如果說最終制造出來的芯片是一道美食，那么光刻膠就是最初的重要原材料之一，而且是那種看起來可能不起眼，但卻能決定一道菜味道的關(guān)鍵輔料。
光刻膠（photoresist），在業(yè)內(nèi)又被稱為光阻或光阻劑，是指通過紫外光、深紫外光、電子束、離子束、X射線等光照或輻射，溶解度會發(fā)生變化的耐蝕刻薄膜材料，是光刻工藝中的關(guān)鍵材料。
從芯片生產(chǎn)的工藝流程上來說，光刻膠的應(yīng)用處于芯片設(shè)計、制造、封測當(dāng)中的制造環(huán)節(jié)，是芯片制造過程里光刻工藝中所需用到的核心材料之一。

就像美食生產(chǎn)中烹炒環(huán)節(jié)，光刻是平面型晶體管和集成電路生產(chǎn)中的一個主要工藝。光刻是對半導(dǎo)體晶片表面的掩蔽物（如二氧化硅）進(jìn)行開孔，以便進(jìn)行雜質(zhì)的定域擴(kuò)散的一種加工技術(shù)。一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工序。
據(jù)專業(yè)人士估算，光刻工藝約占整個芯片制造成本的35%，所消耗的生產(chǎn)時間更是達(dá)到了整個芯片工藝的40%~50%。因此，除了光刻機(jī)外，看似不起眼涂抹在硅片上的光刻膠也異常重要，是芯片光刻中不可或缺的一環(huán)。
具體來說，光刻機(jī)是采用類似照片沖印的技術(shù)，把掩膜版上的精細(xì)圖形通過光線的曝光印制到硅片上，而光刻膠則是涂抹在硅片上，幫助光刻機(jī)把電路在硅片上刻蝕出來的關(guān)鍵材料。
光刻膠雖然異常重要，但其占據(jù)芯片產(chǎn)業(yè)的比重其實(shí)有限。今年三月，專注于電子材料市場研究的TECHCET發(fā)布了關(guān)于光刻膠的統(tǒng)計和預(yù)測數(shù)據(jù)：2021年，半導(dǎo)體制造所需的光刻膠市場規(guī)模將同比增長11％，達(dá)到19億美元。
在不到20億美元的基本盤下，光刻膠的目標(biāo)市場是有限的，由于工藝原因，芯片制造企業(yè)每次購買的光刻膠的量并沒有想象中大。據(jù)央視財經(jīng)報道，以往企業(yè)每次采購的光刻膠量約在100kg，近期由于原材料短缺，每期只能采購到10kg-20kg。
不算大的市場格局也是導(dǎo)致光刻膠行業(yè)呈現(xiàn)寡頭化格局的重要原因。目前，全球光刻膠供應(yīng)市場非常集中，主要為日本和美國壟斷，其中日本占比72%，大陸企業(yè)占有率則不到13%，其中日本東京應(yīng)化（TOK）光刻膠銷量全球第一。
導(dǎo)致國內(nèi)KrF光刻膠缺貨的信越化學(xué)是日本最大的化工企業(yè)，由于日本2·13福島地震的影響，信越化學(xué)的廠房生產(chǎn)設(shè)備受到一定程度影響，尤其是其KrF光刻膠產(chǎn)線受到很大程度的破壞，至今尚未完全恢復(fù)生產(chǎn)，雖然東京應(yīng)化（TOK）填補(bǔ)了一定的KrF光刻膠產(chǎn)能，但目前仍存在缺口。

根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，目前在國內(nèi)半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)國產(chǎn)材料的使用率不足15%，KrF光刻膠就在其中。KrF光刻膠是眾多光刻膠產(chǎn)品中技術(shù)路線較為成熟的一種，隨著芯片制程趨向小型化、微型化，光刻機(jī)需要縮短曝光波長來提高極限分辨率，光刻膠的波長也因此由紫外光譜向g線（436nm）、i線（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、F2（157nm）等等更小的方向轉(zhuǎn)移。
目前，國內(nèi)g線、i線光刻膠的自給率約為20%，KrF光刻膠的自給率則不足5%，ArF光刻膠目前仍在研發(fā)測試中。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，日本日本合成橡膠（JSR）、東京應(yīng)化（TOK）和信越化學(xué)幾大廠商在g線/i線、KrF、ArF膠市場中市占率分別達(dá)到了61%、80%、93%。
