基础化工行业中国化工新时代系列报告之半导体光刻胶:大陆晶圆代工厂成熟制程快速扩建,国产光刻胶企业迎来重大机遇-20220112-光大证券-47页_2mb
报告摘要
行业研究总结:大陆晶圆代工厂成熟制程快速扩建,国产光刻胶企业迎来重大机遇
核心内容
半导体工业的发展依赖于光刻技术的进步,光刻胶作为晶圆制造的核心材料,具有最高的价值含量。当前,大陆晶圆代工厂在成熟制程领域快速扩张,带动了对光刻胶等半导体材料的需求增长。同时,中美贸易摩擦加剧了对高端材料进口的限制,为国产光刻胶企业提供了突破“卡脖子”技术壁垒的机遇。
主要观点
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光刻技术是半导体工业发展的基石:光刻工艺的分辨率决定了集成电路的关键尺寸,是摩尔定律得以延续的重要因素。当前最先进的光刻工艺为台积电的5nm制程(2020年)和3nm制程(预计2022年投产),而大陆的中芯国际在2021年实现7nm制程突破,但仍与世界顶尖水平存在约2代技术差距。
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光刻胶是半导体制造的关键材料:光刻胶分为g线、i线、KrF、ArF和EUV光刻胶,其中EUV光刻胶由日本和美国企业主导,而大陆仅实现了KrF光刻胶的量产,ArF光刻胶仍处于验证阶段,EUV光刻胶技术储备基本空白。
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政策支持与行业趋势推动国产化进程:国家“十四五”规划强调“强化国家战略科技力量”,通过政策、科研专项基金、产业基金等形式支持光刻胶等关键材料发展。同时,中国大陆晶圆代工产能增速全球第一,特别是28nm及以上成熟制程产能的扩张,显著提升了对中低端光刻胶的需求。
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国产光刻胶企业具备发展潜力:在政策与市场需求的双重推动下,国内光刻胶企业正逐步实现技术突破和产能扩张,包括彤程新材、晶瑞电材、南大光电和久日新材等,它们在不同领域均展现出竞争力。
关键信息
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光刻胶的分类与技术要求:光刻胶根据曝光后溶解度变化分为正性和负性光刻胶;根据是否使用化学放大机制分为化学放大型和非化学放大型;根据曝光光源分为g线、i线、KrF、ArF和EUV光刻胶。
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光刻工艺的影响因素:分辨率(R)由光源波长(λ)、数值孔径(NA)和工艺难度系数(k)决定,公式为 $ R = k \cdot \frac{\lambda}{NA} $。通过缩短波长、提高NA、降低k值可提升分辨率。
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中国大陆晶圆代工产能增长迅速:根据SIA和BCG预测,2021-2030年中国大陆晶圆代工产能增速将位居全球第一,尤其在28nm及以上成熟制程方面,将显著增加对光刻胶的需求。
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光刻胶的生产与验证流程复杂:光刻胶生产以物理过程为主,涉及多种原材料的混合、溶解、过滤与分装。验证流程包括曝光测试、刻蚀测试、显影测试等,通常需要12-18个月。
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国家大基金推动半导体产业发展:大基金一期和二期分别投资987.2亿元和2041.5亿元,重点支持光刻胶、光刻机、刻蚀机等关键设备和材料,加速国产替代进程。
投资建议
重点推荐以下企业:
- 彤程新材:持续推进电子材料平台化建设,布局KrF光刻胶量产,并向ArF光刻胶进发。
- 晶瑞电材:同时布局半导体光刻胶和G5级湿电子化学品,拥有新能源材料产品线。
- 南大光电:ArF光刻胶通过客户技术验证,研发进度处于行业领先地位。
- 久日新材:布局光刻胶关键原料光敏剂产能,是国内光引发剂行业龙头。
建议关注的其他相关公司包括:华懋科技、上海新阳、江化微、瑞联新材、万润股份、七彩化学、百川股份、怡达股份。
风险分析
- 中美贸易摩擦可能导致高端材料进口受限,影响供应链稳定。
- 行业政策落地存在不确定性。
- 产品验证周期长,存在技术风险。
- 研发投入大,技术突破存在不确定性。
重点公司盈利预测与估值
| 证券代码 | 公司名称 | 股价(元) | EPS(元) | PE(X) | 投资评级 |
|---|---|---|---|---|---|
| 603650.SH | 彤程新材 | 39.68 | 0.70 / 0.73 / 1.09 | 57 / 55 / 36 | 买入 |
| 300655.SZ | 晶瑞电材 | 38.38 | 0.41 / 0.62 / 0.94 | 94 / 62 / 41 | 买入 |
