光刻膠為什麼難以生產,行業三大壁壘了解一下

2019-07-17     鬥牛亮劍

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,起源於美國、成熟於日本,部分領域又被韓國和台灣反超,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,往往得益於世界科技的革新浪潮,並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,闖進已開發國家的陣營。

日本、韓國的發展過程,與中國是何其相似。

但奇怪的是,這種產業轉移並不全面,特別是關鍵原材料領域,韓國和台灣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?

根本原因在於,製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

由於用於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、生產工藝複雜,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矽晶圓的圓心上,通過高速轉動矽晶圓,讓圓心內的液體膠均勻塗覆在矽晶圓上。

這個過程中,矽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製有極細緻的要求。

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,光刻膠需要在解析度、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緻的要求,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。

等級越往上其極限解析度越高,同一面積的矽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公司可以製造,一台EUV光刻機價值1億美元,且供不應求,製程相對較差的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光刻膠的研製能力,但想要研製更先進的光刻膠,那後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後,需要與下遊客戶聯繫,客戶同意後要進行測試,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係,有新的工藝技術便會聯合研發,關係非常密切。

假如光刻膠成本占下遊客戶總體成本比重很大,那麼為了追求效益,下遊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,而下遊客戶安排測試的時間長達2-3年,在這麼長時間內,需要安排人員跟蹤、產線配合,驗證成本太高。

且下遊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,一般下遊客戶與原有供應商形成穩定的合作關係後,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,下遊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後果;

而光刻膠成本又低,那麼下遊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,後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。

這也是為什麼,韓國及台灣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,政府不會幹預企業的運作,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。

但事實終於證明,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,中國這麼龐大的產業轉移之路終究會受制於人。

那麼說白了,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。

可以這麼說,世界上的東西,幾乎沒有什麼是中國不能造的,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於低端產品,也有涉獵中端產品研發和生產,但國內的下游企業都不願意使用,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,就儘量使用國產的」。

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後的反應所推測,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,擁有穩定現金流後,配合國家大力支持,將不斷向最前沿技術推進。

註:文章內容轉自君臨

文章來源: https://twgreatdaily.com/Ud9g_2sBmyVoG_1ZWMDi.html











明天接著漲?

2019-08-19