在古代,一個臨近黃河邊上的小村莊,為了防止年年泛濫的洪水,筑起了巍峨的堤壩。
一天,一個老農突然間發現堤壩上有螞蟻窩,心想這會不會不安全,于是返程準備回村莊里報告。
途中遇上了他兒子,聽了老農的講述,兒子不以為然的說:那么堅固的長堤,會害怕幾只小小螞蟻嗎?遂拉老農一起下田。
但當天晚上風雨交加,河水猛漲,洶涌的河水從蟻穴中滲透而出,最終潰壩。
故事中的老人,如果有更強烈的危機意識和堅持自我的獨立思考,最終將會拯救絕大多數人以及年邁的自己。
我國應該慶幸,有任正非這樣有決斷力和超前思想的老人,在十幾年前就開始著手準備堵住中國半導體“大壩”領域里的“漏洞”。
十幾年后,美國大喝一聲,中興應聲倒地,華為還站著。
雖然華為之光給我們帶來了諸多的勇氣和信心,但切莫因此松懈,因為除了這個“看得見的漏洞”之外,還有諸多不起眼的蟻穴,正在給這座還未建成的“大壩”埋下隱患。
7月1日,日本宣布限制其國內企業向韓國出口高純度氟化氫、光刻膠、氟化聚酰亞胺,韓國財團企業嚇了一個踉蹌,紛紛組織赴日計劃,向日本供應商尋求解決方案。
時隔幾天,韓國政府緊急派遣高層官員訪美,希望在此次事件中,作為老大哥的美國能替韓國說句話。
此外,日本和韓國官員也計劃就出口限制在日本舉行會談。
本次限制的三種材料中,氟化氫具有劇毒,而光刻膠不能長時間存儲,否則容易變質,因此韓國企業僅有少量存貨,甚至有人指出,三星的相關原材料庫存僅剩下幾周。
且本次被限制的材料中,無法迅速的在其他地方找到替代。
倘若此次磋商無效,限制繼續實施,韓國這個面板巨人及存儲器巨人的地位岌岌可危。
在本次事件中的三種材料氟化氫、光刻膠、氟化聚酰胺,都有幾種共性——
成本低、難度高、極其關鍵。
不管是氟化氫還是光刻膠,其成本占所在行業的總成本比重一般都為個位數,基本上不超過5%。
但這些材料從開發——試驗——應用的時間,跨度長、過程復雜,總體研發成本大。
最重要的是,這些材料是影響下游終端產品質量的關鍵材料。
與4000億美元的半導體市場、1300億美元的面板市場、600億美元的印制電路板市場相比,這三種材料的空間不過幾十億美元,這么一比顯得微不足道。
但這些渺小的產品,幾乎都被日本企業所壟斷著。
目前全球90%以上的氟化聚酰亞胺,來自日本供應商,如日本信越、JSR以及住友化學等企業。
全球前五大廠商占據了光刻膠市場87%的份額,行業集中度高。其中,日本 JSR、東京應化、日本信越與富士電子材料市占率,合計達到 72%。
在全球高純氫氟酸(氟化氫)市場中,日本企業居于絕對主導地位,瑞星化工、大金、森田化學三家日本企業合計市場份額超過93%。
在這三大原材料領域,日本說一不二,此次對韓國發出的三支箭,箭箭致命,可謂是掐著韓國的脖子。
行外人對此次“鬼子”和“棒子”的掐架幸災樂禍,行內人卻對此次事件細思極恐。
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在上述三種原材料中,光刻膠最為關鍵,且要有所突破也更難,本篇文章將介紹光刻膠對中國產業發展的重要性。
光刻膠的主要應用場景有三個,半導體、顯示面板、PCB(印制線路板),市場占比都差不多,基本都為25%左右。
對于此次的事件,我們為何要去重視?
