世人皆言光刻膠難，它到底難在哪里

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1、光刻膠究竟是怎樣一個(gè)行業(yè)？

光刻膠，又稱“光致抗蝕劑”，是光刻成像的承載介質(zhì)，可利用光化學(xué)反應(yīng)將光刻系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)衍射、濾波后的光信息轉(zhuǎn)化為化學(xué)能量，從而把微細(xì)圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工基片上。其被廣泛應(yīng)用于光電信息產(chǎn)業(yè)的微細(xì)圖形線路的加工制作，是微細(xì)加工技術(shù)的關(guān)鍵性材料。

一言以蔽之，光刻膠是光刻工藝最重要的耗材，其性能決定了加工成品的精密程度和良品率，而光刻工藝又是精密電子元器件制造的關(guān)鍵流程，這使得光刻膠在整個(gè)電子元器件加工產(chǎn)業(yè)，都有著至關(guān)重要的地位。

需要強(qiáng)調(diào)，盡管近年來(lái)光刻膠與芯片一起反復(fù)為媒體所提及，但它從來(lái)不是只用于半導(dǎo)體生產(chǎn)，甚至在三個(gè)主流應(yīng)用領(lǐng)域（半導(dǎo)體、PCB、LCD）里，半導(dǎo)體光刻膠的市場(chǎng)規(guī)模也最小。受篇幅所限，本文將聚焦于受關(guān)注度最高，也是典型的“卡脖子”領(lǐng)域——半導(dǎo)體光刻膠，其它用途將僅作粗略介紹，不詳細(xì)展開(kāi)。

從整體產(chǎn)業(yè)鏈看，光刻膠上游為各類專用化學(xué)制品，屬于精細(xì)化工行業(yè)；下游則為各類電子元器件制造行業(yè)。

從生產(chǎn)原材料看，光刻膠的上游為各類專用化學(xué)品，屬于精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)，包括光引發(fā)劑（光增感劑、光致產(chǎn)酸劑）、溶劑、成膜樹(shù)脂及添加劑（助劑、單體等）。

從用量上來(lái)說(shuō)，溶劑（主要為丙二醇甲醚醋酸酯，簡(jiǎn)稱PMA）是用量最大的材料，含量最高可達(dá)90%，但在成本上并不突出，且不起關(guān)鍵作用；作為光化學(xué)反應(yīng)的核心部分，光引發(fā)劑的用量?jī)H有約1%~6%；樹(shù)脂則在不同光刻膠產(chǎn)品中的用量區(qū)別很大[2]。

從成本看，在半導(dǎo)體光刻膠領(lǐng)域，越先進(jìn)的工藝，樹(shù)脂成本占比越高：以 KrF（氟化氪）光刻膠為例，樹(shù)脂成本占比高達(dá)約75%，感光劑約為23%，溶劑約為2%[3]。

2、光刻膠的分類方式

光刻膠的分類方式多樣化，總體來(lái)說(shuō)遵循三大分類方式：

按化學(xué)反應(yīng)原理和顯影原理不同，可分為正性光刻膠與負(fù)性光刻膠；

按原材料化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，可分為光聚合型、光分解型、光交聯(lián)型和化學(xué)方大型；

按下游應(yīng)用領(lǐng)域不同，可分為PCB光刻膠，面板（LCD）光刻膠、半導(dǎo)體光刻膠以及其它光刻膠。

正性光刻膠與負(fù)性光刻膠

這一分類主要依據(jù)的是光照后顯影時(shí)與顯影液產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，最終形成的圖形與掩模版圖形的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

正性光刻膠的曝光部分溶于顯影劑，在蝕刻過(guò)程中光照到的區(qū)域會(huì)被等離子化氣體蝕刻去除，最終留下的圖樣是曝光工序中光線所沒(méi)有照到的區(qū)域，與掩膜版上的圖形相同。

負(fù)性光刻膠與正性光刻膠相反，其曝光部分不溶解于顯影劑，未被光照的區(qū)域會(huì)被去除，顯影時(shí)形成的圖形與掩膜版相反。

正膠與負(fù)膠兩者的生產(chǎn)工藝流程基本一致，但性能上存在差異。從發(fā)展看，負(fù)膠最早應(yīng)用于光刻工藝中，且有更耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。然而由于顯影時(shí)易變形和膨脹，導(dǎo)致負(fù)膠在最為關(guān)鍵的分辨率方面性能不佳，不能用于先進(jìn)制程的生產(chǎn)[4]。

