產(chǎn)業(yè)丨光掩膜大漲？

作者 | 方文三

前言：光掩膜在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，彰顯了其在技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級進(jìn)程中的核心角色。伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的日新月異，對光掩模的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)亦隨之不斷提升，這一趨勢持續(xù)驅(qū)動著光掩模技術(shù)的深入發(fā)展與持續(xù)創(chuàng)新。

供給現(xiàn)狀與產(chǎn)能分布目前并不平衡

半導(dǎo)體芯片掩膜版的企業(yè)主要有兩大類：晶圓廠自行配套和獨(dú)立第三方掩膜版生產(chǎn)商，晶圓廠自行配套的比重在65%左右，第三方掩膜版廠商占比35%左右。

英特爾、三星、臺積電等全球最先進(jìn)的芯片制造廠所用的光掩模版大部分由自己的專業(yè)工廠生產(chǎn)。

對于非先進(jìn)制程，特別是60nm及90nm以上制程產(chǎn)品，產(chǎn)品外包的趨勢非常明顯。

獨(dú)立光掩模版市場集中度高，寡頭壟斷嚴(yán)重，Photronics、大日本印刷DNP和日本凸版印刷Toppan三家占據(jù) 80%以上的市場份額。

目前，全球光掩模市場主要由日本、韓國和中國臺灣的企業(yè)主導(dǎo)，其中包括SKE、HOYA、DNP、Toppan、LG-IT等。

這些企業(yè)憑借先進(jìn)的技術(shù)和豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，占據(jù)了市場的大部分份額。

在半導(dǎo)體材料市場的細(xì)分占比中，掩膜版已穩(wěn)固其地位，成為繼硅片之后的重要材料，占據(jù)市場總規(guī)模的13%，略遜于氣體材料的14%占比，這一數(shù)據(jù)基于2022年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

從掩膜版的需求行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入剖析，市場主要由三大板塊構(gòu)成：平板顯示掩膜版市場、半導(dǎo)體掩膜版市場以及其他細(xì)分市場。

據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的報(bào)告，半導(dǎo)體掩膜版在整體市場中占據(jù)主導(dǎo)地位，占比高達(dá)60%；

而平板顯示掩膜版市場緊隨其后，占比為28%，其內(nèi)部又可細(xì)分為LCD和OLED兩大領(lǐng)域，分別占據(jù)23%和5%的市場份額；其余12%則歸屬于其他細(xì)分市場。

進(jìn)一步觀察平板顯示掩膜版市場的全球趨勢，Omdia的分析指出，中國大陸在該領(lǐng)域的需求持續(xù)攀升，其全球占比已從2017年的32%顯著提升至2022年的51%。

展望未來，預(yù)計(jì)至2025年，中國大陸平板顯示行業(yè)掩膜版需求的全球占比將進(jìn)一步增長至58%。

就市場規(guī)模而言，全球平板顯示掩膜版市場展現(xiàn)出穩(wěn)步增長的態(tài)勢，預(yù)計(jì)從2022年的61億元擴(kuò)大至2025年的65億元。

基于這一趨勢，中國大陸平板顯示掩膜版市場的規(guī)模亦有望同步擴(kuò)大，從2022年的31.11億元增長至2025年的37.05億元。

預(yù)計(jì)到2025年，中國半導(dǎo)體掩膜版市場規(guī)模將達(dá)到101億元，國產(chǎn)替代空間巨大，為投資者提供了良好的市場機(jī)會。

光掩模市場在2024-2030年間將保持穩(wěn)定增長，主要受益于半導(dǎo)體和平板顯示產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

在中國，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)能的擴(kuò)大，對空白掩模的需求正在穩(wěn)步增加。

據(jù)半導(dǎo)體相關(guān)協(xié)會SEMI預(yù)計(jì)，中國半導(dǎo)體產(chǎn)能預(yù)計(jì)今年將增長15%，明年將增長14%，明年將達(dá)到1010萬片。

國內(nèi)光掩模市場同樣面臨供需不平衡的問題。

①國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，尤其是在汽車芯片、自動駕駛芯片等高性能芯片領(lǐng)域，對光掩模的需求急劇上升。

②國內(nèi)光掩模制造商在技術(shù)和產(chǎn)能上與國際領(lǐng)先水平仍存在差距，高端光掩膜版國產(chǎn)化率僅為3%，導(dǎo)致部分高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口。

③光掩膜電子束蝕刻等關(guān)鍵設(shè)備的交付延后，嚴(yán)重影響了光掩膜的生產(chǎn)進(jìn)度和產(chǎn)量。

④下游領(lǐng)域如系統(tǒng)級芯片，特別是車用芯片、自動駕駛芯片等高性能芯片的需求飆升，驅(qū)動IC設(shè)計(jì)廠擴(kuò)大下單，進(jìn)一步加劇了光掩膜的需求。

