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掩膜版行业研究报告

来源:bb平台体育下载    发布时间:2024-04-24 11:54:50

  二、新技术、新产业、新业态、新模式等方面近三年的发展状况和未来发展的新趋势 26

  目前,在泛半导体领域,根据是否使用掩膜版,光刻技术大致上可以分为直写光刻与掩膜光刻。其中,掩膜光刻可进一步分为接近/接触式光刻以及投影式光刻。

  掩膜光刻由光源发出的光束,经掩膜版在感光材料上成像,具体可分为接近、接触式光刻以及投影光刻。相较于接触式光刻和接近式光刻技术,投影式光刻技术更先进,通过投影的原理能够在使用相同尺寸掩膜版的情况下获得更小比例的图像,以此来实现更精细的成像。

  目前,投影式光刻在最小线宽、对位精度、产能等核心指标方面能够很好的满足各种不同制程泛半导体产品大规模制造的需要,成为当前IC前道制造、IC后道封装以及FPD制造等泛半导体领域的主流光刻技术。

  直写光刻也称无掩膜光刻,是指计算机控制的高精度光束聚焦投影至涂覆有感光材料的基材表面上,无需掩膜直接进行扫描曝光。直写光刻根据辐射源的不同大致可进一步分为两大主要类型:一种是光学直写光刻,如激光直写光刻;另一种是带电粒子直写光刻,如电子束直写、离子束直写等。直写光刻在泛半导体领域中的掩膜版制版及器件制造中的技术特征如下:

  直写光刻技术能够在计算机控制下按照设计好的图形直接成像,容易修改且制作周期较短,成为目前泛半导体掩膜版制版的主流技术。其中,激光直写光刻技术是指计算机控制的高精度激光束根据设计的图形聚焦至涂覆有感光材料的基材表面上,无需掩膜,直接进行扫描曝光的精密、微细、智能加工技术,主要使用在于FPD制造所需的掩膜版制版及IC制造所需的中低端掩膜版制版领域。带电粒子直写光刻技术与激光直写光刻技术的原理相同,只是将辐射源用带电粒子束取代激光光束,可以在一定程度上完成更高的光刻精度,主要使用在于IC制造所需的高端掩膜版制版领域。

  直写光刻技术受限于生产效率与光刻精度等方面因素,目前还不足以满足泛半导体产业大规模制造的需求。根本原因:一是带电粒子直写光刻技术的生产效率较低,且在大规模生产中会产生较为严重的邻近效应(电子散射会导致电子的运动方向发生偏离,散射电子会超出原有的束斑尺寸范围,对于邻近束斑的非曝光区域,抗蚀剂层吸收了部分偏离束斑尺寸电子的能量而发生曝光),极度影响图形的分辨率及精度;二是激光直写光刻技术受限于激光波长,在光刻精度上不如电子束、离子束等带电粒子直写光刻技术,还不足以满足高端半导体器件制造的需求。

  但是,泛半导体器件具有类型多样化、升级迭代快的特点,特定型号的掩膜版常规使用的寿命相对较短,进一步加剧了高昂的掩膜版投入成本,尤其是新产品研发成本高、周期长。受上述因素影响,行业内企业慢慢地提高了对无需掩膜版的直写光刻设备研发的重视程度,以期提高其生产效率。目前直写光刻技术已在科研、军工以及特种器件等特定领域内实现某些特定的程度的产业化应用。

  (三)掩膜光刻技术和直写光刻技术在泛半导体领域不相同细分市场的应用情况对比

  在泛半导体的产业化生产中,掩膜光刻与直写光刻在下表不同细分市场所要求的光刻精度(最小线宽)有着非常明显差别。具体如下:

