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光刻胶国产化刻不容缓

来源:金属蚀刻设备    发布时间:2024-03-25 11:08:37

简要描述:

随着产业高质量发展的突飞猛进,光刻胶市场总需求不断的提高。2019年全球光刻胶市场规模预计接近9...

  随着产业高质量发展的突飞猛进,光刻胶市场总需求不断的提高。2019年全球光刻胶市场规模预计接近90亿美元,自2010年至今CAGR约5.4%,预计未来3年仍以年均5%的速度增长,预计至2022年全球光刻胶市场规模将超过100亿美元。

  《国家集成电路产业高质量发展推进纲要》,提出“研发光刻机、刻蚀机、离子注入机等关键设备,开发光刻胶、大尺英寸硅片等关键材料”;国家重点支持的高新技术领域(2015)中提到“高分辨率光刻胶及配套化学品作为精细化学品重要组成部分,是重点发展的新材料技术”;光刻技术(包括光刻胶)是《中国制造2025》重点领域。

  光刻胶是一种具有光化学敏感性的功能性化学材料,是由光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、单体(活性稀释剂)、溶剂和其他助剂组成的对光敏感的混合液体,其中,树脂约占50%,单体约占35%。它能通过光化学反应改变自身在显影液中的溶解性,通过将光刻胶均匀涂布在硅片、玻璃和金属等不同的衬底上,利用它的光化学敏感性,通过曝光、显影、刻蚀等工艺过程,将设计在掩膜版上的图形转移到衬底上。

  光刻胶常被称为是精细化工行业技术壁垒最高的材料,是因为微米级乃至纳米级的图形加工对其专用化学品的要求极高,不仅化学结构特殊,品质要求也很苛刻,所以生产的基本工艺复杂,需要长期的技术积累。

  被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作,是电子制造领域的关键材料之一。下游大多数都用在集成电路、面板和分立器件的微细加工,同时在LED、光伏、磁头及精密传感器等制作的步骤中也有广泛应用,是微细加工技术的关键性材料。

  光刻工艺大多数都用在半导体图形化工艺,是半导体制作的完整过程中的重要步骤。光刻工艺利用化学反应原理把事先制备在掩模上的图形转印到晶圆,完成工艺的设备光刻机和光刻胶都是占半导体芯片工厂资产的大头。

  在目前比较主流的半导体制造工艺中,通常要40 步以上独立的光刻步骤,贯穿了半导体制造的整一个流程,光刻工艺的先进程度决定了半导体制造工艺的先进程度。光刻过程中所用到的光刻机是半导体制造中的核心设备。目前,ASML最新的NXE3400B售价在一亿欧元以上,媲美一架F35 战斗机。

  按曝光波长,光刻胶可分为紫外(300~450 nm)光刻胶、深紫外(160~280 nm)光刻胶、极紫外(EUV,13.5 nm)光刻胶、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。按照应用领域的不同,光刻胶又可大致分为印刷电路板(PCB)用光刻胶、液晶显示(LCD)用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。PCB光刻胶技术壁垒相对其他两类较低,而半导体光刻胶代表着光刻胶技术最先进水平。

  光刻胶是印刷线路板、显示面板、集成电路等电子元器件的上游。光刻胶产业链覆盖范围非常广,上游为基础化工材料行业、精细化学品行业,中游为光刻胶制备,下游为电子加工厂商、各电子器产品应用终端。由于上游产品直接影响下游企业的产品质量,下业企业对公司产品的质量和供货能力十分重视,常采用认证采购的模式,进入壁垒较高。

  在下游半导体、LCD、PCB等行业需求持续扩大的拉动下,光刻胶市场将持续扩大。2018年全球光刻胶市场规模为85亿美元,2014-2018年复合增速约5%。据IHS,未来光刻胶复合增速有望维持5%。按照下游应用来看,目前半导体光刻胶占比24.1%,LCD 光刻胶占比26.6%,PCB 光刻胶占比24.5%,其他类光刻胶占比24.8%。

  全球半导体市场规模近年来增速平稳,2012-2018年复合增速8.23%。其中,中国大陆集成电路销售规模从2158亿元迅速增长到2018年的6531亿元,复合增速为20.27%,远超全球别的地方,全球半导体产业加速向大陆转移。集成电路大体上分为设计、制造和封测三个子行业,在制造和封测行业中,均需要大量的半导体新材料支持。

  目前大陆半导体材料市场规模83亿美元,全球占比16%,仅次于中国***和韩国,为全球第三大半导体材料区域。伴随着全球半导体行业的加快速度进行发展,全球半导体光刻胶市场持续增长。

  全球面板市场稳步上升,产能向大陆转移,催生LCD光刻胶需求量开始上涨。全球LCD面板产业经历了“美国研发—日本发展—韩国超越—***崛起—大陆发力”的过程,美国最早研发出LCD技术后,80年代后期由日本厂商将LCD技术产业化,全球面板产业几乎被日本企业垄断。

