根據韓國媒體報道，盡管全球經濟低迷，但由于IC設計公司和晶圓代工廠對光掩膜的需求強勁，使得光掩膜的短缺現象目前仍在持續。

消息人士稱，光掩膜制造商增加的產能不足，難以滿足需求，2024年商品價格上漲將不可避免。

光掩膜需求上升，廠商積極布局

資料顯示，半導體制造環節中所需的材料多達數百種，按照類別劃分主要包括硅片、光掩膜、光刻膠及配套試劑、電子氣體、工藝化學品、濺射靶材、拋光材料等，光掩膜雖然在其中占比雖然沒有硅片高，但其重要性同樣不容忽視。

光掩膜的作用主要體現在半導體生產工藝的光刻環節，掩膜上印有集成電路的圖形、工藝等信息，光刻機將這些圖形曝光在涂有光刻膠的晶圓上，然后經過顯影、清洗等步驟，就能把圖形轉移到晶圓上。

由于芯片內部結構復雜，一層掩膜難以包含全部電路信息，所以往往需要多層掩膜協助生產，隨著芯片制程日益先進，電路圖案也更加精細，所需的掩膜層數也就越來越高。例如，成熟制程可能需要30層光掩膜，而在最新的先進制程中則可能需要多達70到80個光掩膜來處理。

因此，隨著晶圓代工廠商不斷發力先進制程工藝，光掩膜需求將隨之增加。

目前全球光掩膜市場格局以海外廠商占主導地位，同時國內廠商也在積極布局。

海外廠商中，包括凸版印刷（Toppan）、Photronics和DaiNippon Printing的工廠當前的產能利用率都維持在100%。凸版印刷公司在其最新單季財報（7月至9月）中表示，預計2023年對光掩膜的強勁需求將持續，該公司計劃通過其全球生產設施擴大其光掩膜產能。DaiNippon Printing也在4月至9月期間的半年財報中看好未來市況。

國內廠商方面，今年11月，冠石科技對外表示，公司投資建設的光掩膜版項目目前處于建設階段，首批設備交付后預計2025年公司即可實現45nm光掩膜版的量產，待全部設備交付后預計2028年可實現28nm光掩膜版的量產。待項目全部建成以后，將具備年產12,450片半導體光掩膜版的生產能力，產品制程覆蓋350-28nm（其中以45-28nm成熟制程為主）。

此前10月，清溢光電對外透露，半導體芯片掩膜版技術方面，公司已實現180nm工藝節點半導體芯片掩膜版的客戶測試認證及量產，同步開展130nm-65nm半導體芯片掩膜版的工藝研發和28nm半導體芯片所需的掩膜版工藝開發規劃。


國產替代難點：材料設備依賴進口，工藝復雜壁壘高

掩膜版的上游包括制作材料以及掩膜設備。掩膜版的下游應用主要是平板顯 示、半導體、觸控和電路板等，是必不可少的關鍵材料之一。平板顯示、半導體 等中游電子元器件廠商的終端應用主要包括消費電子（電視、手機、筆記本電腦、 平板電腦、可穿戴設備）、家用電器、車載電子、網絡通信、LED 照明、物聯網、 醫療電子以及工控等領域。

掩模版廠商的主要原材料為石英基板、蘇打基板和光學膜等。石英基板和光 學膜技術難度較大，供應商主要集中于日本、中國臺灣等地，原材料存在一定的 進口依賴。 目前所使用的掩模版襯底材料合成石英占比最大。被用來制作光掩膜版的玻 璃包括合成石英、硼硅玻璃和蘇打玻璃，其中合成石英最為化學穩定，具有高硬 度、低膨脹系數和透光性強等優勢，適用于較高精度要求的產品生產，廣泛應用 于 LSI 用光掩膜、FPD 用大型掩膜的制造。但是石英成本高，現在傾向于發展高 質量的合成石英材料，它能夠提供寬的光投射區域、低的雜質含量和少的物理缺 陷，并且隨著低膨脹率和深 UV 的要求變得逐漸廣泛。

