掩膜版:光刻工藝“底片”，國(guó)產(chǎn)替代步伐加快

時(shí)間：2022-03-02作者：北京華諾恒宇光能科技有限公司瀏覽：387

掩膜版（Photo ** sk）又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等，是微電子制造過程中的圖形轉(zhuǎn)移工具或母版，是承載圖形設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息的載體。掩膜版用于下游電子元器件制造業(yè)批量生產(chǎn)，是下 ** 工業(yè)生產(chǎn)過程連接的關(guān)鍵部分是決定下游產(chǎn)品精度和質(zhì)量的因素之一。

掩膜版的功能類似于傳統(tǒng)相機(jī)的底片。其工作原理如下：根據(jù)客戶需要的圖形，掩膜制造商通過光刻制工藝在掩膜基板上刻制微米級(jí)和納米級(jí)的精細(xì)圖案。掩膜版的原材料掩膜基板是制作微光掩膜圖形的感光空白板，然后清洗不必要的金屬層和膠層，即獲得掩膜版的成品。** 工業(yè)生產(chǎn)線的作用主要體現(xiàn)在掩膜版上設(shè)計(jì)的圖案，圖像(路圖)通過透光和非透光進(jìn)行 ** 實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

掩模版主要由基板和遮光膜組成。基板分為樹脂基板和玻璃基板。玻璃基板主要包括石英基板和蘇打基板。根據(jù)遮光膜的不同類型，可分為硬遮光膜和乳膠。根據(jù)用途，光掩?？煞譃樗念悾恒t版(chrome)、干版、液體凸版和菲林。鉻版精度較高，耐久性較好，廣泛應(yīng)用于平板顯示，IC、印刷電路板和精細(xì)電子元器件行業(yè)；干版、液體凸版和菲林主要用于中低精度LCD行業(yè)、PCB及IC載板等行業(yè)。

上游光掩膜主要包括圖形設(shè)計(jì)、光掩膜設(shè)備和材料行業(yè)，主要供應(yīng)商包括日本東曹、日本信越化工、日本尼康和菲利華；中游是掩膜制造業(yè)，主要企業(yè)包括日本HOYA，日本DNP，韓國(guó)LG-IT、日本SKE下游主要包括IC制造、IC包裝、平面顯示、印刷電路板等行業(yè)廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、家電、汽車等電子產(chǎn)品領(lǐng)域。主要客戶為英特爾、三星、臺(tái)積電、京東方、華興光電等。

1 下游應(yīng)用行業(yè)：

下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展*，

加快進(jìn)口掩膜版替代過程

在下游應(yīng)用掩膜版中，IC較高比例為60%%，其次是LCD掩膜版占23%，其次是OLED、PCB等應(yīng)用領(lǐng)域。

(1)下游電子元器件發(fā)展*，推動(dòng)掩膜版市場(chǎng)需求上升

隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，5G技術(shù)和人工智能推動(dòng)下游終端電子產(chǎn)品較新速度越來(lái)越快，平板電視、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品銷售持續(xù)增長(zhǎng)，為平板電腦顯示、半導(dǎo)體芯片、觸摸、電路板等電子元器件相關(guān)行業(yè)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)空間，間接推動(dòng)了掩模行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，為了滿足其下游產(chǎn)品的多功能、小型化、便攜性等需求，電子元器件制造商不斷增加技術(shù)投資，開發(fā)新材料、新技術(shù)和新產(chǎn)品，也為掩模行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了更多的市場(chǎng)需求。

以平板電腦顯示市場(chǎng)為例，**平板電腦顯示行業(yè)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)發(fā)展具有規(guī)模大、競(jìng)爭(zhēng)激烈、轉(zhuǎn)移加速、產(chǎn)品定制等特點(diǎn)，受益于電視平均規(guī)模的增加、大屏幕手機(jī)、車載顯示和公共顯示需求，根據(jù)IHS預(yù)測(cè)，2016年-2025年**新型顯示面板需求面積CAGR到2025年，預(yù)計(jì)將達(dá)到4%.66億平方米。

