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近年來在地緣政治與大國科技戰(zhàn)的大環(huán)境下，芯片被時常提起，因此引發(fā)起背后整個集成電路產(chǎn)業(yè)的熱度迅速提升，當中光刻膠領域也迎來了特別關注。
光刻膠主要應用于顯示面板、集成電路和半導體分立器件等細微圖形加工作業(yè)，是光電顯示和半導體領域的重要上游原材料，當中高端光刻膠是最典型的"卡脖子"關鍵半導體材料之一。
隨著顯示面板和晶圓產(chǎn)能的擴張，全球光刻膠需求量也在不斷增加。據(jù)CINNO Research數(shù)據(jù)顯示，以顯示面板和半導體用正型光刻膠市場需求為例，至2025年全球顯示面板及半導體正型光刻膠市場規(guī)模將實現(xiàn)年均復合增長率3.2%至57億美金，光刻膠擁有良好的市場前景和廣闊的發(fā)展空間。
2021年12月9日CINNO舉辦的在線直播研討會「真芯話•全屏實力」“全球光刻膠巨頭的核心競爭力”活動中，邀請到來自JSR（上海）電材DS營銷部統(tǒng)括藤原考一、JSR（上海）技術總監(jiān)皇甫俊，與CINNO Research首席分析師周華一起探討光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈的核心競爭力、中國發(fā)展商機和市場供給情況。
三年后OLED中國大陸產(chǎn)能第一
在顯示產(chǎn)業(yè)，中國大陸在過去十年無疑是發(fā)展最成功的產(chǎn)業(yè)之一。以細分角度來看，目前中國大陸LCD液晶面板產(chǎn)能位居世界之首，其已經(jīng)成為全球最大的面板生產(chǎn)基地。
根據(jù)CINNO Research統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年中國大陸整體面板產(chǎn)能以53%的市場份額成為全球第一大面板生產(chǎn)基地。
CINNO Research首席分析師周華表示：“目前韓國的LCD產(chǎn)能在逐漸的退出市場，隨著未來大陸的持續(xù)增產(chǎn)，加上日韓的逐步退出，2025年中國大陸面板產(chǎn)能將占據(jù)全球市場份額的76%。”
在OLED領域，目前市面上的主要供應商仍然是韓國的三星和LG，前者主要集中在手機行業(yè)的小尺寸，而后者主要集中在電視等中大尺寸市場。
隨著京東方、TCL華星、維信諾、深天馬等的OLED新產(chǎn)線投產(chǎn)，中國OLED面板產(chǎn)能也會超過韓國，居世界首位。“預計到2024年，中國大陸OLED面板產(chǎn)能會再次超過韓國，和LCD一樣達到全球第一。那根據(jù)CINNO Research的數(shù)據(jù)來看，2024年中國大陸OLED面板產(chǎn)能大概會達到50%~60%左右。這也就意味著在未來的兩三年里面，無論是LCD還是AMOLED，中國大陸都將成為全球最大的一個生產(chǎn)基地。”周華表示。
在近年來各類終端應用加持OLED技術的趨勢下，各家的OLED面板產(chǎn)能稼動率也在不斷提升，根據(jù)CINNO Research統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)OLED面板廠10月平均稼動率為64.9%，相比9月增長6.2個百分點。近來有消息稱，2022年京東方向蘋果iPhone供OLED屏數(shù)量將是2021年三倍的傳聞，達到4000-5000萬支OLED面板，在iPhone OLED供應中占比將會提升到20%。
中國大陸顯示產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，必然會讓其上游原材料需求也會迅速加大。根據(jù)CINNO Research預測，2021年中國大陸整體面板用光刻膠需求量在4.8萬噸，同比增長將達約16%。目前中國大陸市場九成以上的光刻膠用量仍為液晶面板生產(chǎn)所需，隨著OLED產(chǎn)能規(guī)模的擴增，預計至2025年OLED光刻膠用量比重將增至約20%。
伴隨著5G、AI與全球物聯(lián)網(wǎng)的推進，各類芯片用量不斷攀升，全球多個主要晶圓制造基地積極擴充產(chǎn)能。除了顯示產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展外，中國大陸也正在與全球同步加速晶圓產(chǎn)能的擴建。
