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【开源北交所】光刻胶+原材料壁垒突破,“专精特新”企业助力国产替代加速

作者:微信公众号【诸海滨科新先声】/ 发布时间:2024-09-14 / 悟空智库整理
(以下内容从开源证券《【开源北交所】光刻胶+原材料壁垒突破,“专精特新”企业助力国产替代加速》研报附件原文摘录)
  导读 ● 逆风期尚未结束,指数持续缩量调整,红利高股息策略再度占优 ● 光刻胶是光刻工艺关键材料,半导体光刻胶原材料+制造技术壁垒高 ● 中国晶圆厂建设加速+芯片制程提升,驱动半导体光刻胶市场空间快速增长 ● 半导体光刻胶+原材料壁垒突破,“专精特新”企业助力国产进口替代加速 文末研究合集 | 我们专注新三板、北交所研究10年 报告摘要 ● 光刻胶是光刻工艺关键材料,半导体光刻胶原材料+制造技术壁垒高 光刻胶是利用光化学反应经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需要的微细图形从掩模板转移到待加工基片上的图形转移介质。光刻胶按应用领域分类可分为 PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶三大类,其中半导体光刻胶技术壁垒最高。根据曝光波长的不同,半导体光刻胶可分为G线、I线、KrF、ArF 和 EUV 五种类型。光刻胶曝光波长越短,则加工分辨率越高,能够形成更小尺寸和更精细的图案,目前最先进的光刻胶曝光波长已经达到了极紫外光波长范围为EUV光刻胶。半导体光刻胶技术壁垒主要集中于1)原材料端:光刻胶的原材料包括树脂、光酸、添加剂和溶剂,我国原材料自给率总体较低,特别树脂原材料,成本占比接近50%,且高端树脂国产化量产供应量极低。2)制造端:光刻胶的配方复杂,无法通过现有产品反推配方;同时验证周期长,需要与客户高度协同;此外,高端光刻机设备购置及维护成本高,对光刻胶企业设备投入要求较高。 ● 中国晶圆厂建设加速+芯片制程提升,驱动半导体光刻胶市场空间快速增长 全球半导体制程向着更先进、更精细化方向发展,驱动半导体制造对光刻胶需求增长。KrF光刻胶:随着3D NAND堆叠层数迅速增加,对光刻胶的使用量也将大幅提升;ArF光刻胶:主要用于先进制程的多重光刻工艺,其用量也随着市场对先进工艺产品的需求不断增长; EUV光刻胶:先进制程道次的增加,推动其使用量将大幅增加。截至2023年11月,中国晶圆厂已建成44座,预计至2024年底,将建立32座大型晶圆厂,且全部锁定成熟制程。预计2024-2026年中国大陆半导体光刻胶总体需求量增速将快速复苏,达到12.04%、11.50%和7.71%。 ● 半导体光刻胶+原材料壁垒突破,“专精特新”企业助力国产进口替代加速 我国光刻胶行业发展起步较晚,生产能力主要集中在PCB光刻胶等中低端产品,高端半导体光刻胶被美日企业垄断。北交所作为“专精特新”中小企业的主阵地,新三板作为“专精特新”中小企业的重要后备力量,光刻胶领域聚集了一批具备稀缺性的优质公司,在细分领域上通过半导体光刻胶+原材料壁垒突破,助力光刻胶实现国产替代。佳先股份:子公司英特美实施建设年产700吨电子材料中间体项目,其中对乙酰氧基苯乙烯产能为500吨/年,可用于合成KrF和EUV光刻胶树脂主要成分聚对羟基苯乙烯;此外,公司加强同徐州博康的交流,并在此前达成的战略合作意向的基础上,进一步深化合作。2024Q1实现营收1.47亿元(+18.43%),归母净利润1091.03万元(-0.07%)。瑞红苏州:公司是目前我国唯一一家拥有全系列波长(436/365/248/193nm)光刻机研发平台的光刻胶生产企业。KrF、ArF 光刻胶生产及测试线已经建成,KrF 光刻胶部分品种已量产。截至2023年末公司已有多款 ArF 高端光刻胶在研并送样,多款 KrF 光刻胶批量出货半导体客户。2023年实现营收2.46亿元(+9.10%),归母净利润2639.58万元(-22.91%)。 正文 01 消费电子防盗解决方案畅销全球,优质客户与品类升级驱动增长 1.1、 业绩提升:多年客户与渠道扩张,奠定稳固盈利及现金流 朗鸿科技聚焦于智能手机、可穿戴设备等消费电子产品的防盗和展示解决方案,公司设立以来,依靠自身的技术积累和高效生产能力,将商品防盗和展示相融合,致力于成为兼具创新性和灵活性的电子产品防盗展示行业龙头企业,目前企业自有生产基地23000多平米,拥有多条生产线和各种大型或自动化生产设备,已经建立全球销售网络,产品取得了CE认证、FCC认证、TUV认证等多国或地区产品认证,满足全球各地不同客户的多样化需求。2023年5月,公司荣获“2023年度浙江省专精特新中小企业”称号。 