行業(yè)冠軍證明：2025年中國光刻材料行業(yè)發(fā)展分析及市場需求-中金企信發(fā)布

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報告發(fā)布方：中金企信國際咨詢

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光刻材料主要包括SOC（Spin?On?Carbon）、ARC（Anti-reflective?Coating）、光刻膠、Top?Coating、稀釋劑、沖洗液、顯影液等，系光刻工藝中重要材料之一，決定著晶圓工藝圖形的精密程度與產(chǎn)品良率。光刻工藝定義了集成電路產(chǎn)品的尺寸，是集成電路制造工藝中的關(guān)鍵一環(huán)，光刻工藝難度最大，耗時最長，芯片在生產(chǎn)過程中一般需要進行20至90次光刻。同時，光刻材料貫穿整個光刻工藝，集成電路生產(chǎn)制造過程中，光刻材料成本約占集成電路制造材料成本的13%-15%，光刻工藝成本約占晶圓制造工藝的1/3，耗時占晶圓制造工藝的40%-50%，光刻材料市場需求與集成電路工藝發(fā)展緊密相關(guān)。一方面，隨著晶圓制造工藝制程逐漸縮小，先進制程中光刻工藝曝光次數(shù)顯著增加。尤其是境內(nèi)缺失EUV相關(guān)技術(shù)的背景下，多重曝光技術(shù)與浸沒式光刻技術(shù)已被廣泛應用以提升技術(shù)節(jié)點，相應曝光材料用量隨之提升，對光刻材料需求保持增長；另一方面，存儲芯片中閃存芯片推進3DNAND、內(nèi)存芯片技術(shù)節(jié)點持續(xù)升級、邏輯芯片轉(zhuǎn)向

FinFET結(jié)構(gòu)等都對光刻材料提出新要求，促使光刻材料持續(xù)演進。存儲芯片與邏輯芯片合計市場規(guī)模占集成電路市場規(guī)模超過60%，相應產(chǎn)品技術(shù)演變推動光刻材料技術(shù)不斷進步，需求保持上升。

在存儲芯片方面，持續(xù)提升讀寫速度和存儲容量系各類存儲芯片主要發(fā)展方向。其中，DRAM制程工藝已在使用DUV技術(shù)與多重曝光技術(shù)，特別是技術(shù)節(jié)點進入20nm以下之后，制造難度大幅提升，DRAM芯片廠商對工藝定義從具體線寬轉(zhuǎn)變?yōu)樵谥瞥谭秶鷥?nèi)技術(shù)迭代來提高存儲密度；NAND芯片制程工藝從2D架構(gòu)轉(zhuǎn)向3D堆疊架構(gòu)，以更多堆疊層數(shù)來得到更大存儲容量，要求光刻材料滿足多次臺階刻蝕和深層結(jié)構(gòu)刻蝕要求。在技術(shù)實現(xiàn)基礎上，存儲芯片容量提升對應制造工藝過程中的光刻次數(shù)與層數(shù)持續(xù)增加，對應光刻材料市場需求也將快速增長。

在邏輯芯片方面，一方面，為了在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)盡可能提高技術(shù)節(jié)點，晶圓廠引入浸沒式光刻技術(shù)和多重曝光技術(shù)，TopCoating作為與ArF浸沒式光刻膠配套使用的光刻材料得以廣泛應用。同時，多重曝光技術(shù)使浸沒式光刻技術(shù)在原有半周期極限分辨率僅能滿足28nm技術(shù)節(jié)點背景下，通過多重曝光能夠應用于14nm、10nm甚至7nm技術(shù)節(jié)點，而在多重曝光技術(shù)下，對光刻材料的分辨率、線條邊緣粗糙度和光敏性均提出更高要求；另一方面，高數(shù)值孔徑光刻機應用和FinFET器件工藝導致光刻工藝復雜性顯著增加，除需要改善分辨率外，光刻材料還需應對FinFET器件不平整的三維襯底結(jié)構(gòu)在平坦化和抗反射方面的需求。多重曝光技術(shù)與FinFET器件工藝持續(xù)推動光刻材料技術(shù)進化，并同步帶動光刻材料市場需求提升。

除了來自集成電路前道工藝方面的技術(shù)挑戰(zhàn)與市場需求外，后道封裝工藝中，先進封裝再布線層、穿透硅通孔、堆疊封裝、凸塊制作等技術(shù)應用也推動光刻材料進一步發(fā)展：如再布線層和銅凸塊制作需要高對比度厚膜光刻膠；特定穿透硅通孔需要高深寬比和高分辨率的負性光刻膠，并需同時滿足形貌、厚度、涂布均勻性、對比度、高黏度等多維度參數(shù)要求；集成電路小型化和多功能化推動芯片布線和封裝技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，在制造封裝基板、薄膜和其他先進封裝組件中，光敏聚酰亞胺已成為金屬線和單元芯片之間應用最多的絕緣介質(zhì)材料。

