芯片制造是個復(fù)雜的過程,里面用到的材料也特別多,其中有一個材料非常關(guān)鍵,它就是光刻膠。
如果你稍微關(guān)注一下芯片產(chǎn)業(yè),對這個名字肯定不陌生。光刻膠在整個芯片制造材料成本里占了不小的比例,大約是13%左右,屬于比較貴的材料之一。
光源與光刻膠:一對一的搭配
光刻膠不是隨便哪一種都能用的,它必須和制造芯片的光刻機(jī)的光源一一對應(yīng)。光刻機(jī)按照光源的不同,可以分成六種類型:G-line、I-line、KrF、ArF、ArFi,以及最先進(jìn)的EUV。光刻膠也同樣根據(jù)對應(yīng)的光源波長,被分成了這六種類型。
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從全球的使用情況來看,目前用得最多的是ArFi光刻膠,也就是用于浸潤式光刻機(jī)的光刻膠,它占了全球光刻膠總量的42%。其次是KrF、G線/I線,以及ArF。至于聽起來最高大上的EUV光刻膠,目前在全球市場中的占比并不高,只有7%左右。
為什么是ArFi占大頭呢?原因很簡單,因為現(xiàn)在全球生產(chǎn)的芯片中,使用浸潤式DUV(ArFi光刻機(jī))制造的芯片數(shù)量最多。而EUV光刻機(jī)主要用于制造7納米以下的頂尖芯片,雖然這些芯片價值很高,但從數(shù)量上看,占比還不是很大,所以對EUV光刻膠的需求自然也就不是最高的。
市場競爭:日美韓主導(dǎo)的格局
在光刻膠這個領(lǐng)域,日本企業(yè)的實力是最強(qiáng)的。全球市場主要被五大日本巨頭占據(jù),它們是東京應(yīng)化、信越化學(xué)、東友化學(xué)、富士膠片和捷時雅。這五家日本公司加起來,拿走了全球超過70%的市場份額。
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如果再算上美國的杜邦和韓國的東進(jìn)這兩家,全球前六大廠商(日本5家,美國1家,韓國1家)更是占據(jù)了90%以上的全球份額。
這個格局在中國市場同樣適用。根據(jù)一些機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù),那六大國際巨頭占據(jù)了中國光刻膠市場90%以上的份額,我們自己國產(chǎn)的光刻膠用量還不到10%。
國產(chǎn)化:為什么突破了但用量還低?
可能很多人會感到疑惑,國內(nèi)不是有很多光刻膠企業(yè)已經(jīng)有了突破嗎?比如南大光電、上海新陽、容大感光、晶瑞電材、北京科華等,都有報道說在ArF光刻膠上取得了進(jìn)展,有些甚至聲稱在ArFi光刻膠上也進(jìn)行了驗證。既然有突破,為什么國產(chǎn)光刻膠的使用率還是這么低呢?
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這就涉及到芯片材料替代的一個非常漫長和謹(jǐn)慎的過程。對于晶圓廠來說,更換關(guān)鍵材料供應(yīng)商是一件風(fēng)險極高的事情,不是說你有了產(chǎn)品我就一定會買。
你想想,晶圓廠以前一直使用某個品牌的光刻膠,經(jīng)過長時間的磨合,配合得非常好,芯片的良率也很高。他們會輕易去更換嗎?如果萬一換了新的國產(chǎn)光刻膠,在使用中配合不好,導(dǎo)致芯片制造出現(xiàn)問題,良率下降,甚至造成整批晶圓報廢,這個損失和責(zé)任誰來承擔(dān)?
所以,在過去有得選、有得買的情況下,一般的晶圓廠是不敢輕易更換成熟供應(yīng)商的,這是出于對良率和成本的極度審慎考量。
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外部形勢緊迫,國產(chǎn)替代即將加速
不過,現(xiàn)在外部環(huán)境越來越緊張,網(wǎng)上也時不時傳出一些關(guān)于限制或斷供芯片材料的消息。在這種大背景下,可以預(yù)見的是,國內(nèi)的晶圓制造廠不得不將目光投向國產(chǎn)光刻膠,進(jìn)行國產(chǎn)替代已經(jīng)是箭在弦上。
這對于國產(chǎn)光刻膠企業(yè)來說,無疑是一個大爆發(fā)的機(jī)會。畢竟,國內(nèi)目前需要的主流光刻膠,并非是最高端的EUV類型。據(jù)數(shù)據(jù)顯示,我國半導(dǎo)體光刻膠的需求以ArF和KrF為主,其中ArF占比約40%,KrF占比約39%。
KrF和ArF這兩個部分,正是目前國內(nèi)一些光刻膠廠商已經(jīng)努力突破并具備一定替代能力的領(lǐng)域,當(dāng)然國產(chǎn)替代不是一蹴而就的,它需要時間來驗證性能、穩(wěn)定良率,并建立起晶圓廠的信任。但形勢所迫,這一天只會越來越快。
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