公司防盗器产品系列主要包括通用防盗器、华为定制防盗器、OPPO定制防盗器三大类型,不同防盗器类型按照最初产品设计服务对象进行划分,通用防盗器为公司标准化产品,华为定制、OPPO定制防盗器分别按照华为集团、OPPO集团定制化要求设计。 产品结构上,公司2015-2019年退出了附加值较低的展柜业务,而全面聚焦在防盗展示产品;2022-2023年公司逐步增加产品集成化程度与增量品类开拓。 应用场景来看,公司防盗器产品主要面向手机品牌商、电信运营商、数码连锁商超等提供体验式营销解决方案,可实现线下门店消费电子产品展示过程中的良好体验服务及智能化管理,是华为、OPPO、小米、传音、欧尚等国内外知名品牌合作伙伴。电子设备防盗展示器最初由美国研发并投入生产,广泛应用于大型卖场。然而,随着科技进步和消费行业的快速发展,电子设备功能日益丰富,顾客的体验时间延长,同时线上销售的崛起,传统的销售模式已无法满足市场需求。因此,开放式展示逐渐成为主流营销方式,商品展示成为吸引顾客的重要手段之一,商家将手机等产品放置在柜台之外,让顾客自由体验。在这个过程中,防盗报警展示器起到了至关重要的作用,既不妨碍客户体验,又能有效防止产品被盗。随着各类电子设备的技术水平日益提高,产品种类增多,电子设备防盗产品的应用也拓展至可穿戴设备、平板电脑、新型生活小家电等类型,带动电子设备防盗展示产品的需求不断攀升。 2015-2021年公司经历快速增长,营收、归母净利润分别增长到1.44亿元、4908万元,主要是顺应了线下消费电子销售场景的“体验化”升级趋势,通过前期高投入实现市场渗透率提升,后期持续降费+客户稳步扩张实现盈利升级。2022年受到国内外疫情抑制线下客流、全球消费电子市场下滑等因素制约,收入与利润均下滑;而2023年H2消费电子市场企稳,线下门店投资逐步开启前瞻性增量,叠加公司市场开拓与产品升级成效,带动公司2023年收入、归母净利润增长3%、7%;2024上半年营收与归母净利润同比增长28%、40%,分别为0.64亿元、2496万元。 近年来,公司扣非归母净利润总体呈现上升态势。2023年,公司扣非归母净利润为4100.98万元,同比增长14%;2024上半年,扣非归母净利润为2342万元,同比增长57%,增长较为显著。 受益于公司多年深耕积累的技术壁垒,以及消费电子门店对防盗产品的刚性可持续需求,公司毛利率近年来持续上升,2023年达到56%,2024上半年达62%;另一方面费用率下降带动净利率持续提升,2023年与2024上半年净利率均已经达到39%。良好客户合作与赛道特征带来稳固现金流,2022-2023年经营净现金流维持5000万元左右。 规模效应、信息化建设、降本增效及客户合作走向稳定,带动销售及管理费用率长年呈现下降趋势,期间费用率自2018年的24%持续下降到2024上半年年的17%,有助于大幅提升盈利能力。 2024上半年公司研发投入达到439万元,费用率为6.85%,主要投入在单点无线防盗器、整店无线防盗器、桌下拉线防盗器、两个定制项目等等。公司一方面针对不同国家市场对性价比和创新定制化等产品属性的实际需求,开发出多种定位的产品线进行差异化投放,把握每一个市场机遇,另一方面不断研发新产品品类以及集成化、智能化方案,提升产品价值量。 2020-2023年公司基本满产,随着募投项目后续开始投产,有利于为第二增长曲线提供保障。 1.2、 客户增长:紧跟华为、OV、小米等头部客户,海内外需求并举 2021年公司向小米销售收入占比超过三分之一,依赖度较高;华为、东莞市派美陈列(OPPO)同样占比超5%。近两年其他客户开拓取得成效,客户集中度有所下降,且前两大客户均达到20%左右占比,体现对新客户业务开拓取得成绩。 客户对线下门店尤其是品牌连锁体验店的扩张是公司上一轮业务扩张的重要基础,如2019年华为体验店数量上升50%至6000家,2021年小米在大陆的零售门店从 3200家上升到10200家,均带动了公司业绩增长。随着后续各品牌全球化扩店开拓战略推进,且电子产品多元趋势下消费者对于线下体验的需求持续增长,未来公司预计还将进一步受益。 业务分布上,公司境内与境外业务同步发展,维持约6:4比例,2023年境内业务发展较快;境内外毛利率差异大约10个百分点左右,2020-2023年境外毛利率持续上升,2023年达到64%,全球化布局有利于盈利能力持续提升。 海外布局是公司未来重要增量,具体客户集中在电信运营商、手机品牌商、电子零售商三大类,涵盖了各赛道的地区和全球性头部客户。 公司具备全球化的销售网络,为全球优质客户配套服务。