境內(nèi)光刻材料起步較晚，前期發(fā)展較為緩慢。隨著國家科技重大專項支持和集成電路產(chǎn)業(yè)快速成長的帶動下，境內(nèi)光刻材料企業(yè)開始持續(xù)研發(fā)投入，光刻材料整體研發(fā)與制備水平得到提升，但在先進制程領(lǐng)域，境外光刻材料廠商仍然占據(jù)較高市場份額。伴隨境內(nèi)晶圓制造產(chǎn)能與良率不斷提升，上下游行業(yè)快速發(fā)展，并結(jié)合光刻材料國產(chǎn)化戰(zhàn)略持續(xù)深化，境內(nèi)光刻材料市場本土供應量增速有望高于全球平均水平。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，境內(nèi)光刻材料整體市場規(guī)模從2019年53.7億元增長至2023年121.9億元，年復合增長率達22.7%，并將于2028年增長至319.2億元，年復合增長率達21.2%。

（1）SOC系晶圓制造光刻工藝必備光刻材料之一：SOC主要包括用于存儲芯片生產(chǎn)為主的高溫SOC與用于邏輯芯片生產(chǎn)為主的低溫SOC，廣泛應用于先進NAND、DRAM存儲芯片與45nm技術(shù)節(jié)點以下邏輯芯片光刻工藝。SOC系光刻工藝襯底上旋涂的第一層材料，有效解決光刻過程中的平坦度、刻蝕持久性以及抗反射能力問題，同時，SOC系“三層結(jié)構(gòu)”的核心材料之一，隨著FinFET器件技術(shù)廣泛應用，“三層結(jié)構(gòu)”已開始取代“兩層結(jié)構(gòu)”，SOC已屬于晶圓制造光刻工藝必備關(guān)鍵光刻材料。

SOC發(fā)展趨勢主要系基于晶圓制造光刻工藝的持續(xù)升級與優(yōu)化。一方面，由于SOC材料特性，使其同時具備較好抗反射能力與優(yōu)良刻蝕持久性與縱橫比，并能夠在光刻工藝后被除去。因此，在晶圓制造工藝日趨復雜的發(fā)展趨勢下，對SOC使用量將成倍提升；另一方面，“三層結(jié)構(gòu)”對提高圖形解析度與保真度方面均效果顯著，且在工藝異常時可通過返工工藝避免晶圓報廢，能夠一定程度彌補境內(nèi)EUV光刻工藝缺失的技術(shù)短板，促進境內(nèi)晶圓制造工藝與關(guān)鍵材料國產(chǎn)化的發(fā)展，相應推動SOC規(guī)模進一步增長；與此同時，隨著境內(nèi)先進NAND、DRAM存儲芯片如多層堆疊的3DNAND和18nm及以下的DRAM等SOC使用量較高產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)能產(chǎn)量日益提升，對SOC需求和使用量將持續(xù)擴大。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，境內(nèi)SOC市場規(guī)模呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，從2019年6.5億元增長至2023年13.3億元，年復合增長率達19.6%，預計2028年境內(nèi)SOC市場規(guī)模將增長至43.7億元，年復合增長率為26.8%。因此，預計2023年至2028年，境內(nèi)SOC年復合增長率將高于光刻材料整體年復合增長率，SOC在光刻材料中占比將日益提升。

（2）抗反射涂層配套光刻膠成熟應用于晶圓制造光刻工藝：抗反射涂層根據(jù)涂覆位置不同主要分為位于襯底與光刻膠之間的BARC與位于光刻膠頂部的TARC。在光刻工藝過程中，抗反射涂層在旋涂光刻膠前后均需要使用，主要作用系消除入射光在光刻膠與襯底界面、光刻膠與空氣界面產(chǎn)生的反射，降低由反射引起的駐波效應對光刻膠性能的影響，已成為配套光刻膠成熟應用的關(guān)鍵光刻材料。