目前來看，中國大陸的晶圓產(chǎn)能與全球差距仍然比較大，不過近年中國大陸在積極投建新的晶圓廠，進行產(chǎn)能方面的擴充。根據(jù)CINNO Research統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國大陸在全球晶圓產(chǎn)能中占比約16%，與日本地區(qū)產(chǎn)能相當，略高于美國地區(qū)的3%。
從工藝節(jié)點來看，全球新增晶圓產(chǎn)能以20nm以下工藝節(jié)點為核心，包括了14nm以下的先進工藝節(jié)點。周華表示：“由于一些眾所周知的原因，中國大陸受到了限制，尤其在先進工藝節(jié)點上。不過中國大陸的市場很大，對于成熟工藝的需求依然很大，因此中國大陸未來晶圓產(chǎn)能增加會在成熟工藝的占比較高。”
根據(jù)CINNO Research統(tǒng)計，2021年中國大陸晶圓廠中約有15%的產(chǎn)能配置在20nm以下工藝節(jié)點，全球其他地區(qū)的該比例約在54%。而至2025年，20nm以下工藝節(jié)點，中國大陸該比例將增長至約21%，全球比例會達到60%。
半導體晶圓產(chǎn)能的全球擴張，進而令其制造的關鍵材料光刻膠用量也會大增。目前整個半導體光刻膠市場大概是20億美金左右。半導體光刻膠從它的一個波長來講的話，大概可以分成包括G/I Line，然后還有KrF以及ArF，那最先進的就是我們的EUV光刻膠，那目前像3nm、5nm之類的一些先進工藝可能都需要用到EUV光刻膠。
目前整個半導體光刻膠里面，仍然是以KrF和ArF光刻膠為主。根據(jù)CINNO Research統(tǒng)計， 在全球市場中，ArF/ArFi光刻膠為最大采購金額的半導體用光刻膠產(chǎn)品，在2021年預計將占整體全球半導體光刻膠的過半采購額。
光刻膠的“新”應用
光刻膠在光刻工藝過程中，用作抗腐蝕涂層材料。半導體材料在表面加工時，若采用適當?shù)挠羞x擇性的光刻膠，可在表面上得到所需要的相應圖像。要想制造芯片（面板、PCB）等半導體元器件，除了我們常說的光刻機外，還需要光刻膠，它是半導體的關鍵一環(huán)。
光刻膠除了在傳統(tǒng)半導體顯影、腐蝕等工藝扮演重要角色外，其也開始在新的環(huán)節(jié)顯露出應用前景。以無偏光片技術的應用為例，光刻膠中的低溫OC和低溫BM便成為了關鍵。
目前無偏光片技術名為Pol-less結構，也稱為COE結構（Color filter On Encapsulation），當中的關鍵則是取代偏光片的那一層彩膜（Color Filter）和像素間隙的黑矩陣（BM，Black Matrix），兩者屬于光刻膠材料中的低溫OC與低溫BM。
JSR（上海）技術總監(jiān)皇甫俊表示：“傳統(tǒng)情況下，OLED屏需要把偏光片粘合一起，正常情況下偏光片厚度有幾十微米，屏幕就會比較厚。因此可以利用低溫OC材料替代偏光片，實現(xiàn)COE的結構，不但能夠降低厚度，而且也有不俗的反射率。”
此外皇甫俊也提到，目前無偏光片結構AMOLED屏幕都是基于薄膜封裝，所以需要采用低溫光刻膠和低溫加工工藝，這要求相關的材料具備良好的低溫性能。無偏光片技術可以在相同的顯示亮度下，屏幕功耗更低；或者在相同的功耗下，屏幕亮度更亮。此外，相比偏光片能夠大幅降低屏幕的厚度，利于延長折疊屏的壽命，降低偏光片的使用成本。
時下流行的屏下攝像頭結構已經(jīng)逐漸有多款量產(chǎn)機型的上市，其實現(xiàn)有兩大技術難點，一個是顯示和透明要平衡；第二是怎么把前攝的拍照效果提升。
當然這兩大難點要解決，基礎還是需要解決透光性的問題。目前量產(chǎn)的柔性屏下攝像頭均是利用黃PI膜來作為基板，未來的趨勢是使用透明PI膜，以提升拍照效果。
透明PI膜在透光性方面是符合屏下攝像頭的要求，可是它由于具有高敏感性，因此量產(chǎn)難度較高，良品率相對較低，而且其對于工藝的技術要求也是較為嚴苛的，因此在規(guī)模量產(chǎn)方面仍然存在挑戰(zhàn)。
實際除了透明PI膜，光刻膠材料中也有替代者。皇甫俊介紹：“OLED中也有可用的平坦膜材料，名為PLN。相比傳統(tǒng)的PI材料，它的透過率和平坦性有一定優(yōu)勢，此外它相對PI材料也更為薄，可以做到5微米以下。”
