光刻胶国产化：中日技术差距与突围策略分析

在芯片制造领域，光刻胶作为一种核心材料，其重要性不可或缺。

为打破国外技术垄断，中国企业在光刻胶研发上持续攻关，已取得显著进步。

然而，与日本相比，中国在光刻胶技术上仍存在明显差距。

这些差距具体体现在哪些方面？

中国企业又该如何实现突破？

光刻胶国产化进程

光刻胶，简称为光刻工艺中使用的聚合物薄膜材料，英文名称为光致抗蚀剂，在紫外光、电子束、离子束或X射线等辐射作用下，能发生聚合或解聚反应，从而将电路图案转移到硅片上。

图示展示了光刻胶的基本工作原理。

通常所说的光刻胶，是一系列产品的总称。

按图像形成方式，可分为正性和负性两大类；根据曝光光源和辐射源的不同，又可细分为紫外光刻胶、深紫外光刻胶、X射线光刻胶、电子束光刻胶、离子束光刻胶等。

光刻完成后的晶圆片状态。

每种类别都有正负性之分，品种规格复杂，对应的配方和生产技术也较为复杂，但主要成分包括感光树脂、增感剂和溶剂。

光刻胶应用范围广泛，涉及显示面板、集成电路和半导体分立器件等细微图形加工，下游产品覆盖智能手机处理器、医疗设备传感器、航天器控制系统等。

尤其在精密制造和小型化设备生产中，光刻胶至关重要。

作为智能装备必需的源头精细化工品，光刻胶性能直接决定终端产品的产能和质量。

光刻胶市场规模基本反映智能装备制造能力，其研发水平也是半导体技术的关键指标。

正因光刻胶的重要性，近二十年来，中国高度重视该行业发展，积极提供政策支持，推动国产化进程。

早在“十二五”期间，国家科技重大专项中的《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》（即“02专项”）被列为重点。

“02专项”被纳入国家科技重大专项示意图。

经过十年努力，“02专项”成果显著。

2020年底，南大光电宣布其控股子公司宁波南大光电自主研发的ArF（193nm）光刻胶产品通过客户使用认证，验证用于50nm闪存产品控制栅，性能满足工艺要求，良率达标。

