據(jù)韓國(guó)媒體BusinessKorea報(bào)導(dǎo)，三星正在開發(fā)極紫外光(EUV) 光罩保護(hù)膜 (Pellicle) ，希望借此提高EUV系統(tǒng)生產(chǎn)芯片的良率以縮小與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電的市占率差距。

據(jù)了解，光罩保護(hù)膜是一種薄膜，可保護(hù)EUV光罩表面免受空氣中微分子或污染物的影響，這對(duì)于 5nm或以下節(jié)點(diǎn)制程的先進(jìn)制程技術(shù)的良率表現(xiàn)至關(guān)重要。另外，光罩保護(hù)膜也是一種需要定期更換的消耗品，而由于 EUV光刻設(shè)備的光源波長(zhǎng)較短，因此保護(hù)膜需要較薄厚度來增加透光率。之前，硅已被用于制造光罩護(hù)膜，但石墨烯會(huì)是一種更好的材料，因?yàn)槭┲圃斓墓庹直Ｗo(hù)膜比硅更薄、更透明。

目前光罩保護(hù)膜主要供應(yīng)商是荷蘭ASML、日本三井化學(xué)和韓國(guó)S&S Tech。而臺(tái)積電從2019 年開始，就使用自研的EUV 光罩保護(hù)膜，并且于2021 年宣布產(chǎn)能比2019 年提高了20 倍。

三星曾在其“Foundry Forum 2021”上就宣布要自研EUV光罩保護(hù)膜，2023 年初開發(fā)透光率達(dá)88% 的EUV光罩護(hù)膜。按照三星說法，其EUV 光罩保護(hù)膜應(yīng)已量產(chǎn)，有助達(dá)成供應(yīng)鏈多元化和穩(wěn)定。不過三星還要繼續(xù)開發(fā)，因88% 透光率護(hù)膜并不是品質(zhì)最好的產(chǎn)品。目前，市場(chǎng)已有透光率達(dá)90% 以上EUV光罩保護(hù)膜廠商，一加是ASML，另一家是S&S Tech，后者2021 年成功開發(fā)透光率為90% 的EUV光罩保護(hù)膜。

報(bào)道稱，三星半導(dǎo)體研究所近期人才招聘資料顯示，三星正積極開發(fā)透光率92% 的EUV光罩保護(hù)膜。目前，三星也開始研究下一代High-NA EUV 護(hù)膜，將采用新材料，也將與外部機(jī)構(gòu)合作，開發(fā)評(píng)估碳納米管和石墨烯EUV光罩保護(hù)膜。三星也會(huì)推動(dòng)自研的納米石墨薄膜大量生產(chǎn)設(shè)施設(shè)計(jì)。


成熟節(jié)點(diǎn)光掩模缺貨嚴(yán)重

成熟節(jié)點(diǎn)對(duì)芯片的需求激增，加上這些幾何形狀的光掩模（也稱光罩）制造設(shè)備老化，正在引起整個(gè)供應(yīng)鏈的重大擔(dān)憂。

這些問題直到最近才開始浮出水面，但對(duì)于對(duì)芯片生產(chǎn)至關(guān)重要的光掩模來說，它們尤其令人擔(dān)憂。28nm及以上光掩模的制造能力尤其緊張，推高了價(jià)格并延長(zhǎng)了交貨時(shí)間。

目前尚不清楚這種情況會(huì)持續(xù)多久。光掩模制造商正在擴(kuò)大產(chǎn)能以滿足需求，但這并不是那么簡(jiǎn)單。成熟節(jié)點(diǎn)的掩模制造涉及較舊的設(shè)備，其中大部分已過時(shí)。Toppan表示，為了取代過時(shí)的光掩模工具，該行業(yè)可能需要在未來十年內(nèi)投資 10 億至 20 億美元購(gòu)買新設(shè)備。一些設(shè)備供應(yīng)商正在為成熟節(jié)點(diǎn)構(gòu)建新的掩膜工具，但價(jià)格更高。

掩模用作芯片設(shè)計(jì)的主模板（templates）。在流程中，IC 供應(yīng)商設(shè)計(jì)了一個(gè)芯片，然后將其轉(zhuǎn)換為文件格式。然后，在光掩模設(shè)備中，基于該格式制造掩模。然后將掩模運(yùn)送到晶圓廠并放置在光刻機(jī)中。光刻機(jī)通過掩模投射光，掩模將圖像圖案化在芯片上。

有兩種類型的光掩模制造商——captive 和merchant。英特爾、三星、臺(tái)積電等芯片制造商都是captive掩模制造商，生產(chǎn) 16/14nm 及以下的前沿掩模。有些captive（如臺(tái)積電在成熟節(jié)點(diǎn)制造掩膜。具有captive掩模制造業(yè)務(wù)的設(shè)備制造商生產(chǎn)光掩模以滿足內(nèi)部要求。為外部客戶制造光掩模的商業(yè)掩模制造商在某些情況下在成熟節(jié)點(diǎn)和先進(jìn)節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)掩模。

