半导体周报(国科龙晖整理)-0305
1. 行业新闻及动态
（1）半导体设计
首届玄铁RISC-V生态大会正式在上海召开，RISC-V已是中国CPU领域最受欢迎的架构，中国芯片产业生态将更多地聚焦于这一架构，这也是国际芯片架构标准首次由中国企业牵头建设，推动了面向人工智能的全新Matrix矩阵标准以及安全技术标准，有数据预测，到2025年RISC-V架构的处理器将突破800亿颗。
OPPO发布SUPERVOOCS全链路电源管理芯片，放电效率提升至99.5%。SUPERVOOCS芯片采用了全新的架构，取代了普通充电芯片上常用快充MCU芯片、半压电荷泵芯片和升降压芯片，可以节约主板上45%的快充器件面积，具备充电、放电、解码、复位、安全保护、断电6大功能。
（2）半导体制造及封测
苹果数据线供应商Foxlink在印度的一座工厂发生火灾，导致损失超过1200万美元。工厂波及约一半的厂房和机器设备，部分建筑倒塌，10条生产线中的4条完全瘫痪，Foxlink不得不暂停了在印度的业务，预计本周晚些时候能初步恢复剩余的6条生产线，火灾原因目前怀疑是电线走火，但有待进一步调查。正崴精密回应称，没有人员伤亡，火灾损失尚待清查，厂房及设备皆有保险。
凯龙高科已掌握重结晶碳化硅技术，成为国内首家掌握重结晶碳化硅技术的企业。
Rapidus将在北海道千岁市建设日本首座2nm晶圆厂，新厂目标是2025年推出原型线进行试运行，将生产用于5G通信、量子计算、数据中心、自动驾驶汽车和数字智能城市等领域的先进芯片，该工厂将获得日本政府700亿日元的补贴。
长城无锡芯动半导体“第三代半导体模组封测项目”正式动工，总投资8亿元，建筑面积约30000㎡，规划车规级模组年产能120万套，预计在2023年9月具备设备全面入厂条件，最快于今年年底投入量产。
Intel与台积电3nm合作及自身Intel3工艺都在按计划推进。英特尔目前已宣布采用3nm制程工艺的产品有3款，有采用Intel3制程工艺的，也有外包台积电采用3nm级制程工艺代工的产品。
西方大型芯片制造商和相关供应商正在增加在新加坡的产量，法国基板制造商Soitec将投资4亿欧元（4.3亿美元）将其在新加坡的晶圆厂的产能提高一倍，此次扩建将使该工厂的300mmSOI晶圆产能翻一番，达到每年200万片，美国半导体设备制造商应用材料（AppliedMaterials）公，在新加坡建造一座价值6亿新加坡元（4.5亿美元）的工厂。
（3）半导体材料及设备
中国电科46所成功制备出我国首颗6英寸氧化镓单晶，达到国际最高水平。中国电科46所氧化镓团队聚焦多晶面、大尺寸、高掺杂、低缺陷等方向，从大尺寸氧化镓热场设计出发，成功构建了适用于6英寸氧化镓单晶生长的热场结构，突破了6英寸氧化镓单晶生长技术，具有良好的结晶性能，可用于6英寸氧化镓单晶衬底片的研制，将有力支撑我国氧化镓材料实用化进程和相关产业发展。
英特尔表示，他们已经为Intel4节点的EUV光刻做好了生产准备，但根据内部消息，英特尔已将MeteorLake处理器的“准备发货‘("ready-to-ship")时间至少推迟到2023年第52周（12月18日到12月24日）。
（4）其它
第十四届全国人民代表大会第一次会议在人民大会堂举行开幕会，工信部部长金壮龙在接受采访时表示，今年将新建开通5G基站60万个，总数将超过290万个。金壮龙指出，下一步重点就是要保持5G良好的发展势头，主要分三个方面，建、用和研，第一，今年将新建5G基站60万个，总数将达290万个基站，第二，实施5G+行动计划，扩大应用规模，同时对制造业下更大的工夫，而“5G+工业互联网”赋能对制造业的跨越式发展非常重要，第三，总结推广5G经验，产学研用集中发力，加强国际合作，加快6G的研发。