光聚合型、光分解型、光交聯(lián)型和化學(xué)放大型

該分類方法依據(jù)的是原材料中，感光樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)。其中的光聚合型和光分解性主要應(yīng)用于正性光刻膠，而光交聯(lián)型則是典型的負(fù)性光刻膠。化學(xué)放大型則是目前最為先進(jìn)的類型，廣泛的應(yīng)用于先進(jìn)制程?[4]。

PCB光刻膠、LCD光刻膠、半導(dǎo)體光刻膠

這一分類依照的是光刻膠的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也是知名度最高的一種標(biāo)準(zhǔn)。

三種主要光刻膠中，PCB（印刷電路板，Printed circuit board）光刻膠最為低端，同時(shí)也是國(guó)產(chǎn)化率最高的領(lǐng)域，占PCB制造成本的3%~5%?？煞譃楦赡す饪棠z、濕膜光刻膠與光成像阻焊油墨[2]。

憑借我國(guó)在勞動(dòng)力和資源等方面的優(yōu)勢(shì)，21世紀(jì)以來(lái)，PCB產(chǎn)業(yè)開(kāi)始向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移，國(guó)內(nèi)廠商掌握了生產(chǎn)PCB上游關(guān)鍵材料的核心技術(shù)，在產(chǎn)能與成本上均有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。數(shù)據(jù)顯示，2019年全球PCB產(chǎn)值約637億美元，我國(guó)PCB市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到329.4億美元，占全球市場(chǎng)的份額超過(guò)50%，是最大的PCB生產(chǎn)國(guó)[2]。

數(shù)據(jù)來(lái)源：信達(dá)證券[2]，果殼硬科技制圖

光刻工藝也是液晶面板制造的核心工藝，因此LCD光刻膠，也就是面板（Liquid Crystal Display）光刻膠同樣是產(chǎn)業(yè)核心耗材。彩色濾光片是液晶顯示器實(shí)現(xiàn)彩色顯示的關(guān)鍵器件，占面板成本的14%~16%，其生產(chǎn)成本直接影響到液晶顯示器產(chǎn)品的售價(jià)和競(jìng)爭(zhēng)力；彩色光刻膠和黑色光刻膠是制備彩色濾光片的核心材料，在彩色濾光片材料成本中，彩色光刻膠和黑色光刻膠在整體成本中占比約27%[5]。

然而與半導(dǎo)體光刻膠類似，我國(guó)在面板光刻膠領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化率同樣不高，產(chǎn)能主要集中在相對(duì)低端的觸摸屏光刻膠領(lǐng)域。附加值更高的彩色及黑色光刻膠，目前的市場(chǎng)被日韓廠商壟斷。以需求最多的彩色光刻膠為例，東京應(yīng)化、LG化學(xué)、東洋油墨、住友化學(xué)、三菱化學(xué)、奇美等日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)占據(jù)了90%以上的市場(chǎng)份額，我國(guó)自主供應(yīng)能力同樣不強(qiáng)?[2]。

數(shù)據(jù)來(lái)源：信達(dá)證券[2]，果殼硬科技制圖

在半導(dǎo)體領(lǐng)域，光刻工藝是最為核心、最為重要的加工環(huán)節(jié)，其成本約為整個(gè)芯片制造工藝的30%，耗時(shí)約占整個(gè)芯片工藝的40%~50%。而作為這一工藝的核心介質(zhì)，半導(dǎo)體光刻膠的質(zhì)量和性能是影響芯片性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素，對(duì)整體光刻工藝有著至關(guān)重要的影響。

半導(dǎo)體光刻膠隨著市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品小型化、功能多樣化的要求，而不斷通過(guò)縮短曝光波長(zhǎng)提高極限分辨率，從而適配不斷發(fā)展的光刻工藝。

根據(jù)曝光波長(zhǎng)不同，半導(dǎo)體光刻膠可進(jìn)一步分為普通寬普光刻膠、g線（436nm）、i線（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、以及最先進(jìn)的 EUV(<13.5nm)光刻膠。

其中，ArF***涉及干法和浸沒(méi)式兩種工藝（區(qū)別在于鏡頭和光刻膠之間的介質(zhì)是空氣還是液體），ArF光刻膠也對(duì)應(yīng)分為干法和浸沒(méi)式兩類。EUV光刻膠則是制造難度最高的產(chǎn)品，也是7nm及以下制程芯片加工過(guò)程中的核心原材料。

可能有的讀者也會(huì)見(jiàn)到DUV，即深紫外線（Deep Ultraviolet Lithography）這一名稱，它指的是160~280nm的曝光波長(zhǎng)，涵蓋EUV前的一整代技術(shù)，目前在光刻工藝上指的就是KrF和ArF。

