本土光刻胶零起步：北京科华突围17年

经济观察报 记者 沈怡然 2004年，53岁的陈昕决定回中国创业做光刻胶，她在美国原厂的同事问她，“你觉得在中国做光刻胶有希望吗，多少年才能出产品”，她回答“五年”。陈昕是北京科华微电子(600360)材料有限公司（下称“北京科华”）董事长。

实际上，陈昕用三年时间才完成第一条G/I光刻胶产线的建设，G/I线只是光刻胶的初级水平，后来她用两年时间又建设了一条作为高端品的KrF光刻胶产线。但是，该产品直到2021年才真正被大批量应用到中国半导体的8-12寸晶圆生产线上——在这一年北京科华微电子的KrF光刻胶出货量增长了3倍，契机是国际供应链的波动和海外大厂遭遇的突发事件，这让本土的芯片制造企业开始就近寻找更稳定的供应商。

陈昕说，自己用五年完成了半导体光刻胶的从无到有，创业至今十七年，仍然在追赶国际一流的光刻胶企业。

陈昕是美籍华人，创立北京科华之前，已赴美工作半生。光刻胶在全球用量不算大，每年仅有千吨级产能需求，但它作为芯片制造的基础材料，是构成芯片“卡脖子”的深层环节。光刻胶本质上是一种图形转移介质，在生产芯片的过程中，通常经光刻工艺将电路图从掩膜板上转移到代加工的基片上，光刻胶是涂覆在基片上的。目前国产的供给率不足10%。

北京科华微电子是中国大陆市占率最高的国产半导体光刻胶公司，其KrF光刻胶、G/I光刻胶已经批量供应本土芯片制造厂，包括中芯国际、长江存储、华虹半导体、武汉新芯、华润上华等。

中国光刻胶的起步，是从美国、日韩地区的华人回国创业开始的。2000年初至今，陈昕等一批海外人士回国，“我们这一批人创业，多是出于对产业和技术的执着，但是走下去才发现，高端制造业的建设是依托于整体基础工业水平的，发展光刻胶的很多困难，都来自中国高端制造业需求与整体基础工业的薄弱的矛盾”，陈昕说。

陈昕认为，光刻胶的起步有赖于国家对芯片的扶持，但是这个任务已经超越芯片层面，需要国家对整体工业制造进行顶层设计、体制机制的调整和长期的投入。

中国的零起步

陈昕曾就职于美国知名光刻胶公司Shipley（现被杜邦收购）。她在回国创业之前，一直与国内学术界保持联系。她曾多次向国内的专业院所提出国内发展半导体先进光刻胶的意见与建议，得到的反馈是，“你说的事情要花太多钱，而我们理解有限承担不了这么大责任。”

陈昕回忆称，当时她身处于一种海归创业的风潮之中，国际交流开放。半导体作为一种典型的高端制造业，也涌现了一批开拓者，他们大多有海外大厂的工作经历，并认为中国在同样领域有很大的发展空间。

中芯国际创始人张汝京也是从美国辗转回到大陆创业，光刻胶作为芯片支撑材料也随之而来。陈昕建设第一条G/I线光刻胶产线时，团队的主要骨干来自美国，而4年后建设的KrF光刻胶产线，是由北京科华的中外人才共同完成的。按照曝光波长来划分，半导体光刻胶有G线、I线、KrF线、ArF线、EUV等，随着波长缩短，光刻胶的分辨率越高，制成芯片的集成度就越高。根据国际半导体产业协会，KrF、ArF是目前中国是用量最大的两种胶。“预估在18个月建完第一座工厂，实际上我用了30个月”，陈昕称。

2004年起陈昕在通州购置了土地自建厂房，按照陈昕的海外经验，建一座光刻胶工厂需要12-15个月。陈昕称，实际建厂的困难程度超出了她的预期，她怎么也没想到会在最基础的组件上遇到阻碍。

例如，光刻胶的生产设备之间需要用管道连接，对于管道这类最基本的、简单的组件，当时国内的建设工程团队无法全部自己来做，大多向海外求助。当时的陈昕，在中国几乎无法找到能完成光刻胶生产管线连接的厂家。这完全超出她的预期，她曾考虑从美国请人，但是因付出成本过高而作罢，最终是从韩国请团队解决完成的。后来，阀门、隔膜泵、滤壳的采购上也遇到了类似的情况。

当时在国际上，芯片产业在各国之间已经形成了明确的分工协作，美国、中国台湾重制造，日韩重材料，东南亚国家重测试，一些关键的设备如光刻机由荷兰掌控。光刻胶的产能也普遍掌握在美国和日韩地区。

但在中国，无论是芯片还是上游的光刻胶材料，都是零起步的阶段。当时中国的院校中没有设立光刻胶专业，国内工程师几乎都没有见过那些设备，更别提安装、使用。国际行业协会的名单上，也没有中国光刻胶企业的名字和份额。

2009年，北京科华建成了G/I线光刻胶生产线，这也是中国首条G/I线光刻胶产线，目前是北京科华的营收主力，在中国大陆市场占20%份额。

在建完这条产线的时候，1000余万的初始资金已经耗完，在这个关键的时刻，陈昕的企业获得了来自政府的扶持。

中国在2000年WTO背景下颁布的《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，又称“18号文”，在2006年发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，其中把集成电路列为01专项，后续还设立了02、03专项组，特别专注于半导体设备工艺材料和新一代宽带无线移动通信网。前后设立数十项国家课题，扶持企业超千家。

北京科华在2010年成为02专项的承接单位之一，获得了国家与北京市1亿多元的科研经费，用三年时间，在2012年建成了国内首条KrF光刻胶产线，供给本土8寸和12寸的晶圆客户。

