产品介绍

  由于芯片在经济、科技、军事，乃至民生领域有着重大的影响力，甚至可以说没有芯片就没有未来，因此世界各国在芯片领域的竞争异常激烈。

  先是把华为、中兴、中芯国际等300家中国企业列入“实体清单”，阻止其获得美国先进芯片技术；

  之后，又联合荷兰、日本等国家构筑“硅篱笆”，阻止我国获得先进半导体设备和相关材料；

  近日，又将中国、俄罗斯、伊朗和朝鲜指定为安全保障威胁国家，阻止其获得高端芯片和新建晶圆厂。

  种种做法，将我国芯片逼入绝境。作为普通消费者最大的感受就是：1、5G进度明显减速、5G网速体验不佳；2、没办法使用搭载麒麟芯片的华为手机；3、疫情放开后，日子也不好过。

  可能有网友会问了，打压芯片和日子不好过有啥关系？不是乱扣帽子？但实际上，真的有关系，而且关系很大。

  我们都知道我国的经济目前增长乏力，今年的目标增长定为5%。如此大的体量（121万亿），5%的速度已经很不错了。

  但是，你要清楚这个5%是今年（没有疫情）相较去年（疫情影响）来设定的，这样看来5%的增长量并不太高。

  不高的问题大多是三点：一是经济发展规律所致，二是改革转型的原因，三是科技封锁的因素。

  根据“亚洲四小龙”的经济发展规律能够准确的看出，一个国家的GDP上涨的速度先是10%以上的快速地增长，然后是7%左右的中快速地增长，最后是4%左右的低速增长。

  这是规律使然，我国GDP也是如此，如今已经到了第三阶段“低速增长”期，那么这一段时期有一项关键任务，那就是经济转型。

  科技创新是什么，就是AI、5G、卫星通信、大数据、云计算、无人驾驶等，这些高科技都严重依赖芯片的发展，没有核心芯片就谈不上科技创新。

  因此，我国将国产芯片及国产软件列入了“863”计划，全力发展国有替代、掌握核心技术，实现经济转型和中国梦。

  结果，大洋彼岸的老美不高兴了，开始了各种打压限制，围追堵截。自己上还不行，拉上欧、日、韩等众多小弟一拥而上。

  在这种情况下，我们只有拿出“两弹一星”精神，搞自主研发。功夫不负有心人，经过十几年的科研攻关，国产芯片多点开花，设计、制造、封装、EDA、设备、材料端都有了不小的进步。

  今天我们就来聊一聊，国产光刻胶（半导体材料的一种）是如何打破美日封锁，实现国产化突围的。

  很多网友都听说过光刻机，它是芯片制造的核心设备，号称“半导体皇冠上的明珠”。

  今天所讲的光刻胶，同样被称为“半导体皇冠上的明珠”，因为它对于芯片制造来说，同样是不可或缺的，而且技术上的含金量非常高。

  光刻胶又称光致抗蚀剂，它通过紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射后，溶解度会发生明显的变化，从而形成一种特殊薄膜。它这种特性经常应用在芯片制造领域。

  光刻胶大都由感光树脂、增感剂和多种溶剂组成，成分及配比十分复杂。光刻胶对光刻精度至关重要，也是光刻工艺中最重要的材料之一。

  根据在光刻工艺时形成的图像，光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶两大类，主要使用在于芯片、显示面板、分立器件等细微图形加工作业。

