行業冠軍證明：2025年中國光刻材料行業發展分析及市場需求-中金企信發布
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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品良率。光刻工藝定義了集成電路產品的尺寸，是集成電路制造工藝中的關鍵一環，光刻工藝難度最大，耗時最長，芯片在生產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展緊密相關。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顯著增加。尤其是境內缺失EUV相關技術的背景下，多重曝光技術與浸沒式光刻技術已被廣泛應用以提升技術節點，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、內存芯片技術節點持續升級、邏輯芯片轉向
FinFET結構等都對光刻材料提出新要求，促使光刻材料持續演進。存儲芯片與邏輯芯片合計市場規模占集成電路市場規模超過60%，相應產品技術演變推動光刻材料技術不斷進步，需求保持上升。
在存儲芯片方面，持續提升讀寫速度和存儲容量系各類存儲芯片主要發展方向。其中，DRAM制程工藝已在使用DUV技術與多重曝光技術，特別是技術節點進入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變為在制程范圍內技術迭代來提高存儲密度；NAND芯片制程工藝從2D架構轉向3D堆疊架構，以更多堆疊層數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構刻蝕要求。在技術實現基礎上，存儲芯片容量提升對應制造工藝過程中的光刻次數與層數持續增加，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，為了在現有技術范圍內盡可能提高技術節點，晶圓廠引入浸沒式光刻技術和多重曝光技術，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，多重曝光技術使浸沒式光刻技術在原有半周期極限分辨率僅能滿足28nm技術節點背景下，通過多重曝光能夠應用于14nm、10nm甚至7nm技術節點，而在多重曝光技術下，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構在平坦化和抗反射方面的需求。多重曝光技術與FinFET器件工藝持續推動光刻材料技術進化，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挑戰與市場需求外，后道封裝工藝中，先進封裝再布線層、穿透硅通孔、堆疊封裝、凸塊制作等技術應用也推動光刻材料進一步發展：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持續創新，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材料。
境內光刻材料起步較晚，前期發展較為緩慢。隨著國家科技重大專項支持和集成電路產業快速成長的帶動下，境內光刻材料企業開始持續研發投入，光刻材料整體研發與制備水平得到提升，但在先進制程領域，境外光刻材料廠商仍然占據較高市場份額。伴隨境內晶圓制造產能與良率不斷提升，上下游行業快速發展，并結合光刻材料國產化戰略持續深化，境內光刻材料市場本土供應量增速有望高于全球平均水平。根據統計數據，境內光刻材料整體市場規模從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為主的高溫SOC與用于邏輯芯片生產為主的低溫SOC，廣泛應用于先進NAND、DRAM存儲芯片與45nm技術節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“三層結構”的核心材料之一，隨著FinFET器件技術廣泛應用，“三層結構”已開始取代“兩層結構”，SOC已屬于晶圓制造光刻工藝必備關鍵光刻材料。
SOC發展趨勢主要系基于晶圓制造光刻工藝的持續升級與優化。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展趨勢下，對SOC使用量將成倍提升；另一方面，“三層結構”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EUV光刻工藝缺失的技術短板，促進境內晶圓制造工藝與關鍵材料國產化的發展，相應推動SOC規模進一步增長；與此同時，隨著境內先進NAND、DRAM存儲芯片如多層堆疊的3DNAND和18nm及以下的DRAM等SOC使用量較高產品的生產技術日趨成熟，產能產量日益提升，對SOC需求和使用量將持續擴大。根據統計數據，境內SOC市場規模呈現持續上升趨勢，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SOC市場規模將增長至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，隨著光刻技術演進，光刻層數增加，抗反射涂層使用規模將同步增加。與此同時，技術節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工藝和特性持續優化以提供最佳光刻材料輪廓和工藝窗口，滿足特定應用和產品需求。根據統計數據，境內抗反射涂層市場規模從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年境內抗反射涂層市場規模將增長至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，隨著境內12英寸集成電路晶圓制造產能持續提升，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模將進一步提升，對應KrFBARC與iArFBARC市場規模同步增長。
