深度剖析，光刻胶如何成为国产芯片崛起的 “隐形画笔”？

开篇：中国"芯"声与"隐形画笔"的登场

近期，中国芯片产业捷报频传，引发全球关注。2025年5月24日晚，中央电视台《新闻周刊》栏目在《中国”芯”突破》节目中，重点报道了华为鸿蒙电脑搭载的麒麟X90芯片，并明确指出该芯片采用了国产5纳米工艺制造(央视正式官宣!华为电脑芯片采用5nm工艺，技术自主可控。这一突破被视为在美国长达数年的技术封锁下，中国芯片制造能力的关键进展。报道称，华为MateBook Fold非凡大师搭载的5nm工艺麒麟X90处理器与鸿蒙系统深度协同，实现了国产处理器在性能与生态匹配上的闭环。与此同时，小米公司也发布了其自主设计的3nm制程手机处理器”玄戒O1”，该芯片由台积电第二代3nm工艺流片，集成了高达190亿晶体管的小米3nm玄戒突围，打开中国芯片产业新叙事。

这些令人振奋的“芯”突破，无不彰显着中国在芯片设计与制造领域追赶的决心与实力。然而，这些成就的背后，离不开一系列关键技术和核心材料的支撑。在芯片制造这一精细如微雕的复杂工程中，有一个环节至关重要，它如同在纳米尺度上绘制电路蓝图，而其中不可或缺的“颜料”或“感光底片”，就是我们今天的主角—光刻胶。

图1：芯片制造类似微观作画，光刻胶是关键的”隐形画笔”

光刻胶，这种对特定波长的光敏感的高分子化合物，在芯片制造的图形转移过程中扮演着决定性角色，直接影响着集成电路的精细度、性能和良率。本文将深入揭秘光刻胶的奥秘，从其基础化学原理、波澜壮阔的技术发展史，到多样化的应用场景和错综复杂的产业链格局，特别是中国在此领域面临的“卡脖子”困境与国产化的突围之路，最后展望其未来发展趋势与挑战，力求为读者全方位解读这一战略物资的魔力与重要性。

光刻胶的化学密码：解构微观世界的”颜料”

1)光刻胶的定义与组成

光刻胶(Photoresist) ，又称光致抗蚀剂，是一种在高精度微细加工领域至关重要的光敏性高分子化合物混合物。当它受到特定波长的光(如紫外光、深紫外光、极紫外光、电子束等)照射后，其在显影液中的溶解度会发生显著变化，从而实现将掩膜版上的精密图形转移到待加工的基片(如硅片)上。在微电子制造中，光刻胶是实现图形转移的核心载体，其性能直接决定了集成电路的最小特征尺寸、集成度和最终性能。我们可以将其形象地比喻为微影技术的“特殊颜料”或“感光底片”，是勾勒复杂电路图案的基石。

光刻胶通常由以下几种关键组分构成，由溶剂、光引发剂和成膜树脂三种主要成分组成，是一种具有光化学敏感性的混合液体炒，各自承担着不同的功能。

图2 光刻胶成分组成

2)光刻胶的分类图谱

光刻胶可以根据不同的标准进行分类：

按化学反应机理划分：

正性光刻胶(Positive Photoresist)：曝光区域的光刻胶发生化学反应(如PAG产酸催化树脂脱保护基团)，使其在显影液中的溶解度增加而被去除，未曝光区域则保留下来，形成与掩膜版透明区域一致的图形。正胶通常具有较高的分辨率和较好的工艺控制性，是当前主流的高分辨率光刻工艺选择。

负性光刻胶 (Negative Photoresist) ：曝光区域的光刻胶发生化学反应(如光引发交联或聚合)，使其在显影液中的溶解度降低(甚至不溶)而被保留下来，未曝光区域则被溶解去除，形成与掩膜版不透明区域一致的图形。负胶通常具有较高的灵敏度、较好的粘附性和抗蚀刻性，但分辨率相对较低，且在显影过程中可能出现溶胀问题。不过，特定类型的负性显影技术(NTD， Negative Tone Development) 在先进节点中也有应用，以解决特定图形化挑战。