  掩膜光刻中的投影式光刻技术发展成熟,在实现高精度的同时还能实现高效的大批量生产,符合大规模IC产业化生产的需求,目前IC前道制造掩膜光刻设备市场被荷兰ASML、日本Nikon、Canon所垄断,其中荷兰ASML处于全球领头羊,国内厂商仅有上海微电子等企业可以在一定程度上完成投影式光刻设备的产业化。在IC制造直写光刻领域,目前芯碁微装、天津芯硕等国内企业可以在一定程度上完成直写光刻设备的产业化,国外竞争对手最重要的包含德国Heidelberg等。

  掩膜版制版基本使用直写光刻技术。采取了激光为辐射源的直写光刻设备领域,主要厂商为瑞典Mycronic、德国Heidelberg等企业,其中瑞典Mycronic处于全球领头羊。国内企业中,芯碁微装、江苏影速、天津芯硕等企业可以在一定程度上完成此类设备的产业化,芯碁微装在激光掩膜版制版领域的技术水平(最小线宽、产能效率等关键指标)已经能够与德国Heidelberg进行竞争。在采用带电粒子束作为辐射源的直写光刻设备领域,主要厂商为日本JEOL、ELIONIX、NuFlare、ADVANTEST以及德国Vistec、Raith等。

  用于掩膜版制版的激光直写光刻设备:在最小线宽、套刻精度、产能效率和CD均匀度等关键技术指标可看出行业内企业技术发展水平。

  在IC后道封装领域,随着半导体产业的持续不断的发展,摩尔定律逐渐减弱,技术节点的变迁以及晶圆尺寸的变化速度逐步放缓。采用更为先进的封装技术成为IC芯片实现更小尺寸、更低成本、更高性能的有效手段,以晶圆级封装WLP)、3D封装、硅通孔(TSV)等封装技术为代表的先进封装技术获得了快速发展。

  目前,在IC先进封装领域,掩膜光刻技术是产业中应用的主流技术,主要厂商以日本ORC、美国Rudolph等日本、欧美地区企业为主,我国企业中仅有上海微电子等企业能够参与市场竞争。

  近年来,针对掩膜光刻在对准的灵活性、大尺寸封装以及自动编码等方面存在局限的情况,日本SCREEN、USHIO等泛半导体光刻设备厂商已经成功研制了用于IC先进封装的激光直写光刻设备。根据全球半导体研究机构Yole Development预测,激光直写光刻技术在IC先进封装领域内的应用将在未来三年内逐步成熟并占据一定的市场占有率,拥有非常良好的市场应用前景。

  根据显示面板制造所使用玻璃基板的尺寸不同,显示面板产品可分为不一样世代。例如,应用于智能手机显示面板制造的多为第6代玻璃基板(尺寸为1,500*1,850mm),应用于65寸电视机显示面板制造的多为10.5代玻璃基板(尺寸为2,940*3,370mm)。

  目前FPD高世代产线均采用投影式光刻技术,在保证曝光精度要求的同时还能实现高效的大批量生产,符合大规模FPD产业化生产的需求。目前,FPD投影式光刻设备的主要厂家包括日本Nikon、Canon、美国Rudolph以及国内的上海微电子等,其中日本Nikon和Canon两家占据FPD高端光刻设备的主要市场份额。

  直写光刻技术在高世代产线中还未有产业化的应用,但是在低世代产线中直写光刻设备可以在一定程度上完成最小线μm的光刻精度,能应用在面板客户小批量、多批次产品的生产以及新产品的研发试制芯碁微装于2018年推出应用在FPD低世代产线的国产OLED显示面板直写光刻自动线μm并且成功获得面板客户的产线验证,该领域国外竞争对手主要有德国Heidelberg等。

  掩膜版是微电子制作的完整过程中的图形转移母版,是平板显示、半导体、触控、电路板等行业生产制作的完整过程中重要的关键材料。掩膜版的作用是将设计者的电路图形通过曝光的方式转移到下业的基板或晶圆上,以此来实现批量化生产。作为光刻复制图形的基准和蓝本,掩膜版是连接工业设计和工艺制造的关键,掩膜版的精度和质量水平会直接影响最终下游制品的优品率。

