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国产本土光刻胶“先行者”跑出“加速度”
“对我来说，光刻胶不仅是一份职业，而且也承载了我的梦想。”
——北京科华微电子董事长 陈昕
在集成电路制造领域，如果说光刻机是推动制程技术进步的“引擎”，光刻胶就是这部“引擎”的“燃料”。光刻工艺成本占整个芯片制造工艺的35%，耗费时间占整个芯片工艺的40-50%。在一次芯片制造中，往往要对硅片进行数十次光刻，每一次光刻都要涂一层光刻胶，可以毫不夸张的说，光刻胶是光刻工艺最重要的耗材，光刻胶的质量对光刻精度至关重要，也直接影响后续的芯片质量。
半导体光刻过程示意图
2019年中国光刻胶消费规模全球占比接近50%，而中国内地市场本土企业销售规模约70亿元，全球占比约10%，国产替代空间巨大。
1990年，陈昕以满分从美国马萨诸赛州立大学高分子专业研究生毕业，获得硕士学位。毕业后参与麦道公司的合作项目，但不走运的是，参与研发工作的第二年，麦道公司就因为自身的运营问题进入破产保护了，于是项目搁浅，后去一家美国光刻胶公司工作。
“我与光刻胶这个行业结缘，可以说是一个巧合，但也能被看作一种必然中的偶然。”陈昕笑着解释
陈昕是典型的“工科女”， 她笑称自己母亲就是学工科的，这好像与传统观念里认为女孩子适合从事的职业有些不符，但母亲的专业也是她的外公帮忙选择的。
陈昕母亲的外公是中国早期的工程专家，他认为，无论男生女生，要振兴国家，都应该做实业。先辈的观念不仅影响了母亲，也影响了陈昕，促使她在这个行业矢志不渝，一路前行。 在光刻胶产业领域作出了一系列耀眼成绩的陈昕已经在美国打拼出了一片属于自己的天地，然而，经历过风雨磨砺的海燕永远不会将目光局限于已有的高度，她渴望着能够为行业做出更多成就，更盼望着能够以所学回馈祖国，为祖国在相关领域的发展贡献一份力量。 在20世纪90年代之前，由于‘巴统’协定的限制，光刻胶技术只为西方工业七国共享，而中国在这方面非常落后。随着‘巴统’的解禁，国内外交流才活跃起来。一次中国代表团赴美，陈昕结识了当时是北京化学试剂研究所所长孙靖宇，相谈甚欢，这次交流契机也点燃了陈昕的报国之梦。 2004年8月陈昕回国创办北京科华微电子材料有限公司，并将其建成中国第一家具有国际水准的集研发、生产、检测于一体的光刻胶企业（中外合资）。
刚创业的时候，陈昕计划在北京通州购买土地并打算建设厂房，甚至设计已经初步完成的时候却被告知土地不能使用，无法自建厂房，于是从燕山化工二厂租来的厂房进行施工改造。 “房无一间，地无一垄”，这对创业初期本身资金的科华可谓是雪上加霜，陈昕拿出自己的所有积蓄甚至包括丈夫的退休金，又用美国的房子做了抵押贷款，弥补了公司的前期损失，甚至她刚参加工作的孩子也拿出了5万美金支持。而这仍是杯水车薪。 公司团队里甚至有年轻人抵押了自己的住房，陈昕得知后以短信的方式向工地员工表示感谢。科华最年轻的员工柴华泽回复说：“不用谢。实现中国光刻胶零的突破是我们共同的梦！” 然而，这些资金对于重新寻找土地、建造厂房来说仍然不够。最后，国家和北京市两个科技主管领导给予了帮助——北京工业发展投资管理有限公司投资入股。就这样，内部的信任和外部的帮助使得资金问题得到了解决。 随后的不到六年时间里就着重干了三件事儿：
优化了股权结构，建立现代企业管理体系完成了科研、产业化和销售等人员的储备完成了中国第一条也是唯一一条具有自主知识产权、国际领先的中低档光刻胶生产线