图3 正性光刻胶和负性光刻胶

按曝光光源波长划分：

随着集成电路特征尺寸不断缩小，光刻技术对光源波长的要求越来越短，以获得更高的分辨率。不同波长的光源需要匹配不同类型的光刻胶。

图4 不同光源波长类型光刻胶

按应用领域划分：

光刻胶作为微细图形加工的核心材料，其应用遍及现代电子信息产业的多个关键领域。它如同微观世界的“全能雕刻师”，通过精确的光化学反应和后续工艺，将设计蓝图复刻到各种基材上。不同应用领域对光刻胶的性能要求各不相同，技术壁垒也存在差异。光刻胶可分为 PCB光刻胶、LCD光刻胶和半导体光刻胶。 其中，PCB光刻胶的技术壁垒最低，半导体光刻胶的技术门槛最高。PCB光刻胶主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨。LCD领域光刻胶主要包括彩色光刻胶和黑色光刻胶、 触摸屏光刻胶、TFT-LCD光刻胶。半导体光刻胶包括普通宽普光刻胶、 g线（436nm）、 i线（365nm）、KrF（248nm）、 ArF（193nm）及最先进的 EUV(<13.5nm)光刻胶，级越往上其极限分辨率越高，同一面积的硅晶圆布线密度越大，性能越好。

图5 数据来源晶瑞电材招股说明书、前瞻产业研究院、、信达证券研发中心

3)光刻胶的工作原理

光刻胶的核心工作原理是利用光化学反应来选择性地改变特定区域材料在显影液中的溶解特性。主要工艺流程包括前处理、涂胶、软烘烤、对准曝光、 PEB、显影、硬烘烤和检验。光刻工艺通过上述流程将具有细微几何图形结构的光刻胶留在衬底上， 再通过刻蚀等工艺将该结构转移到衬底上。

图6 资料来源：《光刻胶及光刻工艺流程》，信达证券研发中心

光刻胶的历史演进：七十年技术突围与迭代

光刻胶技术的发展与半导体工业的进步紧密相连，尤其是摩尔定律的驱动下，对更高分辨率、更精细图形的需求，不断推动着光刻胶和光刻技术的革新。

光刻技术的思想起源可以追溯到19世纪早期的摄影和版画技术。光刻胶产业最早由欧美主导，日本厂商后来居上。1839年，第一套“光刻系统”重铬酸盐明胶诞生。此后经过百年发展，光刻胶技术开始成熟，1950s，德国Kalle公司制成重氮萘醌-酚醛树脂印刷材料，曝光光源可采用 g线、i线。1980s，IBM 使用自研的KrF光刻胶突破了KrF光刻技术。随后，东京应化于1995年研发出KrF正性光刻胶并实现大规模商业化，因此迅速占据市场，这标志着光刻胶正式进入日本厂商的霸主时代。此后光刻技术仍在持续进步，ArF、 EUV光刻胶先后问世。 2000年，JSR的ArF光刻胶成为半导体工艺开发联盟认证的下一代半导体 0.13μm 工艺的抗蚀剂。2001，东京应化也推出了自己的ArF光刻胶产品。2002年，东芝开发出分辨率22nm的低分子EUV光刻胶。JSR在2011年与SEMATECH 联合开发出用于15nm工艺的化学放大型EUV光刻胶。

图7 不同时代光刻胶突破时间轴

技术代际对比

摩尔定律是驱动光刻技术及光刻胶不断向前发展的核心动力。每一代技术的更迭，都是为了在更小的尺度上制造更复杂的电路，从而提升芯片的性能、降低功耗和成本。在这个过程中，光刻胶材料的创新起到了不可替代的作用。

下表总结了不同代际光刻胶的关键技术参数和特点：

全球市场格局与垄断现状

全球光刻胶市场空间广阔，未来发展潜力大。根据Reportlinker数据，全球光刻胶市场预计2019-2026年复合年增长率有望达到6.3%，至2023年突破100亿美元，到2026年超过120亿美元。根据TECHCET数据指出，受先进逻辑工艺与存储器等新技术驱动，增长最快的细分领域为 EUV 和 KrF 光刻胶。此外，用于成熟制程（如 i、 g 和 KrF/248nm）的光刻胶材料也将继续推动市场增长。随着三星、台积电和英特尔等公司的部分工艺制程从ArF 和ArFi 转向ArFi和EUV组合，预计美光和SK海力士也将紧随其后，EUV光刻胶产量不断爬升。

