2021年2月，位于日本東北地區最南部的福島縣發生了一場7．3級地震。這場地震雖沒有像2011年那場9級地震一樣導致核電廠泄漏，但卻造成了設立在福島縣周邊半導體工廠的數日停產。
汽車芯片大廠瑞薩電子的那坷工廠、位于宮城縣的索尼半導體工廠，與福島鄰近的巖手、群馬等地，也匯集了MLCC廠商TDK和太陽誘電，以及存儲器廠商鎧俠，勝高的山形米澤廠、信越的福島白河廠皆在影響范圍內。
工廠停產的代價蔓延至下游，就是汽車缺芯、晶圓廠缺光刻膠。所以業內一直有這樣的說法，地震是半導體產業最大的不確定性。
這種不確定性在福島地震之后三個月顯現，占據全球光刻膠市場份額超兩成的信越化學向中國大陸多家一線晶圓廠限制供貨KrF光刻膠。
光刻膠作為芯片制造環節最重要的原材料之一，信越化學的斷供無疑給中國仍在起步階段的半導體產業蒙上了一層陰影，同時也再次敲響了警鐘。
斷供事件后，加速「自救」被放到首要位置。
中國大陸多家晶圓廠開始加速驗證導入本土廠商的KrF光刻膠。相關投資也在增多，去年8月華為哈勃3億元增資了一家光刻膠企業徐州博康，為其歷史上最大單筆半導體產業鏈投資。
這場地震所引發的蝴蝶效應，不一定能改變半導體產業鏈的格局，但卻提供了一個契機。只是光刻膠是只靠砸錢就能出成效的行業嗎？我們的國產替代又走到哪一步了？
1
高端光刻膠，我們也就1％
先用通俗語言介紹下什么是光刻膠。
大家都聽過摩爾定律：當價格不變時，集成電路上可以容納元器件數目，每隔18－24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。而保持摩爾定律「生命力」的基石之一就是光刻技術，每18－24個月，利用光刻工藝在集成電路板上所能形成最小圖案的特征尺寸將縮小30％。
在整個芯片制造過程中可能需要進行數十次的光刻，光刻工藝成本占到整個芯片制造工藝的35％，耗時約占整個芯片生產環節的40％－50％，光刻膠材料總成本占比約為5－6％。
光刻膠是光刻工藝的核心材料，可以與光線發生反應，讓芯片材料上出現所需的精密電路圖案。而光刻膠的質量和性能，會直接影響到集成電路制造過程中的良率。
一句話概括就是，光刻出的電路圖案越精密，就代表著芯片的性能越好。
但光刻膠并非只有芯片制造一個應用場景，按照下游應用領域劃分，主要有PCB、面板、半導體三類，每一類光刻膠又有各自細分品類。
其中，今天的主角也就是半導體光刻膠，按照光源波長的從大到小，可分為紫外寬譜（300－450nm）、g線（436nm）、i線（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、EUV（13．5nm）等主要品類，每一種品類的組分、適用的IC制程技術節點也不盡相同。
PCB、LCD、半導體三種主要的應用場景，對光刻膠每年的需求量基本一致。所以光刻膠整體市場規模增長趨于穩定，據前瞻產業研究院數據顯示，2019年全球光刻膠市場為82億美元，預計2026年有望達123億美元，2019－2026年年復合增速約為6％。
而光刻膠的研發難度和技術門檻孰低孰高，從國產化程度就可以看出來：
PCB光刻膠中的濕膜光刻膠，幾乎能做到50％以上國產；
LCD光刻膠中的彩色光刻膠和黑色光刻膠，5％左右能實現國產替代；
半導體光刻膠中的KrF、ArF作為高端光刻膠，我國的市占率僅1％，而更高端的EUV光刻膠目前處于研發階段。
半導體光刻膠作為國產化最低的原材料之一，首先要承認的一點就是，它是一個技術壁壘高、產業高度集中，且有寡頭壟斷的產業。相比美日韓發展幾十年的半導體產業，我國在這方面的基礎相對薄弱，彎道超車基本不可能，只能死命投入研發、做足縱深，通過時間獲得技術積累。