  以TFT-LCD制造为例,利用掩膜版的曝光掩蔽作用,将设计好的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,其制作的完整过程需要经过多次曝光工艺,利用掩膜版的曝光掩蔽作用,在半导体晶圆表明产生栅极、源漏极、掺杂窗口、电极接触孔等。

  掩膜版最重要的原材料是掩膜基板,掩膜基板作为掩膜版图形的载体,对掩膜版产品的精度和品质起到重要作用。

  根据基板材料的不同,产品能分为石英掩膜版、苏打掩膜版和其他(干版、凸版和菲林等)。具体介绍和图示如下:

  以高纯石英玻璃为基材,具有高透过率、高平坦度、低线胀系数等优点,通常应用于高精度掩膜版产品。

  以苏打玻璃为基材,相比石英玻璃具有更高的膨胀系数、更低的平坦度,通常应用于中低精度掩膜版产品。

  凸版是以紫外固化聚氨酯类树脂为基材,大多数都用在液晶显示器(LCD)制作的完整过程中定向材料移印。

  根据下游应用行业的不同,分为平板显示掩膜版、半导体掩膜版、触控掩膜版和电路板掩膜版。详细情况如下:

  1、薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)制造,包括TFT-Array制程和CF制程;2、有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)制造;3、扭曲/超扭曲向列型液晶显示器(TN/STN-LCD)制造;

  在平板显示领域,根据掩膜版尺寸的不同,掩膜版可划分为不同的世代,目前主要的世代线代。

  1、集成电路(IC)制造;2、集成电路(IC)封装;3、半导体器件制造,包括分立器件、光电子器件、传感器及微机电(MEMS)等;4、LED芯片外延片制造;

  掩膜版产品诞生至今约60多年历史,因其是电子制造业制程中使用的生产制具,技术演变较慢。掩膜版下游运用广泛且不一样的行业对掩膜版的性能、成本等要求不同,使得不同代别产品存续交叠期长,如第二代掩膜版诞生于二十世纪60年代初,至今仍在PCB、FPC、TN/STN等行业使用。

  掩膜版产品的优点主要是其在转移电路图形过程中的精确性和可靠性,未来潜在的替代风险是无掩膜技术的大规模使用,但现阶段无掩膜技术因仅能满足精度要求相比来说较低的行业(如PCB板)中图形转移的需求,且其生产效率低下,而不足以满足对图形转移精度要求高以及对生产效率有要求的行业运用,故不存在被快速迭代的风险。

  掩膜版生产工艺流程最重要的包含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。

  1、CAM(图档处理):通过电脑软件处理,将产品图档转化成为光刻机能够正常识别的格式;同时对产品原始图形/图档进行某些特定的程度的设计、排布、特殊补正(如DCM、OPC)等,对产品图形及后续工序起到某些特定的程度的补偿、优化等作用。

  2、光阻涂布:在已经沉积了铬膜的基板上,涂布一定厚度和均匀性的光阻,通过烘烤的方式使光阻固化,使得基板能够在特定波长的光束下发生光化学反应,后续通过显影、蚀刻等化学制程得到与设计图形一致的铬膜图形。

  3、激光光刻:将设计图形的数据转换成激光直写系统控制数据,由计算机控制高精度激光束扫描,利用一定波长的激光,对涂有光阻的掩膜基板按照设计的图档进行激光直写,从而把设计图形直接转移到掩膜上。

