项立刚:光刻机霸权将成为过去式,中国入场,下一步将颠覆市场!

比光刻机还卡脖子的是什么?是光刻胶。它有保质期,没法囤货,不卖给你,机器开都开不了。

光刻机进口就罢了,为什么光刻机用的耗材也得进口?中国的化工产业看上去非常强大,为什么光刻胶这个化工产品还会被日韩拿捏?至少从2019年开始,中国在化学领域的学术贡献量已超越美国成为世界第一,化工产业产值也是世界第一,但在一些高精尖领域依然存在短板。

在光刻机的整个链条中,光刻胶是一个市场体量很小却牵一发而动全身的行业。按应用领域划分,光刻胶分为三类:PCB印刷电路板用光刻胶、LCD显示面板用光刻胶,以及制造芯片用的半导体光刻胶。

半导体光刻胶主要按光源划分,包括G线、I线、KRF、ARF和EUV等门类,技术门槛依次递增。目前PCB光刻胶已基本国产化,LCD光刻胶正在导入国产平替做验证,但半导体光刻胶对外依赖程度高达80%以上。

根据国产光刻胶龙头晶瑞股份的公告数据,适用于6英寸晶圆的G线、I线光刻胶自给率约20%,适用于8英寸晶圆的KRF光刻胶自给率仅5%左右,适用于12英寸晶圆的ARF光刻胶基本依赖进口。

在芯片制造中,光刻胶起蒙板作用:先在晶圆上涂抹一层光刻胶,激光光源透过掩膜板图像打到光刻胶上。被光照射部分融化的是正性光刻胶,感光后反而更坚挺的是负性光刻胶。正性光刻胶描绘更清晰,目前市面上大部分用的都是正性光刻胶。

光刻胶的主要成分是树脂、感光剂、溶剂和助剂。树脂起承载作用,原材料成本占比最高;最核心的是感光剂,它吸收特定波长的光启动一连串化学反应。

在正性光刻胶中,感光剂分为PAC和PAG两大类。G线、I线时代主要用PAC,KRF、ARF和EUV时代主要用PAG,也称光酸。KRF光刻胶中PAG价格约0.5至1.5万元每公斤,ARF光刻胶用的PAG价格在1.5至30万元每公斤,差距非常大。

光刻胶的原理并不神秘,但成分的选择和配比是商业机密。不同光源要匹配不同的树脂,不同树脂又要匹配不同的光酸,一个型号中所含光酸不只一种,加上各种助剂,就成了复杂的溶液体系。

以驻波效应为例,光源照射光刻胶时底部晶圆会反射光线,入射光与反射光叠加导致光强在纵深方向分布不均匀,尤其是深紫外光波长更短,这种效应格外明显,造成局部过曝或欠曝。解决这类问题需要厂家不断调整树脂分子结构、重新调配配方,配方就是光刻胶最核心的竞争力。

但光有配方还不行,要形成产业有一个难以逾越的门槛,那就是量产。2021年全球半导体市场规模约5500亿美元,光刻胶仅占0.34%左右,是一个相当狭窄的市场,却被日韩企业拿捏。

2021年行业CR6约88%,东京应化、JSR、住友化学、富士胶片四家日企分别占据27%、13%、12%及8%的份额,美国陶氏化学占比17%,韩国东进占比11%,过半份额被日企控制。

上世纪50年代G线、I线光刻技术问世后,光刻胶一直被欧美厂商把控。80年代IBM突破KRF光刻技术,日本东京应化1995年研发出KRF正性光刻胶并实现大规模商业化,此后产业主导权移交日企。

韩国在国家层面推动,依托本国半导体产业自主解决了部分供应,但依然会被日本制裁。半导体光刻胶中,ARF市场规模最大占48.1%,KRF为34.7%,I线和G线为14.7%,EUV仅2.5%。中国大陆只在KRF领域实现小规模自给,面对更大的ARF市场,进口是必然选择。