根據(jù)IHS統(tǒng)計(jì)，2019年至2021 年，我國(guó)已規(guī)劃投產(chǎn)的TFT-LCD生產(chǎn)線23 ，其中高世代線15條，占65%.22%；2019年至2023年，中國(guó)計(jì)劃投產(chǎn)AMOLED21條生產(chǎn)線，其中LTPS17條線占80%.95%。中國(guó)平板顯示行業(yè)對(duì)掩膜產(chǎn)品的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)，尤其是高世代和高精度掩膜產(chǎn)品。IHS據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)大陸平板顯示行業(yè)對(duì)掩膜版的需求占**比例，從2011年的5%上升到2017年的32%。未來(lái)，隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)向中國(guó)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)移，國(guó)內(nèi)平板顯示行業(yè)對(duì)掩膜版的需求將繼續(xù)上升。預(yù)計(jì)到2021年，中國(guó)大陸平板顯示行業(yè)對(duì)掩膜版的需求將達(dá)到**56%。

(2)下游產(chǎn)業(yè)陸續(xù)向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移，掩膜版進(jìn)口替代步伐加快

下游產(chǎn)業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移。從區(qū)域分布來(lái)看，根據(jù)WSTS據(jù)統(tǒng)計(jì)，亞太市場(chǎng)規(guī)模占**市場(chǎng)的比例不斷增加，亞太和日本市場(chǎng)約占**半導(dǎo)體市場(chǎng)的70%。2017年，**半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為4122.同比增長(zhǎng)21億美元.6%，2018年**半導(dǎo)體市場(chǎng)保持增長(zhǎng)勢(shì)頭，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到4779.同比增長(zhǎng)150億美元.90%；從芯片銷售來(lái)看，根據(jù)WSTS根據(jù)公布的數(shù)據(jù)，2016年中國(guó)半導(dǎo)體消費(fèi)量為1075億美元，占世界總消費(fèi)量的32%，已成為世界上較大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)。隨著國(guó)內(nèi)制造業(yè)的快速發(fā)展，以及國(guó)內(nèi)巨大的消費(fèi)市場(chǎng)和勞動(dòng)力人口優(yōu)勢(shì)，**掩膜版下游應(yīng)用的主要市場(chǎng)將加快向中國(guó)轉(zhuǎn)移，世界市場(chǎng)份額將繼續(xù)集中在中國(guó)。

2 掩膜行業(yè)：

市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，

行業(yè)集中度高

(1)**掩膜版市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)

**掩膜版市場(chǎng)規(guī)模保持增長(zhǎng)，我國(guó)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。**半導(dǎo)體用光掩膜版市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)，2019年**半導(dǎo)體光掩膜版市場(chǎng)規(guī)模為41億美元，雖然相較2018年略有下滑，但整體仍呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。我國(guó)掩膜版需求不斷增長(zhǎng)，2016年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到59.5億元。

但由于國(guó)內(nèi)掩膜版行業(yè)發(fā)展落后，供應(yīng)沒有及時(shí)跟進(jìn)，國(guó)內(nèi)掩膜版供需缺口逐年擴(kuò)大。2011年，我國(guó)對(duì)掩膜版的需求由5個(gè)變化.2016年7009萬(wàn)平方米.98萬(wàn)平方米的產(chǎn)量為0.87萬(wàn)平方米增加到187萬(wàn)平方米.供應(yīng)缺口為69萬(wàn)平方米，49萬(wàn)平方米.22萬(wàn)平方米擴(kuò)平方米.29萬(wàn)平方米。

根據(jù)平板顯示領(lǐng)域IHS數(shù)據(jù)顯示，2018年**平板顯示屏需求58億元，其中中中國(guó)大陸平板顯示屏需求23億元，占**市場(chǎng)需求的40%。隨著中國(guó)大陸面板制造商對(duì)新平板顯示線的持續(xù)投資，預(yù)計(jì)2020年中國(guó)平板顯示產(chǎn)能的**份額將達(dá)到52%，中國(guó)大陸平板顯示屏市場(chǎng)規(guī)模將呈現(xiàn)持續(xù)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