  4、显影:利用化学药液(显影液)与光阻的相互作用,将曝光部分的光阻去除,未曝光部分与显影液不反应而得以保留,从而得到与设计图形一致的光阻图形。

  5、蚀刻:经过显影工序后,利用化学药液(蚀刻液)与铬膜的化学反应将未被光阻保护的铬膜去除,有光阻保护的铬膜不与蚀刻液反应而得以保留。

  6、脱膜:经过蚀刻工序后,利用化学药液与光阻的化学反应,将掩膜版上残留的部分光阻全部去除,最终得到与设计图形一致的铬膜图形。

  7、清洗:利用化学药液与纯水对掩膜版进行清理洗涤,得到表面具有一定清洁度规格的掩膜版产品。

  8、宏观检查:利用不一样光源、光强的灯源,对掩膜版表明上进行宏观(目视)检查,以确定掩膜版表面是不是真的存在缺陷(Defect)、条纹(Mura)、颗粒(Particle)等不良。

  9、自动光学检查(AOI检查):利用一定波长、光强的光源获取被测产品的图形,通过传感器(摄像机)获得检测图形的照明图像并数字化,然后通过相应的逻辑及软件算法作比较、分析和判断,以检查产品表面缺陷(Defect),如线条断线(Open)、线条短接(Short)、白凸(Intrusion)、图形缺失等。

  10、精度测量与校准:利用高精度测量设备,对掩膜版图形的线/间(CD)精度及均匀性、总长(TP)精度、位置(Registration)精度等做测量,以确认产品精度指标是否在要求规格内;同时利用测量设备的测量结果和相关算法,对掩膜版、设备平台做校正和补偿,满足产品要求。

  11、缺陷处理:针对断线、白凸及图形缺失等缺陷,采取了激光诱导化学气相沉积(LCVD),在掩膜基板上沉积形成薄膜做修复;针对铬残、短路等缺陷,采用一定能量激光进行切除。

  12、贴光学膜:采用聚酯材料制造成的光学膜(Pellicle),将其贴附在掩膜版的表面,起到保护掩膜版表面不受灰尘、脏污、颗粒等污染的作用。

  掩膜版的主要原材料包括掩膜基板、光学膜、化学试剂以及包装盒等辅助材料,掩膜版主要使用在于平板显示、半导体、触控和电路板的制作的完整过程,是必不可少的关键材料之一。平板显示、半导体等中游电子元器件厂商的终端应用最重要的包含消费电子(电视、手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备)、家用电器、车载电子、网络通信、LED照明、物联网、医疗电子以及工控等领域。掩膜版产业链的情况如下图:

  掩膜版生产的全部过程是通过光刻工艺及显影、蚀刻、脱膜、清洗等制程将微纳米级的精细电路图形刻制于掩膜基板上,生产呈现高度定制化和自动化特点。核心生产设备和产能瓶颈是光刻机,光刻采取了激光直写像素化图形的方式进系整个掩膜版制作的完整过程中最为耗时的工序。为合理调配产能,行业内公司一般会用每条产线配置一台光刻机、多条产线共用其它后段设备的方式来进行生产线布局。

  掩膜版制版基本使用直写光刻技术。采取了激光为辐射源的直写光刻设备领域,主要厂商为瑞典Mycronic、德国Heidelberg等企业,其中瑞典Mycronic处于全球领头羊。具体参见“第一章/一、光刻技术介绍/(三)掩膜光刻技术和直写光刻技术”

  截至2020年12月31日,公司有8条产线条产线台光刻机,其它后段生产设备如检查设备、测量设备、清理洗涤设施等则采用搭配共用的方式;成都路维有2条产线台光刻机,其它后段生产设备如涂布设备、清理洗涤设施、检查及贴膜系统、测量设备、自动搬运系统等则采用搭配共用的方式。以光刻机列示产线分布及设备应用情况如下:

  掩膜版包括石英掩膜版和苏打掩膜版,两种产品主要不同之处在于基板材料的不同,但主要生产工序完全相同且产能瓶颈均为光刻环节。光刻采取了激光直写像素化图形的方式来进行,系整个掩膜版制作的完整过程中最为耗时的工序。由于掩膜版属于高度定制化的产品,不一样的产品的光刻时间受到尺寸、精度和图形的复杂程度等多种因素影响,以产品数量定义的产能并不能直观的反映公司的产能情况,因此以光刻机的实际运行时间与理论运行时间来推算其产能利用率。

