20220112-光大证券-基础化工_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_47页_4mb
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，其作为制造芯片的关键工艺，是摩尔定律延续的基础。当前，全球最先进的光刻工艺为台积电的5nm制程（2020年），而大陆晶圆代工厂中芯国际于2021年实现7nm制程突破，但仍存在约2代技术差距。随着大陆晶圆代工产能的快速增长，尤其是28nm及以上成熟制程，光刻胶等半导体材料需求显著提升。
主要观点
- 光刻胶的重要性：光刻胶是晶圆制造中最核心的材料之一，具有最高的价值含量。根据曝光光源波长的不同，可分为g线、i线、KrF、ArF和EUV光刻胶，其中EUV光刻胶几乎被日本和美国企业垄断，大陆企业仍处于技术储备空白阶段。
- 政策支持：国家高度重视半导体材料国产化，通过“大基金”等政策支持，助力突破“卡脖子”技术壁垒。自2014年以来，国家持续推出政策、科研基金和产业基金，支持光刻胶行业的发展。
- 市场机遇：大陆晶圆代工产能增速全球第一，尤其在成熟制程领域，这为国产光刻胶企业提供了巨大的市场机遇。中美贸易摩擦也加速了国产光刻胶的导入进程。
- 企业布局：重点推荐彤程新材、晶瑞电材、南大光电和久日新材，它们分别在KrF光刻胶量产、ArF光刻胶验证、光刻胶关键原料布局等方面表现突出。
关键信息
- 光刻工艺的分辨率：光刻工艺的分辨率由光源波长、数值孔径（NA）和工艺难度系数（k）决定，公式为 $ R = k \cdot \frac{\lambda}{NA} $。随着光源波长缩短和NA提升，分辨率显著提高。
- 光刻胶的分类：光刻胶按曝光后溶解性分为正性和负性；按是否使用化学放大分为化学放大型和非化学放大型。其中，ArF光刻胶是当前主流，EUV光刻胶是未来发展方向。
- 光刻胶的生产与验证流程：光刻胶生产以物理过程为主，需经过清洗、配制、过滤、分装等步骤。验证流程包括曝光测试、刻蚀测试和产线测试，通常需要12-18个月。
- 行业数据：根据SIA和BCG预测，2021-2030年期间中国大陆的晶圆代工产能增速将位居全球第一，这将极大提升对光刻胶的需求。
投资建议
- 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，并向更高端的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光刻胶已通过客户技术验证，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。
风险分析
- 中美贸易摩擦：可能导致对高端半导体材料的限制或禁运。
- 行业政策落地风险：政策支持力度可能影响行业发展。
- 产品验证风险：国产光刻胶需要通过下游晶圆代工厂的验证。
- 技术研发风险：高端光刻胶技术的研发周期长，难度高。
重点公司盈利预测与估值表
| 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
- 行业政策：包括《国家集成电路产业发展推进纲要》、《中国制造2025》等，均对半导体材料行业提供了支持。
- 市场趋势：中国大陆晶圆代工产能增速全球第一，尤其是28nm及以上成熟制程，为光刻胶市场带来增长机遇。
- 技术发展：光刻胶从g线到EUV逐步升级，国内企业在中低端光刻胶领域已具备一定基础，正逐步向高端产品迈进。
图表目录
- 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的华为Mate40Pro手机
- 图5：摩尔定律提出者戈登·摩尔
- 图6：光刻工艺示意图
- 图7：光刻技术分辨率随波长缩短而提升
- 图8：浸没式光刻成像示意图
- 图9：FinFET结构示意图
- 图10：台积电技术节点与栅周期对应关系
- 图11：半导体光刻胶分类
- 图12：正负性光刻胶对比
- 图13：聚乙烯醇肉桂酸酯二聚反应
- 图14：环化橡胶-双叠氮系光刻胶反应机理
- 图15：SU-8光刻胶溶胀现象
- 图16：重氮萘醌磺酸酯光解反应
- 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：高性能感光化合物PAC骨架化合物
- 图20：非化学放大型与化学放大型光刻胶断面形貌
- 图21：ArF光刻胶光致产酸剂
- 图22：ArF光刻胶树脂侧链基团
- 图23：表面隔水涂层使用示意图
- 图24：光刻胶生产工艺流程
- 图25：光刻胶验证流程
- 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市场规模占比
- 图31：2014至2025年国内半导体光刻胶市场规模预测
- 图32：ASML EUV光刻机
- 图33：ASML i线光刻机
- 图34：2019年全球不同结构芯片产能占比
- 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）
- 图37：两种预测口径下2030年中国大陆晶圆代工产能
- 图38：20世纪80年代日本半导体市场规模占比
- 图39：TOK主营业务收入构成
- 图40：信越化学主营业务收入构成
- 图41：TOK营收情况及增长率
- 图42：信越化学营收情况及增长率
- 图43：2020年不同行业资本支出占比
- 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：北京科华与杜邦战略合作现场
- 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光刻机搬入实验室
- 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
表格目录
- 表1：不同曝光光源对应的制程工艺
- 表2：不同曝光光源分类下半导体光刻胶典型组成成分
- 表3：重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶主要组成成分
- 表4：KrF化学放大型光刻胶特征及优缺点
- 表5：ArF浸没式光刻胶表面隔水涂层种类与优缺点
- 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
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