原因在于,中國在上述光刻膠的三大應用領域的發展,正如火如荼。
1、中國PCB,漸有王者之勢
對于PCB,經??淳R文章的朋友或許并不陌生,君臨有關于PCB行業及行業上企業的完整介紹和研究。
研究PCB的關鍵是要搞清楚,中國在全球所處的位置。
據數據統計,本世紀初歐、美、日三個地區的PCB產值占據全球的75%,然而時至今日,三個地區的產值加起來不足20%。
而中國,早已一家獨大,占據著全球50%的市場份額。
在這個產業中,中國集人力成本、臨近市場等優勢,成為全球PCB產業的聚集地,產業從歐美日三地順利轉移至中國。
甚至韓國及***地區的PCB產業,也不得不在中國強大的吸引力之下慢慢被大陸吸附。
例如一家***企業,為富士康鞍前馬后的世界PCB巨頭鵬鼎控股(002938.SZ),如今便跑到了A股上市,其新建產能的選址基本也都是在國內。
可以預見,未來中國所形成的虹吸效應在5G產業鏈的推動下還會繼續下去,PCB在全球的份額還會提高,形成PCB產業的寡頭格局。
2、顯示面板,躍進一線陣營
2016年,國內 LCD 面板產能全球占比已達 25.91%,IHS預計 2017 年產能占比超過 1/3,有望超越韓國成為全球第一的 LCD 面板生產基地;
2019年,產能占比將超過 40%,2022年則有望超過 50%。
雖然,部分投資者會認為LCD已是落后產業,隨時都會被OLED這種新型顯示面板所取代。
但從終端應用角度來說,LCD主要應用于電視TV,雖然出貨量不大,但應用面積很大,且在大屏化趨勢下,LCD的應用是逐年增長的。
而OLED受限于成本高,均以小屏化的手機終端為主,目前還未普及,全球的產能以三星為主。
兩種技術產品,目前并不存在彼此取代的問題。
但話說回來,不管是哪種產品,都需要至關重要的光刻膠作為蝕刻流程中的保護劑,因此不存在產品技術更新后光刻膠市場消失的問題。
因此在全球面板轉移之下,中國面板的光刻膠使用量會隨著面板產量的增加而增加。
3、半導體,全球產能大挪移
半導體領域,是這三個行業中最薄弱的環節。
如果說PCB產業是大獲全勝,幾乎把中低端應用全吃,高端應用全面滲透,把歐美日等PCB高端應用的企業逼至墻角,其高端產品的毛利率甚至不如我們中低端產品的毛利率。(人力成本、規模效應使然)
面板產業是初具登頂基礎,中國是電視、顯示器的制造大國,同時也是出口大國,這帶動了一批顯示面板企業崛起,但在面板的技術上稍有落后,在技術處理水平上尚達不到最高,但攻克也只是時間問題。
唯獨在半導體行業,整個行業的布局都較為原始,雖然有極個別突出的,但大部分才剛剛開始起步。
半導體行業主要是以集成電路為主,占據了80%以上的比重,因此大家談及半導體的時候,基本都是在談集成電路。
集成電路的產業鏈又分為:原材料及設備——設計——制造——封裝測試——下游應用。
越是處于集成電路產業鏈下游的,國內企業數量越多,話語權越大,產業鏈越向上,有影響力的企業越少。(華為在設計領域是個特例)
目前國內的優勢主要是龐大的應用場景所帶來的市場需求,這一塊是除了美國以外最大的市場。
接著便是封裝測試,在全球的低端市場占據了很大的份額,目前逐步往中端市場滲透。
而制造環節上,距離最頂尖的制成工藝還有巨大差距,目前仍在攻克主流制程。
制造環節主要是以晶圓代工為主,晶圓代工廠將繼封測企業之后,是進一步加大集成電路國產化進程的重要步驟。
根據國際半導體協會(SEMI)所發布的近兩年全球晶圓廠預測報告顯示,2017 年到 2020 年的四年間,大陸預計將有 26 座新晶圓廠投產,整個投資計劃占全球新建晶圓廠的 42%,成為全球新建投資最大的地區。
光刻膠在集成電路產業的應用都是在制造環節,未來硅晶圓廠數量的增多也意味著光刻膠的使用量增加,隨著產業轉移進程的深化,未來國內也將成為集成電路光刻膠的主要使用國。
似乎不管是PCB、顯示面板、集成電路,其產業轉移都已成為一種趨勢,對應的光刻膠的使用需求也將呈現趨勢性的增長。
但國內光刻膠的供應,仍然狀況堪憂。