隨著集成電路集成度日益提升，對應線寬尺寸與薄膜厚度均提出更高要求，相應需要更大比例抗反射涂層配合光刻膠使用，因此，隨著光刻技術(shù)演進，光刻層數(shù)增加，抗反射涂層使用規(guī)模將同步增加。與此同時，技術(shù)節(jié)點不斷縮小致使不同光刻材料之間化學相互作用日益明顯，需對BARC工藝和特性持續(xù)優(yōu)化以提供最佳光刻材料輪廓和工藝窗口，滿足特定應用和產(chǎn)品需求。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，境內(nèi)抗反射涂層市場規(guī)模從2019年10.3億元增長至2023年29.4億元，年復合增長率達29.9%。預計2028年境內(nèi)抗反射涂層市場規(guī)模將增長至96.9億元，年復合增長率為26.9%。

BARC占抗反射涂層市場規(guī)模超過70%。按照應用場景及搭配光刻膠類別，BARC可進一步分為i-LineBARC、KrFBARC、ArFBARC以及iArFBARC等類型。BARC市場需求與對應光刻膠用量密切相關(guān)，隨著境內(nèi)12英寸集成電路晶圓制造產(chǎn)能持續(xù)提升，工藝制程逐步升級，預計KrF光刻膠與ArF浸沒式光刻膠市場規(guī)模將進一步提升，對應KrFBARC與iArFBARC市場規(guī)模同步增長。

BARC材料細分領(lǐng)域眾多，其中，SiARC涂覆位置與BARC相似但分子結(jié)構(gòu)與其他BARC有較大差異，在先進NAND、DRAM存儲芯片與40nm技術(shù)節(jié)點以下邏輯芯片的關(guān)鍵層被廣泛使用。如在40nm技術(shù)節(jié)點，光刻膠厚度一般僅為100nm左右，該厚度已無法有效阻擋反應離子刻蝕，在圖形被完全刻蝕到襯底之前，光刻膠已經(jīng)大量消耗，SiARC由于含硅特性，在離子刻蝕時可提供較高的刻蝕選擇性。在“三層結(jié)構(gòu)”中，SiARC涂覆于SOC上，共同解決光刻工藝過程中的刻蝕性能、間隙填充、平坦化性能以及反射率等問題?，F(xiàn)階段，“三層結(jié)構(gòu)”在集成電路晶圓制造過程中已廣泛應用，SiARC需求隨著境內(nèi)晶圓廠量產(chǎn)能力提升而持續(xù)增長。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在12英寸集成電路領(lǐng)域，全球范圍內(nèi)生產(chǎn)SOC與抗反射涂層的企業(yè)主要有日本合成橡膠、信越化學、美國杜邦、BrewerScience、德國默克、PIBOND等。

（3）光刻膠系光刻工藝核心材料：光刻膠按照化學反應和顯影原理可分為正性光刻膠和負性光刻膠，按照應用領(lǐng)域劃分可分為PCB光刻膠、LCD光刻膠以及半導體光刻膠。其中，半導體光刻膠技術(shù)壁壘最高，LCD光刻膠次之，PCB光刻膠技術(shù)壁壘最低。半導體光刻膠根據(jù)曝光光源波長可進一步分為g-Line光刻膠、i-Line光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠以及EUV光刻膠等。光刻膠應用于晶圓制造工藝的光刻環(huán)節(jié)，作為核心材料決定了工藝圖形的精密程度和產(chǎn)品良率，多年來一直保持穩(wěn)定持續(xù)增長。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，境內(nèi)半導體光刻膠市場規(guī)模從2019年27.8億元增長至2023年64.2億元，年復合增長率達23.3%，預計2028年境內(nèi)半導體光刻膠市場規(guī)模將達到150.3億元，年復合增長率18.5%，高于全球半導體光刻膠市場規(guī)模增速。在細分市場中，i-Line光刻膠、KrF光刻膠與ArF光刻膠系境內(nèi)12英寸集成電路晶圓制造主要應用光刻膠，隨著境內(nèi)12英寸晶圓產(chǎn)能持續(xù)提升，先進應用和技術(shù)節(jié)點持續(xù)提升，光刻技術(shù)如浸沒式光刻技術(shù)和多重曝光技術(shù)逐步應用以及光刻膠性能穩(wěn)步升級，KrF光刻膠與ArF光刻膠對應市場規(guī)模從2019年14.7億元增長至2023年36.7億元，預計2028年市場規(guī)模將達到106.9億元，占境內(nèi)半導體光刻膠市場份額將達71.12%。