市场机遇

光刻胶和硅片，被当作生产芯片的两个关键材料，不同的是，硅片占据芯片成本的40%，光刻胶只占5%。

然而，光刻胶作为图形转移的媒介在很大程度上决定了芯片的集成度，影响芯片的运行速度和功耗，用量小、影响大，就造成了芯片厂不会轻易更换供应商。

光刻胶行业有句流行的话“要等待我们的对手犯错误”。一位芯片制造厂的人士对记者称，作为支撑材料，光刻胶和半导体厂商是有强绑定关系的，一直以来产业以“零容错”为准则，某一种材料出现污染，意味着整条芯片的产线报废。

该人士称，芯片厂对光刻胶的采用流程往往需要数年时间：单向认证，多项验证，小批量运行，过程中要批次之间的稳定性。采用后，双方还要付出较高的磨合成本。如果没有外部因素的助推，客户是没有动力去更换供应商的。在本土厂商崛起之前，信越化学、东京应化等一批国际厂商已经和本土芯片厂商形成了长期的合作关系。

该人士称，但是这一平衡被特殊行情打破。受疫情阻断和日韩地区的地震灾害影响，各类芯片及制造材料在2020年以来出现短缺，上游的原材料也出现供应不足。

公开报道显示，2021年7月，受日本福岛东部海域发生地震影响，国际光刻胶厂商信越化学的产线受到一定破坏，减少了KrF光刻胶的供应。上述人士称，地震破坏了光刻胶的生产环境，这类生产对环境要求非常严格，产品也有一定使用期限，客户无法囤货，这意味着光刻胶短供对下游的影响非常大。

市场的变化让华科微电子迎来了机遇。2012年交付KrF产线后，该产线一直处于小批量阶段，至2017年才真正开始上量，至2021年才实现了初步的批量进口替代，即成为国内半导体厂的主供应商之一。“那段时间突然接到很多芯片制造厂商的产能需求，公司第一次获得这么多机会，需加紧扩充产能，虽然也没有足量满足供应需求，但至少在2021年完成了约300%的出货量”，陈昕表示，短供让公司成为了中芯国际、上海华虹等芯片制造重点考核的国内供应商，此前公司的光刻胶产品曾在多家通过测试后，被当作备用商运行了多时，小批量供货，没有机会上量。

陈昕表示目前，公司的G/I线产品已经达到国际水平，KrF产品部分做到国际水平，至2021年KrF光刻胶产品进一步放量，但KrF光刻胶在市场上的份额不足5%，仍然面临信越化学等一批强大对手。

先可控，后自主

地缘政治正在增加全球半导体供应链的不确定性，这也一定程度上暴露了中国在高端制造业上的匮乏。在此背景下，国家倡导半导体从制造、设计、封测到基础材料的自主可控。

而陈昕认为，一个较为现实的思路是，先做到可控，再谈自主。

陈昕的理由是，高端制造业的每一个环节都需要基础工业的夯实，这不是仅靠科学创新就能解决的，更需要经验及时间的积累，任何一个国家都难以实现供应链的全覆盖，而且中国的工业水平和发达国家相比有一定差距，可以看出，中国半导体短期内完成自主的难度较大。

陈昕认为，在无法做到自主时优先保证供应链的可控，通过合作取长补短，是加强可控性的一种有效方式。

2020年，北京科华被彤程新材(603650)收购，后者旗下彤程电子直接持有北京科华56.56%的股权，对此，北京科华表示，为加速发展高端光刻胶，北京科华有更高的资金和供应链需求。2021年，北京科华与杜邦公司宣布开展战略合作。

北京科华已经实现了部分国产化，为何还要寻求外资合作？对此，陈昕表示，目前中国光刻胶市场正处于飞速发展时期，市场开放的时间窗口是宝贵的，北京科华需要加快自身发展迅速抓住机遇。在这种形势下，寻求一个优势互补的世界级合作伙伴，是共赢的选择。

光刻胶的原材料包括树脂、感光材料、溶剂等，而事实是这些位于更上游的高纯化工材料在中国的发展也仍然薄弱。

以溶剂为例，光刻胶的一些核心成分是固态的，加入溶剂为了方便涂覆。2019年华东地区供应产能19万吨，华南地区供应4.5万吨，山东地区供应6万吨，从规模上看这已经是一个成熟的产业。但是，陈昕表示，建厂初期，曾挑选多家国产原料作试剂比对，初期测试多家结果不错，但是6个月后发现没有一家企业的原料是合格的，这说明中国高端制造的工程化技术存在问题，企业最终不得不选择了进口原料。

“原料工程化技术不过关，做低端可以，到高端就做不上去了，企业初期就要十分严格地把关原料，如果在设计产线的阶段，就以低端原料打底，后期是无法做高端的，而且生产线也很难再改造了”，陈昕表示。在陈昕看来，通过国际合作，可以快速弥补工程化技术落后的短板，这也是本土光刻胶企业更快登上国际舞台的好办法。

2021年，距离北京科华KrF产线的建成已经有10年时间。在陈昕看来，高端制造业的准入门槛高，投资周期长，初期的回报效应较差，很难单纯在商业力量下发展快速发展起来，这就需要国家的扶持。但是，当某个产业已经“成年”，就应该以市场需求为牵引，靠市场的力量发展起来，该阶段政策的过多介入，反倒会影响企业的成长。

目前，本土光刻胶已经实现了从无到有，但像光刻机等更为基础的半导体设备，尚未实现零的突破。陈昕认为，补短板是一个长期过程，下一步，国家力量应该转向技术更复杂、周期更长的技术领域，在关键之处加以引导，让政府、科研、企业的资源形成合力。