⑤高端光掩模的制造技術(shù)難度大，國內(nèi)廠商在技術(shù)突破和產(chǎn)能提升方面面臨挑戰(zhàn)。

盤國內(nèi)對空白掩模等關(guān)鍵原材料的需求呈現(xiàn)增長態(tài)勢

據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)SEMI的預(yù)測，中國半導(dǎo)體產(chǎn)能預(yù)計(jì)將在本年度實(shí)現(xiàn)15%的增長，并有望在隨后一年繼續(xù)保持14%的增速，最終達(dá)到年產(chǎn)能規(guī)模為1010萬片的水平。

在中國，DUV工藝的應(yīng)用與發(fā)展備受重視。盡管EUV技術(shù)作為更尖端的曝光手段，正受到臺積電、三星電子、英特爾等全球頂尖半導(dǎo)體企業(yè)的追捧；

但受美國出口管制政策的影響，中國企業(yè)在獲取EUV光刻設(shè)備方面遭遇了諸多障礙。

因此，深化DUV工藝的應(yīng)用，已成為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)當(dāng)前的重要戰(zhàn)略方向。

鑒于中國市場的強(qiáng)勁需求，空白掩模的供應(yīng)出現(xiàn)了緊張態(tài)勢，部分產(chǎn)品價(jià)格已呈現(xiàn)上漲趨勢。

據(jù)報(bào)道，部分中低端DUV空白掩模的價(jià)格有望在今年下半年上漲超過50%。

S&S Tech等供應(yīng)商雖未直接透露客戶具體訂單情況，但均確認(rèn)了中國對空白掩模需求的顯著增長。

與此同時(shí)，S&S Tech正加速推進(jìn)EUV空白掩模的研發(fā)工作。

盡管該領(lǐng)域技術(shù)難度極高，且市場主要由日本Hoya等企業(yè)主導(dǎo)，但中國市場的巨大潛力無疑為S&S Tech等廠商提供了廣闊的發(fā)展空間。

此外，光掩模短缺問題也在中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中持續(xù)加劇。

據(jù)韓媒報(bào)道，盡管全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境面臨挑戰(zhàn)，但中國芯片制造企業(yè)和代工企業(yè)對光掩模的需求依然強(qiáng)勁，導(dǎo)致光掩模制造商如凸版印刷、Photronics和大日本印刷等企業(yè)的工廠開工率持續(xù)保持在高位。

為應(yīng)對供應(yīng)緊張的局面，這些企業(yè)正通過擴(kuò)大產(chǎn)能、優(yōu)化生產(chǎn)流程等方式提升供應(yīng)能力。

然而，業(yè)內(nèi)人士指出，由于需求增長迅速，新增產(chǎn)能仍難以滿足市場需求，預(yù)計(jì)明年光掩模價(jià)格將繼續(xù)上漲。

行業(yè)技術(shù)壁壘和技術(shù)難點(diǎn)

光掩模技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在精密制造工藝、材料科學(xué)以及設(shè)計(jì)能力上。

高精度的掩模版要求極高的表面平整度和缺陷控制水平，這些技術(shù)要求構(gòu)成了行業(yè)的進(jìn)入門檻。

光掩模行業(yè)的技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在制造工藝的復(fù)雜性和對高精度設(shè)備的需求上，這些壁壘限制了新進(jìn)入者的競爭能力。

掩膜版的制造涉及多個(gè)精密工藝流程，如光阻涂布、激光光刻、顯影、蝕刻等。

高端掩膜版的生產(chǎn)依賴于先進(jìn)的光刻機(jī)和檢測設(shè)備，這些設(shè)備通常由少數(shù)幾家國外廠商壟斷。

光掩模行業(yè)存在諸多技術(shù)難點(diǎn)，尤其在工藝流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在光刻環(huán)節(jié)，需要高精度的光刻機(jī)和復(fù)雜的光刻膠，以實(shí)現(xiàn)精細(xì)圖案的轉(zhuǎn)移，這對設(shè)備精度和材料性能要求極高。

顯影過程中，顯影液的配方和處理時(shí)間的控制直接影響圖案的清晰度和精度。

蝕刻環(huán)節(jié)，如何精確控制蝕刻的深度和角度，避免對基板造成過度損傷，是一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。

同時(shí)，在基板選擇上，石英基板因其高光學(xué)透過率、低熱膨脹率等特性成為高精度掩模的首選，但石英基板的加工難度大，對工藝要求苛刻。

資金壁壘是光掩模行業(yè)的顯著特點(diǎn)之一。

生產(chǎn)制造光掩模需要高額的設(shè)備投資，如先進(jìn)的光刻機(jī)、蝕刻設(shè)備等，這些設(shè)備價(jià)格昂貴，維護(hù)成本高。