特斯拉中国2月销量超7.4万。乘联会发布的2月中国新能源乘用车厂商批发销量数据显示，特斯拉中国2月销量达74402辆，环比1月（66051辆）增长12.6%，同比去年2月（32403辆）暴涨130%
我国2022年全年集成电路产量3241.9亿块，同比下降9.8%，全年集成电路出口2734亿个，同比下降12%，金额为1.03万亿元，同比增长3.5%，集成电路进口5384亿个，同比下降15.30%，金额为2.77万亿元，同比下降0.90%，我国手机出口8.22亿台，同比下降13.80%，金额为9527亿元，同比增长0.90%，液晶平板显示模组出口16.46亿个，金额为1807亿元。
深圳市发展和改革委员会公布《深圳市2023年重大项目计划》，其中不乏半导体项目，例如华润微深圳12英寸集成电路生产线建设项目，方正微第三代半导体产业化基地建设项目，中芯国际12英寸集成电路生产线项目，时创意电子存储集成电路产业基地，基本半导体新能源汽车用碳化硅MOSFET芯片等。
根据周二美国众议院听证会前公开的书面证词，美国商务部和其他政府机构在2022预算年度批准了69.9%涉及中国的出口许可申请，负责工业和安全事务的商务部副部长AlanF.Estevez将告诉众议院外交事务委员会，美国政府拒绝或不采取行动地退回了大约30.1%的许可申请。
2. 本周话题：半导体材料—光刻胶
光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。集成电路制造工艺繁多复杂，其中光刻、刻蚀和薄膜沉积是半导体制造三大核心工艺，其中光刻的主要作用是将印制于掩膜板上的电路图复制到衬底晶圆上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。
薄膜沉积、光刻、刻蚀工艺
资料来源：中微公司招股说明书
光刻工艺在芯片制造中实现电路布图
资料来源：中芯国际招股说明书
光刻过程可大致分为涂胶、曝光、显影、刻蚀、清洗等步骤：（1）涂胶：将已沉积在晶圆表面需要被刻蚀的晶圆面朝上放置于图片，涂抹上光刻胶，然后通过高速旋转将光刻胶均匀涂抹于晶圆表面，其中光阻层的厚度与转速成负相关。（2）曝光+显影：紫外光通过光罩照射至光刻胶表面，被照射的地方化学性质发生改变，进而在显影液的作用下被清除，从而暴露出下层需要被刻蚀的材料。（3）刻蚀：将处理好的晶圆片放置刻蚀液中，刻蚀液通常是可以和被刻蚀材料反映且不和光刻胶反映的液体，因此被光刻胶遮盖住的部分不受影响。（4）清洗：光刻胶本身是有机物，因此最后可利用相似相容原理，通过物理+化学方法去除多余的光刻胶。
光刻材料是指光刻工艺中用到的光刻胶（Photoresist，PR）、抗反射涂层（ARC）、旋涂碳（SOC）、旋涂玻璃（SOG）等，其中最为重要的就是光刻胶。光刻胶是一类光敏感聚合物，在一定波长的光照下光子激发材料中的光化学反应，进而改变光刻胶在显影液中的溶解度，从而实现图形化的目的。在光刻工艺中，掩膜版上的图形被投影在光刻胶上，激发光化学反应，再经过烘烤和显影后形成光刻胶图形，而光刻胶图形作为阻挡层，用于实现选择性的刻蚀或离子注入。
光刻胶产业链全景图
