本文来自微信公众号“电子发烧友网”,【作者】黄山明。
电子发烧友网报道(文/黄山明)如果对半导体产业有兴趣,想必对光刻胶(Photoresist)略有耳闻。这是一种对光敏感的高分子材料,广泛应用于微电子制造、半导体工艺、PCB制作以及MEMS等领域。作为半导体制造中最关键的材料之一,其性能直接决定了芯片的线宽、集成度与良率。
《国家集成电路产业投资基金三期规划》明确将光刻胶等半导体材料列为重点投资领域,计划投入超500亿元支持关键材料研发及产业化。科技部“十四五”新材料专项提出,到2025年实现KrF/ArF光刻胶国产化率提升至10%,同时布局EUV光刻胶预研,设立专项经费超20亿元。而在“十五五”规划中,光刻胶被明确纳入集成电路全链条协同攻关体系,成为设备、材料、设计三位一体突破战略的关键一环。
全球光刻胶市场格局
当前全球光刻胶市场呈现明显的区域集中特征,企业主要分布于日本、欧美、韩国及中国台湾四大区域。其中,日本厂商仍占据全球光刻胶市场的绝对主导地位,核心企业包括JSR(合成橡胶)、TOK(东京应化)、信越化学、住友化学、富士胶片、旭化成、力诺森科、太阳油墨、东丽、三井化学等。这些企业的产品覆盖半导体、显示面板及PCB全领域,尤其在全球集成电路高端光刻胶市场保持绝对优势。
欧美厂商以美国杜邦、德国默克为代表,在新型显示、半导体光刻胶领域占据一定市场份额;韩国厂商主要有东进世美肯、SK材料、Kolon等,依托本土成熟的面板产业链,在显示光刻胶细分市场占据重要地位;中国台湾厂商则包括长兴材料、奇美实业、永光化学、达兴电子、长春化工、新应材、律胜科技等,业务集中于PCB和新型显示领域。
本文聚焦的集成电路光刻胶市场,主要由日美企业主导,核心企业包括日本JSR、信越化学、TOK、住友化学及美国杜邦等(韩国东进世美肯侧重显示领域,非集成电路光刻胶核心玩家),合计市场占有率达95%。其中,JSR、TOK的产品覆盖所有半导体光刻胶品种,为行业龙头,尤其在高端EUV光刻胶领域具备市场垄断地位。据中国电子材料行业协会数据,2023年前五大厂商占据全球半导体光刻胶近90%的份额,其中日本JSR、TOK、信越化学、富士胶片四家企业合计市占率达76%。
半导体光刻胶按曝光波长可分为g谱线、i谱线、KrF、ArF和EUV五代。制程越先进,所需曝光波长越短,越能实现更精细的电路图案。2019年,日本宣布对韩出口三种关键半导体与显示材料,其中就包括高端光刻胶。当时韩国半导体企业相关库存仅能支撑2-3个月,一度面临停产风险。后续韩国启动扶持计划,东进世美肯在此期间崛起,但进展相对缓慢,其ArF/EUV光刻胶仍高度依赖日本进口。
这场日韩争端让中国深刻意识到,过度依赖单一国家进口关键材料,将对国内半导体产业发展造成严重掣肘。因此,“十四五”规划针对性地提出光刻胶产业补强举措,相关企业加速崛起,推动光刻胶国产化率实现实质性提升。
光刻胶加速国产化
2025年10月,北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授团队及合作者通过冷冻电子断层扫描技术,首次在原位状态下解析了光刻胶分子在液相环境中的微观三维结构、界面分布与缠结行为,并据此开发出可显著减少光刻缺陷的产业化方案,相关论文已刊发于《自然·通讯》。直白地说,这项技术突破不仅解决了高端芯片制造的良率瓶颈,还为蚀刻、清洗等相关工艺提供了通用解决方案,有望全面提升芯片制造的精细化水平。
近年来,国内光刻胶领域的技术突破层出不穷。其中,KrF光刻胶已有部分成熟产品实现国产化替代:彤程新材子公司北京科华是国内KrF光刻胶的先行者,其多款KrF光刻胶产品已通过中芯国际、华虹集团、长江存储等主流晶圆厂认证并进入批量供货阶段,2025年上半年KrF光刻胶营收同比增长近50%,同时具备KrF树脂自产能力。