光刻胶品类复杂,每种品类的成分也非常复杂,配方中某一种成分的品质和比例发生细微变化,就可能导致整个光刻胶失效。先进制程光刻胶的品质直接决定良品率。

2019年台积电某产线就因光刻胶质量问题导致10万片晶圆报废,少赚5.5亿美元。光刻胶的研发严重依赖经验,配方根本无法逆向拆解,只能凭借对化学的理解自己研发、不断试错。

综合来说,光刻胶产业主要面临三大问题。第一,市场规模太小又是典型的高投入行业,客户门槛高,从实验室走向市场周期很长,仅客户导入验证就得两三年,回报周期长、试错成本高,很少有化学企业会主动尝试。

更关键的是,制造光刻胶的原材料尤其是树脂和感光剂也依赖进口,中国光刻胶产业缺乏完整的生态链,无法实现上下游的紧密联动。

  1. 光刻胶属于精细化工,即便实验室搞定了配方,产线也不一定能稳定量产。半导体级别光刻胶对金属离子等杂质要求极其严苛,比如ARF光刻胶要求单体中金属离子含量在1PPB以下,即十亿分之一,不仅除杂有难度,纯度检测设备也需要先进技术配合。

光刻胶对存储环境要求也很高,任何温度变化都可能导致聚合物变质,保质期一般在6个月左右,没法大量囤货。

  1. 日韩和美国的光刻胶企业之所以占据市场,很大原因是参与了整个半导体技术进程,拥有大量专利技术,能把控从原材料到设备到存储甚至物流的整个链条。中国大陆尚需完善这些环节,其中明显的掣肘是连测试用的光刻机都可能买不到。

但包括院校、上市公司在内的众多机构已启动攻关项目,以中科院体系为代表的科研机构,以及北京科华、晶瑞股份、雅克科技、上海新阳、南大光电等企业,已在部分领域实现突破。半导体行业中国产技术的替代从实验室走向终端,是需要时间的。

2025年3月上海国际半导体展览会上,深圳国资委背景的新凯来公司首次参展,展示清洗、刻蚀等多款关键设备,展台被围得水泄不通,同行纷纷跑去打听情况。

项立刚专门撰文指出,新凯来只是冰山一角,国内半导体设备赛道已经挤满了选手。一家企业翻不了天,但一群企业同时往前冲,产业链上每个缺口都有人在补,这种"分布式攻关"的势头才是真正值得关注的。

中国的路子跟ASML完全不同。ASML一家企业顶了近四十年才走到全球垄断地位,中间经历过资金链差点断裂的至暗时刻。中国则是一大批企业分头推进,光源、镜头、工件台、软件,每个环节都有团队在死磕,关键零部件的国产化率逐年提升。

ASML自己对这个局势看得很清楚。一边配合美国限制对华出口高端光刻机,一边CEO多次公开表达担忧——每多限制一天,中国企业就多一天的动力搞自主替代。技术封锁从来都是双刃剑,短期能拖慢对手,长期只会逼着对手把整条路自己走通。

美国这几年实体清单、芯片法案、拉盟友搞出口管制联盟,能用的手段几乎用遍了。结果中国芯片产业没被掐死,反而越活越旺,成熟制程产能疯狂扩张,先进制程研发也没有停下脚步。美国现在还能卡住的,只剩最尖端的那一小段工艺。

项立刚2024年6月曾说"中国下定决心搞光刻机,最多三年,工业明珠就得变成玻璃珠",当时骂他的人不少。

到2026年4月快两年了,光刻机没变白菜价是事实,但国产半导体设备种类越来越全,性能快速追赶,变化速度确实超出很多人的预期。

跳出芯片领域看全局,中国工业的成绩单放在全球范围相当硬。造船拿下全球超半数订单,新能源车打出全球影响力,AI领域DeepSeek用算法创新证明资源优势不等于绝对优势。半导体设备正在重走家电、手机、新能源车走过的路。

光刻机的霸权时代,正在被产业链上的一家家企业一点一点瓦解。这不是某一个人的预言,而是整个产业链用真金白银投出来的趋势。

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更新时间:2026-04-24

标签:科技   光刻   霸权   下一步   中国   市场   半导体   感光剂   美国   配方   企业   树脂   产业   光源

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