众所周知,光刻胶是芯片制造不可或缺的重要原料,是光刻机进行硅膜片曝光、设计图案印章的核心材料。ArF 光刻胶材料主要应用于高端芯片制造,目前我国在ArF、KrF光刻胶领域中的市场占比较少,全球大多数的光刻胶市场都被美国、日本垄断。
对于国产半导体行业来说,南大光电7纳米光刻胶的交付,具有十分重要的意义,一方面能够缓解我们在半导体领域中,特别是芯片代工领域中,被芯片原料卡脖子的难题;另一方面有助于加快我们在芯片代工领域中实现自给化目标的脚步。
需要注意的是,有关 7 纳米 ArF 光刻胶的应用,南大光电目前只是小规模投产,与之相关的生产线正在构建当中。在公告中,南大光电也表示,ArF 光刻胶的复杂性决定了其在稳定量产阶段仍然存在工艺上的诸多风险,不仅需要技术攻关,还需要在应用中进行工艺的改进、完善。
但不管怎么说,这次南大光电完成7纳米光刻胶的验证,对于自身,对于国产半导体行业来说是一件好事情。至少可以保证我们不会在光刻胶领域中被国外彻底卡住,相信只要坚持下去,假以时日,一切难题都会迎刃而解。
近日,半导体领域迎来重磅消息,南大光电的ArF光刻胶取得突破,国产光刻胶终于来了!
南大光电光刻胶突破
早在5月30日,南大光电就已经发布公告称,公司自主研发的ArF光刻胶产品通过客户认证,具备55nm工艺要求。
7月2日,有报道称,南大光电的ArF光刻胶产品目前已经拿到了小批量订单。
这都在表明,国产光刻胶终于不再受制于人,而是实现国产化了。
芯片在制造过程中,除了硅这种主要材料之外,一些辅助材料也至关重要,其中有一种名为光刻胶的材料,在芯片制造过程中必不可少,然而,这个材料却长期被日本垄断,中国也在这方面一直被卡脖子。
而最近传出的一个消息,对我国半导体的发展非常不利,日本对中国供应的光刻胶出现了“断供”的现象。美国召开G7峰会后,日本宣布光刻胶断供中国,日本信越化学等光刻胶企业开始限制供应ArF光刻胶产品。
断供光刻胶,对半导体行业的人而言并不陌生,2019年日韩贸易冲突白热化,日本就断供了光刻胶,导致当时全球最大的芯片厂商三星陷入了困境之中。
虽然韩国积极向日本低头求和并开展自救,但芯片生产依然受到巨大影响,间接推动了2020年的芯片短缺。
巧妇难为无米之炊,没有了光刻胶,对于中国的晶圆厂而言是巨大的打击,芯片生产将被迫停止!
好在,光刻胶的国产化进程并不慢,日企断供短短半年时间,南大光电就已经将国产光刻胶投入市场中了。
南大光电,成立于2000年12月,是以南京大学国家863计划研究成果作为技术支持的中国高纯金属有机化合物MO源的产业化基地。
1986年,863计划启动,在高济宇院士的支持和指导下,学者孙祥祯牵头进行MO源的技术攻关。MO源是一种禁运物资,更是生产化合物半导体的源头材料,对我国国防安全、高 科技 民族工业有重要意义。
历经重重困难,孙祥祯带领的课题组终于研制出了纯度大于5.5N的多个品种的MO源,全面向国内近20家研究单位供货,缓解了我国对MO源的急求。
这项工艺不仅促进了国防工业的发展,更为国内化合物半导体材料的发展奠定了原始的基础。
孙祥祯退休后,带领年轻人创立了南大光电,注册资本3770万元,生产拥有自主知识产权的高纯金属有机化合物,是国内唯一实现MO源产业化的企业,公司的技术主要来源便是南京大学863计划中的项目。
公司主要产品有三甲基镓,三甲基铟,三甲基铝,二茂镁等十几种MO源,在产品的合成、纯化、分析、封装、储运及安全 *** 作等方面已达到国际先进水平,产品远销日本、韩国、欧洲市场,并占有大陆70%的市场份额。
作为国内唯一将半导体光学原材料实现量产的企业,南大光电对于光刻胶可以说十分熟悉,也是最有可能突破光刻胶技术的企业。
中国半导体在崛起
光刻胶到底是做什么用的呢?