2015年,中國本土光刻膠產品,主要還集中在低端 PCB 光刻膠,PCB 光刻膠市場份額高達 94.4%;
排名第二的 LCD 光刻膠,市場份額僅為 2.7%;
半導體光刻膠市場,更是只有1.6%,目前依然沒有太大的改觀。
看著LCD、OLED產能的建設,看著硅晶圓廠一座座的蓋起,這上萬億的投資,在沒有這一“渺小”的光刻膠供應下,將難以運作。
舉個不恰當的比喻,這相當于花大價錢買了一輛高檔跑車,但卻被斷了油。
此時看著日本掐著韓國,我們這代人不應該僅僅當個旁觀者看熱鬧,而是應該居安思危,及時將中國產業轉移這座雄偉大壩上的“蟻穴”給補上。
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世界電子行業的發展史也同時是一部產業轉移史,PCB、顯示面板、半導體都有相似的經歷,起源于美國、成熟于日本,部分領域又被韓國和***反超,最終輪到了中國大陸。
這種產業轉移的路徑,跟時代的變化和科技發展的趨勢有關,又與當地經濟崛起有關,還與當地政府、當地民眾有關。
一個地區的經濟崛起,往往得益于世界科技的革新浪潮,并在當地政府決策之下,高度聚焦,全民攻關新興產業及高端產業,結合了民眾對財富的渴望、強烈的上進心,如此方能順利跨過中等收入陷阱,闖進發達國家的陣營。
日本、韓國的發展過程,與中國是何其相似。
但奇怪的是,這種產業轉移并不全面,特別是關鍵原材料領域,韓國和***都能把集成電路領域的硬骨頭啃下來,小小一個光刻膠卻不能自給自足,這又是為何?
根本原因在于,制造合格光刻膠的多重壁壘——技術壁壘、資金壁壘、客戶壁壘。
1)技術壁壘
由于用于微米級甚至納米級圖形加工,產品需要嚴格控制質量,光刻膠及其專用化學品的化學結構特殊、品質要求高、微粒子及金屬離子含量極低、生產工藝復雜,因此技術門檻不是一般的高。
例如在集成電路領域,其中有一項步驟是將光刻膠滴至硅晶圓的圓心上,通過高速轉動硅晶圓,讓圓心內的液體膠均勻涂覆在硅晶圓上。
這個過程中,硅晶圓上膠的厚度差值不能超過5nm(納米),如此極限的差值自然需要對膠的調制有極細致的要求。
另外,光刻膠的品質,會影響對比度數值,對比度越高,形成圖形的側壁越陡峭,質量越好。
不同對比度下的光刻效果:
還有,光刻膠需要在分辨率、粘滯性黏度、敏感度、抗蝕性、表面張力、存儲和傳送等方面都有極細致的要求,具體數值精確至納米級別,組成成分精確至分子,可見其難度之大。
光刻膠在集成電路的應用等級,分為普通寬普光刻膠、g 線(436nm)、i 線(365nm)、KrF(248nm)、 ArF(193nm)、F2(157nm),以及最先進的 EUV(<13.5nm)線水平。
等級越往上其極限分辨率越高,同一面積的硅晶圓布線密度就越大,性能越好。
目前全球僅有美國、日本的企業能夠達到ArF及以上的技術水平,亞洲其他地區包括中國均無量產能力。
2)資金壁壘
光刻膠研發需要有配套的光刻機、掩膜板及其他工藝。
要知道,全球最先進的光刻機是EUV光刻機,國際上只有荷蘭ASML公司可以制造,一臺EUV光刻機價值1億美元,且供不應求,制程相對較差的DUV光刻機其價格也在數千萬美元。
雖然國內還達不到研究EUV、DUV光刻膠的研制能力,但想要研制更先進的光刻膠,那后續投入的資金規模將相當的大。
除了配套設備需要花錢,人才的聘請也需要大量的資金。這兩樣都有共同的特點,先進的光刻設備價錢極高、高端人才的薪資也非常高,但都是供不應求,市場稀缺的。
3)客戶壁壘
當光刻膠達到要求的技術水平后,需要與下游客戶聯系,客戶同意后要進行測試,這個檢測、驗證的過程一般長達2-3年,一旦合作,便會形成長期供應關系,有新的工藝技術便會聯合研發,關系非常密切。
假如光刻膠成本占下游客戶總體成本比重很大,那么為了追求效益,下游客戶會較為積極主動要求測試,但光刻膠占總體成本比例很小,而下游客戶安排測試的時間長達2-3年,在這么長時間內,需要安排人員跟蹤、產線配合,驗證成本太高。