技術(shù)節(jié)點持續(xù)升級將推動光刻膠應用規(guī)模的穩(wěn)步提升。在邏輯芯片光刻工藝中，隨著技術(shù)節(jié)點不斷微縮，ArF浸沒式光刻應用將大幅增長，從40nm的少量應用增至7nm工藝可超過35層；KrF光刻一直是65nm至28nm甚至是16nm工藝應用最多的光刻工藝，光刻層數(shù)為25至30層；i-Line光刻在130nm至90nm工藝中的應用層數(shù)為20層左右，超過總光刻層數(shù)50%；在3DNAND存儲芯片光刻工藝中，隨著堆疊技術(shù)快速提升工藝層數(shù)，促使光刻層數(shù)對應增加，KrF光刻作為3DNAND應用最廣泛的光刻工藝，光刻層數(shù)持續(xù)增加；在DRAM工藝中，18nm以下技術(shù)節(jié)點時，KrF光刻層數(shù)超過50%，ArF和ArF浸沒式光刻層數(shù)各占約25%。

浸沒式光刻技術(shù)與多重曝光技術(shù)在推動集成電路光刻工藝發(fā)展方面發(fā)揮重要作用，并帶動光刻次數(shù)持續(xù)提升，對應光刻膠使用需求穩(wěn)步增長。浸沒式光刻技術(shù)利用液體的高折射率來提高光刻工藝的分辨率，進一步提升光刻技術(shù)可應用技術(shù)節(jié)點；多重曝光技術(shù)的核心是把一層光刻的圖形拆分到兩個或多個掩模上，用多次光刻和刻蝕來實現(xiàn)原來一層設計的圖形。在多重曝光技術(shù)中，雙重曝光已經(jīng)被廣泛應用于22nm、20nm、16nm和14nm技術(shù)節(jié)點；三重或多重曝光技術(shù)將被用于7nm節(jié)點工藝。在境內(nèi)EUV光刻技術(shù)取得突破前，只有依靠浸沒式光刻技術(shù)結(jié)合多重曝光技術(shù)來實現(xiàn)技術(shù)節(jié)點之間的收縮。與此同時，多重曝光技術(shù)雖然是在浸沒式光刻技術(shù)基礎上發(fā)展起來的，但它適用于包括EUV在內(nèi)任何波長的光刻技術(shù)，在7nm技術(shù)節(jié)點以下，即使EUV光刻技術(shù)也無法滿足技術(shù)節(jié)點對分辨率要求，多重曝光技術(shù)在EUV光刻工藝下仍將持續(xù)應用。

（4）光刻材料原材料研發(fā)已取得進展：中國境內(nèi)光刻材料早期發(fā)展較為緩慢，致使光刻材料原材料的開發(fā)缺乏動力和目標，間接導致現(xiàn)階段中國境內(nèi)光刻材料原材料仍然大部分依賴進口。隨著光刻材料國產(chǎn)化持續(xù)推進，光刻材料原材料如光敏劑、樹脂、溶劑等已具備市場發(fā)展空間，相關(guān)研發(fā)工作已取得進展，在基本有機合成方面積累一定技術(shù)沉淀，需重點突破在大批量生產(chǎn)過程中如何控制原材料的金屬雜質(zhì)和顆粒尺寸及含量，使其可滿足集成電路工藝對金屬雜質(zhì)和顆粒的嚴苛要求。未來，隨著光刻材料原材料國產(chǎn)化取得突破，將促進光刻材料國產(chǎn)化應用進一步落地。

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在12英寸集成電路晶圓制造領(lǐng)域，全球范圍內(nèi)生產(chǎn)半導體光刻膠的企業(yè)主要有日本合成橡膠、信越化學、東京應化、富士膠片、美國杜邦等。境內(nèi)企業(yè)除恒坤新材已實現(xiàn)i-Line光刻膠與KrF光刻膠量產(chǎn)供貨外，包括南大光電、北京科華、上海新陽、瑞紅蘇州等也有半導體光刻膠產(chǎn)品在驗證或量產(chǎn)供貨過程中。2023年度，i-Line光刻膠銷售規(guī)模達354.87萬元，KrF光刻膠銷售規(guī)模達458.30萬元，相較境內(nèi)整體市場規(guī)模而言，仍具備廣闊成長空間。

總體而言，境內(nèi)半導體光刻膠在國產(chǎn)化應用方面已取得一定突破，但仍有長足發(fā)展空間。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，KrF光刻膠國產(chǎn)化率1-2%左右，ArF光刻膠國產(chǎn)化率不足1%，i-Line光刻膠國產(chǎn)化率10%左右。隨著境內(nèi)材料企業(yè)的光刻膠持續(xù)通過驗證，預計未來光刻膠國產(chǎn)化比例將進一步提升，境內(nèi)光刻膠企業(yè)的市場空間將得以擴大。