芯片生产过程中,需要用光学材料将数以万计的电路刻在小小的7nm的芯片上,而这种辅助的光学材料,就是光刻胶。
在光刻胶领域,材料主要分为四种,分别为g线、i线、KrF、ArF光刻胶,半导体工艺越高,光刻机的精度越高,照射的光线频率越高,波长越短。
光刻胶的分辨率会随着光线频率的改变而不断变化,基本的演进路线是:g线(436nm) i线(365nm) KrF(248nm) ArF(193nm) F2(157nm) EUV(
其中,ArF光刻胶的制造难度是最高的,这也是14nm/7nm芯片制造过程中不可或缺的原材料。
芯片的工艺也分等级,平板电脑、 汽车 芯片等工艺水平并不高,这各等级的芯片中国已经实现了从光刻机到芯片的完全自主化生产。真正困难的在于7nm的芯片,也就是华为遭到断供的手机芯片。
这种工艺的手机芯片,不仅需要荷兰ASML先进的EVU光刻机来生产,更需要高端的光刻胶作为辅助材料,以及大量的芯片原材料,才能成功生产出华为手机所需要的芯片。
光刻机被美国和荷兰的公司垄断,现在EVU光刻机对中国处于断供状态,中芯国际花了12亿购买的EVU光刻机至今仍未到货;
芯片原材料,虽然国内已有部分原材料实现自主生产,但是硅片、光掩模、电子特气、抛光材料、溅射靶材、光刻胶以及湿电子化学品这其中原材料完全依赖进口。
在全球光刻胶市场,日本东京应化,JSR,住友化学,信越化学等企业,掌握了全球半导体光刻胶市场的90%左右份额,几乎是垄断的状态。
方正证券的报告显示,中国大陆企业在全球光刻胶领域占有率不到13%,在半导体光刻胶领域更是不足5%,完全被日本卡了脖子!
但是,进入2021年以后,中国半导体行业国产化的趋势越来越强!
首先是光刻机领域,上海微电子已经实现28nm光刻机的量产,预计2022年可以交付,这款光刻机的性能与荷兰ASML的DVU光刻机相似,可以生产14nm制程工艺的芯片。
另外,美国虽然断供了最先进的EVU光刻机,但是制程工艺相对较低的DVU光刻机却没有断供,而荷兰ASML也明确表态过,EVU光刻机也可以用于7nm工艺芯片,英特尔的10nm工艺、台积电第一个7nm芯片,都是用DVU光刻机实现。
这意味着,2022年,现有的光刻机技术或许能够提前量产华为所需的7nm芯片,打破美国封锁。
而生产7nm工艺芯片所需要的ArF光刻胶,在7月2日就已经有国外企业向南大光电订购了,这意味着半导体光刻胶原材料也实现了自主化。
另外,南大光电,容大感光、上海新阳等国内企业,也在持续研发高端光刻胶,争取在现有技术上进一步突破,追上日本的光刻胶技术。
剩下的6种完全依赖进口的原材料,国内的企业肯定也已经发现了商机,正在朝着国产化转变;最关键的两项技术突破后,中国实现手机芯片国产化的日子也就不远了。
空谈误国、实干兴邦,中国的半导体行业,正在默默地奋力追赶,一如这次南大光电突然给市场来个惊喜一样,未来还将会看到更多的一鸣惊人的突破。
中国半导体,正在以惊人的速度崛起!
作者 | 金莱
上海新阳拟借助资本市场攻关高端光刻胶研发。
8月15日,上海新阳(300236)披露定增预案,公司拟向特定对象发行股票募集资金不超过15亿元,其中7.32亿元用于集成电路制造用高端光刻胶研发、产业化项目,3.48亿元用于集成电路关键工艺材料项目,4.20亿元用于补充公司流动资金。
预案显示,以ArF光刻胶、KrF厚膜光刻胶为代表的高端光刻胶以及工艺的主要技术和专利目前都掌握在国外的企业与研究部门,这些企业几乎占据了国内外高端光刻胶市场全部份额,这种局面严重制约了我国集成电路产业的自主发展。
要攻坚高端光刻胶研发,上海新阳底气何在?据介绍,公司自成立以来,坚持自主创新,成立前10年通过自主研发掌握了面向半导体封装领域的第一代电子电镀与电子清洗技术,成立后10年通过自主研发掌握了面向芯片制造领域的第二代电子电镀与电子清洗技术,为我国芯片制造铜互连工艺填补了国产材料的空白。
“公司已将高端电子光刻技术作为公司发展的重点,研发成功后将成为公司的第三大核心技术,掌握高端光刻胶的产业化技术是公司的战略发展需要。” 上海新阳在预案中表示。
力争于2023年前实现产业化
据披露,上海新阳此次定增对象为不超过35名特定对象,股票发行数量不超过8719.47万股,发行价格不低于定价基准日前20个交易日公司股票均价的80%。
具体来看本次募投项目,募资总额(15亿元)中的7.32亿元将用于集成电路制造用高端光刻胶研发、产业化项目(简称“光刻胶项目”),主要开发集成电路制造中ArF干法工艺使用的光刻胶和面向3D NAND台阶刻蚀的 KrF厚膜光刻胶产品,力争于2023年前实现上述产品的产业化,打破国外垄断,达到国际先进技术水平。