这三件事的布局说起来容易，却也走得格外艰辛，这看似不可能完成的任务也奠定了科华下一步发展的坚实基础。2011年3月，陈昕入选北京“海聚工程”，被聘为北京市特聘专家。 在2005 年，科华建成百吨级环化橡胶系紫外负性光刻胶和千吨级负性光刻胶配套试剂生产线； 随着8000余万投资的天竺空港生产基地建设工程的奠基，2006年，北京科华公司建立了中国第一条拥有自主知识产权的现代化的高档光刻胶生产线，这条生产线主要以g线和i线正胶为主，分辨率最高能够达到0.35μm（350nm）的水平。 2009 年 5 月，科华微电子建成高档 G/I 线正胶生产线（500 吨/年）和正胶配套试剂生产线（1000 吨/年）。 2012 年 12 月，科华微电子建成了 248nm 光刻胶生产线。到2018年，北京科华目前已经完成了248nm KrF光刻胶生产线的建设，且其KrF光刻胶是国内唯一一家通过中芯国际认证的国内产品，实现了量产出货，更加稳固了在中国光刻胶领域的领军地位。 2018年，北京科华微电子与中国科学院化学研究所、中国科学院理化技术研究所联合攻关的极紫外胶（EUV）02 专项任务顺利通过验收。
国家科技重大专项（02专项）极紫外光刻胶项目顺利通过国家验收
目前，芯片制造商使用的量产的最高端光刻胶为曝光波长 193nm 的 ArF 光刻胶。但实际上，193 nm 浸没式光刻在 80nm 间距（40nm 半间距）达到了极限。因此，从 22nm/20nm开始，芯片制造商开始在使用 193nm 浸没式光刻的同时配合使用各种多重图案化技术，即使用多个光刻、蚀刻和沉积步骤的工艺。
再加上国内目前还没有EUV工艺量产，EUV光刻胶也不是急需的。而因此，193nm的ArF光刻胶的研究更加重要，这种光刻胶可以用于28nm到7nm工艺的先进工艺，目前国内有多家公司正在攻关中，不仅仅是北京科华微电子，还有曾投资过北京科微电子的南大光电。
2015年11月24日，江苏南大光电与北京科华微电子在北京会议中心开展光刻胶技术与产业发展研讨会暨江苏南大光电材料股份有限公司投资北京科华微电子材料有限公司签约仪式。江苏南大光电材料有限公司与北京科华微电子材料有限公司正式签约，南大光电投资北京科华1.23亿元，占科华股份31.39%。
在电子特气吃到甜头的南大光电开始布局另外一个重要的半导体材料方向——光刻胶。 随着 12 英寸先进技术节点生产线的兴建和多次曝光工艺的大量应用，193nm 及其它先进光刻胶的需求量将快速增加，南大光电也正是看到了这一点，2015 年，南大光电入股北京科华并对外宣称，双方将共同开展 193nm 光刻胶的研究与产品开发。
根据北京科华与南大光电的计划：
在193nm 干式光刻胶方面，2016 年~2017 年，完成其研发工作，产品达到客户送样验证要求，2018 年产品通过客户验证；
在193nm 浸没式光刻胶方面，2017 年~2018 年完成研发工作，达到客户送样验证要求，2019 年~2020 年产品通过客户使用验证，而后逐渐形成批量销售。 计划永远赶不上变化，2019 年 1 月，南大光电对外宣布转让北京科华全部股权，双方合作戛然而止。 南大光电此前解释道，首先，北京科华大股东希望南大光电转让其持有的全部股权，经过友好协商，达成了南大光电转让北京科华股权的框架协议。
此外，公司已组成光刻胶独立的研发团队，转让北京科华股权，对公司推进“ArF193nm光刻研发和产业化项目”没有任何影响，南大光电已组成光刻胶独立的研发团队。 今年10月10日，南大光电（300346）回复投资者关于光刻胶验证进程的提问并表示“公司研制出的光刻胶产品于2020年初进入客户端测试，预计需要12~18个月的时间，目前客户验证正在顺利推进。”
众所周知，光刻机与光刻胶需要搭配使用，那么光刻机与光刻胶在新产品开发、产品销售等方面均存在一定协同效应。光刻胶尤其是193nm光刻胶等高端光刻胶的研发肯定离不开光刻机的产品测试。 北京科华此前是国内唯一拥有荷兰ASML光刻机的已生产光刻胶并供货的光刻胶公司。 南大光电子公司宁波南大光电2019年完成ASML光刻机的采购工作,全力推进“ArF光刻胶开发和产业化项目”的落地实施。根据宁波南大光电的招聘需求，南大光电购买安装的光刻机也是ASML的1900型号浸没式光刻机。