上海新阳已开发i线、KrF、ArF干法及浸没式光刻胶系列产品:KrF光刻胶(含KrF厚膜光刻胶)已完成开发并通过客户认证,实现批量化生产销售,其中KrF厚膜胶早在2021年就取得首笔订单;ArF光刻胶样品正在国内多家晶圆厂验证中,且已获得订单;公司本部已建成100吨/年光刻胶产能,整体光刻胶销售规模较前期显著提升。
晶瑞电材子公司瑞红苏州的光刻胶产品覆盖紫外宽谱、g/i线、KrF、ArF等品类:i线光刻胶已规模化供应中芯国际、合肥长鑫等企业;KrF高端光刻胶已完成中试,部分品种实现量产;ArF高端光刻胶处于研发与样品送样验证阶段。公司建有包含KrF、ArF光刻机的全系列研发测试平台,KrF生产及测试线早已投入使用,目前正处于高端光刻胶持续扩产与应用放量阶段。
在EUV光刻胶领域,国内目前尚处于实验室研发与工程化验证的早期阶段,尚未实现任何型号的量产或产线导入。科研院所是核心技术攻关的主力,包括中科院化学所、上海微系统所、长春应化所等。在国家科技重大专项“极大规模集成电路制造技术及成套工艺”(02专项)支持下,中科院化学所、理化所联合北京科华等单位,系统开展了EUV光刻胶关键材料设计、配方制备和实验室检测技术研究,项目于2018年通过国家验收,围绕高分子型、单分子树脂型及有机-无机杂化型等多条技术路线完成了实验室级材料与装备研发。
近年来,国内EUV光刻胶领域进展明显加快:2025年《极紫外(EUV)光刻胶测试方法》国家标准进入立项公示;清华大学、南开大学等团队在聚碲氧烷(PTeO)、异质同构团簇增强体系等新型EUV光刻胶材料研发方面取得重要论文进展;九峰山实验室与华中科技大学联合团队开发的化学放大光刻胶已在产线完成初步工艺验证,为后续产业化储备了技术;上游EUV光刻胶单体也已实现中试,通过客户验证并达成百公斤级销售。
整体来看,据电子发烧友统计数据,目前国内G/I线光刻胶国产化率已达20%-25%,KrF光刻胶国产化率约5%-10%,KrF与ArF光刻胶合计国产化率不足5%。其中,彤程新材在国内KrF光刻胶市场的市占率约40%;EUV光刻胶则正经历从实验室走向产业界的关键过渡期。值得庆幸的是,国内各类光刻胶已迈过从0到1的最难阶段,而从1到100的规模化、产业化突破,正是国内企业的优势所在。
写在最后
日本企业目前仍是全球光刻胶领域的绝对领先者,但光刻胶生产并非无源之水,其核心原材料主要包括成膜树脂、光敏成分、溶剂及其他助剂/添加剂,其中成膜树脂的成本占比最高,达40%-75%。具体来看,PCB光刻胶中树脂占比约30%-40%;而先进制程半导体光刻胶中,树脂用量虽少(<5%),但纯度要求极高,成本占比反而更高。
成膜树脂所需的苯酚、丙酮等基础有机化工品,中国是全球主要生产国和消费国之一,部分品类(如丙酮)已实现净出口,出口目的地涵盖日本、韩国及东南亚。值得一提的是,含氟光致产酸剂(PAG)和高端树脂所需的核心基础化工原料——高纯氟化氢(HF),其唯一工业原料是萤石(CaF₂),而中国恰好是萤石的主要生产国和出口国。据中国矿业联合会萤石产业发展工作委员会报告,2023年全球萤石产量约890万吨,其中中国产量约630万吨,占全球总量的70%左右。
日本是全球主要萤石进口国之一,美国、日本等国萤石自产量极少,超过90%依赖进口。此外,在光刻技术领域,尤其是193nm ArF光刻系统中,萤石作为光学材料可有效减少对紫外光的吸收,避免光刻镜头因受热膨胀影响成像精度,这一特性是其他材料无法替代的。
手握海量核心原材料优势,叠加国内在光刻胶领域的持续发力,中国正对整个光刻胶产业链发起“钳形攻势”。