比如向韩国最大的运营商SK Telecom提供全国范围的展示防盗器,在提供强大的安防及充电能力的同时,确保客户的体验感;Auchan作为世界著名大型超市经营者之一,其位于法国的超市采用了朗鸿科技提供多数量多种类产品集中展示的防盗方案,充分契合了Auchan的防盗展示需求;小米积极开拓欧洲、非洲等国际市场,朗鸿科技因合作而受益;摩洛哥Orange旗舰店开业,采用了朗鸿高端产品MAX超强防盗系列,四爪全方位防护,以及托部可固定设计,最大限度的保护展品的安全,同时提供给客户最舒适的使用体验。 聚焦于小米集团,当前小米集团发展迅速。根据小米2024年第一季度报告,第一季度小米集团实现营业收入755亿元,涨幅为27.0%,实现净利润为65亿元,同比增长100.8%。小米营收与净利润快速增长的重要因素之一,是其国际市场的不断拓展。 小米公司海外业务市场拓展成效显著。根据小米公司发布的2024年第一季度数据,除中国大陆外,小米智能手机在全球各主要区域的市场份额排名均在前三,且单季度均保持同比正增长。此外,2024Q1小米于非洲、中东、东南亚、拉丁美洲市场的智能手机出货量分别同比增长115%、96%、56%、45%,新兴国际市场开拓显露成效。 1.3、 价值升级:产品迭代升级+方案集成化,有望带动配套价值量 回顾公司过去发展历程,主要依靠小米、OPPO等客户销售量的上升,而产品单价下滑明显,主要与集成的部件类型、产品结构等因素有关。未来公司将通过进一步打造产品集成化解决方案,提升全店安全信息化管理能力以及应用产品新技术,提升产品价值量。 公司核心的防盗器产品较为成熟,通用产品涵盖了独立和集中式的主机,支持密钥系统和复位展示等功能,因此附加值也较高。 多元化、智能化趋势将带动未来防盗器功能需求升级,公司致力于打造零售数字一体化防盗平台。随着智能化产品的普及和线上消费的扩大,新型电子设备不断推陈出新,为了满足市场的需求和消费者体验的舒适度,消费电子产品市场对防盗器的要求也在逐步升级。同时人工智能、大数据、无线传感、数字监控等新兴技术快速演进和发展,数字化、智能化、网络化背景下的新安防领域已成为全球竞争的热点。公司致力于深入发展以防盗展示产品为核心的智慧物联产业,不断加大在云计算、大数据、集成电路和物联网等尖端技术上的研发投入,通过提升技术产业化与商业化能力,构建一个全面的零售智能防盗生态体系。 通过募投项目的逐步推进,公司业务将进一步延伸,实现单店ASP大幅扩张。预计将开拓智能安检仪、联动门控装置、环境检测盒、人行监控、射频区域防盗等环境安全类产品;此外还将推进防盗产品的集成化,完善产品线。 02 消费防损迎智能化升级,国产出海及华为再度崛起带动增长 2.1、 零售安全性需求持续提升,AI技术及小型无线化推动价值提升 防盗展示产品生产企业主要从上游供应商采购各类小型电子元器件、集成电路、五金件等各类原材料。上游原材料市场价格波动对企业的生产成本产生较大的影响。此外,往上游进行拓展,电源适配器大部分进行自制。防盗展示产品主要应用于智能终端、智能穿戴设备等领域。这些产品由行业内的生产企业根据下游品牌厂商的需求定制化生产研发,并通过多种渠道销售给品牌企业或其指定的展柜公司。随着智能终端产品的不断更新换代,以及新兴类型产品的不断出现,产品的更新周期也在不断缩短,呈现出快速消费品的发展特征。因此与其适配的防盗产品也需要不断升级迭代,以适应新产品的功能和机型。 随着零售盗窃对商家带来较大损失,展示防盗方案成为了消费行业必须重视面对且不可或缺的一部分,尤其对于产品易于接触、单价较高且便于隐藏的消费电子行业。2023年美国大量零售商将零售盗窃作为业绩下降的原因,如沃尔玛、塔吉特、劳氏百货、Dicks Sporting Goods和Foot Locker等均提及盗窃对其业务和员工的影响。美国零售商联合会报告称,近80%的零售商表示,与有组织盗窃犯罪事件有关的暴力行为正在逐年增加。塔吉特首席执行官康奈尔(Brian Cornell)表示,该公司正面临“不可接受的”的组织盗窃犯罪,2023年的前五个月,其涉及暴力或暴力威胁的盗窃案件增加了120%。这一背景下,美国零售商正在花费数十亿美元购买防盗技术。 智能化集成以及AI技术应用,将大幅提升展示+防损综合系统价值 智能零售安防系统是基于基础防盗器、摄像头等设备之上的综合集成方案。2019年,公司即开始进行智能零售系统研究与开发,公司以防盗展示产品的研发生产为基础,物联网应用开放平台为生态体系,以零售智能化防损安全展示为核心设计理念,形成一套完整的智能零售展示安全系统。零售门店展示商品安装的APP通过网络获取产品宣传图片、价格信息等播放资源,同时将门店现场用户体验数据信息上传云端数据服务中心,公司以大数据为基础进行用户行为统计分析,实现商品内容播放管理、商品状态监控、热门机型关注度排行、摘机体验次数和时段分析、体验用户人群分析,帮助客户分析产品的市场接受度和适用人群,建设数据存储、计算、分析、建模、共享等能力。同时,通过整套安全系统,门店可轻松进行店铺内商品的安全管理、智能防盗设备的状态检测控制、潜在的设备异常提前预警以及对用户体验数据实时统计分析。 