图8 数据来源Reportlinker、公司公开转让说明书、开源证券研究所

但全球光刻胶市场呈现出典型的寡头垄断格局，尤其在技术壁垒最高的高端半导体光刻胶领域。日本企业凭借其在精细化工领域的深厚积累，占据了全球光刻胶市场的绝对主导地位，主要巨头包括：日本JSR、日本东京应化工业(TOK， Tokyo Ohka Kogyo)、日本信越化学(Shin-Etsu Chemical)、日本富士胶片(Fujifilm)。美国杜邦(DuPont))(l(收购了原罗门哈斯电子材料业务，在部分高端光刻胶及辅助材料领域有优势)。根据公开网上数据，全球光刻胶市场中，东京应化市场份额占比最高达25-30%，杜邦占15-20%，JSR占15-20%，住友化学占15-20%。(注：不同报告数据可能略有差异，但日美企业主导趋势一致)。

图8 数据来源行行查研究中心、各公司公告

图9 数据来源中国产业信息网、公司公开转让说明书、开源证券研究所

中国光刻胶国产化现状与进展

全球光刻胶企业产能分别比较均衡，而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。根据多方行业报告(如中国产业信息网等)，中国光刻胶整体国产化率不足20%(部分报告可能稍有差异，但低位是共识)，高端半导体光刻胶(尤其是ArF和EUV光刻胶)的国产化率更低，ArF光刻胶不足5%，而EUV光刻胶基本处于研发验证阶段，尚未实现规模化量产和供应，主要由少数企业如上海新阳、南大光电等进行前瞻性布局和基础研究。在高端原材料、核心配方、高端设备、顶尖人才及客户验证壁垒共同构成了制约国产光刻胶发展的瓶颈，在性能一致性、原材料自给、良率验证等方面与国际先进水平仍有较大差距。

图10 数据来源中国产业信息网、公司公开转让说明书、开源证券研究所

尽管面临重重困难，在中国巨大的内需市场下，中国政府已将光刻胶列为重点发展的“卡脖子”关键核心材料之一，“十四五”规划及相关产业政策均给予了大力支持，国家集成电路产业投资基金(大基金)也对相关企业进行了投资，推动国产光刻胶的研发和产业化。虽然光刻胶国产化正艰难前行，但已在部分领域取得一定进展。

Ø 面板光刻胶：国产化取得显著进展。TFT正胶、彩色光刻胶、黑色光刻胶等领域均有国内企业实现量产和稳定供货，如雅克科技、北旭电子(彤程新材)、欣奕华、飞凯材料、鼎材科技等，正在逐步替代进口产品。

Ø 半导体光刻胶：这是攻坚的重点和难点。在g/i-line光刻胶方向，晶瑞电材(苏州瑞红)、彤程新材(北京科华)等企业已实现产业化，并向国内多家芯片厂供货，国产化率相对较高。KrF(248nm)光刻胶：上海新阳、晶瑞电材、南大光电、彤程新材等均有布局并取得一定进展，部分产品已通过客户验证或实现小批量供货，国产化率在逐步提升。ArF(193nm)光刻胶：这是当前国产替代最为关键和迫切的领域。南大光电的ArF光刻胶产品”ArF光刻胶(干式)“和”ArF光刻胶(浸没式)“通过了部分客户的使用认证，这是一个重要的里程碑。而关于华为5nm麒麟X90芯片，有媒体报道称，此次供应可能来自大陆代工厂，但具体细节及光刻胶供应来源官方未披露。

国内主要光刻胶相关上市公司及其布局简况：

未来展望：国产光刻胶的破局之路与技术前沿

刻胶技术作为支撑半导体产业发展的基石之一，其未来发展趋势和国产化进程备受关注。面对全球技术前沿的不断演进和国内自主可控的迫切需求，中国光刻胶产业既有机遇也有严峻挑战。

