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近日,上海新阳半导体材料股份有限公司发布公告,公司此前购买的ASML-1400光刻机等核心设备已进入合作方北方集成电路技术创新中心(北京)有限公司场地,后续将进行安装调试等相关工作。上海新阳表示,公司采购的ASML干法光刻机设备顺利交付,对加快193nmArF干法光刻胶产品开发进度有积极影响。
在大基金二期的加持下,光刻胶领域近日备受关注。那么,因日本禁运,一度让韩国半导体产业面临空前危机的光刻胶,有何重要性?不断布局的国内光刻胶企业,又实现了哪些技术突破?
4年波折后终现突破
光刻胶又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的混合液体。它是芯片制造过程中不可或缺的材料,其决定了半导体图形工艺的精密程度和良率。在硅晶圆光刻前,需要涂上光刻胶,如果没有光刻胶就无法光刻,从而无法实现芯片的生产。
其中,193nm光刻胶是我国的主要攻关,193nm光刻胶可以用于第一代的7nm制程(不是EUV)而国外厂商已经销售超过10年。
2016年底,上海新阳立项研发193纳米ArF(干法)光刻胶,安排购买了ASML-1400光刻机等核心设备,并于2020年12月14日披露,该光刻机将于2020年底前运抵国内。不过由于上海新阳与光刻机供应商、北方集成电路技术创新中心(北京)有限公司在沟通协调设备运输与安装等细节方面遇到波折,光刻机设备没能在规定时间内运达。
现经各方积极协商、运作,这台光刻机设备于3月8日已进入北方集成电路技术创新中心(北京)有限公司的场地,后续将进行安装调试等相关工作。
(图片来源:上海新阳)
ASML干法光刻机设备的顺利交付对新阳来说意义非凡。回顾研发之路,2018年3月,上海新阳和上海逸纳共同出资设立芯刻微,从事193nm干法高端光刻胶产品的研究与产业化工作,但双方于次年5月终止合作。
2019年10月,上海新阳启动合肥第二生产基地项目的建设,一期计划投资3亿元,达产后形成年产15000吨超纯化学材料产品的生产能力。
2020年8月,上海新阳发布公告,拟定增募资不超15亿元,其中7.32亿元用于集成电路制造用高端光刻胶研发、产业化项目,主要开发ArF干法工艺使用的光刻胶和面向3D NAND台阶刻蚀的KrF厚膜光刻胶产品,力争于2023年前实现上述产品的产业化。
2020年11月,公司再次公告拟向特定对象发行股票募集资金总额不超过14.5亿元。若项目按计划进度进行,预计KrF厚膜光刻胶2021年开始实现少量销售,2022年可实现量产,预计ArF光刻胶项目在2022年可实现少量销售,2023年开始量产,预计当年各项产品销售收入合计可达近2亿元。
不过,此次采购的ASML干法光刻机设备尚须经过装机、调试等相关环节,如果出现工作疏漏或失误,则存在造成光刻机投入使用过程较长,甚至无法投入使用的风险。
国内核心技术迎来曙光
光刻胶行业由于技术壁垒高、周期长,且其研发过程中对高端光刻机严重依赖。现阶段,全球光刻胶市场主要被日本、美国等企业垄断,占全球85%的份额。
2019年7月,在日韩贸易争端的背景下,日本对韩国半导体进行了打压,光刻胶、刻蚀气体和氟聚酰亚胺三种半导体材料对韩国出口进行了限制,一时之间让韩国半导体产业紧张不已。
(图片来源:国元证券)
根据智研咨询统计,2019年全球光刻胶市场规模预计近90亿美元,至2022年全球光刻胶市场规模将超过100亿美元。智研咨询预测,2022年中国大陆半导体光刻胶市场空间将会接近55亿元,是2019年的两倍。
截至2019年,国内在g线/i线光刻胶仅达到20%自给率,而KrF光刻胶自给率不足5%,ArF光刻胶则完全依赖进口。
近年来,国产替代浪潮席卷半导体行业,推动我国半导体设备和材料的发展势在必行。国家大基金二期现已陆续进场,除了持续投资存储等集成电路制造产业,二期基金重点将在IC设备和材料领域。
不只是上海新阳,国内目前从事ArF光刻胶研发的还有南大光电和晶瑞股份。1月19日,ASML XT 1900 Gi型光刻机顺利进入苏州晶瑞化学股份有限公司,同样用于ArF光刻机的生产,预计在2022年也将量产ArF光刻胶。
南大光电购买的ASML 193nm浸没式光刻机已于去年8月完成安装。2020年12月17日,南大光电公告称,控股子公司宁波南大光电自主研发的193nm ArF光刻胶产品成功通过客户的使用认证,国内第一支通过产品验证的国产ArF光刻胶就此诞生。
(图片来源:国元证券)
国产光刻胶卡位战
全球光刻胶主要企业有日本合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、住友化学、信越化学、美国罗门哈斯等,市场集中度非常高,所占市场份额超过85%。在国内,除了上文提到的上海新阳、晶瑞股份、南大光电,越来越多的厂商开始布局光刻胶产业。
恒坤股份(832456)
恒坤股份是国家集成电路材料联盟、存储器联盟会员以及三维半导体集成制造创新中心的股东和理事单位,目前公司已拥有超高纯前驱体、高端光刻胶2个生产基地,并设有多个技术服务中心。
2019年1月,恒坤股份成立二级子公司福建泓光半导体材料有限公司,开启高端光刻胶的本土化建设进程,项目于2019年9月份开始试产,2020年初正式量产出货。
除此之外,此前有消息称,华为在《光敏性聚酰亚胺光敏剂及相关小分子助剂的合成及应用研究》科研课题招聘博士后。(光敏剂是光刻胶生产的主要原材料之一,在光刻胶生产总成本中占比达到60%。)
写在最后
高端光刻胶逐渐迈出了国产化的第一步。如果进展顺利,国产光刻胶在2022年将实现重大突破,“卡脖子”状态将得到缓解。不过,实现光刻胶完全国产化仍然任重道远。
—End—
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