除了上述標(biāo)準(zhǔn)外，還有一種被稱作F2，曝光波長(zhǎng)為157nm的技術(shù)規(guī)格，但卻慘遭淘汰，未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。主要是因這一規(guī)格在發(fā)展過(guò)程中被ArF正面擊潰，背后涉及的是半導(dǎo)體行業(yè)最為重大的一次路線分歧，其結(jié)果塑造了我們?nèi)缃窨吹降陌雽?dǎo)體加工業(yè)秩序。

當(dāng)時(shí)以尼康、佳能為首的***制造商試圖主推157nm光源的F2規(guī)格，可提高20%左右的分辨率，但該路線有兩個(gè)致命缺陷[4]：

鏡組使用的光學(xué)材料在157nm時(shí)均為高吸收態(tài)，吸收激光輻射后升溫膨脹，產(chǎn)生形變?cè)斐汕蛎嫦癫?。因此必須使用CaF2制造鏡組。然而 CaF2鏡組使用壽命短，且核心技術(shù)在尼康手中，產(chǎn)能較低，無(wú)法滿足大規(guī)模應(yīng)用的要求。

由于ArF的使用的光刻膠在157nm均有強(qiáng)吸收，光刻膠需要重新進(jìn)行開(kāi)發(fā)，投入產(chǎn)出比不高。

與此同時(shí)，臺(tái)積電工程師林本堅(jiān)提出了基于ArF光源的浸沒(méi)式方案，即將鏡頭和光刻膠之間的介質(zhì)由空氣改成液體。借由這一方案，臺(tái)積電得以將ArF193nm的曝光波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)折射后，等效波長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)134nm，通過(guò)改良現(xiàn)有技術(shù)在分辨率上反超了F2路線。同時(shí)由于這一方案是改造升級(jí)現(xiàn)有設(shè)備，在性價(jià)比方面有著碾壓性的優(yōu)勢(shì)。更糟糕的是，F(xiàn)2無(wú)法透水，這導(dǎo)致其不能兼容浸沒(méi)式技術(shù)[6]。

第一時(shí)間響應(yīng)臺(tái)積電提議的正是阿斯麥（ASML），后者在2003年推出了第一臺(tái)浸沒(méi)式***樣機(jī)，成功搶占先機(jī)。而當(dāng)尼康在2006年推出浸沒(méi)式***時(shí)，大勢(shì)已去。最終，阿斯麥在2006年超越尼康成為***龍頭，確定了其在深紫外線時(shí)代的統(tǒng)治地位。

除了上述三大類光刻膠外，還有CCD攝像頭彩色濾光片的彩色光刻膠、MEMS光刻膠、觸摸屏透明光刻膠、生物芯片光刻膠、薄膜磁頭光刻膠等更加多樣化的類型。

3、光刻膠市場(chǎng)基本概況

需要注意的是，盡管光刻膠在電子元器件加工行業(yè)是核心材料，但整體市場(chǎng)規(guī)模并不大。

公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，2019年全球光刻膠市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)約91億美元，自2010年至2019年年復(fù)合增長(zhǎng)率約為5.4%，推算2021年數(shù)據(jù)為百億左右；同期中國(guó)本土光刻膠市場(chǎng)規(guī)模約在88億人民幣左右[5]。

從細(xì)分市場(chǎng)看，在全球光刻膠市場(chǎng)，LCD、PCB、半導(dǎo)體光刻膠各自占有27%、25%和24%的份額，市場(chǎng)分布比較平均。其中，半導(dǎo)體光刻膠雖然占比最低，卻是成長(zhǎng)性最好以及技術(shù)難度最高的細(xì)分市場(chǎng)。

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料，果殼硬科技整理

整體業(yè)態(tài)方面，全球光刻膠市場(chǎng)高度集中，日美把控著絕大部分市場(chǎng)份額。日本的JSR、東京應(yīng)化、信越化學(xué)及富士膠片四家企業(yè)占據(jù)了全球70%以上的市場(chǎng)份額，整體壟斷地位穩(wěn)固[5]。

數(shù)據(jù)來(lái)源：天風(fēng)證券，果殼硬科技制圖

具體到半導(dǎo)體領(lǐng)域，半導(dǎo)體光刻膠的特征與整體光刻膠行業(yè)的區(qū)別不大：市場(chǎng)規(guī)模小，集中度極高，日美企業(yè)壟斷供應(yīng)。