资料来源：中商情报网，浙商证券研究所
根据化学反应机理不同，光刻胶可分正性光刻胶和负性光刻胶。正性光刻胶受光照射后，感光部分发生分解反应，可溶于显影液，未感光部分显影后仍留在基底表面，形成的图形与掩膜版相同。负性光刻胶正好相反，曝光后的部分形成交联网格结构，在显影液中不可溶，未感光部分溶解，形成的图形与掩膜版相反。
正性光刻胶和负性光刻胶
资料来源：容大感光
光刻胶本身性能对IC图形化工艺质量影响较大，并将进一步影响电子器件的性能。光刻胶性能主要由其化学结构决定，不同结构的光刻胶在性能上差异较大，酚醛树脂类光刻胶的分辨度性能就明显不如聚合物树脂。评价光刻胶性能的指标主要有分辨度、感光性能（敏感度、感光速度、对比度）、粘滞性和粘附性等关键指标，此外还有表面张力、保护能力、存储和运输可靠性等指标。
光刻胶关键性能指标
资料来源：《先进光刻材料（李自力）》，浙商证券研究所
产业链条
上游
从含量来看，根据Trendbank数据，光刻胶主要原材料占比从大到小分别是溶剂（50%-90%）、树脂（10%-40%）、光引发剂（1%-6%）以及添加剂（<1%）。从成本来看，高端光刻胶中树脂占成本比重较大。根据南大光电公告，ArF光刻胶树脂质量占比仅5%-10%，但成本占光刻胶原材料总成本的97%以上。经过多年技术积累，国内已形成一定光刻胶用电子化学品产能，相关公司市场份额逐步提升，国产替代正持续进行。
光刻胶原料占比
资料来源：TrendBank，中泰证券研究所
光刻胶产业链
资料来源：中商情报网，浙商证券研究所
树脂：树脂是光刻胶的主要成分，对整个光刻胶起到支撑作用，使光刻胶具有耐刻蚀性能，对光刻胶的性能有重要影响。树脂的合成技术可分为自由基聚合，阴离子聚合和活性自由基聚合等，目前最常用的是自由基聚合，活性自由基聚合还未实现工业化。各类光刻胶所需树脂几乎全部由海外垄断，技术壁垒高依然是海外垄断的根本原因。目前，全球范围内光刻胶树脂大厂分为两类：一类是自产树脂的光刻胶厂商，如信越化学、杜邦，它们通常掌握着树脂合成、光刻胶配方的技术专利。另一类是专门生产树脂的生产商，如东洋合成、住友电木、三菱化学等，为光刻胶厂商提供定制化的树脂。国内强力新材、圣泉、彤程新材等目前开始逐步布局。
单体：不同光刻胶类型都有相应的光刻胶单体。单体又称活性稀释剂，是含有可聚合官能团的小分子，一般参与光固化反应，降低光固化体系黏度，同时调节光固化材料的各种性能。光刻胶单体的性能指标包括纯度，水份，酸值，单杂，金属离子含量等指标。各类单体中半导体级光刻胶单体相比普通单体壁垒更高：合成技术难度更大，要求质量更稳定，金属离子杂质更少。单体国外企业有：陶氏化学、巴斯夫、道达尔等。国内企业包含：微芯新材、徐州博康、万润股份。
溶剂：溶剂使光刻胶具有流动性，并使光刻胶能通过旋转涂在晶圆表面形成薄层，对于光刻胶的化学性质几乎没有影响。根据新思界产业研究中心数据，我国是全球最大的PGMEA生产国家，产能占据全球总产量的35%左右，生产企业有百川股份、瑞佳化学、怡达化学、华伦、德纳国际等。在全球市场中，PGMEA生产企业有陶氏化学、壳牌化学品公司、利安德巴塞尔工业、伊士曼化工等，以上四家企业占据全球市场一半以上份额。根据容大感光公告，溶剂平均采购价格20H1为8.22元/kg，相比18、19年有所降低。