AI技术将从防盗防损、客户及流量洞察等多层次赋能消费电子门店,公司相关布局有望转化为产品价值提升及竞争力优势。得益于物联网技术近年来突飞猛进,公司将传统单点商品防盗设备通过与5G、物联网环境结合使之形成一套线上线下的平台化、智能化商品展示安全防损防盗系统。用户可通过该平台系统实现对商业环境内所有设备进行智能化防损安全管理,通过移动APP终端实时获取商业环境内设备运行状态,实时获取环境内异常防损预警等信息,并可借助智能管理平台实现商品信息的快速维护。同时,通过平台内各种传感器(热敏、客流、人脸识别、客户画像、视频)进行商业价值数据搜集,经大数据汇总分析后,形成热卖商品报表、客户画像、热卖时段等高价值商业数据,相关数据可以作为商家投资抉择时的重要参考依据。 小型化、无线化是防盗器技术升级趋势,有望推动单品价值量提升 随着防盗器与展示道具集成化要求日趋提升,防盗展示产品小型化、无线化、后台化将会成为未来商品防盗领域主流应用技术。现有消费电子产品展示场景中,防盗器在保证商品展示安全的同时,需要尽可能做到小型化和后台化,以保障消费者体验产品时更多的聚焦于电子设备本身,避免防盗器设备过于突出,影响用户体验。为了满足以上需求,在研发设计时就需要考虑更多的运用集成化电路元器件甚至开发专用定制功能芯片,以缩小防盗产品体积并保持完善的功能。比如可穿戴设备产品展示场景中,客户会要求展示商品彻底抛弃原本用于防盗器与商品连接的检测线缆,以充分减少消费者体验商品时防盗检测线缆造成的束缚和不适。得益于无线测距技术近年来的飞速发展,目前比较成熟的无线防盗检测技术主要包括基于场强RSSI测距技术、UWB空间测距技术以及蓝牙AOA技术三大类别。 2.2、 消费电子复苏,高端智能手机、折叠屏、智能手表带动展示需求增长 总量复苏与高端化是当前中国智能手机市场的两大趋势。其中高端化趋势进一步带动线下展示及防损需求,一方面消费者对于高价产品具备较强的精选、体验意愿,另一方面高价产品一旦被窃会带来更大损失,有望推动更高端防盗方案应用,且对防盗设备价格敏感度更低。 根据Canalys数据统计,至2024年第二季度,全球智能手机市场连续三个季度增长,出货量同比增长12%,达2.88亿台。随着亚太、中东、非洲和拉美新兴市场自2024年年初以来通货膨胀的缓解,大众市场价位段智能手机的出货量稳定增长。同时,华为、小米、传音等国际知名厂商,积极推动产品升级。在生成式人工智能等创新技术和大众市场需求复苏的推动下,全球智能手机市场的乐观情绪持续上升。 据IDC预测,智能手机出货量预计将在2024年达到12亿部,同比增长2.8%,2024-2028年将保持较低的个位数增长率。 随着铰链、屏幕等主要零配件成本的下降,折叠屏手机的销售价格有望继续下探,IDC预计驱动2024年可折叠智能手机出货量继续同比增长37%,达到 2500 万部。折叠屏手机具备创新性、独特性且价格偏高,消费者往往有较强的体验后再购买的需求,对线下展示、体验的需求较高,有望进一步推动展示防损需求。 此外,Canalys预计2024年全球可穿戴手环市场增速稳定,出货量达到1.94亿只,较2023年增长5%。根据Canalys预测,2025年至2028年可穿戴市场出货量持续上涨,增速分别为10%、7%、3%、1%。 从细分产品市场来看,Canalys预计2024年基本款手表市场规模增速较快,约为10%,2025年智能手表出货量涨幅较快,为15%。根据Canalys数据,2024年基本款手表与智能手表的市场出货量分别为0.90亿只和0.72亿只,2025年分别为1.00亿只、0.83亿只。 2024年智能手表预计带动可穿戴设备市场增速提升,华为等客户有望实现较好表现。中国智能可穿戴腕带设备高端市场表现卓越,Canalys数据显示,2023年第三季度华为可穿戴腕带设备出货量市场份额超过30%,连续九个季度稳居榜首。500美元以上的高端市场中,其市场份额超过23%,紧随苹果之后。同时小米出货量位居国内第二。 随着AI技术的不断成熟与大模型时代的到来,人工智能(AI)个人电脑(PC)和生成式人工智能(生成式AI)智能手机的出现将促使个人电脑和智能手机产品快速迭代,全球出货量将有较为明显的增长。根据Gartner公司的最新预测,到2024年底,人工智能个人电脑和生成式人工智能智能手机的全球出货总量预计将从2023年的2900万台增长至2.95亿台。Gartner预计到2024年底,生成式AI智能手机和AI PC的出货量将分别达到2.4亿台和5450万台,分别占到2024年基础和高端智能手机出货量的22%以及PC出货量的22%。AIPC与AI智能手机推动消费电子防盗市场诞生新的需求。 