數(shù)據(jù)顯示，2020年全球的半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模約為17.5億美元，雖然地位至關(guān)重要，在半導(dǎo)體整條產(chǎn)業(yè)鏈中的占比也非常之低[7]。同期全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模4260億美元，計(jì)算下來(lái)，半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)在行業(yè)整體中的占比僅有0.4%[8]。

細(xì)分市場(chǎng)方面，ArFi光刻膠（即浸沒(méi)式ArF光刻膠）和KrF光刻膠的市場(chǎng)份額最大，均在30%以上，其次是g/i光刻膠，市場(chǎng)份額約為17%，EUV及其它類型半導(dǎo)體光刻膠合計(jì)僅有1%左右。但從未來(lái)發(fā)展看，作為代表著先進(jìn)集成電路發(fā)展趨勢(shì)的EUV光刻的關(guān)鍵耗材，EUV光刻膠對(duì)將芯片制程推進(jìn)至5nm以下起關(guān)鍵作用，成長(zhǎng)性無(wú)疑是最好的[7]。

數(shù)據(jù)來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，果殼硬科技制圖

在全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)中，日本企業(yè)穩(wěn)居壟斷地位。2020年，日本企業(yè)在全球半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)中占據(jù)的份額至少在60%以上，其中東京應(yīng)化以25.6%的市場(chǎng)份額占據(jù)龍頭地位；美國(guó)杜邦位列第二，市場(chǎng)份額為17.6%[9]。

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從細(xì)分市場(chǎng)看，2020年，日本東京應(yīng)化在g/i線、KrF和EUV光刻膠市場(chǎng)的份額位列全球第一；JSR則以24.9%的市場(chǎng)份額把持著ArF光刻膠市場(chǎng)。

半導(dǎo)體光刻膠從全局到細(xì)分，市場(chǎng)集中度均非常之高：整體市場(chǎng)CR4（Concentration Ratio，行業(yè)集中度）近70%；ArF、KrF市場(chǎng)中，CR4均在74%以上；EUV市場(chǎng)則更為夸張，東京應(yīng)化、信越化學(xué)和JSR三家日本公司的CR3高達(dá)99.9%，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)徹底壟斷[9]。

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聚焦本土市場(chǎng)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模同樣有限，但整體增速比較快。據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)從2015年的1.3億美元增長(zhǎng)至2019年的2.5億美元，并在2020年快速躍升至3.5億美元，同比增長(zhǎng)約為40%[10]。

數(shù)據(jù)來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，果殼硬科技制圖

我國(guó)半導(dǎo)體光刻膠的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，2020年，ArF光刻膠占比40%；KrF光刻膠占比39%；g/i線光刻膠占比20%；EUV光刻膠則沒(méi)有統(tǒng)計(jì)層面可見(jiàn)的數(shù)據(jù)?[10]。

數(shù)據(jù)來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，果殼硬科技制圖

不過(guò)還是那句話，市場(chǎng)小不代表不重要。作為精密電子元器件制造最關(guān)鍵，甚至沒(méi)有之一的耗材，發(fā)展光刻膠的必要性無(wú)論怎樣強(qiáng)調(diào)都不過(guò)分?？墒菑?qiáng)調(diào)歸強(qiáng)調(diào)，真到落地的時(shí)候，行業(yè)仍然面臨著巨大困難。

4、至關(guān)重要的“糟糕”行業(yè)

雖然我們反復(fù)強(qiáng)調(diào)光刻膠在半導(dǎo)體制產(chǎn)業(yè)中的重要地位，但當(dāng)前的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)度，真的不怎么樣。

從本土光刻膠的整體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看，相對(duì)低端的PCB光刻膠仍然占國(guó)內(nèi)94%左右的供應(yīng)，而高端的面板光刻膠與半導(dǎo)體光刻膠非常之少[11]。

數(shù)據(jù)來(lái)源：東北證券，果殼硬科技制圖

具體到半導(dǎo)體，目前適用于6英寸硅片的g線、i線光刻膠的自給率約為10%，適用于8英寸硅片的KrF光刻膠自給率不足5%，而適用于12寸硅片的ArF光刻膠基本依賴進(jìn)口，更先進(jìn)的EUV則連研發(fā)都處于相當(dāng)早期的階段[12]。產(chǎn)能上，國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品，僅g/i線光刻膠實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，KrF僅少數(shù)研發(fā)進(jìn)度領(lǐng)先企業(yè)實(shí)現(xiàn)小批量應(yīng)用，即使最樂(lè)觀估計(jì)，國(guó)產(chǎn)光刻膠行業(yè)與國(guó)際先進(jìn)水也有兩代的差距。

