目录 一、什么是掩膜版：定义、分类 二、掩膜版制造加工工艺：关键参数量测及检测 三、掩膜版产业链：产业链、结构与成本 四、掩膜版技术演变：OPC和PSM 五、半导体掩膜版：市场及行业特征 六、平板显示掩膜版：市场及行业特征 七、掩膜版竞争格局 八、掩膜版未来趋势 九、掩膜版重点企业介绍 一、什么是掩膜版  以薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）制造为例，利用掩膜版的曝光掩蔽作用，将设计好的薄膜晶体管（TFT）阵列和彩色滤光片图形按照薄膜晶体管的膜层结构顺序，依次曝光转移至玻璃基板，最终形成多个膜层所叠加的显示器件；以晶圆制造为例，其制造过程需要经过多次曝光工艺，利用掩膜版的曝光掩蔽作用，在半导体晶圆表面形成栅极、源漏极、掺杂窗口、电极接触孔等。相比较而言，半导体掩膜版在最小线宽、CD精度、位置精度等重要参数方面，均显著高于平板显示、PCB等领域掩膜版产品。  掩膜版是光刻过程中的重要部件，其性能的好坏对光刻有着重要影响。根据基板材质的不同，掩膜版主要可分为石英掩膜版、苏打掩膜版和其他（包含凸版、菲林等）。  二、掩膜版制造加工工艺 掩膜版制造工艺复杂，加工工艺流程主要包括CAM图档处理、光阻涂布、激光光刻、显影、蚀刻、脱膜、清洗、宏观检查、自动光学检查、精度测量、缺陷处理、贴光学膜等环节，其中光刻技术是掩膜版制造的重要环节。光刻需要先对掩膜基板涂胶（通常是正性光刻胶），后通过光刻机对表面进行曝光，通常以130nm为分界，130nm以上的光刻设备采用激光直写设备，但随着掩膜版的线宽线距越来越小，曝光过程中就会出现严重的衍射现象，导致曝光图形边缘分辨率较低，图形失真，因此130nm及以下通常需采用电子束光刻完成。  掩膜版的关键参数量测及检测 关键参数量测及检测环节对掩膜版的质量及良率至关重要，其中需对掩膜版关键尺寸（CD，CriticalDimension）、套刻精度（Overlay）等关键参数进行测量，同时需使用自动光学检测设备（AOI，AutomaticOpticalInspection）检测掩膜版制造过程产生的缺陷，如产品表面缺陷（Defect）、线条断线（Open）、线条短接（Short）、白凸（Intrusion）、图形缺失等以及通过激光等对掩膜版生产过程中的缺陷及微粒进行修复。掩模版的关键指标参数包括下游晶圆最小线宽（CD Size）、CD 精度（CD Tolerance）、CD 精度均值偏差（CD Mean-to-Target）、CD 均匀性（CD Range）、位置精度（Registration）、套刻精度（Overlay）等。其中掩模版最小线宽为关键指标，如果无法与下游晶圆最小线宽相匹配，下游晶圆厂无法制造合格产品。半导体产品掩模版精度要求最高，掩模版最小线宽≤0.5μm，CD 精度、CD 精度均值偏差和位置精度均要求≤0.02μm，其次为平板显示掩模版，PCB 掩模版精度要求最低。    三、掩膜版的产业链上游：掩膜版设备、掩膜基板、遮光膜、化学试剂； 供应商如日本东曹、越信化学、日本尼康、菲力华、石英股份等 。中游：掩膜版制造；主要企业包括日本 HOYA、日本DNP 、韩国 LG -IT 、日本 SKE、清溢光电 、路维等。下游： IC 制造、 FPD 平板显示、触控（TP ）、电路板（ PCB ）；主要企业 为台积电、英特尔等半导体厂商；以及京东方、 天马、TCL等平板显示厂商 。  掩膜版的结构：掩膜基板+遮光膜掩模版的主要原材料包括基板、光学膜、显影刻蚀材料及包装盒等辅助材料，其中最重要的原材料是掩膜基板，是指在石英或苏打玻璃等基板上涂布光刻胶进行光刻的基材。基板衬底在透光性及稳定性等方面性能要求较高，须做到表面平整，无夹砂、气泡等微小缺陷。由于石英玻璃的化学性能稳定、光学透过率高、热膨胀系数低，近年来已成为制备掩膜版的主流原材料，被广泛应用于超大规模集成电路掩膜版制作。目前，石英掩膜版和苏打掩膜版是最常见的两种主流产品，均属于玻璃基板。遮光膜分为硬质遮光膜和乳胶遮光膜，其中乳胶遮光膜主要用于PCB、触控等场景；硬质遮光膜材料主要包括铬、硅、硅化钼、氧化铁等，在各类硬质遮光膜中，由于铬材料机械强度高、可形成细微图形，因此铬膜成为硬质遮光膜的主流。  