且下游客戶已與其現有供應商擁有良好的配合,雙方合作多年,對方的工作流程、研發流程等都非常熟悉,貿然與一家新的供應商合作,雙方則有許多地方需要重新磨合,影響工作效率。
最重要的是,光刻膠對最終產品品質有巨大的影響,如果不是特別的原因,使用原有供應商的產品,其品質基本能夠得到保障。
因此,一般下游客戶與原有供應商形成穩定的合作關系后,便會長期合作下去。
你看,光刻膠技術難度大,開發需要較大的資金成本、時間成本、人力成本;
且即便研發成功,下游客戶需要經歷長時間的認證及承擔相應的成本,還要承擔因膠水質量問題所產生一系列問題的后果;
而光刻膠成本又低,那么下游客戶更換供應商的理由,可以說是很難下得了決心的。
因此一旦成為某一企業供應商,只要自身產品不出問題,且研發跟得上,基本上不用擔心客戶“變心”。
另一方面,追趕者如果產品停留在研發、測試階段,后面就會面臨著巨大的鴻溝差距。
因為光刻膠只有在應用過程中才能發現問題,解決問題,才能做到不斷提升技術、工藝與產品水平,否則的話就會一直停留在實驗室的狀態,技術停滯不前。
這也是為什么,韓國及***地區在半導體領域及其他領域做到了世界頂尖水平,但卻看不到其在關鍵高端原材料領域的身影。
其實,以他們所達到的技術水平,是完全有能力攻克的,但因為擔心使用國內廠商的膠水而產生的品質問題及經濟效益問題,早早的就主動放棄了在這方面的投入和關注。
而且他們天真的相信,在市場經濟下,政府不會干預企業的運作,原材料的供給不可能受阻,因此也就不需要自己花費巨大精力去搞研發。
但事實終于證明,這只不過是資本主義市場的自我宣傳和美化罷了。
從壁壘角度來看,原材料的研發和應用跟不上,中國這么龐大的產業轉移之路終究會受制于人。
那么說白了,就是“伸出脖子等別人磨好刀”?
非也。
據聯合國調查統計,我國擁有39個工業大類,191個中類,525個小類,是全世界唯一擁有聯合國產業分類中全部工業門類的國家。
可以這么說,世界上的東西,幾乎沒有什么是中國不能造的,只不過質量高低、好壞的問題。
光刻膠也是一樣的,中國在光刻膠領域屬于低端產品,也有涉獵中端產品研發和生產,但國內的下游企業都不愿意使用,基本依靠進口。
但是自“毛衣戰”以來,中國半導體產業及上下游已經達成一個共識——“能使用國產的,就盡量使用國產的”。
雖然這點沒有在媒體公開宣傳,但通過上市公司年報、以及國內企業被制裁后的反應所推測,這點在業內已基本成為了未公開的共識。
加之目前,國內光刻膠在技術上有所突破,下游廠商也積極安排檢驗及測試,隨著測試的通過,與企業形成穩定合作,擁有穩定現金流后,配合國家大力支持,將不斷向最前沿技術推進。
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國內光刻膠企業雖然數量不多,但規?;旧隙寄苓_到一定水平,下面我們盤點一下。
飛凱材料(300398.SZ),是一家研究、生產、銷售高科技制造中使用的材料和特種化學品的專業公司,核心產品包括紫外固化材料和電子化學材料。
2016 年,公司 3500 噸/年紫外固化光刻膠項目正式投產(運用于PCB領域),同時公司正在 TFT-LCD 光刻膠領域布局,計劃建設年產5000噸TFT-LCD光刻膠生產線,且基本已建設完成,屆時,公司將在PCB、LCD光刻膠領域具有舉足輕重的地位。
容大感光(300576.SZ),產品涵蓋 PCB感光油墨、光刻膠及配套化學品、特種油墨三個系列,感光油墨其性質與光刻膠類似,均是抗腐蝕溶劑。
公司是國內 PCB 感光油墨的龍頭企業,2018 年實現產量 1.20 萬噸,同比增長10.37%,占據 PCB 感光油墨市場約 7%份額,是公司主營產品。
在產能擴建方面,2019年上半年將新增投產10000噸感光油墨,在2020年底建成700噸TFT-LCD正性光刻膠,還籌建部分半導體光刻膠產能,容大感光將同時布局PCB、顯示面板、半導體三種光刻膠。