(2)產(chǎn)業(yè)發(fā)展三大趨勢(shì):高精度、大尺寸、全產(chǎn)業(yè)鏈

掩膜行業(yè)的發(fā)展主要受下游平板顯示行業(yè)、半導(dǎo)體芯片行業(yè)、觸摸行業(yè)和電路板行業(yè)的影響，以及下游終端行業(yè)的主流消費(fèi)電子、筆記本電腦、車載電子、網(wǎng)絡(luò)通信、家用電器LED照明、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療電子等產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)密切相關(guān)，未來(lái)幾年掩膜版將向較高精度、較大尺寸、較全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

掩膜產(chǎn)品的精度趨于精細(xì)化。隨著消費(fèi)者對(duì)顯示產(chǎn)品要求的逐步提高，手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端向較高的清晰度、較飽和、較輕的發(fā)展。IHS預(yù)測(cè)未來(lái)顯示屏的顯示精度將從450開始PPI(每英寸像素)逐漸提高到650PPI以上，半導(dǎo)體層、光刻分辨率、較小過孔顯示在平板上CD均勻性、組合精度、缺陷尺寸和清潔度都提出了較高的技術(shù)要求。在半導(dǎo)體方面，國(guó)內(nèi)主流**制造技術(shù)為28nm海外主流技術(shù)為14nm，三星已量產(chǎn)10nm預(yù)計(jì)2019年在2019年實(shí)現(xiàn)7nm工藝量產(chǎn)，臺(tái)積電量產(chǎn)7nm未來(lái)集成電路的制造工藝將進(jìn)一步細(xì)化，朝5nm-3nm隨著工藝的發(fā)展，對(duì)配套的掩膜版和半導(dǎo)體芯片封裝的掩膜版提出了較高的要求，線縫精度也越來(lái)越高。因此，未來(lái)掩膜版產(chǎn)品的精度將越來(lái)越精細(xì)。

掩膜產(chǎn)品的尺寸趨于大規(guī)模。自2007年液晶電視開始占據(jù)主流市場(chǎng)以來(lái)，其平均尺寸穩(wěn)步增長(zhǎng)，每年增加根據(jù)IHS據(jù)統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，43英寸、55英寸、65英寸、70英寸等大型電視出貨量逐年增加。電視尺寸趨于大規(guī)模，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)面板基板逐漸大規(guī)模，直接決定了掩膜產(chǎn)品的大規(guī)模趨于大規(guī)模。

掩膜行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈向上游擴(kuò)張。掩膜版的主要原材料是掩膜基板，即涂有光刻膠和鍍鉻玻璃基板。光刻膠具有一定的及時(shí)性，失效后會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。隨著掩膜行業(yè)下游客戶對(duì)其較終產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，掩膜企業(yè)不斷追求產(chǎn)品質(zhì)量的突破，掩膜基板的質(zhì)量對(duì)掩膜產(chǎn)品的較終質(zhì)量產(chǎn)生了重大影響。因此，從降低原材料采購(gòu)成本和控制終端產(chǎn)品質(zhì)量出發(fā)，掩膜行業(yè)的主要制造商紛紛上升 ** 行業(yè)延伸，部分企業(yè)具有研磨、拋光、鍍鉻、涂膠等掩膜基板全產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)能力，不僅能有效降低原材料的采購(gòu)成本，還能有效提高掩膜產(chǎn)品的質(zhì)量。未來(lái)，具有一定實(shí)力的企業(yè)將逐步擴(kuò)展到上游產(chǎn)業(yè)鏈。