據(jù)皇甫俊表示，目前JSR已經(jīng)在跟面板企業(yè)做這一類型應用的研究和樣品打造，該OLED用平坦膜在透光率具有優(yōu)勢，而且材料本身生產(chǎn)制造過程更穩(wěn)定，已具備量產(chǎn)性。
除卻顯示用光刻膠外，以JSR為代表的日本企業(yè)在半導體用光刻膠方面也是獨步天下。從整體市場來看，日本企業(yè)在光刻膠市場占據(jù)七成以上份額，其中JSR社實現(xiàn)了光刻膠產(chǎn)品全覆蓋，是全球光刻膠龍頭廠商。
光刻膠的分辨率會隨著光線頻率的改變而不斷變化，基本的演進路線是：g線（436nm）→i線（365nm）→KrF（248nm）→ArF（193nm）→F2（157nm）→EUV（<13.5nm）。ArF和EUV光刻膠是目前制造難度最高的，這也是14nm/7nm/5nm芯片制造過程中不可或缺的原材料。
JSR（上海）電材DS營銷部統(tǒng)括藤原考一表示，JSR的光刻膠在全球先進的ArF、EUV市場具有較為領先的地位，不僅為中國市場帶來14nm以下的先進技術，還有其他廣泛工藝節(jié)點上具有優(yōu)勢性的技術。此外，JSR在KrF和I-line光刻膠方面也擁有較高的先進技術，可以支持全球市場的需求。
在談到封裝方面，藤原考一也介紹了JSR在封裝用光刻膠方面的進展。目前先進封裝已經(jīng)朝著精細化的方向發(fā)展，其需要面對諸如密封，散熱，絕緣等挑戰(zhàn)，而且也需要更精密的光刻設備與相關的光刻膠材料。
以高密度扇出型封裝技術為例，業(yè)界正在尋求突破1µm線寬/間距（line/space）限制，擁有這些關鍵尺寸（critical dimension，CD）的扇出型技術將提供更好的性能，但是要達到并突破1µm的壁壘，還面臨著制造和成本的挑戰(zhàn)。
藤原考一表示JSR正型封裝用光刻膠在5µm厚度的膜上已經(jīng)可以做到0.9µm線寬/間距，處于業(yè)界領先。目前行業(yè)上能掌握1µm線寬/間距的封裝技術的公司很少，當中關鍵的材料和技術依然在日本公司手上。
擴大在華業(yè)務
隨著中國大陸顯示產(chǎn)業(yè)與半導體晶圓制造的不斷發(fā)展，其上游材料的需求也是持續(xù)攀升。據(jù)皇甫俊表示，為了滿足中國的面板行業(yè)，JSR有四個措施：
第一是將顯示事業(yè)部從日本搬到上海；第二是在華增加分公司，覆蓋中國華中、華北、華南和沿海地區(qū)，目的是緊靠中國的面板企業(yè)能夠迅速應對客戶需求；第三是把原來日本和韓國工廠制造的產(chǎn)品生產(chǎn)地移到中國的常熟工廠，能夠縮短產(chǎn)品供應的時間；第三是強化中國面板企業(yè)的溝通速度，擴大上海實驗室，增加LCD與OLED相關研發(fā)設備。
對于近一兩年全球產(chǎn)業(yè)鏈遭受困難的情況，預估2022年的上游材料供應是否會有壓力，藤原考一認為近年半導體產(chǎn)業(yè)鏈確實受到了一些沖擊，要想完全恢復正?？赡苓€需要2-3年的時間，不過對于中國市場，JSR仍然會有靈活有效的供應策略。
從JSR角度來，光刻膠產(chǎn)品的難點和核心在于其平坦性和感度。皇甫俊以顯示用光刻膠為例，他表示屏下攝像頭的應用會以PI膜基板為主，不過由于他透過率較低，而光刻膠材料具備平坦性和透光度兩方面的優(yōu)勢。
目前中國有不少企業(yè)在加大材料開發(fā)的力度，“這給予了我們不少的壓力，當然同時也會帶給我們更大的先進技術開發(fā)的動力，令我們更努力開發(fā)更高性能、更適合產(chǎn)線的材料。當然以JSR立場來說，也非常歡迎友商的競爭。”皇甫俊表示。
藤原考一則認為JSR已經(jīng)擁有幾十年的材料開發(fā)經(jīng)驗和累積，通過良性競爭能夠推動光刻膠產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展，而中國材料企業(yè)必然也需要一步一腳印來進行研發(fā)，才能逐步把差距補上。
皇甫俊提到，目前JSR為了應對中國大陸市場的需求，不但把顯示事業(yè)部搬到上海，而且也把部分材料放到國內(nèi)常熟工廠生產(chǎn)。他表示JSR會逐漸與中國大陸一些上游原材料供應商進行洽談合作，以應對市場的激烈競爭。
最后，藤原考一表示JSR在半導體是一個全產(chǎn)業(yè)的布局，從晶圓光刻膠到制造到封測，其提供一個Total Solution的解決方案，能夠全鏈條解決企業(yè)的供應問題，獲得更好的時間成本效率。
