1.光刻胶:半导体材料皇冠上的明珠
光刻胶被称为半导体材料皇冠上的明珠。全球半导体技术持续进步背后是光刻工艺持续迭代驱动的摩尔定律,缩短曝光波长主要是通过在光刻机等核心设备和光刻胶等核心材料的不断进步来实现。
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路的集成度、可靠性和成本。根据摩尔定律,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,从而使得芯片性能可能呈指数增长,而成本却同步大幅下降。
随着光刻的曝光光源向深紫外光发展、加工线宽逼近 10nm、 甚至达到 7nm 以下,但同时光源的发生系统和聚焦系统也面临更大的挑战,制造相同照度的曝光光源所需的能耗和加工成本也呈指数增长。半导体产业要继续摩尔定律,就需要光刻胶等材料的革新和光刻技术的颠覆性转变。
2.高壁垒&高价值量
光刻胶及其配套化学品作为重要的半导体材料,在芯片制造材料成本中的占比高达12%,是继晶圆、电子气体之后第三大IC制造材料。
近年来,中国半导体材料市场与全球市场形成鲜明对比,全球半导体材料逐步向中国大陆市场转移。全球范围看,只有中国大陆半导体材料市场处于长期增长状态,2016-2018 年连续三年增速超过10%。2007年至2018 年,我国半导体材料销售额从全球占比7.5%大幅提升至16.2%。
2019 年我国半导体材料生产企业用于国内半导体晶圆加工领域的销售额达138亿元,同比增长4.4%,整体国产化率提高到23.8%,充分显示了近年来企业综合实力的提升。
技术壁垒和客户认证壁垒是光刻胶行业主要的壁垒。目前光刻胶核心技术被日本、欧美企业垄断,全球光刻胶研制专利在日本和美国合计占比高达82%,特别是ArF浸润式(28nm及以下)以及EUV等关键节点。
但也正因如此,光刻胶行业保持持续较高的盈利能力。根据上海新阳光刻胶项目效益测算数据,该项目稳定产生收益后,项目的毛利率和净利率分别有望达到55%以上和40%以上。
3.供需不匹配,IC、FPD领域KrF、ArF等光刻胶亟待国产化
光刻胶广泛应用于IC、FPD和PCB等下游领域。目前中国实现国产化的光刻胶主要集中在低端PCB光刻胶,国产化率约50%。
与低端PCB光刻胶的高国产化率形成鲜明对比的是,高端LCD光刻胶和半导体光刻胶领域基本依赖于进口,如面板领域彩色光刻胶、半导体领域KrF光刻胶国产化率5%左右,半导体领域ArF光刻胶份额1%左右、EUV更是全部进口。
半导体光刻胶代表了光刻胶发展的最高水平。以KrF光刻胶和ArF光刻胶为代表的高端光刻胶是目前国际上使用量最高的半导体光刻胶,在全球半导体光刻胶市场占比分别41%和22%,我国对外依存度极高,亟需国产化。
根据Cision数据,2019年全球光刻胶市场规模预计约91亿美元,至2022年有望超过100亿美元。在最高端的半导体光刻胶领域,预计2020年全球市场规模超16亿美元(约人民币112亿元)。
目前,中国市场正在崛起。2019 年中国光刻胶市场规模约88亿人民币,预计该市场2019-2022年仍将以年均15%的速度增长,至2022年中国光刻胶市场规模将超过117亿人民币。据国内晶圆厂的建设速度和规划,预计2022年国内半导体光刻胶市场是2019年的两倍,约55亿元。
4.发展历史:起源美国,日本称霸,重视光刻胶+光刻机联动产业规律
全球光刻胶产业经历了“美国起源-日本称霸-中国崛起”的转移历程:美国强大的经济、科技基础和半导体先发优势催生了光刻胶的起源,日本半导体产业转移、“产、学、官”体制和光刻机产业弯道超车等因素促使日本垄断全球高端光刻胶。
在国家大力扶持半导体和光刻胶材料的基础上,国内光刻产业有望遵循光刻胶与光刻机协同发展的产业逻辑,实现光刻产业的发展。
5.28nm等核心成熟制程突围:产业链抱团,核心材料一体化是关键,看好先发优势龙头
国产光刻胶发展充满机遇。
(1)下游LCD产业向大陆转移+集成电路成熟制程扩产显著,为国产光刻胶企业提供发展土壤与市场空间。
根据群智咨询调研数据, 2019-2022E 全球TV面板产线规划来看,新产能、高世代线主要来源于中国大陆地区,全球 LCD 面板制造产能正在向中国大陆聚集。
产能方面,国内成熟制程扩产显著。当前国内成熟工艺代工仍然以中芯国际和华虹为主,中芯国际具有完善的成熟工艺节点制程的代工能力。大陆地区作为近些年晶圆产能增量主要贡献地区,根据IC Insights预测,2022年中国大陆有望成为全球第二市场,晶圆产能将仅次于中国台湾地区。
(2)国际贸易摩擦、2020年疫情、近期KrF光刻胶供应受限,使供应链安全与全产业链自主可控成为重中之重,特别是在28nm及以上成熟制程应用领域;日本光刻胶产业集群的发展为国内光刻胶企业提供借鉴经验。
根据Omdia数据,从国内28nm产业链的发展上看,绝大多数设备和材料在28nm节点基本已不存在技术问题,28nm 晶圆代工技术的关键环节2021 年将在国内逐步完成供应链自主,14nm 的自主可控产业链也将在2022年左右可以实现,为国内上游材料、设备产业发展提供窗口期。
(3)光刻胶具备高重要程度+成本不敏感属性,供应链存在天然高稳定性的特点,在加速进口替代的趋势下,看好核心材料一体化+具备先发优势的龙头公司。
面对日本产业集群分工模式和寡头垄断格局,国产光刻胶企业面临大陆面板、半导体产业链蓬勃发展的历史性机遇,与下游企业抱团加快研发进程和产品导入,完成从0到1的突破,从松散布局到系统化发展,把握下游成熟制程下光刻胶市场,实现上核心材料一体化自主可控。
5.投资建议:推荐雅克科技&华懋科技&彤程新材,关注晶瑞股份
看好国产光刻胶先发优势龙头,推荐雅克科技/华懋科技/彤程新材,建议关注晶瑞股份/上海新阳/南大光电/飞凯材料。
(1)雅克科技:并购布局面板&IC光刻胶,募投项目加码高端市场
(2)华懋科技:投资徐州博康,半导体光刻胶一体化优势显著
(3)彤程新材:特种橡胶助剂龙头,北京科华+北旭电子打造光刻胶平台
(4)晶瑞股份:中端光刻胶进口替代创造成长空间
(5)上海新阳:光刻胶进入客户验证,定增助力KrF&ArF光刻胶实现量产
(6)南大光电:02专项ArF光刻胶研发顺利结项,募投配合实现产业化
(7)飞凯材料:紫外固化和电子化学品龙头,TFT-LCD光刻胶产能待释放
6.风险提示:
国内光刻胶技术发展不及预期;市场竞争加剧;新产能释放不及预期。
本文摘录自天风证券潘暕团队研报《光刻胶:半导体材料皇冠上的明珠,迎来国产化机遇》