超高精细光刻胶项目于2018年5月通过02专项验收，2019年底，以研发团队为核心的国科天骥公司在滨州成立，开展高档光刻胶及相关有机湿电子化学品的小批量生产。

2021年，国科天骥在滨州生产园区试生产高档光刻胶。

相关新闻报道画面。

徐州博康已成功开发ArF/KrF单体及光刻胶、I线光刻胶、封装光刻胶、电子束光刻胶等系列产品。

近期，武汉太紫微光电科技有限公司推出的T150 A光刻胶产品，通过半导体工艺量产验证，实现配方全自主设计。

目前，国内已有数十家企业涉足光刻胶领域，在短时间内提升了国产化率，市场产值快速增长。

例如，PCB光刻胶国产率达63%，湿膜及阻焊油墨基本实现自给；LCD光刻胶领域，触控屏光刻胶逐步替代进口，国产率约30%-40%。

光刻胶国产化，进步显著。

与日本的技术差距

在肯定进步的同时，必须正视差距。

从规模看，2023年国内光刻胶市场规模约121亿元，预计未来5年年均复合增长率10%，超过全球平均水平，但全球占比不足20%。

从类别看，我国光刻胶在高端领域国产化率极低。如7nm技术所需的最高端EUV光刻胶，国产化率乐观估计也不足1%。

与日本相比，差距尤为明显。

全球五大光刻胶生产商中，日企占据四席，JSR、东京应化、信越化学及富士胶片占据全球超70%的市场份额。

尤其在最高端的ArF和EUV领域，日企市场占有率超过90%！

日本光刻胶的国际市场份额（2022年数据）。

不仅是市场份额，日企在光刻胶领域的专利申请量和技术水平全球领先。

2021年9月数据显示，日本光刻胶专利申请量占全球46%，排名第一；美国占25%，位列第二。

中国以7%的占比排在韩国之后，居全球第四。

2023年，全球光刻胶专利共5483件，日本独占63%。

2023年光刻胶专利全球地区分布图。

总体而言，中国企业与日企在光刻胶领域的差距是全方位的。

那么，日本光刻胶企业为何如此强大？

网上分析多从起步早、政府支持、人才培养等角度展开，这里提供另一个视角：壁垒。

简言之，日本光刻胶企业先建立技术壁垒，再构建行业壁垒，最终形成产业壁垒。

先看技术壁垒。1960年代，日本组织技术攻关，实现光刻胶知识产权自有——东京应化（TOK）于1968年研发出首个环化橡胶系光刻胶产品MOR-81。

到1970年代，日本光刻胶陆续商业化，几大巨头掌握核心技术。

1990年代起，继续突破高端技术，初步构建技术壁垒。

日本企业光刻胶技术发展时间线。

再看行业壁垒。日本企业背后多有财团支持，化工领域是财团重点布局行业。财团间关系复杂，在不同细分领域侧重不同，抱团合作，形成行业壁垒。

最后看产业壁垒。光刻胶作为关键材料，一旦使用难以更换。日本光刻胶企业在晶圆生产初期介入，联合研发适配于晶圆厂专门要求的光刻胶，实现专品专用，嵌入全产业生态，构建牢不可破的产业壁垒。

产业链突破路径

中国要在光刻胶领域掌握主动、打破垄断，仍需长远努力。

首先，加大研发攻关，掌握核心技术。光刻胶行业复杂，我国企业需多向发力。

最高端EUV光刻胶主要有化学放大型（CAR）和金属氧化物两类。今年4月，湖北九峰山实验室与华中科技大学联合团队突破“双非离子型光酸协同增强响应的化学放大光刻胶”技术。

研究团队发表的相关论文。

这种光刻胶曝光后能产生更多酸，提高成像质量，减小线宽粗糙度，以适应更先进的集成电路制造工艺。

在新型光刻胶研发领域，我国科研团队也在攻关。去年10月，清华大学与浙江大学联合团队全球首次提出“点击光刻”新方法，并开发出匹配的超高感光度光刻胶样品。

团队发表的研究论文。

这种新型光刻胶材料能在极低曝光剂量下实现高对比度成像，大幅降低光刻曝光剂量，提升效率。

其次，推动光刻胶技术产业化。技术突破需落地产业，不能仅看专利和论文。

除南大光电和国科天骥外，中国光刻胶企业众多。A股约有20只光刻胶相关股票，代表该领域的中坚力量。

上市公司彤程新材号称中国唯一掌握高档光刻胶研发技术的企业，拥有大陆唯一一台ASML曝光机。其产品线覆盖G线、I线、KrF、ArF和EUV等五大类光刻胶，其中G线市场份额较大，I线技术接近国际水平，KrF实现自主研发，ArF和EUV在试量产中。

最后，建立光刻胶产业生态。借鉴日本经验，需与下游企业深度合作。

关键在于拥有自主光刻机。正如大飞机产业链，只有自主制造大飞机，国产零部件才有用武之地。光刻机同样如此。

造出自主光刻机是最大难点。全球光刻机市场主要由美日企业主导，荷兰阿斯麦（ASML）供应全球92%的高端光刻机。

半导体制造设备市场份额图（来源：日经中文网）。

目前，我国光刻机国产化率不足3%，2023年进口光刻机225台，金额达87.54亿美元，创历史新高。产品方面，仅上海微电子能制造90nm工艺节点DUV光刻机，与ASML差距巨大。

难度虽大，但必须推进。国产光刻胶发展不能单打独斗，需产业链整体突破。对此，我们应有信心和耐心。