目前，石英基板和光学膜技术难度较大，国内企业依赖进口。掩膜基板和光学膜技术难度较大，供应商主要集中于日本、韩国等地，目前国内暂无供应商可以提供替代品，原材料存在进口依赖。  掩膜版的成本组成掩膜版成本构成以直接材料和制造费用为主，分别占比67%和29%。其中直接材料主要包括掩膜版基板、遮光膜及其他辅助材料等，掩膜版基板占直接材料的比重超过90%。  四、掩模版技术演进半导体生产工艺通常采用投影式光刻方法，在投影式光刻中，激光透过掩模版后，经过投影物镜成像到晶圆的光刻胶表面，通过掩模版对光线的遮挡或透过功能，实现掩模图案向晶圆线路图的图形转移。半导体掩模版的技术演进的过程，正是不断解决极限情况下光的干涉与衍射现象、克服物理极限的过程。投影式光刻原理如下图所示：  1、光学邻近效应修正（OPC）随着掩模版的线宽和线缝越来越小，当尺寸逐渐接近光刻机的波长时，曝光过程中就会出现严重的衍射现象。光的衍射现象是指光在传播过程中，遇到尺寸与波长大小相近的障碍物时，光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布情况。这种情况在投影式光刻中尤为明显，激光通过掩模版的透光区和投影物镜后会出现显著的夫琅禾费衍射现象，导致曝光图形边缘的分辨率降低，图案边缘失真严重，CD 精度大幅下降。因此，为了提高光刻环节曝光图形的CD 精度，必须要对掩模图案进行光学邻近效应修正（OPC）。由于光的衍射造成的图像失真及OPC 效果对比情况如下图所示。  2、相移掩模版（PSM）随着掩模版图形越来越复杂、线路密度越来越大，掩模版的透光区间距离便越来越短，此时曝光过程中就会出现显著的干涉现象。光的干涉是指两束相干光相遇而引起光的强度重新分布的现象。当掩模版的透光区间位置趋于接近时，从相邻两个透光区射出的光线频率相同、振动方向相近、相位差恒定，形成了相干光。两列或多列相干光在空间相遇时相互叠加，光强在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，出现了稳定的强弱分布现象。上述现象会造成晶圆感光时遮光区域仍有曝光、透光区域光强不足的情况，导致整体的对比度降低，CD 精度大幅下降，从而严重影响了晶圆的电路图形质量。当半导体的最小线宽小于130nm 后，传统的二元掩模版（Binary Mask）会由于光的干涉现象而无法对晶圆进行有效曝光，需要采用相移掩模版（Phase Shift Mask, PSM）来消除曝光光束中的干涉现象，提升CD 精度水平。二元掩模版和PSM 掩模版的原理如下图所示：  3、技术路线演变由于激光直写制版受限于激光波长的最大分辨率，所以当使用激光直写来制造半导体掩模版时，在130nm 制程节点会达到物理极限。为实现制程的进一步突破，就需要电子束直写光刻技术。  五、半导体掩膜版1、市场规模可达54亿美元，成熟制程占比87%全球半导体材料市场规模近年来稳步增长，受需求提升叠加晶圆产能转移带动，我国半导体材料市场规模加速提升：从2019年的87亿美元增长至2021年的119亿美元，年复合增长率为16.95%，增速远超海外市场。从细分领域看，半导体掩膜版占比约12%，与电子特气占比相当。   根据与下游晶圆厂商是否形成配套，当前半导体掩膜版生产商主要分为晶圆厂自建（In-house）及独立第三方两大类。具体来看，28nm及以下先进制程由于制造工艺复杂以及工艺机密等问题，晶圆厂所需掩膜版主要依赖内部工厂生产，如英特尔、三星、台积电、中芯国际等公司；对于成熟制程而言，出于降本考虑，在满足技术要求下，晶圆厂更倾向于向独立第三方采购。全球范围来看，半导体掩膜版市场规模近年来稳步增长，2021年达49.9亿美元，2023年预计可增长至53.9亿美元，2020-2023年CAGR近7%。分制程来看，2022年130nm以上成熟制程占据主要市场份额，出货量占比约54%，28-90nm占比约33%，22nm以下先进制程出货量占比仅13%。  2、半导体掩膜版毛利率整体高于平板显示在掩膜版精度方面，通常用CD精度来衡量掩膜版图形特征尺寸与设计值的偏差，表征掩膜版图形特征尺寸均匀性。