2.2、华为Pura70系列推动出货量增长,传音、小米等加快新兴市场出海 由于美国制裁等因素,华为在2019-2021年手机业务受到明显制约,因而对防盗展示的需求也同步下降;而随着海思芯片等各方面取得进展,2023年H2华为MATE60系列受到热捧,重启高端增量,2023Q4华为手机国内出货量大增,同比增长47%至1040万部,有望带动其线下展示体验需求开启新一轮增量。华为手机业务规模高速增长。据市场调研机构 BCI 统计的 W14-W26 最新报告显示,在2024年第二季度中国手机市场排名中,华为以995万台激活量排名第五。在排名前六的手机品牌中,华为增速最快,领先其他品牌,涨幅达到43%。 据BCI数据,2024年第二季度华为中国手机市场份额占比达15%。Pura 70系列自4月18日以“先锋计划”上市后,其出货量相比同期P60系列增长125%。预测2024年该系列得益于相机规格升级和自研芯片,出货量将达1300-1500万台。同时,预计2024华为在中国智能手机市场的出货量预计将超过5000万部,市场份额有望大幅提升。随着供应链稳定和研发突破,到2025年,华为手机出货量有望达8000-9000万台。而且,HarmonyOS NEXT的到来将助力华为销量提升。 2019-2021年间,朗鸿科技对华为业务规模有所下滑,随着最近华为手机产品的丰富与销量的大幅提高,预计将带动对公司防盗器产品的需求同步提升。 依靠华为Mate60系列、Mate X5(折叠屏)以及nova 12系列的优秀表现,华为海思在2023Q4出货手机SoC芯片达680万颗,同比大增5121%,营收达到70亿美元,同比大增24471%。截至2024年3月1日,华为Mate60系列和Mate X5两款机型销量合计已突破1000万台。2024年华为还将推出P70MATE70等新品,高销量预期下预计将有扩店、新增线下展示布局等需求,或推动华为重回公司收入核心增量。 小米、传音等国产手机品牌加快出海布局,发力非洲、中东、拉美等新兴市场增量。据Canalys数据,2023全年, 全球智能手机出货量为11.4亿台,跌幅较2022年收窄至4%,小米巩固了第三的位置并且维持了13%的市场份额,出货量达1.461亿台,截至2024年第一季度小米已连续15个季度全球排名前三;传音全球市占率达到第五位,市场份额为8%,全球出货量上升27%且在主要地区均实现增长。目前小米、传音均是朗鸿科技核心客户,预计将随着海外拓店、渠道开拓带来较好防盗器需求。 根据Canalys数据,2023年小米在欧洲、中东、拉美市场占有率较高,非别为21%、17%、16%。同时小米发力非洲、中东、拉美市场,出货量同比上涨幅度分别为45%、20%、11%。 2023年,Canalys统计数据表示,传音占据非洲市场份额达50%。此外,传音在拉美、欧洲、中东市场出货量增长幅度较为显著,增速分别达到110%、68%、54%。国际市场的持续开拓,为朗鸿科技带来新的市场空间。 2024年第二季度,小米与传音全球市场份额占比分别为15%、9%,相较于2023全年市场份额分别提升了2个百分点与1个百分点,市场份额占比持续扩大,进而有望带动对朗鸿科技产品需求的增加。 03 盈利预测与投资建议 朗鸿科技聚焦于智能手机、可穿戴设备等消费电子产品的防盗和展示解决方案,产品系列主要包括通用防盗器、华为定制防盗器、OPPO定制防盗器三大类型,是华为、OPPO、小米、传音、欧尚等国内外知名品牌合作伙伴。随着消费电子市场企稳,线下门店逐步增长,防盗器智能化、方案集成化升级,公司有望开拓新增量。选择欧陆通(开关电源适配器优质生产商)、海康威视(安防产业链龙头公司)、歌尔股份(消费电子产业链龙头公司)作为可比公司,PE 2024E均值21.8X。我们预计公司2024-2026年的归母净利润分别为0.56/0.63/0.70亿元,对应EPS分别为0.44/0.49/0.55元/股,对应当前股价PE分别为16.1/14.3/12.8倍,看好公司配套华为等客户以及公司产品升级带来新机遇,给予“增持”评级。 01 光刻胶是光刻工艺关键材料,原材料+制造技术壁垒高 1.1、 光刻胶是光刻工艺关键材料,半导体光刻胶技术壁垒高 光刻胶是利用光化学反应经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需要的微细图形从掩模板转移到待加工基片上的图形转移介质。其中曝光是通过紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射,使光刻胶的溶解度发生变化。光刻胶主要用于微电子领域的精细线路图形加工,是微制造领域最为关键的材料之一,自1959年被发明以来,光刻胶就成为半导体工业的核心工艺材料,随后被改进运用到印制电路板的制造工艺,成为PCB生产的重要材料;二十世纪九十年代,光刻胶又被运用到LCD器件的加工制作,对LCD面板的大尺寸化、高精细化、彩色化起到了重要的推动作用;近年来,光刻胶成为了决定半导体芯片制程水平的关键原材料。 