目前，較常被使用的掩膜版基板材料有石英玻璃和蘇打玻璃兩種。隨著掩膜 版精度的提升，主要表現為對基板材料和生產工藝的進一步升級。在基板材料上， 石英基板與蘇打基板相比，具有高透過率、高平坦度、低膨脹系數等優點，通常 應用于對產品圖形精度要求較高的行業，因此基板材料逐漸由蘇打基板轉為石英 基板。生產工藝方面，隨著集成電路技術節點推動，對于掩膜版 CD 精度、TP 精 度、套合精度控制、缺陷管控等環節提出了更高的要求。

石英玻璃在透光率以及化學性能上優于其余掩膜基材。通常溫度和濕度的改 變將引起材料一定程度上的形變，從而造成掩膜板上圖像的細小位移及線寬的改 變。石英玻璃由于其在熱膨脹和硬度等物理屬性上的優勢，使得它對自然環境的 影響如溫度，濕度，壓力有比較大的容忍性。這意味著石英掩膜板能保持化學性 質穩定和在特定波長光源照射下的高穿透度。

遮光膜材料主要包括：金屬鉻、硅、氧化鐵、硅化鉬等，遮光膜材料的選擇 主要取決于產品的圖形精度、透過率、耐化學品性能等因素。其中，鉻是最常用 的遮光膜材料，根據不同的層數，可以應用于投影曝光機用光掩膜、LSI 用光掩 膜、FPD 用光掩膜和 Stepper 用 Reticle 等領域。但是鉻也有一些缺點，如反射 率高和膜形成工藝復雜等。硅是一種 See Through 型的遮光膜材料，適合手動對 位操作，但其微加工性能不如鉻，因此只用于低端硬質光掩膜。氧化鐵和硅化鉬 是兩種特殊的遮光膜材料，前者沒有明顯的優缺點，后者具有 Half Tone 特性優 異的優點，但耐化學品性能差，主要用于 LSI 用 Half Tone Mask。

光掩膜版的性能也會因遮光膜的結構產生差異。對于普通掩膜版，為了滿足 i 線(365nm 波長)和 g 線(436nm 波長)光刻要求，它的膜層厚度要達到 100nm 左右。然而，傳統掩膜版存在固有缺點會導致在曝光之后得到的線條出現邊緣嚴 不齊整的現象，目前普遍采用的方法是在鉻表面沉積一層幾十納米的三氧化二鉻， 不過這樣會增加膜層的厚度且工藝相對復雜。 半色調掩膜版（halftone mask）是將半透明的遮光膜貼在光掩模上使得光 在透過物質時傳播速度降低，相位隨之變化，進而局部改變圖案部分的相位，通 過半透明的遮光膜發生相位變化的光、與未通過半透明的遮光膜相位未發生變化 的光之間的干涉現象提高分辨率。

掩膜設備通常為采用激光為輻射源的直寫光刻機，是制約產能瓶頸的重要因 素。掩膜設備的主要供應商有瑞典 Mycronic、德國 Heidelberg 等企業，其中瑞 典 Mycronic 處于全球領先地位。目前高端的平板顯示用光刻機由瑞典 Mycronic 生產，全球主要平板顯示用掩膜版制造商對其生產的設備都存在較高程度依賴。 國內企業中，芯碁微裝、江蘇影速、天津芯碩等企業能夠實現此類設備的產 業化，芯碁微裝在激光掩膜版制版領域的技術水平已經能夠與德國 Heidelberg 進行競爭。通常用于判斷掩膜設備技術水平的關鍵指標為：最小線寬、套刻精度、 產能效率和 CD 均勻度等。 從掩模版制造的核心原材料和設備來看，高精度半導體掩模版核心原材料石 英基板仍被日韓企業壟斷，設備仍主要依賴進口。