光引发剂：光引发剂又称光固化材料（主要包括UV涂料、UV油墨、UV胶粘剂等）是光刻胶材料中的光敏成分，能发生光化学反应，即能够在紫外光区或可见光区吸收一定波长的能量，产生自由基、阳离子等，从而引发单体聚合交联固化的化合物。包括光增感剂、光致产酸剂等。UV涂料制造业是对光引发剂需求最大的产业。光固化材料是传统溶剂型涂料、油墨、胶粘剂的重要替代产品。2020年，全球光引发剂市场销售额达到了6.8亿美元，预计2027年将达到约11亿美元，2020-2027年CAGR为4.57%。光引发剂领域主要的企业有IGMResins，天津久日新材料，常州强力和阿科玛；其中，IGMResins是全球市场的领导者，天津久日新材料是国内市场的领导者。从光引发剂的采购价格与容大感光数据来看，2018-2020H1，随着上游供应商的竞争结构逐渐稳定，光引发剂采购价格总体下降。
中游
按应用领域进行分类可分为半导体用光刻胶、显示面板用光刻胶和PCB用光刻胶。智研咨询数据显示，下游三大应用领域分布较为均衡，PCB光刻胶、面板光刻胶、半导体光刻胶各占1/4左右。PCB光刻胶主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶、感光阻焊油墨等；平板显示光刻胶则主要是彩色及黑色光刻胶、TFT-LCD正性光刻胶、LCD触摸屏用光刻胶等；半导体光刻胶根据波长可进一步分为G线光刻胶（436nm）、I线光刻胶（365nm）、KrF光刻胶（248nm）、ArF光刻胶（193nm）、EUV光刻胶（13.5nm）等。
半导体用光刻胶随着曝光波长的缩短，分辨率逐渐提升，适用的IC制程工艺越先进，极紫外EUV光刻工艺是当前可达的最精密工艺。KrF、G/I线光刻胶均为成熟制程用光刻胶，KrF光刻胶主要用于KrF激光光源光刻工艺，对应工艺制程250-150nm；而G/I线光刻胶主要用于高压汞灯光源的光刻工艺，对应工艺制程为350nm及以上。ArF光刻胶主要用于DUV光刻工艺，可用于130-14nm芯片工艺制程，其中干法主要用于130-65nm工艺，浸没式主要用于65-14nm工艺。
IC集成度与光刻技术发展历程
资料来源：浙商证券研究所
行业壁垒
工艺技术壁垒高
光刻胶生产工艺复杂，技术壁垒高，其研发和量产需要企业的长期技术积累，对企业研发人员的素质、行业经验、技术储备等都具有极高要求，新进入者需要极大的研发投入。光刻胶的研发是不断进行配方调试的过程，配方研发是通过几百个、几千个树脂、光酸和添加剂的排列组合尝试出来，且难以通过现有产品反向解构出其配方，这对技术及经验积累有非常高的要求。同时，产品纯度、金属离子杂质控制等也是光刻胶生产工艺中需面临的技术难关，光刻胶纯度不足会导致芯片良率下降。而从实验室到稳定量产也是光刻胶行业中的关键壁垒。此外，高端光刻胶生产的大量专利掌握在海外龙头企业中，这在光刻胶技术上已构建了专利壁垒，阻碍后来者进入。以EUV光刻胶为例，全球专利申请量前十名中日本占据7席，富士胶片以422件排在第一；美国罗门哈斯和陶氏化学占据两席；韩国三星电子占据一席。
设备壁垒高
除项目研发需要持续资金投入外，送样前，光刻胶生产商需要购置光刻机用于内部配方测试，根据验证结果调整配方。光刻机设备昂贵，数量有限且供应可能受国外限制，尤其是EUV光刻机目前全球只有ASML能批量供应。而光刻机造价高昂，且价格持续上升。除成本高昂外，受《瓦森纳协定》限制，中国大陆企业较难购买最先进的光刻机。
AMSL光刻机价格
资料来源：ASML年报，国海证券研究所
客户壁垒高