當(dāng)前國(guó)產(chǎn)光刻膠企業(yè)，進(jìn)度比較不錯(cuò)的有被彤程新材（sh603650）收購(gòu)的北京科華（KrF量產(chǎn)，EUV在研），干法ArF膠已有小批量訂單的南大光電（sz300346），以及擁有可用于干法、浸沒(méi)式ArF***，可同時(shí)研發(fā)兩種光刻膠，有望在2022年實(shí)現(xiàn)少量銷售的上海新陽(yáng)（sz300236）。這三家企業(yè)整體的研發(fā)進(jìn)度相對(duì)靠前，研發(fā)設(shè)備比較齊全，且有正在建設(shè)中的產(chǎn)能。

之所以會(huì)如此，是因?yàn)闊o(wú)論從技術(shù)門檻，還是商業(yè)層面，整個(gè)光刻膠領(lǐng)域面臨艱巨挑戰(zhàn)，簡(jiǎn)單概括就是四個(gè)字：事多錢少。

復(fù)雜且全方位的技術(shù)困境

擺在光刻膠面前第一道繞不過(guò)去的坎，就是產(chǎn)品的配套測(cè)試需要***?？蛇@恰恰也是中國(guó)目前遭到限制的領(lǐng)域之一，而且比光刻膠還要嚴(yán)格。無(wú)論是國(guó)內(nèi)企業(yè)還是阿斯麥（AMSL，荷蘭公司，美資控股）方面都做了不小的努力，試圖尋求一種方法繞過(guò)美國(guó)的封鎖，但至今收效甚微。

在光刻膠的研發(fā)階段，企業(yè)需要利用***來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品以及配套化學(xué)試劑性能，是自主曝光檢測(cè)必不可少的設(shè)備；在量產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)線也需要通過(guò)***作為檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的品控。

四個(gè)字概括：沒(méi)有不行。

這形成了一個(gè)非常尷尬的局面：行業(yè)當(dāng)前甚至缺乏驗(yàn)證產(chǎn)品究竟好不好用的能力。在這種尖端領(lǐng)域內(nèi)搞“盲人摸象式”的研發(fā)也不現(xiàn)實(shí)，指望一家企業(yè)沒(méi)有EUV***就研發(fā)出可量產(chǎn)的EUV光刻膠，恐怕難度也不會(huì)比猴子敲出莎士比亞全集低很多。

所以，光刻膠想要突破，必須有來(lái)自***方面的研發(fā)突破作為支撐。

另一方面，國(guó)內(nèi)也不只是無(wú)法生產(chǎn)光刻膠，整體產(chǎn)業(yè)鏈都比較薄弱，供應(yīng)鏈整合能力不強(qiáng)。樹(shù)脂、單體等上游核心原材料的國(guó)產(chǎn)化率也并不高，現(xiàn)有工藝與國(guó)際先進(jìn)水平有不小的差距，作為光刻膠核心原材料的專用化學(xué)品本身同樣依賴進(jìn)口。

與整體光刻膠行業(yè)本身類似，光刻膠的上游原材料端集中度同樣很高，相關(guān)技術(shù)長(zhǎng)期被少數(shù)幾家企業(yè)掌控。國(guó)內(nèi)企業(yè)只在PCB光刻膠上游有一定競(jìng)爭(zhēng)力，但在面板和半導(dǎo)體光刻膠上游，供應(yīng)商仍然普遍受困于技術(shù)積累不足、產(chǎn)能低、投入水平不高、打不開(kāi)市場(chǎng)等問(wèn)題。

以電子級(jí)酚醛樹(shù)脂為例，由于量產(chǎn)的需求，在生產(chǎn)樹(shù)脂中需要保證不同批次的高分子樹(shù)脂的分子量分布和性能基本一致，導(dǎo)致成膜樹(shù)脂的合成難度驚人，主導(dǎo)地位由日韓化工企業(yè)把持。而最常用的光刻膠溶劑，丙二醇甲醚醋酸酯（PMA/PGMEA）生產(chǎn)主要集中在美國(guó)、西歐等國(guó)家和地區(qū)，主要廠家是美國(guó)陶氏化學(xué)、伊士曼化學(xué)，荷蘭利安德巴塞爾，德國(guó)巴斯夫等企業(yè)，技術(shù)研發(fā)史普遍超過(guò)30年，領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)極為顯著。