此次缺貨消息傳出來后，國內(nèi)投資者紛紛奔向國內(nèi)光刻膠企業(yè)，包括南大光電、晶瑞股份在內(nèi)的國內(nèi)光刻相關(guān)企業(yè)陸續(xù)迎來上漲。兩家公司也樂見其成，接連發(fā)出通告稱自家研制的KrF光刻膠或取得認(rèn)證突破、或完成中試正在驗(yàn)證，將股價繼續(xù)推了一把。
可需要注意的是，盡管南大光電、晶瑞股份發(fā)出通告稱已取得突破性進(jìn)展，但光刻膠的實(shí)際驗(yàn)證周期在2~3年，客戶驗(yàn)證的動力并不充足。同時，光刻膠的保質(zhì)期有限（通常在6~9個月），上游廠商需要在短時間找到眾多愿意嘗試驗(yàn)證的下游客戶，這并不是件容易事。這甚至意味著光刻膠行業(yè)的新入局者起碼得做好三年以上虧損的準(zhǔn)備。
此外，芯片材料不是一個短時間資金密集進(jìn)入就能出成果的產(chǎn)業(yè)，縱觀日本芯片材料產(chǎn)業(yè)的崛起就能看出。上個世紀(jì)70年代，隨著日本家電產(chǎn)業(yè)的興起，從美國到日本芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)生過一次地域上的大轉(zhuǎn)移。日本整體的芯片產(chǎn)業(yè)技術(shù)由此迅速提高，包括光刻在內(nèi)的各環(huán)節(jié)打下了良好的基礎(chǔ)。
如，除了光刻膠外，日本在硅晶圓、鍵合引線以及模壓樹脂等芯片產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)材料上均有全球領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢，據(jù)SEMI統(tǒng)計，日本企業(yè)在全球半導(dǎo)體材料市場上所占的份額達(dá)到約52%。
隨著歷史浪潮的前進(jìn)，日本雖然又經(jīng)歷了芯片產(chǎn)業(yè)重心的幾次轉(zhuǎn)移，但憑借著過去扎實(shí)的基礎(chǔ)、專業(yè)技術(shù)構(gòu)筑的較高行業(yè)壁壘以及相對不大的市場、較少的競爭者，使得日本不少芯片材料企業(yè)成為了行業(yè)的隱形冠軍。
如今，隨著全球芯片緊缺，晶圓代工廠們開始了數(shù)輪擴(kuò)張，該勢能傳導(dǎo)到產(chǎn)業(yè)上游，就是對包括光刻膠等材料需求的增長。過去日本的數(shù)家不聲不響的芯片材料企業(yè)，也因此為公眾所注意，甚至逐漸有了寡頭壟斷之勢。
這些材料企業(yè)能保持優(yōu)勢至今有兩個關(guān)鍵點(diǎn)，一是日本合成橡膠（JSR）、東京應(yīng)化（TOK）和信越化學(xué)幾大廠商的前身都是化工材料企業(yè)，成立時間非常早，在行業(yè)內(nèi)的積累較深；二是這些光刻膠企業(yè)為了加深行業(yè)壁壘，通常會與上游原材料企業(yè)共同研發(fā)制作新技術(shù)，在新技術(shù)更迭加速的同時也使得下游廠商更不愿意輕易轉(zhuǎn)換供貨商?？梢哉f光刻膠是時間、資本都需要較高投入的行業(yè)。
此外，光刻膠本身的研究也是有門檻的，光刻機(jī)是研制和研究光刻膠的核心設(shè)備，沒有光刻機(jī)光刻膠生產(chǎn)驗(yàn)證的諸多程序都無法完成，這意味著新入局者即便有了時間和資本的大量投入，能從事的僅僅是成熟制程的光刻膠生產(chǎn)、制造，國內(nèi)并無先進(jìn)制程的光刻機(jī)的制造實(shí)力，因此EUV用先進(jìn)制程光刻膠很難生產(chǎn)。
可以看出，這個讓國內(nèi)芯片行業(yè)陷入糾結(jié)的“膠水”，和所有依賴基礎(chǔ)科學(xué)的芯片技術(shù)環(huán)節(jié)一樣，不是當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)短缺后就能馬上實(shí)現(xiàn)替代的，它同樣需要我們認(rèn)清現(xiàn)實(shí)，保有耐心，踏實(shí)地完成技術(shù)的自主替代。
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審核編輯 黃宇