市場增長三大動力

國產替代空間廣闊

目前國內整體半導體材料國產化率仍低，2022年國內整體材料端企業收入合計約150億元，而國內晶圓制造材料需求約500~600億元，整體國產化率約25%~30%，但其中以6、8寸半導體材料為主，12寸高端半導體材料國產化率仍處于較低水平。自2019年來，供應鏈安全逐步成為晶圓廠首要考量，我們對半導體材料整體供應鏈進行梳理，其中日系供應商在硅片、光刻膠、靶材、光掩膜版等領域占比較高，而美系供應商則在拋光墊領域占有率較高。國內晶圓廠均出于供應鏈安全考慮開始對國內晶圓廠材料逐步進行替換，與半導體設備相比，若國內晶圓廠無法購買海外設備，則無法擴建新增產能，但若一旦無法購買材料，則大部分存量晶圓廠的生產制造或將受阻，因此我們認為未來半導體材料仍將持續加速進行國產替代。


行業發展因素一：掩膜版需求受益于國內晶圓廠擴產而同步擴張

光掩膜版具備耗材屬性，其受益于晶圓廠產能擴張需求同步增長。根據Semi預測，至2024年底中國大陸有望新建立31座大型晶圓廠，擴建速度居全球第一，根據我們統計，2023~2025年中國大陸仍有超50萬片/月12英寸產能擴建需求，我們認為受益于下游產能的迅速擴張，光掩膜版需求有望同步迎來較大提升。

行業發展因素二：掩模版行業受稼動率影響低，具有較高的需求穩定性

光掩膜版廠商需要根據上游芯片設計公司（Fabless）提供的設計版圖，及下游晶圓制造廠商（Foundry和IDM）提供的制作工藝要求，設計并制作出同時滿足芯片設計公司和晶圓制造廠要求的、用于晶圓加工的半導體掩模版。由于掩模版產品在半導體生產中起到光刻模具的功能，可多次曝光、重復使用，因此掩模版產品需求更依賴于下游半導體行業的產品創新，具有部分逆產業周期特性。當晶圓制造廠商的產能利用率不足時，晶圓制造廠商會向眾多的中小芯片設計公司提供晶圓代工服務，從而生產的半導體產品類型亦會增多，相應增加掩模版的需求量，同時芯片設計公司將通過設計新產品刺激市場，提升銷量，新產品也會帶來對掩模版的增量需求。同時，半導體終端產品應用較為廣泛，如消費電子、人工智能、汽車電子、新能源、工業制造、無線通信、物聯網等，不斷衍生出新的應用場景及消費需求，因此掩模版的需求不易因某單一行業波動而產生較大的需求影響。根據Semi預計，全球掩膜版市場規模由2017年的37.46億美元至2023年將增長為53.85億美元，CAGR為6%，每年幾乎保持穩健增長，受半導體行業周期波動較小。


行業發展因素三：隨著制程逐步高端化發展，光罩數量也同步增加

隨著制程工藝節點逐步發展，其所需的光罩數量也會同步增加，驅動光掩膜版市場規模加速增長。在半導體制造工藝中，通常需要對金屬層及柵極進行光刻，而線寬線距的微縮，其后段金屬布線層數也隨著增加，根據IC Knowledge 統計，臺積電130nm制程節點的金屬布線層數僅為6層，而到了5nm制程節點，其金屬布線層增長至14層，從整體掩膜數量來看，130nm制程節點所需層數接近30層，而到了28nm制程則增長至接近50層，到了14/10nm則需要使用60層。由于掩膜層數的增加，掩膜版成本也同步大幅上升，根據國際電子商情網統計，180nm制程掩膜成本合計約8萬美元，到了130nm制程則提升至12萬美元，65nm制程達50萬美元，40nm制程達90萬美元，28nm制程則需150萬美元。

目前中國大陸對于光掩膜版生產能力較弱，其中僅中芯國際擁有較為先進的光掩膜制造工藝，其制程節點覆蓋350nm至14nm各技術節點的光掩模產品，其余參與供應商為重慶迪思微、龍圖光罩、中微掩膜、路維光電、清溢光電、冠石科技等。根據中國電子協會官網，目前中國半導體掩膜版的國產化率10%左右，90%需要進口，高端掩膜版國產化率3%。我們認為隨著未來中國大陸晶圓廠產能持續擴產，且主要集中在65/55nm~28nm工藝節點，該領域有望迎來廣闊的國產替代空間。