但這并非上游企業(yè)“不思進(jìn)取”。由于國(guó)內(nèi)光刻膠行業(yè)本身的發(fā)展比較緩慢，下游需求不強(qiáng)，上游供應(yīng)商缺乏必要的研發(fā)動(dòng)力，也沒(méi)有理由在一個(gè)高度集中，競(jìng)對(duì)擁有數(shù)十年優(yōu)勢(shì)積累的行業(yè)強(qiáng)行開(kāi)展市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，這至少在商業(yè)上是極不經(jīng)濟(jì)的。目前想要解決上游原材料供應(yīng)難，也需依賴光刻膠行業(yè)本身的快速發(fā)展帶來(lái)的市場(chǎng)增量，為上游提供足夠的利益驅(qū)動(dòng)企業(yè)加大研發(fā)投入。

客戶高度特化的需求，同樣是個(gè)問(wèn)題。在技術(shù)發(fā)展以及加速升級(jí)的驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)前光刻膠下游的終端應(yīng)用產(chǎn)品，表現(xiàn)出了趨向定制化和多樣化的特征：下游不同客戶的需求差異明顯，即使同一客戶的不同應(yīng)用需求也不一致。

這就導(dǎo)致光刻膠的整體生產(chǎn)缺乏統(tǒng)一的工藝，每一類光刻膠使用的原料在化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能上均有所區(qū)別，要求使用不同品質(zhì)等級(jí)的專用化學(xué)品。這就迫使制造商需要有能力設(shè)計(jì)出符合不同需求設(shè)計(jì)不同配方，并有相應(yīng)的生產(chǎn)工藝完成生產(chǎn)。這屬于行業(yè)的核心技術(shù)之一，對(duì)企業(yè)的技術(shù)能力要求比較高，目前本土企業(yè)還比較欠缺。

專利方面則是光刻膠行業(yè)的天塹。由于起步較早，日美企業(yè)在光刻膠領(lǐng)域的專利積累優(yōu)勢(shì)巨大。在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)能力上，國(guó)際光刻膠企業(yè)針對(duì)核心產(chǎn)品建立了較全面的專利體系和地區(qū)覆蓋。

根據(jù)智慧芽專利數(shù)據(jù)平臺(tái)給出數(shù)據(jù)顯示，目前，全球光刻膠第一大技術(shù)來(lái)源國(guó)為日本，專利申請(qǐng)量占全球光刻膠專利總申請(qǐng)量的46%；美國(guó)則以25%的申請(qǐng)量位列第二。中國(guó)則以7%的申請(qǐng)量排在韓國(guó)之后。從趨勢(shì)上看，中國(guó)的光刻膠相關(guān)專利申請(qǐng)量正在快速增長(zhǎng)，在2020年實(shí)現(xiàn)了對(duì)日本的反超。2020年，中國(guó)光刻膠專利申請(qǐng)量為1.29萬(wàn)項(xiàng)，日本光刻膠專利申請(qǐng)量下降至8982項(xiàng)[13]。

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然而受起步滯后影響，國(guó)內(nèi)的光刻膠專利集中在成熟的工藝領(lǐng)域，核心專利仍然薄弱。以EUV光刻膠為例，國(guó)內(nèi)僅有中科院化學(xué)所與北理工學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)身份上榜。未來(lái)如何突破海外企業(yè)全面的專利壁壘，也會(huì)是個(gè)麻煩。

數(shù)據(jù)來(lái)源：智慧芽

極不清晰的商業(yè)前景

若說(shuō)僅有技術(shù)面的困難還則罷了，偏偏光刻膠的商業(yè)化難度也很高。

首先是前期投入驚人。以晶瑞電材（sz300655）的“集成電路制造用高端光刻膠（ArF光刻膠）研發(fā)項(xiàng)目”為例，該項(xiàng)目擬投入僅4.9億元，其中ArF***的投資金額高達(dá)1.5億元，占設(shè)備及安裝費(fèi)一項(xiàng)的44%，總投資的31%——僅僅一臺(tái)***的價(jià)格，就接近晶瑞電材2020年度歸母凈利潤(rùn)（0.8億元）的兩倍[12]。

而且這還僅是ArF***，最先進(jìn)的EUV***更為夸張，當(dāng)前報(bào)價(jià)已經(jīng)超1.2億美元。不過(guò)考慮到美方現(xiàn)階段絕無(wú)松口的可能性，屬于有錢也買不到、不讓買的稀罕物。