  在芯片制作的完整过程中，光刻工艺成本占比为30%，耗时占比40%到60%，绝对是芯片制造的核心工艺。而光刻胶成本约占光刻工艺的10%，占全部制造材料的4%。

  我们的晶圆在进行光刻之前，要进行一次清洗。一般会用去离子水，目的是去除污染物、颗粒、金属离子。接着进行烘干，增强光刻胶的附着性。

  涂覆时，需要将晶圆加热到80℃，使用的材料通常为 (HMDS)六甲基二硅胺、在PR旋转涂覆前HMDS蒸气涂覆、PR涂覆前用冷却板冷却圆片。

  之后将晶圆放入涂胶机，然后将光刻胶从容器中取出，滴至晶圆表面。在涂胶机的作用下，晶圆高速旋转。

  涂胶机的转速可以设定，具体视光刻胶粘度和希望胶厚度决定。在高速下旋转下产生离心力，光刻胶在离心力的作用下向边缘流动。

  涂胶的质量直接影响到晶圆制造的质量，因此光刻胶的均匀性，和其它胶的差别都不能超过±5nm。

  这样的精密度不仅考验着设备的精密度，同时也考验着操作者的熟练度，滴胶速度、滴胶量、转速、环境和温度和湿度等一旦处理不好，都可能会导致涂胶的失败。

  为什么要进行前烘呢？因为液态的光刻胶中，溶剂的含量高达65%—85%，即便经过甩胶后，形成的固态薄膜仍含有10%—30%的溶剂，非常容易沾染灰尘。

  了解了什么是光刻胶，以及光刻胶的涂覆。那么问题又来了，技术上的含金量如此之高的光刻胶都被哪些公司把控呢？

  长期以来光刻胶都被日本把控，有关数据显示，日本占据了光刻胶70%的市场占有率，美国占据了15%左右，我国占据了10%，但国产光刻胶基本都是PCB这类低端市场。

  在高端ArF光刻胶领域，日本企业市场占有率高达93%，在EUV光刻胶领域市场占有率更是达到了100%。而我国在这些领域占有率分别为1%和0。

  东京应化成立于1936年。光刻胶产品线覆盖G线、I线、KrF、ArF、EUV全品类，市场占有率为27%，妥妥的光刻胶龙头老大。

  JSR成立于1957年，光刻胶产品线覆盖G线、I线、KrF、ArF、EUV全品类，半导体光刻胶市场占有率为13%。

  住友化学成立于1913年，是日本领先的综合性化学公司。光刻胶产品线覆盖G线、I线、KrF、ArF、EUV全品类，市场占有率8%。

  日本光刻胶的厉害之处，除了市场占有率外，技术上的含金量也是最高的。高分辨率的ArF、EUV光刻胶核心技术基本被日本企业垄断，连美国也相差巨大。

  2019年，日本对韩国发起“材料禁令”，禁止对韩国出口氟聚酰亚胺、高纯氟化氢、光刻胶，致使韩国日均亏损5万亿韩元。

  为此，韩国发起“去日化”，准备在光刻胶领域搞自主研发。轰轰烈烈的兴起，悄无声息的失败，究其原因还是技术水平及专利积累的差距。

  去年，美国杜邦公司开始减少对我国光刻胶的供应。今年的3月8日，日本光刻胶企业信越化学就对国内一家存储芯片公司断供了，一时间风声鹤唳，草木皆兵。

  在我国的严正交涉中，日企的“断供”行为终止了，但芯片企业的担忧依然存在。毕竟光刻胶作为芯片制造的核心材料，直接影响着芯片的性能、成品率以及可靠性。

  为了防止日企在芯片材料方面“卡脖子”，我国的光刻胶企业纷纷加快了研发，争取早日突围。

  目前国产光刻胶面临的局面是：产量低、技术弱、设备差、市场占有率低，但使用量逐年攀升的尴尬局面。

  南大光电创建于2000年，是中国高纯度电子材料的领军企业，主要是做前驱体材料、电子特气、光刻胶及配套材料三大领域，产品国内领先，高于国际平均水准。

  在光刻胶方面，公司成立了专业的开发团队，已搭建大规模的研发中心与百升级光刻胶中试生产线，产品研制进展和成果均获得业界专家的认可。

  2020年，南大光电193nmArF光刻胶通过存储和逻辑芯片制造企业的验证，2021年7月，通过“开发与产业化”验收。

  2023年3月14日，南大光电表示：公司ArF光刻胶有少量供货，但尚未规模量产。同时南大光电暗示“公司具备大规模量产ArF光刻胶的能力”。

  ArF光刻胶是先进芯片制造的关键材料，在193nm光源下具有较高的透明性和抗刻蚀性，可以大范围的应用于14nm及以上芯片的制造，甚至是7nm。

  ArF光刻胶能够完全满足中芯国际12nm、14nm节点，合肥长鑫17nm以下的DRAM，长江存储128层以上的技术节点。

  也就是说，南大光电的光刻胶能够完全满足内地芯片制造的需求，适用于80%以上的芯片应用场景，这绝对算得上重大突破了。

  国产替代势在必行，在光刻胶领域已经实现了从0到1的突破，那么从1到100的量变将会快速发生。

  未来，国内企业将围绕着EUV光刻胶展开研发，尽管这个门槛会更高，但我们用“两弹一星”的精神搞研发，突破是迟早的事。

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