正視掩膜版國產(chǎn)化水平差距，未來中高端掩膜版國產(chǎn)率將提升
如今，光刻技術是制造芯片所必需的一項關鍵技術，而光刻技術中的光掩膜版則是非常重要的一環(huán)。
掩膜版需求快速增長，國產(chǎn)水平差距仍在
伴隨著半導體產(chǎn)業(yè)整體需求持續(xù)擴張，全球光掩膜版規(guī)模表現(xiàn)也開始逐漸增長：
根據(jù)SEMI對全球掩膜版相關行業(yè)的市場預測，在2023年至2028年期間，全球掩膜版行業(yè)市場規(guī)模將以年均復合增速約16%的速度增長；預計到2028年，全球掩膜版行業(yè)的市場規(guī)模將達到約623億元。
對此，在半導體領域，光掩膜生產(chǎn)應商可以分為：晶圓廠/IDM廠自行配套的工廠和獨立第三方光掩膜廠商兩大類，包括英特爾、三星、臺積電、中芯國際等均有自制掩膜版業(yè)務。
其中，各廠商市場規(guī)模占比中，晶圓廠/IDM廠占比穩(wěn)步提升，2008年占比僅為 39%，2018 年已達到64%，2019年達到 65%，獨立第三方掩膜廠商占比35%。
全球來看，掩膜版廠商主要集中在日本和美國，包括日本Toppan（凸版印刷）、日本DNP（大日本印刷）、美國Photronics（福尼克斯）、日本HOYA（豪雅）、韓國 LG-IT（LGInnotek，LG集團子公司）等廠商。
視線回到國內(nèi)，目前中國掩膜版或因以下問題與國外掩膜版大廠仍有較大差距：
1、技術瓶頸：相較于國際領先水平，中國光掩膜版的制造技術還存在較大差距，無法滿足高精度、高可靠性的應用需求。
2、設備更新：相較于國際領先水平相比，中國光掩膜版生產(chǎn)設備的更新?lián)Q代速度較慢，也制約了其技術水平的提高。
3、知識產(chǎn)權：中國光掩膜版在知識產(chǎn)權保護方面存在問題，一些技術和產(chǎn)品被盜用或侵權，會直接影響企業(yè)的利益和創(chuàng)新積極性。
某種意義上來說，我國半導體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和政府加大對產(chǎn)業(yè)支持力度，中國光掩膜版產(chǎn)業(yè)也在逐步提高技術水平和市場競爭力。
半導體掩膜版：光刻工藝中不可或缺的圖形轉移工具
掩模版作為圖形轉移的重要工具，將承載的電路圖形通過曝光的方式轉移到硅晶圓等基體材料上，廣泛應用于半導體、平板顯示、電路板、觸控屏等領域。以TFT-LCD制造為例，利用掩膜版的曝光掩蔽作用，將設計好的TFT陣列和彩色濾光片圖形按照薄膜晶體管的膜層結構順序，依次曝光轉移至玻璃基板，最終形成多個膜層所疊加的顯示器件；以晶圓制造為例，其制造過程需要經(jīng)過多次曝光工藝，利用掩膜版的曝光掩蔽作用，在半導體晶圓表面形成柵極、源漏極、摻雜窗口、電極接觸孔等。相比較而言，半導體掩模版在最小線寬、CD 精度、位置精度等重要參數(shù)方面，均顯著高于平板顯示、PCB 等領域掩模版產(chǎn)品。
上游基材：掩膜基板+遮光層+保護膜
掩膜版通常由基板、遮光層及保護膜三部分組成，其中基材主要采用玻璃基材（石英或蘇打），由于石英具有高通過率、高平坦度、低膨脹系數(shù)等優(yōu)點，通常使用高純石英玻璃為基材，石英基板的制造方式需要通過石英錠冷加工后合成石英基板，市場主要供應商為日本信越化學；遮光層分為硬質遮光層和乳膠遮光層，其中乳膠主要用于PCB、觸控等場景，硬質遮光層中由于鉻版機械強度高、耐用性強同時又可以形成細微圖形，因此目前主流掩膜版通常會在基板上鍍鉻來形成遮光層；保護膜通常為鋁合金框架上的一層透明薄膜，起到對掩膜的保護作用，價值量不高但技術難度較大。
中段制造：光刻、檢測等均為核心環(huán)節(jié)
掩模板的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中掩膜版加工工藝分為CAD圖形設計、鍍鉻、涂膠、光刻、顯影、蝕刻、脫模、清洗、貼光學膜、關鍵參數(shù)測量、檢測、修補等核心關鍵步驟。