因为疫情原因，航班受阻，延缓了设备的进场。不过，在今年4月份的一次回答提问中，南大光电表示，“近日已经完成清关，运入宁波南大光电材料有限公司的车间，尚需安装和调试。预计安装调试需要4-5个月的时间。”
中证报报道，晶瑞股份方面人士表示，现在光刻机设备并不好买，公司并不是直接购买ASML的光刻机设备，而是通过代理商购买存储器芯片厂商SK海力士的一台ASML二手光刻机设备。据透露，其购买的光刻机类型是ASML的1900型号的光刻机。
为促成本次采购，晶瑞于2020年9月8日通过代理商Singtest Technology PTE.LTD.向SK Hynix报价，于2020年9月24日确定中标。 出售方SK海力士（SK Hynix）是韩国一家生产动态随机存取存储器芯片和闪存芯片的半导体供应商，是仅次于三星电子的全球第二大内存芯片制造商。 所购买的光刻机为二手设备，主要用途是研究而非生产制造。对于该设备可以产出多少纳米制程产品，晶瑞股份工作人员表示需要进一步向技术人员确认。 通过该设备的引进，自主研发并打通ArF光刻胶用树脂的工艺合成路线，实现批量生产ArF Immersion（即ArFi）光刻胶的成套技术体系并完成产品定型，技术指标和工艺性能满足45~14nm集成电路技术和生产工艺要求（简而言之，光刻胶产品最高可用于14nm芯片生产）。
旗下全资子公司苏州瑞红是国内光刻胶龙头，1993年便开始光刻胶的生产。今年6月，苏州瑞红与合肥长鑫于“长三角一体化发展重大合作事项签约仪式”上签署光刻胶相关合作协议，未来公司将联合华虹半导体、长鑫存储等下游客户共同推进高端光刻胶产品的研发和应用。
除此之外, 上海新阳在业绩说明会上表示，公司购买了三台光刻机，目前已有一台到厂运行。去年12月初，上海新阳KRF248nm光刻胶配套的光刻机已完成厂内安装，今年一季度已完成安装调试，目前进入试运行阶段，KRF厚膜中试产线在安装调试建设当中。
原本预计去年12月底到货的ARF193nm光刻胶配套的光刻机ASML的1400型号（此设备为二手设备，购买价约1亿元）也尚未交付到货。I线光刻机已完成招投标，在进行采购中。
光刻胶的进展需要从实验室研发转向产业研发。所以，光刻机的“卡脖子”问题不仅仅是设备上的问题，也正是高端光刻胶研发进程的“绊脚石”，更需要的是如果没有高端光刻胶，即使把荷兰ASML最高端的EUV光刻机给我们，我们也生产不出来5纳米芯片。 9月中旬中科院“率先行动”计划第一阶段实施进展情况发布会上，中国科学院院长白春礼曾表示，未来十年，会针对一些“卡脖子”的关键问题做部署，光刻机也是其中的一个重大领域。
伴随着上海新阳的入局，表明国内对光刻胶的研发投入呈现上升的势头。此外在中美贸易的摩擦下，半导体无论是上游材料还是设备，国产化是一大趋势，光刻胶作为技术门槛最高的半导体材料，在技术以及政策上也应会有很大的支持。 如果解决了资金以及技术的壁垒，最重要的莫过于客户的认证。下游客户对光刻胶供应商的选择非常谨慎，因为光刻胶的产品质量会直接影响到下游产品的优劣。早前，台积电应使用了规格不符的光刻胶导致大量晶圆污染，报废晶圆高达十万片，此事件让台积电第一季营收减少 5.5 亿美元，毛利率减少 2.6 个百分点。
因此，产品的认证周期会很长，大概持续1-2年，但一旦合作，关系则会比较稳定，这也是新供应商很难加入的原因之一。 2020年我国将会实现主流的193nm ArF光刻胶的全面突破量产，但是这个市场真的不大，根据北京科华董事长陈昕的估计，2015年全球半导体光刻胶的市场也就是差不多14亿美元，即使目前有所增长，也差不多就是十五六亿美元的水平，应该没到20亿美元。 一方面，我们要对民族未来充满信心，但另一方面，我们也要保持理性和客观，正确的认清事实才能获得更好的发展。中国目前还不是全球集成电路制造中心，国产光刻胶企业的发展，还需与国内晶圆厂开展紧密合作，逆势追赶并突破与国内 IC 制造工艺相匹配的光刻胶，提前布局国内晶圆厂的下一代工艺，形成半导体工业正常的技术迭代节奏，迈向光刻胶等半导体材料的自主可控之路。