产品概述

 

　　掩膜版（Photomask）又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版等，是微电子制造过程中的图形转移工具或母版，是图形设计和工 艺技术等知识产权信息的载体。在光刻过程中，掩膜版是设计图形的载体。通过光刻，将掩膜版上的设计图形转移到光刻 胶上，再经过刻蚀，将图形刻到衬底上，从而实现图形到硅片的转移，功能类似于传统照相机的“底片”。

　　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）。

　　掩膜版通常由基板和遮光膜组成，其中最重要的原材料是掩膜基板。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。 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%。

　　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 线nm 及以下通常需采用电子束光刻完成。

　　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，Critical Dimension）、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，Automatic Optical Inspection）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。

　　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。 海外掩膜版生产商起步较早，技术积累相对深厚，当前仍占据全球三方掩膜版主要市场份额。三家龙头企业日本 Toppan、 美国 Photronics、以及日本DNP 占全球市场份额比重合计超过80%。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。

　　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%。

　　当前来看，半导体三方掩膜版厂商产能主要集中在成熟制程领域，海外头部掩膜版厂商大多已具备 EUV 掩膜版量产能力， 其中 Photronics 及 DNP 技术节点已达 5nm，Toppan半导体掩膜版技术节点达14nm，中国光罩主要产能集中于65nm 以上制程，预计 2023 年 Q4实现 40nm 制程量产，2025 年实现 28nm 量产。国内掩膜版企业相对而且仍有较大发展空间， 当前基本均处于350-130nm 制程范围内，其中龙图光罩2022年掩膜版工艺节点提升至130nm，路维光电已实现250nm半 导体掩膜版量产，并掌握了 180/150nm 节点的核心制造技术。

　　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%。

　　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。

　　福尼克斯（Photronics）成立于 1969 年，是世界上领先的掩膜版制造商之一，也是北美第一大掩膜版制造厂商。公司于 1987 年在纳斯达克上市，在北美、英国、德国、日本、中国、韩国和新加坡都设有制造和销售中心。福尼克斯目前在 全球范围内拥有十一家工厂，产品均为石英掩膜版，主要用于半导体芯片和显示面板行业。 福尼克斯作为独立第三方掩膜版厂商，是目前少数几家目前可以提供先进工艺所需掩膜版的厂商之一，其二元 OPC掩膜版 已经可以支持到14nm 到28nm的工艺节点，而PSM相移技术的加入，进一步提高了图形曝光分辨率，使其得以突破14nm， 可以提供 5nm 及之后节点的 EUV（Extreme Ultra-Violet，极紫外光刻）掩膜版。

　　2022年福尼克斯实现营业收入 8.25亿美元，同比增加24%；IC板块收入 5.93亿美元，同比增加29%，其中28nm及以下 先进制程产品（高端产品）占比相对较低，仍以 28nm 以上制程产品为主。下游客户主要包括联华电子、三星等，前五大 客户收入合计占比超过 45%。

　　Toppan（凸版印刷株式会社）成立于1908年，2022年4月，Toppan与日本私募股权公司Integral Corporation成立Toppan photomask，独立其半导体掩膜版业务，并强化半导体掩膜版和 FC-BGA 基板的研发和销售。在技术方面，Toppan同样着 力于开发 EUV 光刻掩膜版，目前已具有量产能力。 Toppan 在全球拥有 8 个生产基地，是世界上唯一一家在北美、欧洲、亚洲均设有生产基地的供应商。Toppan 上海工厂以 生产 66/55nm 制程掩膜版为主，2019 年起开始生产28/14nm 的先进制程掩膜版。Toppan 的竞争优势在于生产和销售网络 遍布全球，以应对地缘风险，客户源较稳定。 2022 财年，Toppan 电子事业部（包含半导体业务和显示元器件业务）共实现营业收入 2553 亿日元，同比增长20.6%，半 导体业务实现营收 1591 亿日元，占比超 60%。展望 2025 年，公司中期计划实现营业收入 2950 亿日元，半导体业务占比 将进一步提升。

　　DNP（大日本印刷株式会社）成立于1876年，涉及以印刷技术为核心的多个业务领域，是世界上首次采用多电子光束绘制 设备制造掩膜版的企业，掩膜版产品不仅可用于当下最先进的 EUV 光刻，还可用于 5nm 高端制程。此外 DNP 还通过与 IMEC（比利时微电子研究中心）合作，推进 3nm 及以下的更高制程产品的工艺研发。 2022 年 11 月，DNP 宣布拟投资 200 亿日元，在位于日本福冈县北九州市的黑崎工厂新设产线，用于生产 OLED精细金属 掩膜版。新产线 年上半年投产。扩产后，DNP 将凭借在智能手机应用掩膜版市占率第一的优势向平板、笔记 本电脑方向扩大业务量。 2022 财年 DNP 电子业务板块实现营收 2036 亿日元，毛利率为 22%。在电子业务中，引线框架和半导体封装组件销售额 均有所下滑，只有掩膜版业务增长强劲，带动了电子板块销售额实现同比增长。展望 2025 年，公司预计在电子业务板块实 现 2300 亿日元的营业收入。

　　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 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 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。

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