荷蘭壟斷了光刻機,日本壟斷了光阻?


近期,隨著全球半導體市場逐漸回暖,光阻作為半導體製程不可或缺的重要材料,其生產廠商的訂單也開始增多,擴大產能成了新風向。例如,信越化學宣布,為了擴大半導體光刻材料業務,決定在日本群馬縣伊勢崎市新建第四座生產工廠。東京應化宣佈在韓國京畿道平澤市新建工廠,作為其在韓國的光阻研發、生產和銷售基地。目前,日本企業佔了全球光阻市場約70%到90%的份額,特別是在高端的ArF和EUV光阻領域,市場佔有率甚至超過90%,光阻也成為了日本在全球半導體製造鏈中絕對的依仗。


深耕細作造就光阻“霸主”

光阻被譽為“微納世界的畫家”,在半導體製造中,光刻膠要先被塗覆在矽片或其他襯底上,然後通過光照和後續蝕刻等處理,實現微細圖案的製作。這種高精度的製作技術,使得現代電子產品中的積體電路能夠實現高複雜度和高整合度。光阻的優良特性保證了半導體製造過程的一致性和可靠性,為高效生產提供了堅實的基礎。


光阻類型劃分


當下的全球光阻市場,幾乎被來自日本的JSR、東京應化、信越化學、富士電子等企業所瓜分,也讓日本在全球半導體製造鏈中佔據著舉足輕重的地位,這都源於日本長久以來的累積。

日本半導體材料的發展可追溯至20世紀50-60年代,隨著日本電子產業需求成長而快速擴張。在1970-80年代,日本透過政府引導的「VLSI計畫」集中研發資源,突破晶圓大口徑化、高純度矽材料製備等關鍵技術,為半導體產業奠定基礎。 1990年代,半導體產業國際競爭加劇,日本半導體元件市場佔有率下滑,但材料領域優勢持續凸顯,企業專注於半導體材料的創新與供應,如信越化學、SUMCO在矽晶圓領域建立領導地位,並實現了在光阻、電子氣體等關鍵材料的技術突破等。如今,日本半導體材料產業完成了從依賴外部技術到自主研發的轉變,並延續了對光阻等材料的純度與品質的極致追求,以及對新興市場和技術趨勢的快速響應,這些都鞏固了日本在全球半導體材料供應鏈中的核心角色。


全球光阻企業市場佔有率

數據來源:卓創資訊、浙商證券研究所


芯謀研究總監張彬磊指出,日本企業擅長進行產業垂直整合,晶片公司多採用IDM模式,在材料和零件領域也習慣本地配套、本土供應。這種垂直整合產業文化使日本在光阻等材料逐漸建立深厚的底蘊,經過長期累積形成了相對完整的半導體材料體系。


試圖左右光阻市場

如今,日本在半導體材料領域的地位已經得到了全球的認可,這也讓日本獲得了主動權。日本政府曾多次限制光阻等半導體材料的出口,其中,影響最深遠的就是2019年7月,日本政府宣布對出口韓國的半導體工業材料加強審查和管控,並將韓國排除在貿易「白色清單”以外。這些半導體材料包括含光阻、氟聚醯亞胺、氟化氫。但為因應這一局勢,由韓國政府主導,鼓勵韓國半導體材料企業加速研發,全力突破日本企業的壟斷,並最終成功突圍。 2023年3月,日本政府決定解除限制向韓出口上述三種關鍵半導體材料的措施,將韓日出口貿易恢復至2019年7月之前的狀態。至此,長達四年的「日韓半導體貿易戰」才正式結束。

而此前,日本政府支持的投資基金「日本投資公司」(Japan Investment Corp,簡稱JIC)發布聲明,收購日本光阻製造商JSR,收購總額為9,039億日圓(約合人民幣419.6億元),包括淨有息負債在內的收購總額將達到1兆日圓(約464.2億元人民幣)規模。此舉也被市場普遍認為,是日本政府要將光阻產業「國有化」。對此,賽迪四川平台建設與營運中心總經理池憲念表示:「日本政府支持的日本產業革新投資機構(JIC)對JSR的收購案,不僅是為了操控市場。首先,日本政府希望透過'國有化'JSR,強化國內供應鏈穩固,減少對外部供應商的依賴,並且加強技術保護,提升其在半導體產業的國際競爭力。


壟斷並非牢不可破

在全球半導體製造鏈中,各國都在根據自身所長,各司其職,但像光阻等半導體材料被日本如此壟斷的情況非常罕見,以至於日本可以從源頭控制全球半導體市場,因此,目睹了日本限制出口、抬高價格等作業後,各國也開始未雨綢繆,加快研發進度,避免陷入無「膠」可用的境地。

南大光電的光阻


事實上,企業不願花時間和精力深耕光阻領域的原因在於,光阻的利潤並不高,在整個晶片產業的市場規模也很小,世界半導體貿易統計組織(WSTS)的數據顯示,2022年全球半導體市場規模為5,735億美元,其中光阻的市場規模只有22億美元左右,不足整體半導體市場規模的1%,因此,日本的價格不高,品質還好,所以各國才會對日本的光阻如此依賴。

張彬磊表示,日本雖然在光阻領域的技術優勢十足,市佔率龐大,但材料領域的優勢並非是難以逾越的,只要其他企業長期投入,這種差距是可以快速追趕的。

這點從韓國的突圍之路就能看出端倪。 2019年,韓國光阻對日本的依賴度為80%。但韓國政府在被限制時並沒有坐以待斃,立刻牽頭一口氣投入了6兆韓元的預算,鼓勵韓國的材料企業加速研發進度。三星集團更是投資了數十家韓國本土半導體設備和材料廠商,從化學材料供應商,到陶瓷材料供應商,全力突破日本企業的壟斷。 2022年12月,這筆投入終於獲得了回報,韓國三星電子公司宣布,將東進半導體研發的EUV光阻成功應用於其晶片製程生產線。東進半導體成為韓國第一家將EUV光阻本土化至量產水準的公司。

因此,光阻等材料的技術突破,其門檻或許並沒有想像的那麼高。如果其他國家的企業願意投入,也有望取得突破。

其中,國家的政策和撥款支持顯得格外重要,各國政府都在推出一系列政策,扶持本國光阻產業的發展。

韓國政府為企業提供了低利率貸款、稅收優惠等支持,推動企業建造新的生產線,提高產能。部分企業也透過海外併購、合資等方式,取得先進的光阻生產技術與設備,進一步提升光阻產業的競爭力。美國政府提出,在光阻生產、晶圓製造、封裝測試等環節加大財政撥款,加強國內外企業合作,鼓勵外國製造商和材料供應商在美國和其他盟國地區投資,透過立法改善國內半導體製造生態系。我國也提出了多條面向光阻生產企業的稅收優惠等政策。

但日本政府同樣也努力鞏固自身的光阻供應能力,在價格和產量上佔絕對優勢,因此,其他國家還需要給企業更多的支持和時間,厚積才能薄發。(芯師爺)