但我們也不是一點方向沒有，鄰國日本恰恰提供了一個可參照的范本。
2
我們能學習什么？
半導體光刻膠是一個高度集中的市場，市場格局可以用八個字概括：日本稱霸，寡頭壟斷。
半導體光刻膠市場的前五中除了美國杜邦，其余四家均為日本企業。其中JSR、TOK的產品可以覆蓋所有半導體光刻膠品種，是絕對的龍頭，尤其在高端EUV市場高度壟斷。
但縱觀光刻膠產業的發展史，日本的壟斷地位也是后來居上才獲得的。
1950年，柯達就開發出了KTFR光刻膠，到1980年IBM突破KrF光刻技術，之后15年IBM領導并壟斷了KrF光刻膠。但1986年半導體市場進入萎靡周期，這讓美國的半導體企業慘遭重創。
而日本的奮起反擊，則從1976年開始。在日本通信產業省的VLSI項目下，尼康和佳能開始了各自的光刻機研發任務。
到1980年，尼康推出了自己的首臺步進式光刻機。自此，事情開始出現了轉折，1985年尼康正式超過GCA成為業界第一大光刻機供應商。
1980年2月，NSR－1010G問世
與此同時，日本政企也緊抓市場機遇，其龍頭化工企業基于自身在基礎化工領域的經驗積累和政府的大力扶持，實現先進光刻膠產品的不斷研發突破。1926年成立的信越化學最初以氮肥料為主營業務，二戰后就是在日本政府的支持下開始向半導體材料領域拓展。
此后日本涌現出了一批光刻膠企業，東京應化更是于1995年研發出KrF光刻膠并實現大規模商業化，標志著光刻膠正式進入日本廠商的霸主時代。2011年，JSR與SEMATECH聯合開發出EUV光刻膠，已經站上了金字塔的頂端。
復盤光刻膠產業從美國轉移到日本并由日本企業主導，市場份額變化背后是一套極其復雜且龐大的產業轉移，涉及到政策、產業、技術等多方面因素。
比如上文提到的光刻機技術，是光刻膠產業發展的必備條件。同時技術迭代周期也十分重要，東京應化1995年研發出KrF光刻膠雖然比IBM晚了15年，但也正好契合當時芯片制造工藝制程需求。
1995年之前，下游應用制程的特征尺寸仍集中在0．35μm以上，i線光刻膠更具性價比，KrF的優勢并不明顯。之后，i線光刻極限無法滿足制程節點需求，KrF光刻膠就此發展起來。
除了積累的技術、專利、行業經驗等壁壘外，日本光刻膠企業依然屹立不倒，主要在于產業鏈上下游分工明確、高度協同、緊密配合。上游原材料生產企業中，日企數量近半，產業鏈集群優勢明顯。
在確立光刻膠領先地位后，日本繼續采取產官學一體化進行國家級基礎攻關研究，持續積累光刻膠技術經驗，不斷鞏固領先地位。
所以，往美好說，第三次半導體產業轉移給了我們國產替代的巨大想象空間，下游智能終端的大量需求像極了80年代日本的家電繁榮，但往現實說，我們今天遇到的技術封鎖要遠比當時的日本嚴重，比如晶瑞電材買臺光刻機都只能買到韓國SK海力士淘汰下來的二手貨。
當然可以參考日本光刻膠產業的發展進程，但不能全盤照抄，因為時代不一樣了。
3
國產替代，征途漫漫
從半導體產業發展歷史看，每一次半導體產業轉移都是在新興終端市場需求崛起下，國家政策強力扶持，再配合區域經濟特點和產業分工縱化實現后來者趕超。
但為什么光刻膠產業沒有像其他產業一樣從美國轉移到日本再轉移到中國大陸呢？主要因為光刻膠并不是人力密集型產業，而且發展光刻膠需要配套的光刻機技術和產業鏈集群。
復盤日本光刻膠企業的成功，離不開市場支持、基礎化工領域的經驗積累和長期持續的技術投入等多因素共振。我們想要從日本布下的天羅地網中突圍，很難，但也不是一定機會都沒有。
我國在這方面也出臺了具體措施和各種產業扶持，將光刻膠產業發展提升到了國家戰略層面。