前期的高額投入只不過(guò)是敲門磚，光刻膠還要面對(duì)漫長(zhǎng)的客戶驗(yàn)證周期。

由于光刻膠的功能性和質(zhì)量對(duì)下游電子元器件的產(chǎn)品質(zhì)量有著極為直接的影響，疊加行業(yè)的高度精密特征，任何質(zhì)量問(wèn)題都有可能給下游企業(yè)造成極其嚴(yán)重的損失。例如在2019年，臺(tái)積電就曾因光阻原料污染導(dǎo)致上萬(wàn)片12英寸晶圓報(bào)廢，直接損失達(dá)5.5億美元?[14]——這哪怕對(duì)于臺(tái)積電都不是個(gè)輕描淡寫的數(shù)字，而以國(guó)內(nèi)企業(yè)現(xiàn)階段的體量來(lái)說(shuō)，金額足以讓負(fù)有賠償責(zé)任的企業(yè)倒閉數(shù)次。

所以下游客戶，對(duì)光刻膠此類專用化學(xué)品的采購(gòu)非常謹(jǐn)慎，潛在供應(yīng)商必須經(jīng)受充分調(diào)研，其產(chǎn)品也需要經(jīng)過(guò)充足驗(yàn)證，這就帶來(lái)了漫長(zhǎng)的認(rèn)證流程。

數(shù)據(jù)顯示，哪怕是面板光刻膠這樣相對(duì)低端的產(chǎn)品，驗(yàn)證周期往往也要有1~2年，而關(guān)鍵的半導(dǎo)體光刻膠更是需要2~3年，這也帶來(lái)了下游企業(yè)更換供應(yīng)商的動(dòng)機(jī)很弱，上下游深度綁定的現(xiàn)象[15]。同時(shí)由于光刻膠自身高度多樣化的產(chǎn)品特征，不同客戶的測(cè)試要求與驗(yàn)證流程也不一致，帶來(lái)了更為復(fù)雜的不確定性。

數(shù)據(jù)來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，果殼硬科技制圖

如此一來(lái)，整個(gè)行業(yè)的商業(yè)化前景就很不樂(lè)觀，投資門檻太高、前期投資回收周期過(guò)長(zhǎng)，對(duì)于追求回報(bào)率的社會(huì)資本而言不夠友好。

更何況，作為高精尖行業(yè)，永遠(yuǎn)都要面臨一個(gè)最基本的風(fēng)險(xiǎn)，就是研發(fā)失敗。如光刻膠般的尖端產(chǎn)品的研發(fā)工作不是種地，而且哪怕種地也要面臨極端天氣絕收的可能，大筆資金投入有去無(wú)回，項(xiàng)目未能取得預(yù)期成果都是再正常不過(guò)的事，這一點(diǎn)在以往的技術(shù)類文章中，果殼硬科技也曾多次提及。

這就對(duì)企業(yè)自身的經(jīng)營(yíng)狀況有一定要求，至少要有穩(wěn)定的現(xiàn)金流業(yè)務(wù)來(lái)對(duì)沖研發(fā)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。相比較之下，國(guó)內(nèi)目前的企業(yè)普遍體量偏小，成熟度不高，整體抗風(fēng)險(xiǎn)能力比較一般，這無(wú)疑也是不容忽視的行業(yè)整體性困境。

5、Money, money never changes

在文章的最后一節(jié)，讓我們聊一聊為何這么重要的領(lǐng)域，卻鮮有入局者。

因?yàn)楣饪棠z確實(shí)不是個(gè)好生意。

縱觀全文，我們可以發(fā)現(xiàn)，光刻膠行業(yè)集市場(chǎng)整體規(guī)模小、行業(yè)高度壟斷、上游產(chǎn)品為高度特化的專用產(chǎn)品，應(yīng)用面狹窄、技術(shù)門檻極高、研發(fā)成本極高、失敗風(fēng)險(xiǎn)高、投資回收周期長(zhǎng)等特征于一身，甚至還有不容忽視的政治風(fēng)險(xiǎn)——在當(dāng)前的國(guó)際環(huán)境下，假如一家企業(yè)真的取得了較大突破，遭到美方制裁的概率不低（可參照AI四小龍的遭遇）。

從投資的角度看，這個(gè)行業(yè)違背了幾乎每一條客觀規(guī)律，可以說(shuō)是要多勸退有多勸退。而這樣的特征，在我國(guó)面臨的具有“卡脖子”特征的細(xì)分技術(shù)上非常普遍。舉個(gè)不太恰當(dāng)?shù)睦樱拖袷菆A珠筆芯的鋼珠一樣，市場(chǎng)太小，太成熟，其他企業(yè)沒(méi)理由花錢入局強(qiáng)行和壟斷公司展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，能不能成不談，哪怕成了在商業(yè)層面也不劃算。