  90年代后,韩国和中国***面板厂快速崛起,开始长时间主导市场,大陆面板自2009年开始发力,以京东方为首的大陆面板厂商产能持续翻倍增长。据IHS数据,2018年大陆LCD产能占有率已达到39%,预计2023年大陆产能将占全球总产能的55%。

  面板产能扩张促进LCD光刻胶需求量开始上涨。随着全球面板产能向中国大陆转移,LCD光刻胶需求量呈现迅速增加的态势。据CINNO Research预估,2022年大陆TFTArray正性光刻胶(包含LTPS基板)需求量将达到1.8万吨,彩色光刻胶需求量为1.9万吨,黑色光刻胶需求量为4100吨,光刻胶总产值预计高达15.6亿美金。

  光刻胶技术壁垒高并且要与光刻设备协同研发,呈现出寡头竞争的格局。目前全球前五家日本合成橡胶、东京日化、罗门哈斯、日本信越和富士电子材料占据全球87%的市场占有率,美国杜邦、德国巴斯夫等化工寡头也占有一定份额。

  分领域来看,在PCB行业,由于国内PCB产值逐年提升,2016年开始行业产值就超过了全球总产值的一半,成为全世界最大的PCB生产国,因此其配套的PCB光刻胶需求稳健提升,并且由于技术壁垒相比来说较低,国内目前PCB光刻胶相对成熟,已初步实现进口替代。主要企业包括广信材料,容大感光等。

  在半导体光刻胶及LCD光刻胶领域,国内生产企业和国外差距仍然较大。用于6英寸以下硅片的g/i线英寸硅片的KrF光刻胶的自给率不足5%,而适用于12寸硅片的ArF光刻胶尚没有国内公司能够大规模生产,基本依靠进口。国内大部分光刻胶生产企业的产品其实是集中于PCB光刻胶、TN/STN-LCD光刻胶等中低端产品。

  如今国际LCD光刻胶市场其实是由日本及韩国的厂商垄断,如JSR、LG化学、TOK、CHEIL等,半导体光刻胶领域95%的市场则被日本的JSR、信越化学、TOK、住友化学,美国的SEMATECH、IBM等占据。

  面对国内LCD产能扩张的机遇,我国企业加速布局LCD光刻胶领域,博砚电子自2014年起就与北化成立联合研究中心,推进黑色光刻胶的研发与产业化,现已拥有1000吨/年黑色光刻胶产能,成功打破国外垄断。北旭电子是京东方全资子公司,2019年计划在葛店投资5亿元,主要生产TFT-LCD用光刻胶、半导体用光刻胶、PI液、有机绝缘膜等产品。

  半导体光刻胶代表了光刻胶发展的顶配水平,光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺的35%。目前,全球半导体光刻胶的核心技术和产品基本被日美企业所垄断,包括JSR、信越化学工业、TOK、陶氏化学、住友化学、富士写真电子材料、旭化成、日立化成等。

  由于国内光刻胶起步晚,目前技术水平相对落后,生产产能大多分布在在PCB光刻胶、TN/STN-LCD光刻胶等中低端产品,TFT-LCD、半导体光刻胶等高技术壁垒产品产能极少,仍需大量进口,因此导致国内光刻胶需求量远大于本土产量,多个方面数据显示2018年光刻胶产量和本土产量分别是8.07万吨和4.88万吨。其中中低端PCB光刻胶产值占比为94.4%,半导体和LCD光刻胶分分别占比1.6%和2.7%,严重依赖进口。纵观全球市场,光刻胶专用化学品生产壁垒高,国产化需求强烈。

  国产高端光刻胶目前主要依赖进口,在中美贸易摩擦和国外贸易保护主义盛行的情况下,华为、晋华事件以及近期的日韩禁运事件,说明在科技逐渐发展、制造业越来越精细化的情况下,芯片核心技术及材料的缺失将带来整个行业的瘫痪,高端光刻胶国产化刻不容缓。

  的关键参数介绍 /

  不能太厚或太薄,需要按制程需求来定。比如对需要长时间蚀刻以形成深孔的应用场景,较厚的

  的使用量 /

  主要下游应用包括:显示屏制造、印刷电路板生产、半导体制造等,其中显示屏是

  分类与市场结构 /

  中比较重要的一步,而旋涂速度是匀胶中至关重要的参数,那么我们在匀胶时,是怎么样确定匀胶速度呢?它影响

  的哪些性质? /

  技术已广 泛应用于0.13μm工艺的生产中,主要使用在于150 , 200和300mm的硅晶圆生产中。

  率详解 /

  树脂,溶剂PGMEA…此外,生产的全部过程中的反应釜镀膜和金属析出污染监测也是至关重要的控制环节。例如,2019年,某家半导体制造公司由于

  20日,西陇科学(株)发布了重要的公告称,该公司没有生产销售矿产品。公司生产及销售用于清洗剂、显影液、剥离液等的

  需要稀释吗? /

  都还有很长的路要走。有统计多个方面数据显示,目前阶段我国在清洗、热处理、去胶设备的

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