光刻胶行业具有上下游关联程度高、技术密集度高的特点,未来市场潜力较大。光刻胶行业产业链上游为原材料、光刻胶单体与生产与检测设备,其中原材料包括成膜树脂、光引发剂等。生产与检测设备包括涂胶显影机、光学步进机等;中游为光刻胶的生产流程及应用分类,下游为应用场景与应用领域,应用场景包括彩色滤光片、晶圆制造等,此外,光刻胶的应用领域还包括消费电子、LCD面板、PCB、航空航天等领域。整个产业链上下游协同发展,共同促进产品性能提升。 光刻胶按应用领域分类可分为 PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶三大类。光刻胶的分类光刻胶按化学反应机理可分为正性、负性两大类,涂层曝光并显影后,曝光部分被溶解,未曝光部分留下来,为正性光刻胶,反之则是负性光刻胶。 化学反应机理分类 光刻胶作为一种感光材料,在光线照射下会发生变化,是微电子技术中精细图形处理的重要环节,在电子信息、航空科技等行业得到广泛的应用。 (1) 正性胶:一种在曝光前对某些有机溶剂不可溶,但在曝光后变为可溶的胶。当使用正性胶进行光刻时,在衬底表面将得到与光刻掩模版遮光图案完全相同的图形。 (2) 负性胶:在曝光后,与掩腰版一样的图形被紫外光曝光后的区域经历了一种化学反应,在显影液中软化井可溶解在显影液中。曝光的负性光刻胶区域将在显影液中除去,而不透明的掩膜版下的没有被曝光的光刻胶仍留在硅片上。正性光刻胶与负性光刻胶相比具有更高的对比度、抗刻蚀比与热稳定性,性质更稳定,更适合微电子领域的应用。 光刻胶按应用领域分类 (1)半导体光刻胶 根据曝光波长的不同,半导体光刻胶可分为G线、I线、KrF、ArF 和 EUV 五种类型。光刻胶曝光波长越短,则加工分辨率越高,能够形成更小尺寸和更精细的图案。随着集成电路制造技术的不断进步和器件特征尺寸的不断缩小,目前最先进的光刻胶曝光波长已经达到了极紫外光波长范围,如EUV(13.5nm)。 G/I线光刻胶:G/I线光刻胶属于第一和第二代光刻胶技术,多数适用于6寸/8寸和438nm/365nm波长光源,目前成熟应用于汽车电子、MEMS等领域。 KrF光刻胶:KrF准分子激光器可发射波长为248nm的光波,主要应用于逻辑电路和3D NAND堆叠架构中。随着堆叠层数的增加,使用量将大幅提升。 ArF光刻胶:ArF准分子激光器可发射波长为193nm的光波,其中ArF干法光刻利用ArF光源进行光刻的工艺,光刻透镜与光刻胶之间是空气,光刻胶直接吸收ArF光源发出的紫外辐射并发生光化学反应;ArF湿法光刻利用ArF光源进行光刻的工艺,光刻机镜头与光刻胶之间的介质是高折射率的液体(如水或其他化合物液体),光刻光源发出辐射通过该液体介质后发生折射,波长变短,进而可以提高光刻分辨率,ArF湿法光刻常用于更先进的技术节点,如20-45nm。 EUV光刻胶:EUV是最新第五代技术,可以应用于7nm以下集成电路。主要用于先进的逻辑芯片和存储DRAM芯片制造。随着先进制成工序数量的增加,使用量将快速提升。 半导体光刻胶在半导体制造中的工艺环节发挥重要作用。其中包括在品四上覆盖新的硅层或者其他材料层,用未曝光的光刻胶覆盖品圆,在光刻系统中使用光线在光刻胶上制作图案,将芯片图案通过掩模留在晶圆上,使用化学品或其他方法去除未受晶圆抗蚀剂保护的材料,通过离子注入改变半导体材料的物理或化学性质,移除光刻胶,完成光刻环节。目前,在半导体光刻工艺中,曝光光源从436nm的汞灯G线 可见光发展到365nm的汞灯i线中的紫外光,再到248nm的氟化氪(KrF)及193 nm的氧化氩(ArF)准分子激光,目前发展到13.5nm 的极紫外辐射(EUV),曝光光源波长不断缩短,光刻技术分辨率不断提升。 (1)PCB/LCD PCB光刻胶:印制电路板制造过程的关键材料,主要分为干膜光刻胶、湿膜光刻胶和阻焊油墨。其中,干膜光刻胶被广泛应用在PCB制造过程中。在加热加压的条件下将干膜光刻胶压合在覆铜板上,通过曝光、显影将底片(掩膜板或阴图底版)上的电路图形复制到干膜光刻胶上再利用干膜光刻胶的抗蚀刻性能,对覆铜板进行蚀刻加工,最终形成印制电路板的精细铜线路。 LCD光刻胶:平板显示行业中使用的一种光刻胶,一种对光敏感的混合液体,是微电子技术中微细图形加工的关键材料。它由光引发剂(光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、溶材料剂、单体(活性稀释剂)和其他助剂组成。主要分为彩色及黑色光刻胶、LCD触摸屏用光刻胶、TFT-LCD正性光刻胶等。LCD光刻胶主要用于波晶显示器的生产过程中,用于制造液晶显示器的透明电极和非透明电极。 