光刻胶具有高客户壁垒，由于芯片制造所需光刻过程复杂多样，不同光刻过程、同一光刻过程的不同厂家对光刻胶的需求也有差异，因此光刻胶生产商需要调整光刻胶配方以满足差异化需求。而光刻胶达到下游客户要求的技术指标后，还需要进行较长时间验证测试（1-3年）。因此，一旦达成合作，光刻胶厂商和下游集成电路制造商会形成长期合作关系。此外，光刻胶更新换代较快，光刻胶厂家出于技术保密考虑，一般会和上游原料供应商进行密切合作，共同开发新技术，增大了客户的转换成本。因此，光刻胶行业的上下游合作处于互相依赖互相依存的关系，市场新进入者很难与现有企业竞争，签约新客户的难度高。
光刻胶认证周期
资料来源：Trendbank，国海证券研究所
原材料壁垒高
国内产业链尚不完善，上游原材料是影响光刻胶品质的重要因素，目前我国光刻胶原材料市场基本被国外厂商垄断，尤其是树脂和感光剂高度依赖于进口，国产化率很低，由此增加了国内光刻胶生产成本以及供应链风险。
行业现状
下游数据中心服务器及新能源汽车等行业的快速扩张驱动全球晶圆代工厂积极扩产，从而为上游半导体光刻胶提供了持久的增长动力。SEMI数据显示，2021年全球半导体光刻胶市场约为24.71亿美元，同比增速达19.49%，中国大陆市场保持最快增速，达4.93亿美元，同比增长43.69%。受益于半导体行业技术进步带来的KrF胶和ArF胶单价值量和总需求快速提升，预测2022年全球半导体光刻胶市场将以9%的增速增长，达26.93亿美元，而光刻胶国内半导体光刻胶市场有望以高于全球的增速持续增长。
全球半导体光刻胶市场规模及增速
资料来源：SEMI，浙商证券研究所
国内半导体光刻胶市场规模及预测
资料来源：SEMI，浙商证券研究所
KrF胶及ArF胶（含ArFi胶）凭借较高单价占据80%以上市场份额。TECHCET数据显示，2020年ArF和ArFi（ArF浸没式光刻胶）市场规模共计9亿美元，占据约48%的全球半导体光刻胶市场份额，位列第一，KrF光刻胶市占率34%，排名第二，G/I线胶以16%的市占率位列第三。
2020年全球光刻胶细分市场情况
资料来源：TECHCET，智研咨询，浙商证券研究所
目前全球高端半导体光刻胶市场主要被日本和美国公司垄断，日企全球市占率约80%，处于绝对领先地位。半导体光刻胶属于高技术壁垒材料，生产工艺复杂，纯度要求高，认证周期需要2-3年，因此短时间内新兴玩家难以进入。目前主流厂商包括日本的东京应化、JSR、富士、信越化学、住友化学，以及美国杜邦、欧洲AZEM和韩国东进世美肯等。
G/I胶、KrF胶、ArF胶市场份额（2020）
资料来源：富士经济，东京应化公司公告，前瞻产业研究院，浙商证券研究所
目前国内光刻胶企业多分布在技术难度较低的PCB光刻胶领域，占比超9成，而技术难度最大的半导体光刻胶市场，国内仅有彤程新材（北京科华）、华懋科技（徐州博康）、南大光电、晶瑞电材和上海新阳等少数几家，根据测算我们认为其2021年全球市场份额合计不超过5%，且产品主要集中在相对低端的G/I线光刻胶，目前国内北京科华、徐州博康等企业已经能实现KrF光刻胶量产。
国内主流半导体光刻胶研发进度
资料来源：前瞻产业研究院，各公司公告，浙商证券研究所
国内相关企业
晶瑞电材