(3)行業(yè)技術(shù)壁壘高，國(guó)外企業(yè)占主導(dǎo)地位

在TFT領(lǐng)域，我國(guó)TFT掩膜版需求持續(xù)增長(zhǎng)，但在中國(guó)可以支持TFT用掩膜版的企業(yè)只有路維光電和清溢光電，主要針對(duì)G8.5以下掩膜版；AMOLED、Gray-tone、Half-tone其他掩膜版本依賴于進(jìn)口。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，英特爾、三星和臺(tái)積電是世界上較**的晶元制造商，其掩膜版本大部分由其專業(yè)工廠生產(chǎn)；其他掩膜版本主要由美國(guó)生產(chǎn)Photronics、日本DNP以及日本Toppan壟斷。

**市場(chǎng)由外國(guó)制造商主導(dǎo)，行業(yè)集中度高。掩膜版是一個(gè)技術(shù)密集型和資本密集型行業(yè)，對(duì)資本實(shí)力要求較高。掩膜產(chǎn)品是一種精度高、設(shè)備門檻高、技術(shù)門檻高的定制產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)掩膜行業(yè)的中**市場(chǎng)仍主要由外國(guó)掩膜制造商占據(jù)，如AMOLED由于**技術(shù)主要掌握在高精度掩膜版領(lǐng)域，有源矩陣**發(fā)光二較體面板)HOYA、SKE、PKL在海外廠商手中，這些企業(yè)嚴(yán)格封鎖了掩膜版的關(guān)鍵技術(shù)。

由于我國(guó)掩膜版領(lǐng)域起步較晚，**掩膜版產(chǎn)品的技術(shù)水平和綜合生產(chǎn)能力與**廠商仍存在一定差距。由于掩膜行業(yè)進(jìn)入門檻高，市場(chǎng)參與者是國(guó)內(nèi)外**企業(yè)，市場(chǎng)集中度高，未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)格局穩(wěn)定。

我國(guó)掩膜版制造主要集中在少數(shù)企業(yè)和部分科研機(jī)構(gòu)。面板領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)配套TFT(薄膜晶體管)只有路維光電和清溢光電，主要用于8.五代以下掩膜版；在半導(dǎo)體領(lǐng)域，無(wú)錫華潤(rùn)、無(wú)錫中微等少數(shù)企業(yè)只能制造0.13μm以上Stepper Mask；對(duì)于HTM(半透膜)，GTM(灰階掩模板)，P ** (**相移掩模)等掩模，我國(guó)主要依靠進(jìn)口。

3 上游原材料行業(yè):

掩膜基板長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，

日韓壟斷原料

掩膜產(chǎn)品的原材料和中間材料為玻璃基板、鍍鉻膜層、光刻膠、光學(xué)膜等，主要原材料為玻璃基板，根據(jù)材料分為石英基板和蘇打基板，石英基板以石英玻璃為材料，光學(xué)滲透率高，熱膨脹率低，比蘇打玻璃較光滑耐磨，使用壽命長(zhǎng)，主要用于高精度掩膜版。由于石英玻璃的優(yōu)良特性，它將在未來(lái)的掩膜產(chǎn)品中得到較廣泛的應(yīng)用。

掩膜基材主要依靠進(jìn)口。近年來(lái)，石英掩膜版以其高精度的優(yōu)勢(shì)成為掩膜版行業(yè)的主流產(chǎn)品，蘇打掩膜版的市場(chǎng)需求逐漸減少。世界良好的掩膜版制造商的主要產(chǎn)品是石英掩膜版，一些制造商甚至完全退出了蘇打掩膜版的生產(chǎn)和銷售，導(dǎo)致石英掩膜版產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較加激烈，因此對(duì)原材料石英基板的需求將逐漸增加。由于石英基材生產(chǎn)過程困難，我國(guó)尚未實(shí)現(xiàn)本地化，主要依靠進(jìn)口。目前，只有少數(shù)制造商具有上游基材的生產(chǎn)能力，大多數(shù)掩膜企業(yè)主要采用采購(gòu)掩膜基材的方式。上游原材料制造商主要集中在日本和韓國(guó)，國(guó)內(nèi)多家企業(yè)有能力生產(chǎn)，主要包括菲利華、石英股份等；半導(dǎo)體高精度、高代面板基材，基本被日本和韓國(guó)企業(yè)壟斷。（校對(duì)：Andy）

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