對(duì)光掩模的需求反映了半導(dǎo)體行業(yè)的狀況。一段時(shí)間以來，業(yè)界對(duì)芯片的需求空前高漲。這反過來又推動(dòng)了對(duì)所有掩膜類型的需求，尤其是成熟節(jié)點(diǎn)的需求。

“在 28nm 及以上，并且將繼續(xù)下去，”商業(yè)掩模供應(yīng)商 Toppan 的營(yíng)銷、規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)支持副總裁 Bud Caverly 說?！安皇敲總€(gè)應(yīng)用都負(fù)擔(dān)得起也不需要采用 3nm 技術(shù)。將其與當(dāng)今當(dāng)前的需求情況相疊加，我們的晶圓廠和光掩模業(yè)務(wù)在許多地點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)都已售罄。我們已經(jīng)看到了短缺。我們需要更多的晶圓廠，而這些晶圓廠將需要更多的光掩模?！?/span>

為了滿足需求，幾家專屬掩膜制造商正在擴(kuò)大其制造能力。但是，雖然captive有能力投資新產(chǎn)能和先進(jìn)設(shè)備，但merchant掩膜制造商正面臨資本和工具投資挑戰(zhàn)。

“增加的專業(yè)設(shè)備需求正在推動(dòng)對(duì)更大節(jié)點(diǎn)光掩模的需求。這些成熟的掩模節(jié)點(diǎn)約占光掩?？傂枨蟮?88%（預(yù)計(jì) 2022 年將超過 450,000 個(gè)單位）。這一單位數(shù)量正在推動(dòng)全球掩膜業(yè)務(wù)的高產(chǎn)能，特別是在商業(yè)掩膜行業(yè)，”Bruker銷售和營(yíng)銷經(jīng)理 Michael Archuletta 說?！霸S多商業(yè)掩膜供應(yīng)商都在使用一系列老化的制造系統(tǒng)，在某些情況下，他們過時(shí)的工具變得無法修復(fù)。該設(shè)備需要更換。不幸的是，歷史表明，成熟的技術(shù)節(jié)點(diǎn)掩膜銷售價(jià)格很低，導(dǎo)致利潤(rùn)率很低。這意味著可用于新設(shè)備的資本投資資金有限?！?/span>

SEMI 分析師 Inna Skortsova 表示，總體而言，光掩模行業(yè)從 2020 年的 44 億美元增長(zhǎng)到 2021 年的 50 億美元。根據(jù) SEMI 的材料市場(chǎng)數(shù)據(jù)訂閱服務(wù)，到 2022 年，光掩模市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到 52 億美元。

國(guó)產(chǎn)光掩膜的艱難起步

光掩模并非晶圓那樣的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，往往需要根據(jù)用戶的需求來進(jìn)行定制。因此光掩模的價(jià)格實(shí)則取決于供需關(guān)系。

第三方掩膜廠商并非進(jìn)行簡(jiǎn)單的加工，而是需要完成多達(dá)14個(gè)步驟才能最終交付訂單，其中不乏光刻、顯影、刻蝕、清洗、檢測(cè)等芯片核心步驟。

也就是說，光掩模廠不僅需要采購(gòu)這些半導(dǎo)體設(shè)備，而且還要熟練運(yùn)用。

整體來看，光掩模的制作是對(duì)于企業(yè)半導(dǎo)體綜合能力的一次考量，雖然不需要完成大量的流片工程，但也需要具備從頭到尾獨(dú)立生產(chǎn)的能力。

與日本廠商相比，中國(guó)第三方掩膜企業(yè)全方面落后，仍處于技術(shù)積累階段。

由于我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體起步較晚，因此相關(guān)企業(yè)規(guī)模較小，盈利能力較差，難以獲得有效的融資渠道，融資難一度成為阻攔我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的攔路虎。

但在科創(chuàng)板推出后，原有的融資瓶頸被打破，很多盈利能力較弱的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈公司也得以上市，并逐漸擴(kuò)大聲量，中國(guó)第三方光掩模企業(yè)就是科創(chuàng)板推出后的受益者之一。

2019年的時(shí)候，清溢光電就登陸科創(chuàng)板，成為首家登陸資本市場(chǎng)的光掩模公司；無獨(dú)有偶，路維光電也在2021年提交IPO申請(qǐng)書，有望成為第二家完成上市的光掩模公司。

盡管逐漸登陸資本市場(chǎng)，但無論營(yíng)收規(guī)模還是技術(shù)實(shí)力依然差距明顯。由于光掩模不僅是半導(dǎo)體的必備材料，同樣是也液晶屏生產(chǎn)的必備材料，因此中國(guó)的光掩模企業(yè)普遍選擇“以屏帶芯”的方式，都將芯片業(yè)務(wù)放在次要的位置。

