半導體掩膜版行業(yè)分析：光刻藍本國產蓄力

半導體掩膜版行業(yè)分析：光刻藍本，國產蓄力一、掩膜版：光刻過程的核心耗材1.1掩膜版基本介紹：微電子制造過程中的圖形轉移母版掩膜版（Photomask）又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版等，是微電子制造過程中的圖形轉移工具或母版，是圖形設計和工藝技術等知識產權信息的載體。在光刻過程中，掩膜版是設計圖形的載體。通過光刻，將掩膜版上的設計圖形轉移到光刻膠上，再經過刻蝕，將圖形刻到襯底上，從而實現圖形到硅片的轉移，功能類似于傳統照相機的“底片”。以薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）制造為例，利用掩膜版的曝光掩蔽作用，將設計好的薄膜晶體管（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，半導體掩膜版在最小線寬、CD精度、位置精度等重要參數方面，均顯著高于平板顯示、PCB等領域掩膜版產品。掩膜版是光刻過程中的重要部件，其性能的好壞對光刻有著重要影響。根據基板材質的不同，掩膜版主要可分為石英掩膜版、蘇打掩膜版和其他（包含凸版、菲林等）。1.2掩膜版結構：掩膜基板+遮光膜掩膜版通常由基板和遮光膜組成，其中最重要的原材料是掩膜基板。基板襯底在透光性及穩(wěn)定性等方面性能要求較高，須做到表面平整，無夾砂、氣泡等微小缺陷。由于石英玻璃的化學性能穩(wěn)定、光學透過率高、熱膨脹系數低，近年來已成為制備掩膜版的主流原材料，被廣泛應用于超大規(guī)模集成電路掩膜版制作。目前，石英掩膜版和蘇打掩膜版是最常見的兩種主流產品，均屬于玻璃基板。遮光膜分為硬質遮光膜和乳膠遮光膜，其中乳膠遮光膜主要用于PCB、觸控等場景；硬質遮光膜材料主要包括鉻、硅、硅化鉬、氧化鐵等，在各類硬質遮光膜中，由于鉻材料機械強度高、可形成細微圖形，因此鉻膜成為硬質遮光膜的主流。掩膜版成本構成以直接材料和制造費用為主，分別占比67%和29%。其中直接材料主要包括掩膜版基板、遮光膜及其他輔助材料等，掩膜版基板占直接材料的比重超過90%。1.3

光刻技術是掩膜版制造的重要環(huán)節(jié)掩膜版制造工藝復雜，加工工藝流程主要包括CAM圖檔處理、光阻涂布、激光光刻、顯影、蝕刻、脫膜、清洗、宏觀檢查、自動光學檢查、精度測量、缺陷處理、貼光學膜等環(huán)節(jié)，其中光刻技術是掩膜版制造的重要環(huán)節(jié)。光刻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嚴重的衍射現象，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。關鍵參數量測及檢測環(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，CriticalDimension）、套刻精度（Overlay）等關鍵參數進行測量，同時需使用自動光學檢測設備（AOI，AutomaticOpticalInspection）檢測掩膜版制造過程產生的缺陷，如產品表面缺陷（Defect）、線條斷線（Open）、線條短接（Short）、白凸（Intrusion）、圖形缺失等以及通過激光等對掩膜版生產過程中的缺陷及微粒進行修復。二、半導體掩膜版：海外三方廠商集中，國產替代進行時2.1半導體重要耗材，海外廠商占據主要市場份額全球半導體材料市場規(guī)模近年來穩(wěn)步增長，受需求提升疊加晶圓產能轉移帶動，我國半導體材料市場規(guī)模加速提升：從2019年的87億美元增長至2021年的119億美元，年復合增長率為16.95%，增速遠超海外市場。