1）涂膠、光刻為制造中的核心工藝，需要先對掩膜基板涂膠（通常是正性光刻膠），后通過光刻機對表面進行曝光，通常以130nm為分界，130nm以上的光刻設備采用激光直寫設備，但隨著掩膜版的線寬線距越來越小，曝光過程中就會出現(xiàn)嚴重的衍射現(xiàn)象，導致曝光圖形邊緣分辨率較低，圖形失真，因此130nm及以下通常需采用電子束光刻完成；
2）關鍵參數(shù)量測及檢測環(huán)節(jié)對掩膜版的質量及良率至關重要，其中需對掩膜版關鍵尺寸（CD，Critical Dimension）、套刻精度（Overlay）等關鍵參數(shù)進行測量，同時需使用自動光學檢測設備（AOI，Automatic Optical Inspection）檢測掩膜版制造過程產(chǎn)生的缺陷以及通過激光等對掩膜版生產(chǎn)過程中的缺陷及微粒進行修復；
下游分類：130nm以上出貨量較大，55/65~28nm單價較高
掩膜版一般按照制程進行分類，制程越高端單價越貴。根據(jù)Semi統(tǒng)計，2019年全球光掩膜版出貨量達55.9萬張，其中22nm以下掩膜版出貨量達8.8萬張，占全球16%，28-90nm掩膜版出貨量達17.5萬張，占31%，130nm及以上掩膜版出貨量達29.6萬張，占53%，未來隨著28nm及以下制程的擴產(chǎn)，該占比有望大幅提升；同時從單價來看，不同制程價格差異較大，其中55/65~28nm掩膜版單價在數(shù)萬元，而130nm及以上單價則僅數(shù)千元。
掩膜版進口受限，國產(chǎn)替代需求緊迫
美國將 250nm 制程節(jié)點以下的掩膜版納入限制清單。2022 年 10 月 7 日 美國商務部公布了修訂后的《出口管理條例》，加大對于半導體設備及 零部件的出口供貨限制，升級對于中國半導體產(chǎn)業(yè)的制裁。本次制裁包 含了對于掩膜版的供應限制，意味著我國進口國外先進制程掩膜版將受 阻，國內(nèi)被迫壓縮的對于進口掩膜版的需求將由國產(chǎn)掩膜版填補，掩膜 版行業(yè)的國產(chǎn)替代進程有望加速。
國內(nèi)晶圓廠已跨過 250nm 制程，國產(chǎn)替代確定性強。國內(nèi)晶圓廠均已實 現(xiàn)了 250nm 制程節(jié)點的突破，2021 年國內(nèi)晶圓廠 CR3 的銷售額中 130nm 及以下制程占比達 64%，在進口受限的情況下國內(nèi)晶圓廠商將積極尋求 國產(chǎn)替代，需求確定性強。
目前多數(shù)頭部國產(chǎn)晶圓廠商均需外采掩膜版，美國限制掩膜版出口后亟 需國產(chǎn)掩膜版替代。現(xiàn)階段國內(nèi)晶圓代工廠 CR3 中芯國際、華虹集團和 晶合集成中只有中芯國際配套了掩膜版制造設施，其他晶圓代工廠均需 向第三方廠商采購掩膜版。在美國限制 250nm 及以下制程掩膜版出口、 而國內(nèi)掩膜版廠商制程節(jié)點已經(jīng)越過 250nm 節(jié)點，亟需采購國產(chǎn)掩膜版 以填補進口掩膜版缺口。
半導體掩膜版全球市場規(guī)模約54億美元，國產(chǎn)化率有望快速提升。根據(jù)Semi統(tǒng)計，2021掩膜版占晶圓制造材料比例為12%，為僅此于硅片的第二大耗材，推算2022年全球半導體掩膜版市場規(guī)模約54億美元，中國大陸掩膜版市場規(guī)模約90億元，目前中國大陸廠商主要集中于350~180nm制程節(jié)點的掩膜版生產(chǎn)，部分廠商已掌握130nm制程節(jié)點的生產(chǎn)技術，對于90nm及以下掩膜版國產(chǎn)化率幾乎為零，因此隨著中國大陸晶圓廠加速擴建以及供應鏈安全的考量，未來中高端掩膜版國產(chǎn)化率有望快速提升。
受益于平板顯示產(chǎn)能向中國大陸轉移，面板掩膜版同樣有望加速國產(chǎn)替代。根據(jù)CINNO Research統(tǒng)計，2022年中國大陸LCD/OLED制造產(chǎn)能分別占全球72%/40%，全球平板顯示制造產(chǎn)能加速向中國大陸轉移。2022年全球平板顯示掩膜版市場規(guī)模約50億元，中國大陸市場約30億元，根據(jù)我們測算2022年國內(nèi)面板掩膜版供應商市場份額合計僅20%，我們認為隨著面板產(chǎn)業(yè)鏈向中國大陸轉移，以及OLED滲透率的提升，面板掩膜版國產(chǎn)化率同樣有望加速提升。