1）全球光刻胶技术发展趋势

据行业发展及《中国激光》期刊文章“光刻技术与光刻胶材料的进展与未来趋势”等文献的分析，全球光刻胶技术正朝着以下方向发展：

追求更高分辨率与更小节点：对EUV光刻胶的持续优化；高数值孔径EUV (High-NAEUV)光刻胶。

新材料体系与新感光机理的探索：非化学放大胶(Non-CAR)，为了克服CAR中酸扩散等问题，研究人员在探索不依赖酸催化反应的新型感光体系；金属氧化物光刻胶 (Metal Oxide Resist， MOR)：如氧化铪(HfOv) 、氧化锆(ZrOv)等无机材料基光刻胶，具有高刻蚀选择比、高分辨率潜力，被认为是EUV光刻胶的有希望的替代或补充方案；分子玻璃(Molecular Glass Resists)：具有明确分子结构和较低分子量分布的单组分或少组分光刻胶， 有望改善LER和缺陷；多功能光刻胶：开发具备特殊功能的光刻胶，如自对准能力、导电性、磁性等，简化工艺流程或拓展应用领域。

2）中国国产光刻胶的机遇

尽管面临诸多挑战，中国光刻胶产业也迎来了前所未有的发展机遇。

中国是全球最大的半导体和显示面板消费市场及重要生产基地。根据中商产业研究院数据，仅光刻胶中国市场规模已超百亿人民币，且持续增长。下游产业对供应链安全和成本控制的需求，为国产光刻胶提供了广阔的替代空间。

光刻胶已被列为国家重点攻关的关键战略材料。政府通过“02专项”、国家重点研发计划、产业基金(如大基金)等多种形式，在政策、资金、项目上给予大力支持，为国产光刻胶的研发和产业化提供了有力保障。

国内芯片制造企业(如中芯国际、华虹等)、设备企业(如上海微电子、中微公司、北方华创等)和材料企业正在加强协同攻关，形成“材料-设备-工艺-应用”的联动发展态势。重点客户的积极验证和反馈，对国产光刻胶的迭代优化至关重要，形成产业链协同效应日益增强。

国际贸易摩擦和技术封锁加剧，使得中国电子信息产业链的自主可控需求变得空前迫切。这为国产光刻胶等关键材料的加速发展和市场导入创造了特殊的窗口期。

3）国产光刻胶发展策略对比与建议

要打赢这场战役，需要清晰的战略规划和务实的行动路径。以下是对几条主要国产光刻胶发展策略的对比及建议：

总结：破局"隐形画笔"之困

经过前面的详细探讨，我们深刻认识到，光刻胶作为芯片制造等微电子工业的“隐形画笔”，其重要性不言而喻。从基础的化学构成到复杂的工艺流程，从数十年的技术演进到广泛的应用场景，再到当前全球垄断与中国“卡脖子”的严峻产业链现实，光刻胶的每一个侧面都揭示了其技术的精深与战略的关键。实现光刻胶的国产化，特别是高端半导体光刻胶的自主可控，是中国突破“缺芯少魂”困境、保障信息产业安全的核心战役之一。

但与此同时，光刻胶的国产化是一场涉及基础科学、材料工程、精密制造、产业链协同的系统性攻坚战,更是一场考验国家战略定力与产业韧性的持久战。近期中国在5nm制程等领域取得的进展,固然令人鼓舞,但这只是万里长征的一小步。要真正掌握“隐形画笔”的核心科技,摆脱受制于人的局面,需要政府、科研机构、企业以及整个产业链上下游的共同努力,持续投入、久久为功。唯有如此,中国“芯”才能真正实现从设计到制造的全链条自主可控,在全球科技竞争中屹立不倒。

参考文献：

[1]许路奎,范子雄,王璐玮,等.光刻技术与光刻胶材料的进展与未来趋势[J].中国激光, 2025, 52(07).DOI:10.3788/CJL241363.

[2] 信达证券股份有限公司. 《光刻胶：核心半导体材料，步入国产替代机遇期》. 2021.

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