| 300346.SZ | 南大光电 | 45.72 | 0.21 / 0.39 / 0.48 | 214 / 118 / 95 | 增持 |
| 688199.SH | 久日新材 | 41.45 | 1.23 / 1.32 / 2.14 | 34 / 31 / 19 | 增持 |
附录:相关图表与资料
- 图1:1946年世界第一台通用电子计算机ENIAC
- 图2:1954年世界第一台晶体管化计算机TRADIC
- 图3:华为麒麟9000芯片
- 图4:搭载麒麟9000芯片的华为Mate40Pro手机
- 图5:摩尔定律提出者&Intel公司联合创始人:戈登·摩尔
- 图6:光刻工艺示意图
- 图7:光刻技术分辨率随着曝光光源波长的缩短而不断提升
- 图8:浸没式光刻能够以更大的角度在光刻胶中成像示意图
- 图9:鳍式场效应晶体管(FinFET)结构示意图
- 图10:台积电技术节点与栅周期和金属周期的对应关系
- 图11:半导体光刻胶的分类
- 图12:正性光刻胶与负性光刻胶曝光结果对比示意图
- 图13:聚乙烯醇肉桂酸酯的二聚反应
- 图14:环化橡胶-双叠氮系负性光刻胶光聚合反应机理
- 图15:典型负性光刻胶SU-8的溶胀现象示意图
- 图16:重氮萘醌磺酸酯的光解反应历程
- 图17:基于氢键作用的溶解抑制机理
- 图18:基于碱催化偶联反应的溶解抑制机理
- 图19:部分高性能感光化合物PAC中用到的骨架化合物
- 图20:非化学放大型光刻胶与化学放大型光刻胶在DUV条件下的断面形貌
- 图21:部分具有代表性的用于ArF光刻胶的光致产酸剂
- 图22:用于ArF光刻胶的聚甲基丙烯酸酯类树脂体系的常见侧链基团
- 图23:显影液可溶性表面隔水涂层和光刻胶自生成表面隔水涂层的使用示意图
- 图24:光刻胶的生产工艺流程
- 图25:光刻胶的验证流程
- 图26:国家大基金一期股东结构
- 图27:国家大基金二期股东结构
- 图28:2007-2021年晶圆制造与封装材料市场规模
- 图29:2016-2021年全球半导体材料市场分布
- 图30:2021年不同晶圆制造材料的市场规模占比
- 图31:2014至2025年国内半导体光刻胶市场规模
- 图32:ASML TWINSCAN NXE:3600D型EUV光刻机
- 图33:ASML TWINSCAN XT:400L型i线光刻机
- 图34:2019年全球不同结构芯片的产能占比
- 图35:2019年各国各地区在不同制程逻辑芯片中的产能占比
- 图36:全球各国各地区晶圆代工产能(折算8英寸片产能,百万片/月)
- 图37:两种预测口径下2030年中国大陆晶圆代工产能都将位居世界第一
- 图38:20世纪80年代日本半导体市场规模占比跃居全球第一
- 图39:2020FY TOK的主营业务收入构成
- 图40:2020FY信越化学的主营业务收入构成
- 图41:2011FY-2020FY TOK的营收情况及增长率
- 图42:2011FY-2020FY信越化学的营收情况及增长率
- 图43:2020年不同行业资本支出占销售额比重
- 图44:TOK与国内光刻胶企业经营性现金流比较
- 图45:TOK与国内光刻胶企业资本开支比较
- 图46:TOK与国内光刻胶企业研发投入比较
- 图47:国内半导体光刻胶产业链相关标的
- 图48:彤程新材2016-2021前三季度营业收入及归母净利润
- 图49:2021年11月北京科华与杜邦公司战略合作签约现场
- 图50:晶瑞电材2016-2021前三季度营业收入及归母净利润
- 图51:晶瑞电材ASML1900Gi型光刻机于2021年年初正式搬入实验室
- 图52:南大光电2016-2021前三季度营业收入及归母净利润
- 图53:南大光电2021H1营收和毛利结构
- 图54:久日新材2016-2021前三季度营业收入及归母净利润
- 图55:久日新材2020年营收结构
表格附录
- 表1:不同类型的曝光光源所对应的制程工艺
- 表2:不同曝光光源分类下半导体光刻胶的典型组成成分(树脂与光敏剂)
- 表3:重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶的主要组成成分
- 表4:拥有不同酸致脱保护基团的KrF化学放大型光刻胶的特征及优缺点
- 表5:用于ArF浸没式光刻的表面隔水涂层的种类与优缺点
- 表6:2021年全球主要企业半导体光刻胶发展情况
- 表7:半导体产业发展相关的国家政策
- 表8:彤程新材盈利预测与估值简表
- 表9:晶瑞电材盈利预测与估值简表
- 表10:南大光电主营业务及所属相关公司
- 表11:南大光电关键项目预测(万元)
- 表12:南大光电可比公司估值
- 表13:南大光电盈利预测与估值简表
- 表14:久日新材产能规划情况
- 表15:久日新材关键项目预测(万元)
- 表16:久日新材绝对估值核心假设表
- 表17:久日新材现金流折现及估值表
- 表18:久日新材敏感性分析表(单位:元)
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