1.2、 原材料:半导体光刻胶原材料性能要求高,技术难度大,依赖进口 光刻胶是由树脂、光引发剂、添加剂和溶剂四种主要成分组成的对光敏感的混合液体。在半导体光刻工艺中,用作抗腐蚀涂层材料。半导体材料在表面加工时,若采用适当的有选择性的光刻胶,可在表面上得到所需的图像。光刻胶主要应用于显示面板、集成电路和半导体分立器件等细微图形加工作业。光刻胶生产技术较为复杂,品种规格较多,在电子工业集成电路的制造中,对所使用光刻胶有着较为严格的要求。 在原材料成本结构中树脂成本占比最大。根据智研咨询数据,从成本结构来看,光刻胶树脂成本占比接近50%,其次添加剂(单体)成本占比约为35%,光引发剂及其他助剂成本占比15%。 光刻胶树脂 光刻胶树脂是光刻胶的主要成分之一,是由成膜树脂等构成。成膜树脂用于将光刻胶中不同材料聚合在一起,构成光刻胶的骨架,决定光刻胶的硬度、柔韧性、附着力等基本属性。 光刻胶树脂是高分子聚合物,具有高分子的一些物理特性,如成膜特性、Tg(玻璃化温度)。光刻胶的树脂也有一定的化学特点,它必须可以与在光照下光致产酸剂产生的酸反应,或发生脱保护(化学放大型光刻胶),或与其他组分结合(传统G/I线光刻胶),或发生交联(负胶),从而发生在显影液中溶解度的变化。以化学放大型光刻胶为例,树脂上有一个控制其在显影液中溶解的开关——不溶性悬挂基团,这个开关关闭时,树脂不在显影液中溶解;而在曝光过程中,光酸分解出的酸与不溶性悬挂基团反应,相当于把开关打开,使树脂能够在显影液中溶解,实现图形的转移。 晶圆上能够成功显现出刻画的图案,“开关”都在树脂上,可以说树脂是光刻胶的骨架,也是最核心的成分,因此光刻胶树脂对光刻胶的性能而言至关重要。树脂的结构设计涉及单体的种类和比例,会直接决定光刻胶在特定波长下可以达到的线宽(CD),也会影响ADR(碱溶解速率)的特性,从而决定曝光能量(EOP)等因素,甚至其他的性能,如EL(能量窗口),LWR (线宽边缘粗糙度)等等。此外,树脂的分子量、PDI(分散度)等也会影响光刻胶的胶膜厚度、耐刻蚀性、附着力等,即树脂的质量决定了光刻“成画”的水平,而树脂质量的稳定性决定了每一幅画的水平是否稳定。 G/I光刻胶:G线光刻胶用环化橡胶树脂;I线光刻胶用酚醛树脂,单体为甲基酚和甲醛,这个酚醛树脂需要是线性的酚醛树脂,国产化程度很低,主要是依赖进口。 KrF光刻胶:KrF光刻胶用聚对羟基苯乙烯类树脂,单体为对羟基苯乙烯的衍生物单体,此类树脂目前基本也是依赖进口,原因一是生产树脂需要的单体国内很少厂家供应,原因二是树脂的生产工艺也有一定的难度,特别是后处理的工艺。 ArF光刻胶:ArF用聚甲基丙烯酸酯类树脂,单体为甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的衍生物单体,ArF的树脂由几种单体共聚而成,定制化程度比较高,国际市场上能够买到部分普通款的Arf树脂,但高端的Arf树脂几乎不卖。 EUV光刻胶:EUV用聚对羟基苯乙烯类树脂,或分子玻璃,或金属氧化物,国内由于设备受限,这块基本空白;高端的芯片封装光刻胶会用到PI和PSPI树脂,难度也很高,技术也掌握在国外几家厂商手里。 半导体光刻胶树脂技术要求高,看重企业对合成的KNOW-HOW的理解于积累。与非电子级树脂相比,半导体光刻胶树脂的主要区别如下: 1)要做到质量一致,即分子量和分子量分布每批都要很接近,而且越是高级的树脂,越要做到质量一致。 2)越高级树脂的分子量分布越小越好(理论值是1.0),EUV光刻胶树脂分子量分布都是接近1.02-1.05左右。 3)金属离子要求越高级要求越高,现在大部分要求小于1ppb, 甚至将来要到ppt级。比如与PCB的树脂相比,后者的合成对分子量和分子量分布没有很高的要求,金属离子也没要求。 光刻胶光引发剂 光敏材料是光刻胶成分中真正“对光敏感”的化合物,是光刻胶的重要组成成分。半导体光刻胶用光敏材料主要分为PAG(光致产酸剂,简称光酸,Photo-Acid Generator)和PAC(感光化合物,Photo-Active Compound)。 PAG:则是主要运用于在化学放大型体光刻胶中,包括KrF光刻胶(聚对羟基苯乙烯树脂体系)和ArF光刻胶(聚甲基丙烯酸酯树脂体系)、EUV光刻胶,常温下为固态。 PAC:是重氮萘醌酯化合物,主要用于线性酚醛树脂体系光刻胶中,如g线/i线光刻胶。 传统的光引发剂是光固化体系中的关键材料,常见的光固化体系包括UV胶,UV涂料,UV油墨等,由光引发剂、活性稀释剂、预聚体、助剂等原材料构成。光引发剂在直接或间接吸收光能后,本身发生化学变化,产生能够引发预聚体聚合的活性碎片(自由基、阳离子、阴离子等),从而引发预聚体聚合交联固化。 其中,PAC在光作用下从溶解抑制剂转变为溶解促进剂。