关心半导体的科技粉丝对氟聚酰亚胺、高纯氟化氢、光刻胶不会陌生,当年日本“断供”韩国的半导体原材料正是这三种,日韩半导体纷争让人们看到了日本在半导体原材料领域的“能量”,而这一次,日系光刻胶断供的对象却极大可能成为我们。

光刻胶断供传闻不断
一则传闻再次将光刻胶推到了风口浪尖。
近期国内半导体产业传出继美国所属DuPont 杜邦等公司开始逐步减少对国内光刻胶供应后,日系光刻胶大厂信越化学Shin-Etsu 可能存在限制或者断供国内中高阶晶圆制程光刻胶的可能性,引发争议。
不过,目前该消息并没有得到明确的证实。然而,相对确切的消息是日本宣布解除了对韩半导体原材料的出口管制,其中也包含光刻胶这一项材料,这让不少市场人士认为“美日荷”联手搅动半导体市场的影响正在扩大,通过利益交换,即将迫使韩国也加入这场半导体领域的对抗。

而针对半导体领域近期一系列对抗,中方发言人毛宁在例行新闻发布会上表示,“中方注意到相关报道,对荷方用行政手段限制中荷企业正常经贸往来的行为表示不满,已向荷方提出交涉。
近年来,美国为了剥夺中国发展权利、维护自身霸权,泛化国家安全概念,将经贸科技问题政治化、工具化,胁迫一些国家迫使中国采取出口限制措施。欺凌行为不仅严重破坏了市场规则和国际经贸秩序,损害了中国企业的合法权益,而且严重冲击了全球产业链的稳定和世界经济发展,中方对此表示坚决反对。”
外交部发言人毛宁
虽然靴子并未落地,但市场担忧依旧存在。毕竟光刻胶作为半导体芯片光刻过程中的核心材料,直接影响集成电路的性能、成品率以及可靠性,但是光刻胶如此重要的材料却被日本紧紧地扼住了喉咙。
目前前五大厂商就占据了全球光刻胶市场87%的份额,行业集中度高。其中,日本JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率加入达到72%。并且高分辨率的KrF和ArF光刻胶核心技术亦基本被日本和美国企业所垄断,产品绝大多数出自日本和美国公司,如陶氏化学、JSR株式会社、信越化学、东京应化工业、Fujifilm,以及韩国东进等企业。整个光刻胶市场格局来看,日本是光刻胶行业的巨头集中地,具有绝对的话语权。
面对断供的威胁,我国光刻胶行业的国产替代化又进行到怎样的程度了呢?
Tips:事件背景
光刻胶断供事件背景来自美国在半导体方面对我国的制裁不断升温。2022 年10 月7 日美国商务部工业与安全局(BIS)以国家安全为由,再次颁布全面出口管制措施,并将31 家中国实体列入UVL 名单。BIS 会将产品的最终用途可能用于军事领域的企业列入UVL,后续将根据审核调出名单或进一步调入实体清单(EL)。美国要求全球所有受到其出口管制条例(EAR)约束的公司,在给UVL 名单中的企业供货时必须先取得许可证。这意味着,海外原材料供应商如向国内处于UVL 和EL 名单内的公司供货,需要和美方申请相关的license。
有可能受冲击的企业
随着美国出口管制政策的逐步落地,产业对于国内半导体光刻胶供应链中海外公司(如美国杜邦)的持续供货能力开始产生担忧。而日系光刻胶供应商在我国半导体光刻胶中供应比例较大。根据业内所传信息,日系厂商申请license 所涉及产品可能包含18nm 以下DRAM、128 层以上NAND 或14nm 以下的逻辑芯片,如license 申请失败,其他厂商若短期无法实现替代,则在系列产品中存在供应链限供,甚至部分产品断供可能。
资料来源:各公司公告,Business Korea,东亚前海证券研究所
这次供应链的风险主要集中在我国即将新开出的中高制程上,包括中芯南方14nm 以下节点,以及合肥长鑫17nm以下Dram,还有长江存储128层以上技术节点,均是未来几年较大投入的技术方向,如光刻胶供应出现不稳定状况,在一定程度可能影响扩产的进度和规划。
目前长鑫存储的最新技术节点已经发展至1x nm,最新情况看影响的业务比重约为10%;中芯南方的技术节点已经可以达到14nm 和7nm,占比不到10%;长江存储则在128层以上NAND 产品上投入过半,最新制程达到232-L,接近50%在管制范围以内。
此外,已在国内建厂的三星、SK 海力士等公司在中国大陆的工厂已经获取到一年期许可证,且不在UVL 或EL,目前整体相对影响较小。
受影响相关制程技术需要ArF/ArF immersion 的光刻胶,对应193-134nm 波长和7nm-45nm 晶圆制程,我国本土光刻胶企业已经开始在该方向上实现技术突破,但短期内就该部分实现进口替代有一定难度。受此潜在风险事件催化影响,国内晶圆厂开始加快对本土光刻胶企业的认证和导入速度。
摩尔定律推动光刻胶加速迭代
迄今为止,规模集成电路均采用光刻技术进行加工,光刻的线宽极限和精度直接决定了集成电路的集成度、可靠性和成本。由于光源波长与加工线宽呈线性关系,这意味着光源采用更短的波长,将得到更小的图案、在单位面积上实现更高的电子元件集成度,这使得芯片性能可以呈指数增长,而成本却同步大幅下降。
在摩尔定律的推动下,集成电路芯片集成度不断提高、线宽不断缩小,光刻胶技术也不断发展,经历了紫外宽谱(300~450nm)、G 线(436nm)、I 线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、EUV(13.5nm)等一系列技术平台,从技术上经历了环化橡胶体系、酚醛树脂-重氮萘醌体系及化学放大体系。在设备、工艺与材料的共同作用下,分辨率从几十微米发展到了现在的10nm。
IC 集成度与光刻技术发展历程
而当前EUV光刻瓶颈已从光刻机转向光刻胶。极紫外光刻发展的过程非常曲折,其科学机理、技术路线讨论以及技术发展的历史已经超过了20 年。发展至今,极紫外光刻图形加工的大规模工业应用中面临的最大挑战,就是光源功率与极紫外光刻胶光子吸收效率匹配的问题。
光源的功率不足,会影响芯片的生产效率,这也是过去多年以来 EUV 技术一直推迟量产的原因。目前 ASML 的光源功率可以达到250W,在此功率下,客户可以达到每小时155 片晶圆吞吐量。