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作者/星空下的锅包肉
编辑/菠菜的星空
排版/星空下的韭菜
近日,华为新手机问世,整个半导体行业都嗨了。
这是因为,华为新款手机Mate60 Pro,搭载了新型麒麟9000s芯片。而经不少专业人士拆解分析,这款麒麟9000s芯片,或采用了先进的7nm工艺制程。
要知道,在芯片制造中,28nm工艺制程是一个分界线。28nm及以上工艺相对成熟,已基本实现国产替代。但是14nm及以下先进制程,却一直是短板。尤其是先进制程所需用到的光刻机、光刻胶一直是“卡脖子”的核心环节。
来源:环球网2022年8月
而如今,华为手机竟然搭载了7nm制程的芯片。难不成,华为已经成功突破技术封锁,彻底解决了卡脖子问题?
受此消息影响,整个半导体板块沸腾。9月6日,国内两大光刻胶头部企业彤程新材(603650)、晶瑞电材(300655)股价分别大涨7.26%、13.52%。
但很遗憾,这一切,恐怕又是一场股民朋友的自嗨。
一、从0到1,路漫漫其修远兮
严格来讲,华为芯片并非华为生产。华为只负责芯片设计,至于麒麟9000s芯片由谁代工生产,尚不清楚。不过可以明确的是,纯中国制造。
而纯中国制造,要解决的一大难题,就是——光刻。
光刻工艺是芯片制造的核心流程,也是整个过程中耗时最长、难度最大的工艺。光刻耗时占IC制造50%左右,成本约占IC 生产成本的1/3。
来源:国元证券
提起光刻,大家首先想到的可能是光刻机的技术垄断。通常,要满足10nm以下的晶圆制造,EUV光刻机必不可少。那么如今国产制造出7nm芯片,是打破了EUV光刻机的技术壁垒?恐怕并非如此。
且不说我国尚不具备制造EUV光刻机的能力,就连配套用的光刻胶,都是一道不小的阻碍。
光刻胶是光刻过程最重要的耗材。不同的工艺制程,对光刻机有不同的要求。而光刻机不同,光刻机精度不同,需要配套的光刻胶要求也不同。
具体来说,光刻胶分为半导体光刻胶、平板显示用光刻胶和PCB光刻胶。其中,半导体光刻胶的技术壁垒最高,种类主要包括紫外宽谱、g 线(436nm)、i 线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、EUV(13.5nm)光刻胶。
各种光刻胶名称,代表着光刻机光源的种类,对应着不同的激光波长(即括号中的数字)。通常来说,波长越短,加工分辨率越佳。
来源:太平洋证券研究院
EUV光刻机配套的EUV光刻胶,对应波长13.5nm。而国产光刻胶,还远未达到这个水平。
目前,国内光刻胶生产企业主要有六家:
容大感光(300576):主要生产PCB光刻胶,至于半导体用光刻胶,主要有g线、i线光刻胶。其中g线对应波长436nm,i线对应波长365nm,与先进水平隔了好几代;
彤程新材、晶瑞电材:二者进度相似,整体处于KrF光刻胶已完成量产出货,ArF光刻胶在研发送样过程中。而KrF光刻胶对应波长248nm,通常适用0.13-0.25μm集成电路;ArF光刻胶对应波长193nm,一般也只适用于65-130nm集成电路;
南大光电(300346):两款ArF光刻胶通过验证,多款胶正在验证中。目前通过客户验证的ArF光刻胶主要应用于存储芯片50nm和逻辑芯片55nm生产工艺;
上海新阳(300236)、华懋科技(603306):相对领先,已布局ArFi光刻胶,对应波长193nm(等效134nm),可适用于7-65nm集成电路。但即便如此,仍与EUV光刻胶,存在本质差距。
总体来说,国内不仅EUV光刻机尚未突破,EUV光刻胶也暂处空白。由此可见,华为7nm芯片虽然问世,但背后恐怕并非EUV光刻机、EUV光刻胶的功劳。
事实上,目前广泛使用的DUV光刻机也可以用于制造7nm制程的芯片,但需要经过多重曝光。而每多一次曝光,耗时和成本都会增加一倍,而且良品率也难以控制。
所以,华为这一场盛宴背后,究竟付出了多大的代价还很难说。不知由其引发的半导体狂欢,又能到几时?
二、光刻胶虽必不可少,但却并非大赛道
说回光刻胶。目前,EUV光刻胶主要被日企垄断。不过,国产光刻胶也有自己的应用市场。比如i线光刻胶,已规模化向国内半导体企业供货。另外如前所说,彤程新材、晶瑞电材均已实现KrF光刻胶(或部分品种)的量产出货。只是从数据来看,光刻胶的业绩贡献,却并不可观。
首先,从行业整体来看,光刻胶虽必不可少,但却并不是一个大的赛道。
2022年,全球光刻胶市场规模26.4亿美元,折合人民币,全球市场不到200亿。而且,根据国际半导体产业协会统计,2023年一季度,全球光刻胶市场同比下降12.38%,环比下降12.29%。
国内来看,2022年中国大陆市场规模5.93亿美元,折合人民币大约只有40+亿。
来源:彤程新材2023年半年报
其次,国产光刻胶企业能拿到的市场份额,更是少得可怜。
2023年上半年,彤程新材半导体光刻胶实现销售收入8258万元,晶瑞电材光刻胶实现收入6942万,占公司整体营收比例分别只有6%、11%。
而且与上年同期相比,彤程新材光刻胶收入基本持平,晶瑞电材则同比下降了8.73%,另外毛利率也同比下降了4.38%。
来源:晶瑞电材2023年半年报
总体来说,在当前的技术水平下,彤程新材和晶瑞电材不仅光刻胶市场规模不大,而且增长疲软。光刻胶企业都在押注技术的突破,只是谈何容易。
三、国产技术突破,面临诸多挑战
光刻胶是国际上技术门槛最高的微电子化学品之一,属典型卡脖子材料,其配方必须精确控制化学成分的量和比例;生产工艺必须精确控制温度、压力、时间等参数。任何一个错误都可能导致光刻胶的质量问题。
目前,高端产品的研发和生产主要由日系 JSR、信越化学、东京应化等少数公司所垄断。国产光刻胶企业只能通过加大研发力度以求有所突破。
在这个层面,彤程新材要比晶瑞电材的研发投入力度更大。2023年上半年,彤程新材研发投入8,235.80万元,大约是晶瑞电材的2.8倍。
不过,光刻胶的特殊之处在于,只有研发投入还不够。
首先,光刻胶是光刻机的配套耗材。所以要研制光刻胶,少不了要配套光刻机。
2020年下半年、2021年下半年,晶瑞电材分别购入了ASML1900 Gi 型光刻机及配套设备、尼康 KrF S207 光刻机及配套设备,建成了ArF、 KrF 光刻实验室。但换个角度想,国外已对EUV光刻机实施禁令。这是不是也就意味着,在国产EUV光刻机取得重大进展之前,EUV光刻胶的研发,也将基本处于停滞状态?
其次,光刻胶上游原材料如树脂、光引发剂仍然依赖进口。在光刻胶用树脂方面,日本、美国等国家的企业长期占据着主导地位。在高端光引发剂领域,国内企业的技术水平和产品质量还有待提高。
巧妇难为无米之炊。光刻胶的发展,仍面临诸多挑战。
注:本文不构成任何投资建议。股市有风险,入市需谨慎。没有买卖就没有伤害。