发展平台,定位产业链的建设者,同时与客户系统性对接和持续突破,形成电子材料或者半导体材料平台。”

  光刻胶根据研发量产难度从高到低排列可分为半导体光刻胶、LED光刻胶、LCD光刻胶和PCB光刻胶,半导体光刻胶包括EUV光刻胶、ArF光刻胶、KrF光刻胶、I/G线光刻胶。对应目前主流的半导体制程,ArF和KrF光刻胶为主流光刻胶市场。威迈芯材瞄准半导体光刻胶材料,主要营业产品是半导体ArF和KrF光刻胶的核心材料,包括光致产酸剂PAG、光引发剂PI、BARC层树脂Resin、电子材料核心单体等,同时提供每个最终产品的中间体及核心单体材料。其中,威迈芯材在光致产酸剂PAG已有超30款量产产品。

  目前,威迈芯材已经基本覆盖国内所有光刻胶企业,通过与客户研发团队和商务团队的持续对接,在提供量产产品的同时,还能够准确的通过客户需求进行定制化研发,助力客户的研发、验证和迭代的进程推动。自2021年成立以来,威迈芯材先在苏州总部设立2000平米的研发中心,配备专业的研发团队为国内客户提供研发服务,在国外专家协助指导中国技术落地的同时,国内团队赴韩学习光刻胶材料的研发、制造、质检等关键工艺技术,打造更专业的人才团队,更好服务光刻胶企业。另一方面,威迈芯材积极拖进国内量产工厂的建设,进一步推动原材料的本地化供应,目前已签约合肥新站区计划于年底开始建设国内工厂。张凌表示,“中国工厂占地50亩,预计提供十亿规模产能,能够覆盖国内客户的量产需求。”

  面向未来,张凌表示,“我们希望充分发挥能力和资源优势,做好团队的融合发展、技术快速落地和客户的对接工作。”下一步,威迈芯材将持续扩大产能,坚持在光刻胶核心主材方向不断做深做广,完善产业链,加快供应链本土化,为光刻胶国产化贡献力量。

  徐州博康是国内目前少数能够产业化生产半导体中高端光刻胶单体的高新技术企业。

  光刻胶的研发是一个不断进行配方调试的过程,配方研发是通过成百上千的树脂、光酸和添加剂的排列组合尝试出来的,且难以通过现有产品反向解构出其配方。由于芯片制造过程中的光刻复杂多样,不同的光刻过程以及同一光刻过程的不同厂家对光刻胶的需求都有所差异,光刻胶生产商需要调整光刻胶配方以满足差异化需求,而光刻胶达到下游客户要求的技术指标后,还需要通过1至3年的验证测试,因此光刻胶具有较高的客户壁垒。徐州博康顾子华表示,“因此,除了自主产品的迭代,具有产品敏感度能够结合研发能力,根据市场和客户的需求提供解决方案是材料企业的发展要义。”

  光刻胶产品材研发到验证通过整体投入需要数千万元,资金门槛较高。除了项目研发需要持续的资金投入外,在送样前光刻胶厂商需要购置光刻机用于内部配方测试,根据验证结果调整配方,而光刻机设备昂贵,一次性投入较大,而光刻胶本身的市场天花板大约为一百亿,这也是为什么过去国内光刻胶行业发展速度缓慢的原因。对此,顾子华表示,“光刻胶作为精细化工的最高点,我们希望通过光刻胶完成体系建设,随后攻克更多功能化学品,实现博康的愿景——丰富未来世界的物质基础。”

  徐州博康成立于2010年,而博康团队在2003年就已经进入光刻胶原料行业并于2007年着手电子束光刻胶成品的制作,随后博康从原材料切入光刻胶成品制作。顾子华表示,“在光刻胶产品研发生产中,博康在单体生产中积累了深厚的技术基础和丰富的数据库,在对各环节的质量把控以及生产设备等方面有一定综合性的优势。”

  目前,徐州博康已实现从单体到树脂、光酸、配套溶剂到光刻胶成品的全产业链布局,拥有ArF/KrF光刻胶单体、ArF/KrF光刻胶、G线/I线光刻胶、电子束光刻胶等产品系列,光刻胶数量处于国内领先,目前已有多款产品在国内12寸晶圆厂导入验证和销售。对于光刻胶企业而言,全产业链布局不仅能够更好支撑产品研发创新以及产品迭代升级,对于客户的产线配合和优化需求更快效应,还能够在成本和供应链安全上具有竞争优势。

  国内光刻胶应用主要为I线光刻胶、KrF光刻胶和ArF光刻胶三大类。目前徐州博康在I线款产品,可以覆盖或替代80%的I线光刻胶;在KrF光刻胶有30款产品,最高可以实现14纳米节点;ArF光刻胶有26款产品,干法光刻胶在2018年就已经实现批量供应,目前已有2款湿法光刻胶正在产品验证导入阶段。另一方面,徐州博康可以根据下游客户的真实需求进行光刻胶优化调整,不同于过去国内客户需要根据光刻胶进行产线工艺调整或者光刻胶调整速度很慢,博康通过丰富的经验和大量数据库,基于全国产供应链对客户的需求来做快速响应和调整,实现光刻胶和产线工艺的同时优化。

  目前国内市场使用的光刻胶品类大约为180至200种,徐州博康计划在三年内实现光刻胶品类基本覆盖。这是因为一条芯片产线次甚至更多,每一次曝光需要用到的光刻胶不一定相同,因此当其中任何一款光刻胶出现断供的情况下,该产线都无法正常生产。顾子华表示,“只有实现全品类覆盖才能够保证产业链的安全和完整。”在努力实现光刻胶的全品类国产化的同时,博康开发团队也在推进提升基础性能,例如控制聚合、质量体系控制等。

  博康目前已经形成全国产供应体系,顾子华表示,“对于原料博康有明确的技术指标,但目前供应商提供的原料需要经过进一步加工和精制才能够作为合格原料投入下一步使用,因此博康将通过技术输出等手段,提升原料供应商的材料供应。”未来,除了原料供应,徐州博康还将在技术、设备、人才、量产和品质管控等层面进行有关举措,持续推动光刻胶国产化进程。

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