公告數(shù)據(jù)顯示，清溢光電2021年上半年總營(yíng)收2.28億元，其中半導(dǎo)體業(yè)務(wù)營(yíng)收3970萬元，約占總營(yíng)收的17.4%。路維光電2020年總營(yíng)收4.02億元，其中半導(dǎo)體業(yè)務(wù)營(yíng)收8663萬元，約占總營(yíng)收的21.5%。

從公司名字中都帶有光電也可以看出，光掩模企業(yè)的定義依然更偏向于顯示行業(yè)。

除戰(zhàn)略聚焦度差外，中國(guó)光掩模行業(yè)還存在產(chǎn)業(yè)鏈斷層的情況。掩膜版的關(guān)鍵上游材料基板都依賴于從日本進(jìn)口。這就意味著，即使中國(guó)光掩模企業(yè)從海外巨頭手中搶得訂單，但上游材料卻依然需要從日本進(jìn)口，增添了許多的無奈。

核心實(shí)力差，產(chǎn)業(yè)鏈斷層，這是擺在中國(guó)光掩模企業(yè)面前的實(shí)際困境。這樣的背景下，我們究竟應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)破局呢？

缺失的上游產(chǎn)業(yè)鏈

產(chǎn)業(yè)鏈的缺失讓中國(guó)光掩模企業(yè)總是受制于人，但更令人遺憾的是，我國(guó)光掩模產(chǎn)業(yè)鏈距離打通其實(shí)僅差一點(diǎn)點(diǎn)。

半導(dǎo)體光掩模的上游材料是經(jīng)過加工后的合成石英板，但實(shí)際上我國(guó)是并不缺少合成石英產(chǎn)能的，菲利華就是中國(guó)合成石英的龍頭公司。

在菲利華2019年的業(yè)績(jī)說明會(huì)上，公司董秘鄭巍在活動(dòng)中表示，清溢光電正是菲利華光掩?；宓淖罱K客戶。而清溢光電的招股書中，我們卻難以發(fā)現(xiàn)菲利華的名字。

難道鄭巍在說謊？當(dāng)然不是，之所以清溢光電沒有選擇向菲利華直接采購(gòu)，是因?yàn)槿鄙僦虚g的加工環(huán)節(jié)。在掩膜基礎(chǔ)出廠后，實(shí)際還需要經(jīng)過研磨、拋光、鍍鉻、光阻涂布等幾個(gè)精加工環(huán)節(jié)，加工后的精掩膜基板才被交付到光掩模廠商。

據(jù)路維光電招股書顯示，目前全球具備掩膜基板精加工的企業(yè)共有日本HOYA和韓國(guó)LG-IT兩家公司，其他公司是不具備掩膜和鍍鉻等加工能力的，這迫使我們只能選擇進(jìn)口精加工后的基板。

也就是說，掩膜基板精加工環(huán)節(jié)的缺失導(dǎo)致我國(guó)光掩模企業(yè)處于被動(dòng)之中。想要實(shí)現(xiàn)光掩模的自主替代，前提必須是打通整個(gè)上游產(chǎn)業(yè)鏈條，否則是沒有意義的。

對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈的缺失，無論是上游的菲利華還是下游的清溢光電，實(shí)則都是心知肚明的。因此他們都已經(jīng)開始嘗試向產(chǎn)業(yè)中游進(jìn)行拓局。

菲利華在合肥投資建立子公司光微光電，涉足TFT-LCD及半導(dǎo)體光掩模板精加工項(xiàng)目，但暫未涉及涂膠和鍍鉻領(lǐng)域；清溢光電同樣也在合肥布局產(chǎn)線，進(jìn)行涂膠研發(fā)。如此來看，鍍鉻是技術(shù)環(huán)節(jié)最大的缺口。

盡管從目前來看，掩?；逡廊淮嬖诩夹g(shù)缺口，但好的一點(diǎn)在于，產(chǎn)業(yè)上下游已經(jīng)開始嘗試合力打通整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。

尤其在科創(chuàng)板推出后，越來越多的資本可以投入到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的建設(shè)中，有望加速產(chǎn)業(yè)鏈上下的整合，補(bǔ)上技術(shù)方面存在的缺口。

在今年上半年，清溢光電的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)增速遠(yuǎn)高于液晶業(yè)務(wù)，半導(dǎo)體掩膜已經(jīng)成為清溢光電的營(yíng)收增長(zhǎng)核心，并有望受益于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展而延續(xù)增長(zhǎng)。

放眼未來，一旦整個(gè)精加工掩膜基板產(chǎn)業(yè)鏈跑通，那么我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的產(chǎn)品附加值都有望得到大幅提升，從而真正實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，屆時(shí)掩膜企業(yè)的市場(chǎng)份額才更有意義。