從細分領域看，半導體掩膜版占比約12%，與電子特氣占比相當。根據與下游晶圓廠商是否形成配套，當前半導體掩膜版生產商主要分為晶圓廠自建（In-house）及獨立第三方兩大類。具體來看，28nm及以下先進制程由于制造工藝復雜以及工藝機密等問題，晶圓廠所需掩膜版主要依賴內部工廠生產，如英特爾、三星、臺積電、中芯國際等公司；對于成熟制程而言，出于降本考慮，在滿足技術要求下，晶圓廠更傾向于向獨立第三方采購。海外掩膜版生產商起步較早，技術積累相對深厚，當前仍占據全球三方掩膜版主要市場份額。三家龍頭企業(yè)日本Toppan、美國Photronics、以及日本DNP占全球市場份額比重合計超過80%。國內掩膜版廠商整體處于加速追趕階段，當前主要包括中芯國際光罩廠、華潤迪思微（原華潤掩膜，華潤微電子子公司）、中微掩膜、龍圖光罩、清溢光電、路維光電、中國臺灣光罩等。其中，中芯國際光罩廠及華潤迪思微均為晶圓廠配套工廠，華潤迪思微部分掩膜版對外銷售。全球范圍來看，半導體掩膜版市場規(guī)模近年來穩(wěn)步增長，2021年達49.9億美元，2023年預計可增長至53.9億美元，2020-2023年CAGR近7%。分制程來看，2022年130nm以上成熟制程占據主要市場份額，出貨量占比約54%，28-90nm占比約33%，22nm以下先進制程出貨量占比僅13%。2.2成熟制程產品為主，抗周期特性顯現當前來看，半導體三方掩膜版廠商產能主要集中在成熟制程領域，海外頭部掩膜版廠商大多已具備EUV掩膜版量產能力，其中Photronics及DNP技術節(jié)點已達5nm，Toppan半導體掩膜版技術節(jié)點達14nm，中國臺灣光罩主要產能集中于65nm以上制程，預計2023年Q4實現40nm制程量產，2025年實現28nm量產。國內掩膜版企業(yè)相對而且仍有較大發(fā)展空間，當前基本均處于350-130nm制程范圍內，其中龍圖光罩2022年掩膜版工藝節(jié)點提升至130nm，路維光電已實現250nm半導體掩膜版量產，并掌握了180/150nm節(jié)點的核心制造技術。半導體掩膜版毛利率整體高于平板顯示。在掩膜版精度方面，通常用CD精度來衡量掩膜版圖形特征尺寸與設計值的偏差，表征掩膜版圖形特征尺寸均勻性。相對于平板顯示、PCB等領域掩膜版產品而言，半導體掩膜版在最小線寬、CD精度、位置精度等重要參數方面，均有顯著提升，因此通常定價水平更高，同時在半導體器件領域，下游客戶對生產模具的價格敏感性更低，因此半導體掩膜版毛利率水平一般更高。高階制程半導體掩膜版毛利率顯著提升。隨著工藝技術創(chuàng)新步伐加快，芯片加速邁向先進制程，半導體掩膜版制程同步提升，毛利率加速改善。以中國臺灣光罩為例，2019年半導體掩膜版低于130nm制程的產品銷售占比僅6%，2021年已提升至32%，對應整體毛利率由2019年的30.9%大幅提升至2021年的47.6%。此外，路維光電及龍圖光罩等境內三方掩膜版廠商近年來也受益于制程節(jié)點的逐步突破及產品良率的改善，市場地位及定價能力有所提升，毛利率總體穩(wěn)中有升，路維光電半導體掩膜版毛利率由2019年的36%提升至2021年的51.3%，龍圖光罩由2020年的54.4%提升至2022年的57.7%。半導體掩膜版具有一定抗周期特性。從半導體掩膜版龍頭廠photronics及中國臺灣光罩銷售表現來看，與下游半導體銷售相比，在半導體景氣下行周期內，掩膜版的營收增速下滑幅度相對較小，體現出一定的抗周期性；同時photronics掩膜版業(yè)務在部分周期內表現出一定的領先性，較下游半導體銷售率先達到景氣拐點。原因