典型的“可以，但沒(méi)必要”。

這樣的行業(yè)，自然也很難吸引社會(huì)資本進(jìn)行投資。畢竟投資需要回報(bào)，需要收益，需要退出機(jī)制，而這些“高精尖”領(lǐng)域普遍缺乏這些關(guān)鍵特征，換言之就是想賺錢太難。行業(yè)與其豪擲數(shù)億乃至數(shù)十億追求糟糕的預(yù)期，還不如直接花錢買成品。

這種“造不如買”的模式，在芯片這高度依賴國(guó)際分工的高精尖行業(yè)原本是十分通行且普遍的，整條產(chǎn)業(yè)鏈分布在全球范圍內(nèi)是正常生態(tài)（例如ASML的EUV***的90%零部件來(lái)自進(jìn)口[6]）。

這種源自全球化進(jìn)程的制造業(yè)模式，就是大名鼎鼎的“國(guó)際分工（International Division of labor）”。雖說(shuō)國(guó)際分工在不同歷史時(shí)期的含義不盡相同，不過(guò)望文生義的理解它不會(huì)有太多偏差。本文也不是一篇嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)論文，不會(huì)在此討論這一概念具體定義與全球?qū)嵺`。

只可惜，這種模式也只能建立在“逆全球化”不那么顯著的國(guó)際形勢(shì)下。如今意識(shí)形態(tài)沖突愈演愈烈，在任何行業(yè)任何產(chǎn)品都可能招致來(lái)自大洋彼岸制裁的今天——貴不貴，有沒(méi)有可能浪費(fèi)投資還重要嗎？現(xiàn)在已經(jīng)是最基本的有沒(méi)有的問(wèn)題了。

可這樣一個(gè)集眾多“反投資”特質(zhì)于一身的行業(yè)又該如何發(fā)展？

自然離不開(kāi)來(lái)自政策的強(qiáng)力扶持。只有國(guó)家層面給予行業(yè)以及社會(huì)資本足夠的支持，才能激發(fā)投資熱情，首先解決最基本的“錢”的問(wèn)題。

其次，國(guó)內(nèi)的光刻膠行業(yè)的上下游協(xié)同亟待強(qiáng)化。在光刻膠行業(yè)更為成熟的日本，為應(yīng)對(duì)高度特化的下游需求、材料規(guī)格多樣化、技術(shù)路線多的產(chǎn)業(yè)特征，一眾企業(yè)形成了高度分工協(xié)作的產(chǎn)業(yè)集群。以上游材料光刻膠樹(shù)脂為例，綜研化學(xué)專注PCB光刻膠單體，大阪瓦斯化學(xué)等專注面板光刻膠樹(shù)脂，而丸善石化、住友電木等企業(yè)負(fù)責(zé)光刻膠樹(shù)脂制造。光引發(fā)劑也遵循類似的發(fā)展模式。

然而與日本不同，國(guó)內(nèi)的光刻膠行業(yè)比較分散，產(chǎn)業(yè)鏈布局也不完整，上游的研發(fā)、樣品導(dǎo)入以及產(chǎn)品驗(yàn)證往往得不到來(lái)自下游的支持，企業(yè)各自為戰(zhàn)。如何全方位的統(tǒng)合產(chǎn)業(yè)力量，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展，建立一個(gè)強(qiáng)有力的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，也需要外界的干預(yù)。

而這，也離不開(kāi)國(guó)家力量的引領(lǐng)、整合與支持。

最后，雖然強(qiáng)調(diào)了諸多困難，說(shuō)了很多難題，但我國(guó)的科研實(shí)力正在快速發(fā)展，半導(dǎo)體市場(chǎng)在快速擴(kuò)張，光刻膠行業(yè)還有機(jī)會(huì)，國(guó)產(chǎn)替代也還有機(jī)會(huì)。

我國(guó)的技術(shù)領(lǐng)域，受起步較晚制約，確實(shí)在很多領(lǐng)域比較滯后——但我國(guó)有盾構(gòu)機(jī)這樣打破封鎖，甚至“反包圍”重建整個(gè)市場(chǎng)格局的先例，也有大型挖泥船這樣對(duì)外禁運(yùn)的尖端產(chǎn)品，而這還只是知名度很高的兩個(gè)例子。

以一句名言做結(jié)尾：前途是光明的，道路是曲折的。希望國(guó)內(nèi)企業(yè)加油吧。

封面圖片來(lái)源：果殼硬科技

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審核編輯：符乾江