半導(dǎo)體掩膜版行業(yè)分析：光刻藍(lán)本國(guó)產(chǎn)蓄力

半導(dǎo)體掩膜版行業(yè)分析：光刻藍(lán)本，國(guó)產(chǎn)蓄力一、掩膜版：光刻過(guò)程的核心耗材1.1掩膜版基本介紹：微電子制造過(guò)程中的圖形轉(zhuǎn)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(guò)程中的圖形轉(zhuǎn)移工具或母版，是圖形設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息的載體。在光刻過(guò)程中，掩膜版是設(shè)計(jì)圖形的載體。通過(guò)光刻，將掩膜版上的設(shè)計(jì)圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，再經(jīng)過(guò)刻蝕，將圖形刻到襯底上，從而實(shí)現(xiàn)圖形到硅片的轉(zhuǎn)移，功能類似于傳統(tǒng)照相機(jī)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)順序，依次曝光轉(zhuǎn)移至玻璃基板，最終形成多個(gè)膜層所疊加的顯示器件；以晶圓制造為例，其制造過(guò)程需要經(jīng)過(guò)多次曝光工藝，利用掩膜版的曝光掩蔽作用，在半導(dǎo)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(dǎo)體掩膜版在最小線寬、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(lǐng)域掩膜版產(chǎn)品。掩膜版是光刻過(guò)程中的重要部件，其性能的好壞對(duì)光刻有著重要影響。根據(jù)基板材質(zhì)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(jié)構(gòu)：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?；逡r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(wú)夾砂、氣泡等微小缺陷。由于石英玻璃的化學(xué)性能穩(wěn)定、光學(xué)透過(guò)率高、熱膨脹系數(shù)低，近年來(lái)已成為制備掩膜版的主流原材料，被廣泛應(yīng)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(jiàn)的兩種主流產(chǎn)品，均屬于玻璃基板。遮光膜分為硬質(zhì)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(chǎng)景；硬質(zhì)遮光膜材料主要包括鉻、硅、硅化鉬、氧化鐵等，在各類硬質(zhì)遮光膜中，由于鉻材料機(jī)械強(qiáng)度高、可形成細(xì)微圖形，因此鉻膜成為硬質(zhì)遮光膜的主流。掩膜版成本構(gòu)成以直接材料和制造費(fèi)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(guò)90%。1.3

光刻技術(shù)是掩膜版制造的重要環(huán)節(jié)掩膜版制造工藝復(fù)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(dòng)光學(xué)檢查、精度測(cè)量、缺陷處理、貼光學(xué)膜等環(huán)節(jié)，其中光刻技術(shù)是掩膜版制造的重要環(huán)節(jié)。光刻需要先對(duì)掩膜基板涂膠（通常是正性光刻膠），后通過(guò)光刻機(jī)對(duì)表面進(jìn)行曝光，通常以130nm為分界，130nm以上的光刻設(shè)備采用激光直寫(xiě)設(shè)備，但隨著掩膜版的線寬線距越來(lái)越小，曝光過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的衍射現(xiàn)象，導(dǎo)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(guān)鍵參數(shù)量測(cè)及檢測(cè)環(huán)節(jié)對(duì)掩膜版的質(zhì)量及良率至關(guān)重要，其中需對(duì)掩膜版關(guān)鍵尺寸（CD，CriticalDimension）、套刻精度（Overlay）等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)需使用自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備（AOI，AutomaticOpticalInspection）檢測(cè)掩膜版制造過(guò)程產(chǎn)生的缺陷，如產(chǎn)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(guò)激光等對(duì)掩膜版生產(chǎn)過(guò)程中的缺陷及微粒進(jìn)行修復(fù)。二、半導(dǎo)體掩膜版：海外三方廠商集中，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)行時(shí)2.1半導(dǎo)體重要耗材，海外廠商占據(jù)主要市場(chǎng)份額全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模近年來(lái)穩(wěn)步增長(zhǎng)，受需求提升疊加晶圓產(chǎn)能轉(zhuǎn)移帶動(dòng)，我國(guó)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模加速提升：從2019年的87億美元增長(zhǎng)至2021年的119億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為16.95%，增速遠(yuǎn)超海外市場(chǎng)。