相对于平板显示、PCB等领域掩膜版产品而言，半导体掩膜版在最小线宽、CD精度、位置精度等重要参数方面，均有显著提升，因此通常定价水平更高，同时在半导体器件领域，下游客户对生产模具的价格敏感性更低，因此半导体掩膜版毛利率水平一般更高。  高阶制程半导体掩膜版毛利率显著提升。随着工艺技术创新步伐加快，芯片加速迈向先进制程，半导体掩膜版制程同步提升，毛利率加速改善。以中国台湾光罩为例，2019年半导体掩膜版低于130nm制程的产品销售占比仅6%，2021年已提升至32%，对应整体毛利率由2019年的30.9%大幅提升至2021年的47.6%。此外，路维光电及龙图光罩等境内三方掩膜版厂商近年来也受益于制程节点的逐步突破及产品良率的改善，市场地位及定价能力有所提升，毛利率总体稳中有升，路维光电半导体掩膜版毛利率由2019年的36%提升至2021年的51.3%，龙图光罩由2020年的54.4%提升至2022年的57.7%。  3、半导体掩膜版具有一定抗周期特性从半导体掩膜版龙头厂photronics 及中国台湾光罩销售表现来看，与下游半导体销售相比，在半导体景气下行周期内，掩膜版的营收增速下滑幅度相对较小，体现出一定的抗周期性；同时photronics 掩膜版业务在部分周期内表现出一定的领先性，较下游半导体销售率先达到景气拐点。原因在于当半导体行业处于下行周期，晶圆制造厂商的产能利用率下降，为了提升产能利用率，晶圆制造厂倾向于向中小芯片设计公司提供代工服务，因此半导体产品类型得以增加，掩膜版需求量提升；另外，当下游需求低迷时，芯片设计公司或有意愿通过开发新产品打开市场，也会带来对掩膜版的增量需求。  4、半导体产能转移，国内掩膜版需求增加全球晶圆产能正逐步向我国转移，需求空间加速打开。2015-2021 年中国大陆生产的12寸晶圆产能在全球的占比从9.7%逐步升至16%，未来随着新建晶圆厂产能逐步落地，掩膜版需求空间有望进一步打开。SEMI预计中国大陆2022年-2026年还将新增25座12英寸晶圆厂，总规划月产能将超过160万片；预计到2026年底，中国大陆12英寸晶圆厂的总月产能将超过276.3万片，全球占比也将自2022 年的22%提升至2026年的25%。晶圆产能转移有望进一步打开掩膜版需求空间，国内掩膜版技术研发加速趋势下，三方掩膜版厂商有望实现市场份额的快速提升。  掩膜版进口受限。2022年10月，美国商务部公布的修订后的《出口管理条例》中，加大对于半导体设备及零部件的供货限制，包含了对掩膜版的供应限制，将250nm及以下制程的掩膜版纳入了限制清单，国内先进制程掩膜版进口或进一步受阻，掩膜版行业的国产替代进程有望实现加速。半导体行业拐点有望加速显现。半导体短周期与库存情况和供需结构挂钩， 2021年半导体行业供需错配带来缺芯涨价潮，厂家纷纷加大芯片产能规模，2022年下半年芯片供过于求，23Q1半导体库存高位，现阶段行业整体仍处于去库中，预期2023 年下半年需求渐修复、库存逐步去化，2024年上半年加速被动去库至库存出清，行业有望迎来供需结构改善、价格上行、业绩增加的拐点，预期2024年有望开启新一轮半导体库存周期。  全球芯片晶圆产能持续扩大。SEMI在报告中指出，从2021年到2025年，全球200 毫米晶圆厂产能预计将增长20%，全球半导体制造商正在增加13条新生产线，将使晶圆产能达到每月超过700万片的历史新高，全球半导体制造商预计到2026年将大幅增加300mm晶圆厂产能，有望达到960万片/月。  先进制程发展方向明确。半导体先进制程发展趋势下，半导体掩膜版关键制程节点加速提升。我国产业链布局相对较晚，起步于封测环节，近年才进入高速发展期，封测仍是国内半导体行业的主要细分领域，半导体产品制程节点由130 nm、100 nm、90 nm、65 nm 等逐步发展到 45 nm、28 nm、14 nm、7 nm 等，目前境内芯片主流先进制造工艺为28nm。以中国台湾光罩为例，2021 年集中65nm 以上制程半导体掩膜版市场，2022 年四季度起，40nm 产品进入研发认证阶段，并预计于2023 年四季度实现量产。28nm 先进制程产品预计在2024 年开始研发认证，2025 年进入量产。  六、平板显示掩膜版1、平板显示掩膜版市场主要在中国平板显示行业长期发展呈现像素高精度化、尺寸大型化、竞争白热化、转移加速化、产品定制化等特点。