中國在什么領(lǐng)域和西方陣營國家之間的競爭最為激烈?毫無疑問是芯片,雖說咱們國家擁有稀土可以反制他們,但是同樣,他們的手中也擁有可以反制我們的東西。
就好比日本,日本的手中,握著芯片產(chǎn)業(yè)鏈中一個(gè)實(shí)打?qū)嵉拿T,這個(gè)命門就是光刻膠,千萬別小看光刻膠,在整個(gè)芯片生產(chǎn)工藝中,除了稀土之外,光刻膠同樣也是絕對無法繞過的東西。
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而目前全球市場中的高端光刻膠幾乎全部都由日本企業(yè)生產(chǎn),甚至在有些細(xì)分領(lǐng)域,日本的占比超過90%,現(xiàn)如今中日關(guān)系緊張,一旦斷供,我們就要面臨大麻煩!
日本光刻膠
日本在光刻膠領(lǐng)域的壟斷地位并非一蹴而就,而是經(jīng)過數(shù)十年技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)布局形成的。
目前全球范圍內(nèi),能生產(chǎn)高端光刻膠的企業(yè)主要集中在日本,像信越化學(xué)、JSR、東京應(yīng)化、住友化學(xué)這四家日本企業(yè),合計(jì)占據(jù)了全球高端光刻膠市場 80% 以上的份額。
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在用于 7 納米及以下先進(jìn)制程的 EUV 光刻膠領(lǐng)域,日本企業(yè)的市場占比更是超過 95%,幾乎形成了獨(dú)家壟斷的局面。
從技術(shù)發(fā)展歷程來看,日本企業(yè)從 20 世紀(jì) 70 年代就開始投入光刻膠研發(fā),隨著芯片制程不斷向精細(xì)化發(fā)展,光刻膠的技術(shù)要求也持續(xù)提升。
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從最初的 G 線光刻膠、I 線光刻膠,到后來的 KrF 光刻膠、ArF 光刻膠,再到如今最先進(jìn)的 EUV 光刻膠,日本企業(yè)始終緊跟技術(shù)迭代步伐,每一次技術(shù)突破都能快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),進(jìn)而鞏固其市場地位。
日本企業(yè)不僅能穩(wěn)定提供不同制程需求的光刻膠產(chǎn)品,而且在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和交付效率上也具備明顯優(yōu)勢。
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全球主流芯片制造企業(yè),包括臺(tái)積電、三星、英特爾等,都長期依賴日本的光刻膠供應(yīng),中國的中芯國際、華虹半導(dǎo)體等企業(yè),在高端光刻膠采購上同樣以日本產(chǎn)品為主,這種依賴關(guān)系短期內(nèi)很難發(fā)生改變。
根據(jù) 2024 年全球半導(dǎo)體材料市場報(bào)告顯示,全球光刻膠市場規(guī)模達(dá)到 120 億美元,其中日本企業(yè)的營收占比超過 85%,而中國本土光刻膠企業(yè)的市場份額還不足 5%,且主要集中在中低端領(lǐng)域,高端產(chǎn)品幾乎完全空白,這種供需差距也凸顯了中國在光刻膠領(lǐng)域的被動(dòng)局面。
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別國難生產(chǎn)
很多人會(huì)疑惑,既然光刻膠如此重要,為什么其他國家無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),打破日本的壟斷呢?