上海新陽(300236.SZ),主要業務為半導體專用化學材料及配套設備,下游客戶基本上都是國內的封裝測試企業,為其提供電子清洗和電子電鍍產品,近幾年才切入光刻膠領域,同時還布局了半導體制造的相關設備。
公司已進入中芯國際、無錫海力士、華力微電子、通富微電、蘇州晶方、長電先進封裝等國內領先企業的供應商名錄中。
為了提高光刻膠的研發進度,快速搶占現有市場,公司與國內光刻膠專家、國家千人計劃專家鄧海博士技術團隊共同投資設立上海芯刻微,上海新陽持有80%的股權,為公司控股子公司。
鄧海博士目前是國家 02 專項的首席科學家,是全球最早涉足 193nm 光刻膠技術的人員,曾在美國著名半導體公司工作多年并擔任半導體材料公司東京應化的 Fellow。
上海芯刻微進行 193nm(ArF)干法光刻膠研發及產業化項目,預計2022年達產,達產后項目將建成年產 5000 加侖 193nm 干法光刻膠及配套材料的產能。
晶瑞股份(300655.SZ),是一家專業從事微電子化學品的企業,其產品包括超凈高純試劑、光刻膠、功能性材料、鋰電池材料和基礎化工材料等,廣泛應用于半導體、鋰電池、LED、平板顯示和光伏太陽能電池等行業。
其子公司蘇州瑞紅是國內最早從事光刻膠研究及規?;a的企業,曾承擔國內科技重大專項“02專項”的項目。
“02專項”指的是國務院在2006中提出《極大規模集成電路制造技術及成套工藝》項目,因次序排在國家重大專項所列 16 個重大專項第二位,在行業內被稱為“02 專項”。
目前蘇州瑞紅已基本完成主流半導體光刻膠的布局,其G線、I線均已量產,其中I線去年完成產能建設,已實現100噸/每年的規模。
在I線正膠和厚膜膠均已取得中芯國際天津、揚杰科技、福順微電子的供貨訂單。
同時在產品研發方面,完成技術難度更大的KrF(248nm)光刻膠原材料的中試技術研究。
南大光電(300346.SZ),是從事多種化學材料研發、生產制造的企業,其中主營業務有高純金屬有機化合物(MO源),是全球 MO 源領導供應商之一,公司在 MO 源的合成制備、純化技術、分析檢測、封裝容器等方面已全面達到國際先進水平,還在2017年布局了電子氣體業務。
南大光電在光刻膠領域最重要的布局是在2015年收購了北京科華31.39%的股權。
北京科華成立于 2004 年 8 月,是中國第一家生產光刻膠的公司,建有中國第一條擁有自主知識產權的現代化光刻膠生產線。
北京科華的主營業務僅有光刻膠,因此在主業聚焦的情況下,能夠將大量的資金和人員投入于研發中,其目前的產品線涵蓋KrF(248nm)、I線、G線、紫外寬普等光刻膠產品,在國內同行中產品線最豐富。
目前,與國內同行相比,擁有最先進的248nm光刻膠量產線,年產量10噸,在2018年與中科院化學研究所、中科院理化技術研究所聯合承擔“極大規模集成電路制造裝備與成套工藝”專項(02 專項)項目“極紫外光刻膠材料與實驗室檢測技術研究”通過國家驗收。
完成了目前全球最先進的EUV光刻膠關鍵材料的設計、制備和合成工藝研究、配方組成和光刻膠制備、實驗室光刻膠性能的初步評價裝備的研發。
南大光電雖然在2019年1月退出北京科華,但承載了北京科華的相應技術實力,2018 年12 月,南大光電投資 6.56 億元建設“193nm(ArF)光刻膠材料開發和產業化”項目,預計三年后投產。
總的來說,目前研發實力最強的是北京科華,其最有可能率先打破國外高端光刻膠在半導體領域的壟斷,接著是南大光電,其高端項目在三年后投產,晶瑞股份和上海新陽都有不錯的研發實力,且均在高端光刻膠領域有研發投入。
君臨相信,雖然現在中國的中高端光刻膠仍然受制于人,但隨著國產原材料企業的研發突破以及國內下游企業一致性的支持國產,光刻膠被國外壟斷的情況不會維持太久。
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原文標題:可怕的日本材料:引全球半導體恐慌!
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