晶瑞电材是一家集研发、生产和销售于一体的科技型新材料公司，主要产品包括超净高纯试剂、光刻胶、功能性材料、锂电池材料等，广泛应用于半导体、面板显示、LED等泛半导体领域及锂电池、太阳能光伏等新能源行业。在光刻胶领域，子公司苏州瑞红1993年开始光刻胶生产，是国内少有的既有规模又有利润的成熟光刻胶企业，拥有成系列的光刻胶5台，承担并完成了国家02专项“i线光刻胶产品开发及产业化”项目。公司光刻胶品类齐全，拥有负型光刻胶系列、宽谱正胶系列、g线系列、i线光刻胶系列、KrF光刻胶系列等数十个型号产品，ArF光刻胶的研发工作有序开展中。目前，i线光刻胶已向国内中芯国际、合肥长鑫等知名大尺寸半导体厂商供货；KrF光刻胶产品分辨率达到了0.25-0.13µm的技术要求，已通过部分重要客户测试，KrF光刻胶量产化生产线正在积极建设中，计划2022年形成批量供货。
公司营收占比情况
资料来源：公司年报，国海证券研究所
南大光电
南大光电是从事先进前驱体材料、电子特气、光刻胶及配套材料等三大关键半导体材料的研发、生产和销售的高新技术企业，产品广泛应用于集成电路、平板显示、LED、第三代半导体、光伏和半导体激光器的生产制造。公司光刻胶技术研发始终坚持完全自主化路线，公司光刻胶研发中心具备了研制功能单体、功能树脂、光敏剂等光刻胶材料的能力，能够实现从光刻胶原材料到光刻胶产品及配套材料的全部自主化。公司正在自主研发和产业化的ArF光刻胶（包含干式及浸没式）可以达到90nm14nm的集成电路工艺节点，将实现高端光刻胶的进口替代，提升国家关键材料领域自主可控水平，解决“卡脖子”技术难题。目前多款产品正在同时进行客户认证，市场拓展工作抓紧推进。
公司营收情况
资料来源：公司年报，国海证券研究所
华懋科技
2021年，公司完成了对徐州博康的投资，持有徐州博康26.21%股权，成为第二大股东。目前，徐州博康ArF光刻胶有6款产品，其中有4款正在客户端进行导入测试；KrF光刻胶有13款，其中有8款正在客户端进行导入测试；I线光刻胶有11款，其中有10款正在客户端进行导入测试。为了推进在光刻材料领域的产业布局，2021年10月公司通过东阳凯阳与徐州博康、东阳金投共同发起设立合资公司东阳华芯电子材料有限公司，东阳凯阳持股比例为40%。东阳华芯拟建设“年产8000吨中高端半导体光刻材料项目”，产品为中高端半导体光刻胶及其配套材料，主要包括ArF光刻胶系列、KrF光刻胶系列、半导体厚膜封装胶，半导体用光敏性聚酰亚胺（PSPI）等。目前，公司已取得相关土地使用权，2022年进入建设期，预计2023年投产。
公司营收情况
资料来源：公司年报，国海证券研究所
上海新阳
公司成立于2004年5月，主要形成两大类业务，一类为集成电路制造及先进封装用关键工艺材料及配套设备的研发、生产、销售和服务，并为客户提供整体化解决方案。另一类为环保型、功能性涂料的研发、生产及相关服务业务，并为客户提供专业的整体涂装业务解决方案。公司陆续开发半导体用高端光刻胶。集成电路制造用高端光刻胶产品正在开发中，包括逻辑和模拟芯片制造用的I线光刻胶、KrF光刻胶、ArF干法光刻胶，存储芯片制造用的KrF厚膜光刻胶，底部抗反射膜（BARC）等配套材料。
公司营收情况
资料来源：公司年报，国海证券研究所
免责声明：本文章不涉及投资建议，仅供分享观点所用。
参考资料：
浙商证券：电子行业深度报告：光刻胶，半导体产业核心卡脖子环节，国内厂商蓄势待发
国海证券：半导体材料行业深度之一：光刻胶国产替代正当时
中泰证券：光刻胶行业深度报告：光刻核心材料亟需替代，国产光刻胶黄金发展机遇已至
德邦证券：电子行业深度：国产光刻胶，破晓而生，踏浪前行
银河证券：电子行业深度报告：景气度持续向上，半导体国产替代加速进行
天风证券：半导体行业：扩产受益，材料先行，国产替代进行中