其實(shí)背后涉及技術(shù)、工藝、產(chǎn)業(yè)鏈配套等多重壁壘,這些壁壘讓其他國家想要進(jìn)入高端光刻膠領(lǐng)域難上加難。
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高端光刻膠的配方極其復(fù)雜,需要多種化學(xué)原料按照精確比例混合,而且不同制程的芯片對光刻膠的性能要求差異極大。
比如 EUV 光刻膠需要具備極高的分辨率、靈敏度和抗蝕刻性,這些性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn),依賴于對化學(xué)材料分子結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控。
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而這種核心技術(shù)長期掌握在日本企業(yè)手中,且經(jīng)過多年專利布局,形成了嚴(yán)密的技術(shù)壁壘,其他國家想要突破,不僅需要大量研發(fā)投入,還面臨著專利侵權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)。
況且,刻膠的生產(chǎn)過程對環(huán)境要求極為嚴(yán)苛,生產(chǎn)車間需要達(dá)到極高的潔凈度,任何微小的雜質(zhì)都可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。
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同時(shí),光刻膠的生產(chǎn)流程包含多個(gè)復(fù)雜環(huán)節(jié),從原料提純、配方混合,到產(chǎn)品檢測、封裝運(yùn)輸,每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系。
而日本企業(yè)經(jīng)過數(shù)十年的生產(chǎn)實(shí)踐,已經(jīng)建立起成熟完善的工藝體系,其他國家想要復(fù)制這一體系,需要長期的經(jīng)驗(yàn)積累,短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。
除此之外,光刻膠的研發(fā)和生產(chǎn)需要與光刻機(jī)技術(shù)、晶圓材料技術(shù)緊密配合。
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日本不僅在光刻膠領(lǐng)域領(lǐng)先,在光刻機(jī)關(guān)鍵部件、晶圓材料等領(lǐng)域也擁有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),這種產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同優(yōu)勢,讓日本光刻膠企業(yè)能夠快速響應(yīng)市場需求。
根據(jù)光刻機(jī)技術(shù)升級調(diào)整產(chǎn)品配方,而其他國家由于缺乏完整的產(chǎn)業(yè)鏈配套,即使在光刻膠技術(shù)上取得一定突破,也難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,更無法與日本企業(yè)競爭。
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中國采取的應(yīng)對措施
面對日本光刻膠的壟斷和潛在斷供風(fēng)險(xiǎn),中國已經(jīng)開始從多個(gè)方面采取應(yīng)對措施,既要加快自主研發(fā)步伐,打破技術(shù)壟斷,也要推動(dòng)供應(yīng)鏈多元化,降低單一供應(yīng)來源的風(fēng)險(xiǎn)。
中國近年來加大了對光刻膠領(lǐng)域的政策支持和資金投入。
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2021 年,中國出臺(tái)《“十四五” 原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,明確將光刻膠等半導(dǎo)體材料列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域,鼓勵(lì)企業(yè)開展技術(shù)攻關(guān)。
同時(shí),國家大基金也加大了對本土光刻膠企業(yè)的投資力度,支持企業(yè)建設(shè)研發(fā)中心和生產(chǎn)線。
與此同時(shí),中國已經(jīng)涌現(xiàn)出一批專注于光刻膠研發(fā)的企業(yè),比如上海新陽、南大光電、容大感光、江化微等。
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其中南大光電在 ArF 光刻膠領(lǐng)域取得了重要突破,2023 年實(shí)現(xiàn)了 ArF 光刻膠的量產(chǎn),并通過了中芯國際等企業(yè)的驗(yàn)證,開始批量供貨;上海新陽在 KrF 光刻膠領(lǐng)域也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,產(chǎn)品已應(yīng)用于國內(nèi)部分芯片制造企業(yè)的生產(chǎn)中。
不過在 EUV 光刻膠領(lǐng)域,中國企業(yè)仍處于研發(fā)階段,距離量產(chǎn)還有一定差距。
在供應(yīng)鏈多元化方面,中國除了繼續(xù)保持與日本企業(yè)的合作,也在積極拓展其他供應(yīng)渠道。
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比如中國企業(yè)開始與韓國、美國的光刻膠企業(yè)開展合作,嘗試采購其產(chǎn)品用于中低端制程生產(chǎn),同時(shí)也在推動(dòng)與東南亞、歐洲等地區(qū)的化工企業(yè)合作,探索光刻膠原材料的多元化供應(yīng),減少對日本原材料的依賴。
此外,中國還在加強(qiáng)光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同合作,推動(dòng)本土光刻膠企業(yè)與光刻機(jī)企業(yè)、芯片制造企業(yè)建立聯(lián)合研發(fā)機(jī)制,根據(jù)國內(nèi)芯片制造需求,定制化開發(fā)光刻膠產(chǎn)品,加速技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。
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比如中芯國際與南大光電就建立了長期合作關(guān)系,在光刻膠研發(fā)過程中提供技術(shù)反饋和測試支持,幫助南大光電加快產(chǎn)品迭代。
結(jié)語
光刻膠作為芯片制造的關(guān)鍵材料,其供應(yīng)安全直接關(guān)系到中國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展命脈。日本在高端光刻膠領(lǐng)域的壟斷地位,雖然給中國帶來了斷供風(fēng)險(xiǎn),但也倒逼中國加快自主研發(fā)步伐,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈升級。
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目前中國在中低端光刻膠領(lǐng)域已經(jīng)取得一定突破,高端領(lǐng)域的研發(fā)也在穩(wěn)步推進(jìn),隨著政策支持力度的加大和企業(yè)研發(fā)投入的增加,中國在光刻膠領(lǐng)域的自主能力將不斷提升。
同時(shí),供應(yīng)鏈多元化策略也能在一定程度上降低短期斷供風(fēng)險(xiǎn),為自主研發(fā)爭取更多時(shí)間。
不過想要徹底打破日本壟斷,實(shí)現(xiàn)高端光刻膠的完全自主可控,還需要長期堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)協(xié)同,這不僅是中國芯片產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn),也是實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)的必然要求。
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