2019年，光刻膠入選《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2019版）》，同時國務院、發改委等部門相繼出臺多份支持性文件，為光刻膠技術突破、產業發展提供大方向上的政策引導和保障。
與此同時，大基金與產業基金入局，為光刻膠產業發展提供長線資金支持。
國家集成電路產業投資基金（大基金）作為我國半導體產業基金的國家隊代表，其投資布局正是為了扶持我國大陸半導體產業發展，加速半導體核心領域的國產替代進程。
一期基金以制造環節為主，主要投向下游各產業鏈龍頭，而二期基金則以設備、材料為投資重點，主要投資短板明顯的半導體設備、材料領域，方向集中于完善半導體行業的重點產業鏈。
本土光刻膠產業先驅晶瑞電材就承擔并完成了國家重大科技項目02專項「i 線光刻膠產品開發及產業化」項目，產品已供應給中芯國際、合肥長鑫等大尺寸半導體廠商。以及，大基金二期1．83 億元投資的南大光電子公司南大材料，2020 年和2021年，其ArF光刻膠產品分別通過了企業認證。
此外，文章開頭提及的華為哈勃，正是以企業為代表的產業基金也正在積極布局光刻膠板塊，為光刻膠國產替代提供資金幫助。
而中資晶圓廠的快速崛起則為國產光刻膠提供了廣闊市場空間和驗證導入機會。
根據IC Views 統計顯示，2021年我國大陸半導體公司在生產線投資總金額達1900億，其中中芯國際在北京、上海、浙江、廣東、天津五地都有布局、投資總額超760億。未來中資晶圓廠在逐步完成供應鏈自主化過程中，國產光刻膠將迎來確定性替代機會。
至此，我國大陸半導體光刻膠產業自主化路線圖就清晰了不少，整體可分三步走：
首先在成熟制程實現面向中資晶圓廠的驗證導入，形成對日美光刻膠供應商的部分替換；
然后在先進新建產線與中資晶圓廠配套研發，實現工藝向前靠攏；
最后再逐步完成全產業鏈的自主可控。
4
尾聲
華為被美國制裁，半導體產業引發全民討論熱潮時，曾經有一個很經典的問題：造原子彈和造光刻機哪個難？
在半導體的很多分工環節上，技術突破往往解決的是從0到1，而從1到100，所依賴的往往是成本控制、良率提升和市場反饋，說白了也就是產業集群協同。
從中興、華為被制裁開始的這一輪半導體軍備競賽，本質上是為大陸的半導體產業鏈創造了一個關鍵的窗口期。各種因素導致的內需和內研形成了特殊情況下的快速調配，同時因為有來自頂層的政策和資金支持，無論是工藝的改進、還是成本的優化、或是良率的提升，都給了供應商與品牌長期協作磨合的時間與機會。
而目前國產半導體光刻膠已經取得了里程碑式的突破，涌現出一批優秀企業。
有彤程新材（KrF光刻膠批量供應中芯、長存等多家下游客戶，G線光刻膠的市場占有率達到60％），晶瑞電材（g／i線批量供應多年，KrF已通過測試），上海新陽（KrF形成銷售，ArF研發進展順利），華懋科技（投資徐州博康，擁有光刻膠全產業鏈能力），2022年國產半導體光刻膠有望開花結果實現放量。
所以，為了不再受制于人，光刻膠國產化是大勢所趨。但在實現國產化的目標中，我們依舊有很長的路要走。
已經形成星星之火的國內頭部企業，且行且珍惜。
參考資料：
［1］ 國產光刻膠：破曉而生，踏浪前行，德邦證券［2］ 信越限供中國光刻膠背后，日本半導體材料的可怕實力，icad［3］ 光刻膠的崛起之路，沒那么容易，星空財富［4］ 半導體材料景氣持續，國產替代正當時，華創證券［5］ 半導體材料系列報告（一）：光刻膠篇國產替代道阻且長，國內光刻膠企業砥礪前行，平安證券［6］ 光刻膠行業深度報告：光刻核心材料亟需替代，國產光刻膠黃金發展機遇已至，中泰證券
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