该项目投资总额预计9.33亿元,主要用于设备购置及维护、人员支出、测试化验加工费等。若项目按计划进度进行,预计KrF厚膜光刻胶2021年开始实现少量销售,2022年可实现量产,预计ArF(干式)光刻胶项目在2022年可实现少量销售,2023年开始量产,预计当年各项产品销售收入合计可达近2亿元。经公司测算,项目预计内部收益率(所得税后)为26.14%,投资回收期(所得税后)为7.47年,项目净现值为7.23亿元(假设必要收益率为12%)。
上海新阳表示, 预计光刻胶项目研发及产业化成功后,公司将掌握包括光刻胶主要原料纯化工艺、产品配方、生产工艺和应用工艺技术在内的、具有完整知识产权的ArF干法光刻胶和KrF厚膜光刻胶的规模化生产技术,可实现两大类光刻胶产品及配套试剂的量产供货,并预计将取得20个以上发明专利。
谈及本次光刻胶项目的必要性,上海新阳阐述,自2003年起,半导体产业进入了ArF(193nm)光刻时代,先进制造工艺使用量最高的半导体光刻胶也是ArF光刻胶。目前,国内90-14 nm半导体制程的高端半导体芯片制造所用的ArF光刻胶100%需要进口,其中超过90%为日本制造,ArF高端光刻胶产品在国内一直是空白。光刻胶产品有着很高的技术壁垒,到目前为止,欧美及日本等国家仍对中国禁止输入ArF光刻胶技术。
据悉,在下游行业3D NAND的光刻技术发展中,KrF光刻技术占主要地位,所需的厚膜光刻胶市场需求量大,感光性能要求高,光刻胶图形侧壁要求笔直,抗刻蚀能力各项异性要求高,但目前该种类的光刻胶多为日韩、欧美等国家提供,代表现阶段及未来5年内处于主流地位的3D NAND制造用的厚膜光刻胶仍难觅国内光刻胶供应商踪影,市场被日本、欧美等光刻胶企业把持。
上海新阳指出,故中国想要掌握ArF和KrF厚膜等高端光刻胶技术只有自力更生、自主创新,高端光刻胶国产化替代势在必行。
部分核心技术已取得突破
据介绍,若该项目成功实施,对我国半导体材料行业来说打破了国外垄断,实现了又一关键材料的自主化。从行业上下游来说,实现了我国集成电路产业掌握核心技术的重要一环,减小发生类似2019年下半年日本限制对韩国出口三项半导体关键材料的“卡脖子”事件的可能,提高了我国整个集成电路产业的安全性。
对公司而言,实施项目是占领技术和市场高地、进一步巩固行业地位、拓展新业绩增长点的重要发展方向,具有重大战略意义。
从项目实施的可行性来看,上海新阳自2017年以来即开始筹备研发光刻胶项目,目前已为光刻胶项目专门配备了由多名海外顶尖专家和国内优秀研发人才组成的团队,并仍在持续引进高端人才。已经引进的专家均在全球知名光刻胶厂商供职20年以上,拥有开发 KrF 以及 ArF 干法等光刻胶及相关关键材料的丰富经验,还拥有光刻胶树脂及各种光引发剂的开发设计及应用经验,对光刻胶及原材料的研发体系也具有良好的基础。
除外部引进专家人才外,公司也建立了内部的人才梯队,由公司总经理方书农博士亲自担任项目负责人等。据悉,公司前期已在光刻胶项目上投入大量资金,采购了包括光刻机在内的多套光刻胶研发和检测高端设备。
上海新阳透露, 经过长期投入,目前部分核心技术已取得突破,ArF干法光刻胶和 KrF厚膜光刻胶均已形成实验室成果,样品关键参数指标已达到竞品水平,产品已经过数千次试验,得到令人满意的试验结果。目前实验室研发阶段已完成,正在进行中试及后续验证推进。
联合开发化学机械抛光液
本次募资的另一个投向是集成电路关键工艺材料项目,该项目将由公司全资子公司合肥新阳实施。通过实施本项目,公司将为芯片铜互联超高纯硫酸铜电镀液系列、芯片刻蚀超纯清洗液系列等产品合计新增年产能17000吨。
从项目经济效益来看,集成电路关键工艺材料项目总投资额预计3.5亿元,项目建设期两年,完全达产后预计年均营业收入55050.20万元,利润总额为9970.02万元,项目内部收益率(所得税后)为14.70%,投资回收期(所得税后)为8.03年。
同日,上海新阳还宣布,公司已于8月13日同上海晖研签署战略合作协议, 双方拟就化学机械抛光液(CMP Slurry)的开发、生产、销售开展合作,战略合作期限暂定为5年。
据介绍,上海晖研具有化学机械抛光液产品研发团队,具有化学机械抛光液产品研发、生产工艺技术及质量管控、客户技术服务能力等专有技术。上海新阳具有化学机械抛光液产品生产基础条件与产品销售渠道;双方达成产品研发、生产、销售与服务的合作关系。
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