而PAG则有所不同,它在在吸收光之后是产生酸,因此被称为“光酸”。在曝光后烘烤(PEB)过程中,这些酸会作为催化剂使得树脂上悬挂的酸不稳定基团脱落,从而改变树脂的碱溶解性,当足够多的悬挂基团脱落后,树脂就能溶于显影液。正是这一原理使得半导体光刻胶中的树脂在曝光区的显影液中可溶解,在非曝光区不溶解,最终实现光刻图形的转移。 简单结构的光酸合成和纯化难度低,但是复杂的、高端的光酸合成难度大,纯化比较困难。具体体现在: 1)简单结构的光酸一步两步就可以合成,而复杂结构的光酸需要5-6步甚至7-8步的合成步骤,步骤越长,每一步可能产生的杂质越多,造成纯化困难,最终的收率也会越低。 2)对于离子型光酸而言,其和金属离子同属离子态,性质有类似的地方,所以较难分开,这使得去金杂变得十分困难。 3)纯度的检测也很困难,涉及离子型的化合物难以通过常规手段实现准确检测,比如HPLC或核磁并不能反应化合的真实纯度,这就要求研发机构拥有先进的检测设备 此外,光酸质量的稳定性主要体现在纯度的稳定,对于批量生产的光酸而言,实现金属离子含量小于10ppb相对比较容易,但要使每批光酸里的金属离子含量小于1ppb则十分困难,这是世界上头部企业才拥有的核心技术。因此,国内主要的光刻胶公司大多还是使用进口光酸。 目前,半导体光刻胶用的光敏材料主要还是依赖于海外进口,不同品质的光敏材料的价格差异巨大。根据徐州博康公众号数据,以国内PAG对应的化学放大型光刻胶(主要是KrF光刻胶、ArF光刻胶)来看,树脂在光刻胶中的固含量占比约10%-15%,对应的PAG用量为一般按树脂重量的6%-8%添加,最终PAG的成本占光刻胶总成本的10%-20%。其中,KrF光刻胶用PAG的价格在0.5-1.5万元/kg,而 ArF光刻胶用PAG的价格约1.5-30万元/千克,价差可达20倍。在用量上,与KrF光刻胶相比,ArF光刻胶的PAG用量更少。 和PAG相比,PAC在光刻胶中的用量大且价格低,一般来看,其在光刻胶中的使用量与对应树脂使用量差不多。 光刻胶溶剂 溶剂在光刻胶含量占比中是最大的原材料。光刻胶溶剂的作用是将光刻胶中的树脂和感光剂溶解,使其均匀地涂布在硅片表面。溶剂可以调整光刻胶的粘度,使其适合涂覆过程。同时光刻胶溶剂还可以起到清洗、脱水等作用。在涂覆过程中,溶剂会从光刻胶中挥发出去,留下均匀的光刻胶膜层。溶剂需要能够有效地溶解光刻胶中的树脂和光敏剂,以确保光刻胶的均匀性和性能。 常用的光刻胶溶剂有丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、氯仿、苯等。光刻胶溶剂主要分为丙二醇甲联醋酸酯(PGMEA)、丙二醇甲联酷酸酯(PGMA)、异丙醉(IPA)等种类。丙二醇甲醚醋酸酯是性能优良的工业溶剂,对极性和非极性的物质均有很强的溶解能力,适用于高档涂料、油墨各种聚合物等的溶剂。 1.3、 制造端:配方复杂+认证周期长+设备投入大,光刻胶制造高壁垒 光刻胶主要参数包含分辨率、对比度、敏感度、粘度、粘着力、抗蚀性、表面张力方面。光刻胶的主要参数对其性能和适用范围有重要作用,通过调整参数,可以提高光刻工艺的效率和精度,有利于提升半导体器件性能。 光刻胶的配方研发是通过几百个、几千个树脂、光酸和添加剂的排列组合尝试出来,无法通过现有产品反推配方,需要足够的研发资源和经验。光刻胶的配方是光刻工艺中的关键成分,其配比决定了光刻胶的性能和适用范围。通过调整配方,可以提高光刻工艺的效率和精度,从而制造出更高性能的半导体器件。光刻胶配方设计工席主要包括主体树脂的结构设计、主体树脂的合成工艺、单体结构设计、单体合成工艺、PAG研究、配方研究。其中主体树脂的结构设计需要满足特定波长下透明度要求、与基片有良好的粘附力、具有高的抗干法腐蚀性等性能;主体树脂的合成工艺需要满足调整单体、引发剂投料比例,改变聚合物的分子量、产率、性能等方面;单体合成工艺需要符合一定的提纯条件要求与实际反应条件;PAG研究需要满足测试PAG的吸收图谱、配方研究需要满足性能最好的主体树脂、筛选出合适的添加剂等问题。 风险提示: 原材料波动风险 市场竞争风险 国际贸易争端风险 发布日期:2024年8月29日 分析师:诸海滨 证书编号:S0790522080007 更多精彩内容 北证50:三元基因 | 森萱医药 | 连城数控 | 天力复合 | 利通科技 | 创远信科 | 民士达 | 鼎智科技 | 安达科技 | 康普化学 | 曙光数创 | 华岭股份 | 海能技术 | 硅烷科技 | 恒进感应 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2015-2016年新财富最佳新三板研究第一名

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