受益于电视平均尺寸增加，大屏手机、车载显示和公共显示等需求的拉动，根据 Omdia 预测，2025 年全球平板显示需求超过 300 百万平方米。  平板显示掩膜版仍以国内市场为主，2022 年中国平板显示掩模版需求占比全球的57%，市场规模达35 亿元。根据Omdia数据，2022 年全球平板显示掩模版市场规模约为61 亿元，预计2025 年全球显示掩模版市场规模达65 亿元。按照2022 年中国大陆平板显示行业掩膜版需求占全球比重达57%，测算得22 年国内平板显示掩模版市场规模为35 亿元。  2、大尺寸和高精度是平板显示掩膜版主要发展方向近年来，大尺寸的电视面板产品加速进入市场，以8.5 代线生产的55 英寸和85 英寸面板和10.5 代线生产的65 英寸和75英寸面板为代表，大尺寸电视面板的需求自2022 年第四季度开始出现大幅反弹，2023 年之后仍呈持续上升趋势。2022 年8 月，液晶电视显示面板出货的加权平均尺寸为46.8 英寸，2022 年12 月平均尺寸上涨至49 英寸，2023 年3 月为49.5 英寸，并于2023 年5 月首次突破50 英寸，达到了50.2 英寸。面板代数越高，面板的玻璃基板尺寸越大，利用率和效益就越高，8.5 代线可以采用 66 寸+32 寸电视套切，以实现更高的切割效率；10.5 代线切割 65 寸、75 寸电视都可以达到90%以上的切割效率。面板尺寸的增大带动其上游材料掩膜版朝着大尺寸化的方向发展，也会带动大尺寸掩膜版的需求增长。  随着平板显示技术的更新迭代，新的显示技术要求掩膜版朝着更高精度方向发展，如应用于Micro-LED（微型发光二极管）、LTPO（低温多晶氧化物）、QD-OLED（量子点面板）等行业的掩膜版制造技术。高分辨率面板需求提高掩膜版精度要求，根据IHS 预测，未来显示屏的显示精度将从450PPI（Pixel Per Inch，每英寸像素）逐步提高到650PPI 以上，对平板显示掩膜版的半导体层、光刻分辨率、最小过孔、CD 均匀性、套合精度、缺陷大小、洁净度均提出了更高的技术要求。   3、面板景气度加速复苏，掩膜版需求有望提振全球显示面板行业在经历了2022 年全球经济疲软、疫情冲击、供应过剩等因素影响价格全面下行后，23Q2 相关产品价格和面板厂产能利用率已有明显上调趋势，2023 下半年显示面板市场基本面或将迎来较大改善，新一轮上行周期将开启。根据Omdia 最新研究表示，受益于LCD 电视、手提电脑、显示器面板和智能手机LCD 面板订单向好，全球显示面板厂家的总产能利用率从2023 年第一季度的66%回升至第二季度的74%。出货量方面也有同步改善。  国内市场显示出更为强劲的增长韧劲。根据CODA，2022 年国内显示行业产值近5000 亿元，在全球市场的占比超过38%，投资结构方面也有了明显改善，投资方向从LCD 向更高技术含量的高性能OLED、Micro LED 及部分上游材料转移，未来国内面板市场将向更高附加值的产品逐步迭代，同时在全球的占比也将进一步提高。全球显示面板产能有较为明显的向我国转移的趋势。近年来国内面板企业快速增加第六代柔性OLED 产线，我国OLED 市场份额快速提升，根据DSCC 数据，2023 年国内企业在全球柔性OLED 产能中的占比有望超过50%；在中国面板厂商占据主导地位的液晶显示器（LCD）产能中，预计到2027 年中国企业份额将提高至70%以上；显示面板总产能中（包括OLED 和LCD），2023 年中国面板企业占据60%左右的市场份额，预计从2024 年起将保持在70%左右。  七、掩膜版竞争格局根据SEMI 数据，在全球半导体掩模版市场，晶圆厂自行配套的掩模版工厂规模占比65%，独立第三方掩模厂商规模占比35%，其中独立第三方掩模版市场主要被美国Photronics、日本Toppan和日本DNP 三家公司所控制，三者共占八成以上的市场规模，市场集中度较高。此外还有日本HOYA、日本SK 电子以及少量台湾企业。国内掩膜版厂商整体处于加速追赶阶段，当前主要包括中芯国际光罩厂、华润迪思微（原华润掩膜，华润微电子子公司）、中微掩膜、龙图光罩、清溢光电、路维光电、中国台湾光罩等。其中，中芯国际光罩厂及华润迪思微均为晶圆厂配套工厂，华润迪思微部分掩膜版对外销售。  |