同時(shí)，研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品也需要大量的資金投入。

此外，為了滿足市場需求，企業(yè)還需要不斷擴(kuò)建生產(chǎn)線，這都需要巨額的資金支持。

客戶壁壘在光掩模行業(yè)中也較為突出。由于客戶對產(chǎn)品穩(wěn)定性和交期有著嚴(yán)格的要求，他們更傾向于選擇已有合作的供應(yīng)商。新進(jìn)入企業(yè)很難在短時(shí)間內(nèi)獲得客戶的信任和訂單。

而且，光掩模產(chǎn)品的質(zhì)量直接影響下游產(chǎn)品的性能和良率，客戶在選擇供應(yīng)商時(shí)非常謹(jǐn)慎，更換供應(yīng)商的成本和風(fēng)險(xiǎn)較高。

應(yīng)用場景越發(fā)廣泛

半導(dǎo)體領(lǐng)域：光掩模在半導(dǎo)體制造中扮演著至關(guān)重要的角色，尤其是在集成電路的光刻工藝中。

隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)的不斷縮小，對高精度掩膜版的需求日益增加。

半導(dǎo)體掩膜版需要滿足最小線寬、CD精度、位置精度等嚴(yán)格的技術(shù)要求。

①在集成電路領(lǐng)域：光掩模用于將設(shè)計(jì)好的電路圖案轉(zhuǎn)移到硅晶片上，實(shí)現(xiàn)芯片的批量生產(chǎn)。

對光掩模的需求特點(diǎn)主要體現(xiàn)在高精度和高穩(wěn)定性。

隨著芯片制程不斷縮小，如進(jìn)入到5nm及以下制程，對光掩模的精度要求達(dá)到了前所未有的高度，線寬誤差需要控制在極小的范圍內(nèi)。

同時(shí)，為確保芯片的良率和性能一致性，光掩模在使用過程中的穩(wěn)定性至關(guān)重要。未來發(fā)展趨勢是向著更高精度、更小線寬和更復(fù)雜的圖案設(shè)計(jì)方向發(fā)展。

②平板顯示領(lǐng)域：光掩模在平板顯示技術(shù)中也有廣泛應(yīng)用，特別是在TFT-LCD和OLED顯示面板的制造過程中。

隨著顯示技術(shù)的不斷進(jìn)步，對大尺寸、高分辨率顯示面板的需求推動了光掩模市場的發(fā)展。

例如，OLED顯示面板的出貨量在過去幾年中以每年超過20%的速度增長，對柔性掩膜版的需求也在不斷增加。

③觸摸屏領(lǐng)域：光掩模用于制作觸摸感應(yīng)線路和圖案。其需求特點(diǎn)是輕薄化和柔性化，以適應(yīng)觸摸屏越來越薄且具有彎曲性能的發(fā)展趨勢。

未來，隨著可折疊設(shè)備和曲面觸摸屏的普及，對光掩模的柔性和輕薄特性的要求會更加突出。

④電路板領(lǐng)域：光掩模用于印制線路板的制造。需求特點(diǎn)主要是多層化和高密度互聯(lián)。

隨著電子產(chǎn)品的功能日益復(fù)雜，電路板層數(shù)增加，線路密度提高，要求光掩模能夠精確地制作出微小且密集的線路圖案。

發(fā)展趨勢是為滿足高速、高頻信號傳輸?shù)男枨螅庋谀⒅С指呙芏鹊木€路布局和更先進(jìn)的電路板制造工藝。

結(jié)尾：

預(yù)計(jì)日本等傳統(tǒng)優(yōu)勢地區(qū)的產(chǎn)能仍將保持領(lǐng)先，但中國等新興市場的產(chǎn)能增長速度可能會更快。

然而，產(chǎn)能增長也面臨一些挑戰(zhàn)，如原材料供應(yīng)的穩(wěn)定性、技術(shù)人才的短缺以及市場競爭的加劇等。

部分資料參考：半導(dǎo)體行業(yè)觀察：《光掩模，要漲價(jià)了？》，梧桐樹資本：《光掩模版行業(yè)的觀察與思考》，未來智庫：《掩膜版行業(yè)研究報(bào)告：光刻藍(lán)本亟待突破，國產(chǎn)替代大有可為》，華經(jīng)情報(bào)網(wǎng)：《光掩膜板供需現(xiàn)狀，產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長》，財(cái)通證券：《掩膜版行業(yè)報(bào)告：光刻環(huán)節(jié)關(guān)鍵材料，國產(chǎn)掩膜版大有可為》