從細(xì)分領(lǐng)域看，半導(dǎo)體掩膜版占比約12%，與電子特氣占比相當(dāng)。根據(jù)與下游晶圓廠商是否形成配套，當(dāng)前半導(dǎo)體掩膜版生產(chǎn)商主要分為晶圓廠自建（In-house）及獨(dú)立第三方兩大類。具體來(lái)看，28nm及以下先進(jìn)制程由于制造工藝復(fù)雜以及工藝機(jī)密等問(wèn)題，晶圓廠所需掩膜版主要依賴內(nèi)部工廠生產(chǎn)，如英特爾、三星、臺(tái)積電、中芯國(guó)際等公司；對(duì)于成熟制程而言，出于降本考慮，在滿足技術(shù)要求下，晶圓廠更傾向于向獨(dú)立第三方采購(gòu)。海外掩膜版生產(chǎn)商起步較早，技術(shù)積累相對(duì)深厚，當(dāng)前仍占據(jù)全球三方掩膜版主要市場(chǎng)份額。三家龍頭企業(yè)日本Toppan、美國(guó)Photronics、以及日本DNP占全球市場(chǎng)份額比重合計(jì)超過(guò)80%。國(guó)內(nèi)掩膜版廠商整體處于加速追趕階段，當(dāng)前主要包括中芯國(guó)際光罩廠、華潤(rùn)迪思微（原華潤(rùn)掩膜，華潤(rùn)微電子子公司）、中微掩膜、龍圖光罩、清溢光電、路維光電、中國(guó)臺(tái)灣光罩等。其中，中芯國(guó)際光罩廠及華潤(rùn)迪思微均為晶圓廠配套工廠，華潤(rùn)迪思微部分掩膜版對(duì)外銷售。全球范圍來(lái)看，半導(dǎo)體掩膜版市場(chǎng)規(guī)模近年來(lái)穩(wěn)步增長(zhǎng)，2021年達(dá)49.9億美元，2023年預(yù)計(jì)可增長(zhǎng)至53.9億美元，2020-2023年CAGR近7%。分制程來(lái)看，2022年130nm以上成熟制程占據(jù)主要市場(chǎng)份額，出貨量占比約54%，28-90nm占比約33%，22nm以下先進(jìn)制程出貨量占比僅13%。2.2成熟制程產(chǎn)品為主，抗周期特性顯現(xiàn)當(dāng)前來(lái)看，半導(dǎo)體三方掩膜版廠商產(chǎn)能主要集中在成熟制程領(lǐng)域，海外頭部掩膜版廠商大多已具備EUV掩膜版量產(chǎn)能力，其中Photronics及DNP技術(shù)節(jié)點(diǎn)已達(dá)5nm，Toppan半導(dǎo)體掩膜版技術(shù)節(jié)點(diǎn)達(dá)14nm，中國(guó)臺(tái)灣光罩主要產(chǎn)能集中于65nm以上制程，預(yù)計(jì)2023年Q4實(shí)現(xiàn)40nm制程量產(chǎn)，2025年實(shí)現(xiàn)28nm量產(chǎn)。國(guó)內(nèi)掩膜版企業(yè)相對(duì)而且仍有較大發(fā)展空間，當(dāng)前基本均處于350-130nm制程范圍內(nèi)，其中龍圖光罩2022年掩膜版工藝節(jié)點(diǎn)提升至130nm，路維光電已實(shí)現(xiàn)250nm半導(dǎo)體掩膜版量產(chǎn)，并掌握了180/150nm節(jié)點(diǎn)的核心制造技術(shù)。半導(dǎo)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(lái)衡量掩膜版圖形特征尺寸與設(shè)計(jì)值的偏差，表征掩膜版圖形特征尺寸均勻性。相對(duì)于平板顯示、PCB等領(lǐng)域掩膜版產(chǎn)品而言，半導(dǎo)體掩膜版在最小線寬、CD精度、位置精度等重要參數(shù)方面，均有顯著提升，因此通常定價(jià)水平更高，同時(shí)在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，下游客戶對(duì)生產(chǎn)模具的價(jià)格敏感性更低，因此半導(dǎo)體掩膜版毛利率水平一般更高。高階制程半導(dǎo)體掩膜版毛利率顯著提升。隨著工藝技術(shù)創(chuàng)新步伐加快，芯片加速邁向先進(jìn)制程，半導(dǎo)體掩膜版制程同步提升，毛利率加速改善。以中國(guó)臺(tái)灣光罩為例，2019年半導(dǎo)體掩膜版低于130nm制程的產(chǎn)品銷售占比僅6%，2021年已提升至32%，對(duì)應(yīng)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(nèi)三方掩膜版廠商近年來(lái)也受益于制程節(jié)點(diǎn)的逐步突破及產(chǎn)品良率的改善，市場(chǎng)地位及定價(jià)能力有所提升，毛利率總體穩(wěn)中有升，路維光電半導(dǎo)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(dǎo)體掩膜版具有一定抗周期特性。從半導(dǎo)體掩膜版龍頭廠photronics及中國(guó)臺(tái)灣光罩銷售表現(xiàn)來(lái)看，與下游半導(dǎo)體銷售相比，在半導(dǎo)體景氣下行周期內(nèi)，掩膜版的營(yíng)收增速下滑幅度相對(duì)較小，體現(xiàn)出一定的抗周期性；同時(shí)photronics掩膜版業(yè)務(wù)在部分周期內(nèi)表現(xiàn)出一定的領(lǐng)先性，較下游半導(dǎo)體銷售率先達(dá)到景氣拐點(diǎn)。原因