BARC材料細分領域眾多，其中，SiARC涂覆位置與BARC相似但分子結構與其他BARC有較大差異，在先進NAND、DRAM存儲芯片與40nm技術節點以下邏輯芯片的關鍵層被廣泛使用。如在40nm技術節點，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“三層結構”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。現階段，“三層結構”在集成電路晶圓制造過程中已廣泛應用，SiARC需求隨著境內晶圓廠量產能力提升而持續增長。根據統計數據，在12英寸集成電路領域，全球范圍內生產SOC與抗反射涂層的企業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，半導體光刻膠技術壁壘最高，LCD光刻膠次之，PCB光刻膠技術壁壘最低。半導體光刻膠根據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節，作為核心材料決定了工藝圖形的精密程度和產品良率，多年來一直保持穩定持續增長。根據統計數據，境內半導體光刻膠市場規模從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年境內半導體光刻膠市場規模將達到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12英寸集成電路晶圓制造主要應用光刻膠，隨著境內12英寸晶圓產能持續提升，先進應用和技術節點持續提升，光刻技術如浸沒式光刻技術和多重曝光技術逐步應用以及光刻膠性能穩步升級，KrF光刻膠與ArF光刻膠對應市場規模從2019年14.7億元增長至2023年36.7億元，預計2028年市場規模將達到106.9億元，占境內半導體光刻膠市場份額將達71.12%。
技術節點持續升級將推動光刻膠應用規模的穩步提升。在邏輯芯片光刻工藝中，隨著技術節點不斷微縮，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，光刻層數為25至30層；i-Line光刻在130nm至90nm工藝中的應用層數為20層左右，超過總光刻層數50%；在3DNAND存儲芯片光刻工藝中，隨著堆疊技術快速提升工藝層數，促使光刻層數對應增加，KrF光刻作為3DNAND應用最廣泛的光刻工藝，光刻層數持續增加；在DRAM工藝中，18nm以下技術節點時，KrF光刻層數超過50%，ArF和ArF浸沒式光刻層數各占約25%。
浸沒式光刻技術與多重曝光技術在推動集成電路光刻工藝發展方面發揮重要作用，并帶動光刻次數持續提升，對應光刻膠使用需求穩步增長。浸沒式光刻技術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可應用技術節點；多重曝光技術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原來一層設計的圖形。在多重曝光技術中，雙重曝光已經被廣泛應用于22nm、20nm、16nm和14nm技術節點；三重或多重曝光技術將被用于7nm節點工藝。在境內EUV光刻技術取得突破前，只有依靠浸沒式光刻技術結合多重曝光技術來實現技術節點之間的收縮。與此同時，多重曝光技術雖然是在浸沒式光刻技術基礎上發展起來的，但它適用于包括EUV在內任何波長的光刻技術，在7nm技術節點以下，即使EUV光刻技術也無法滿足技術節點對分辨率要求，多重曝光技術在EUV光刻工藝下仍將持續應用。
（4）光刻材料原材料研發已取得進展：中國境內光刻材料早期發展較為緩慢，致使光刻材料原材料的開發缺乏動力和目標，間接導致現階段中國境內光刻材料原材料仍然大部分依賴進口。隨著光刻材料國產化持續推進，光刻材料原材料如光敏劑、樹脂、溶劑等已具備市場發展空間，相關研發工作已取得進展，在基本有機合成方面積累一定技術沉淀，需重點突破在大批量生產過程中如何控制原材料的金屬雜質和顆粒尺寸及含量，使其可滿足集成電路工藝對金屬雜質和顆粒的嚴苛要求。未來，隨著光刻材料原材料國產化取得突破，將促進光刻材料國產化應用進一步落地。
根據統計數據，在12英寸集成電路晶圓制造領域，全球范圍內生產半導體光刻膠的企業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。境內企業除恒坤新材已實現i-Line光刻膠與KrF光刻膠量產供貨外，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品在驗證或量產供貨過程中。2023年度，i-Line光刻膠銷售規模達354.87萬元，KrF光刻膠銷售規模達458.30萬元，相較境內整體市場規模而言，仍具備廣闊成長空間。
總體而言，境內半導體光刻膠在國產化應用方面已取得一定突破，但仍有長足發展空間。根據統計數據，KrF光刻膠國產化率1-2%左右，ArF光刻膠國產化率不足1%，i-Line光刻膠國產化率10%左右。隨著境內材料企業的光刻膠持續通過驗證，預計未來光刻膠國產化比例將進一步提升，境內光刻膠企業的市場空間將得以擴大。