  在生产中,公司依据订单需求和产线运作情况安排生产,同一台光刻机既用作生产石英掩膜版,也用作生产苏打掩膜版,因此合并计算石英掩膜版和苏打掩膜版的产能利用率。

  注2:光刻机实际工时指光刻机实际进行光刻作业的工时,包含生产活动和研发活动;

  注4:设备利用率=光刻机实际工时÷光刻机理论工时=(光刻机实际生产工时+光刻机实际研发工时)÷光刻机理论工时

  截至2019年6月30日,公司前十大设备及其大多数来自、账面原值、账面净值、成新率情况如下表所示:

  上游原材料使用的基板主要为合成石英。被用来制作光掩膜版的玻璃包括合成石英、硼硅玻璃和苏打玻璃,其中合成石英最为化学稳定,具有高硬度、低线胀系数和透光性强等优势,适用于较高精度要求的产品生产,大范围的应用于LSI用光掩膜、FPD用大型掩膜的制造。但是石英成本高,现在倾向于发展高质量的合成石英材料,它可提供宽的光投射区域、低的杂质含量和少的物理缺陷,并且随着低膨胀率和深UV的要求变得逐渐广泛。

  合成石英的制造难度大。目前最大多数都用在亚微米光刻的投影光掩膜版衬底材料是合成石英,合成石英是用SiCI4作为原料,采用气相沉积(CVD)生产合成其原理是将易挥发的液体SiCI4在载料气体的带动下,进入氢气氧气燃烧气中与水蒸气反应生成不定型二氧化硅,并沉积在高温旋转的靶材上,最终熔化形成高纯石英玻璃。合成石英具有宽的光投射铝区域,低的杂质含量和少的物理缺陷的特性。

  光掩膜版上游材料:光掩膜版基板长期依赖进口,原材料国外垄断。目前,光掩膜版上游原材料厂商大多分布在在日本和韩国,国内有数家企业有能力生产,但大多分布在在中小尺寸,产品应用行业也多在TP、PCB等低端行业,对于半导体用高精度及高世代面板用基材,基本被日韩垄断。

  大型综合性化工企业高端光掩膜版基板龙头。日本信越化学司于1926年成立,基本的产品为高科技材料(PVC、大尺寸硅片等),其研发中心和制造工厂分布在亚洲、欧洲、北美和南美多个地区。2018年,公司海外营收占比达70%以上,拥有专利20000余项营业收入达到37亿美元,同比增长19.9%;税后利润近21亿美元,同比增长15.6%。信越化学产品体系涉及到半导体产业链多个环节,光掩膜版、半导体硅片等产品技术水平与市场占有率均为全球第一。目前,信越化学在28纳米以下的特征线宽市场的光掩膜版基板市场占有率达到近50%,稳居市场龙头。

  技术向光掩膜版基板下游扩展有明确的产能扩张计划。信越化学是全球第一家实现大规格合成石英基板量产的公司,并在此基础上将技术向下游扩展。在石英光掩膜版基板完工的下一步工艺为镀遮光层。传统遮光层材料为铬,而信越化学开发了新的镀膜工艺,用钼硅二元材料OMOG基板上不透明的MoSi)作为遮光层取代了传统所用的铬,进一步提升了遮光层的稳定性,蚀刻性能更优异。与只能生产光掩膜版基板而没有办法进行镀膜的同业公司相比,信越化学的镀钼硅二元遮光层石英基板更具竞争力。2018年,信越化学宣布将投入约1.25亿美元用于扩大光掩膜版石英基板产能,目标增加1.3倍产能,整体计划预计在2021年4月完工以满足光掩膜版基板市场日益增加的需求。

  国际石英行业龙头,高纯度合成石英产品是第十代LCD光掩膜版基板的首选材料。日本东曹成立于1935年,是一家全球性、综合性化工企业,业务涉及石油化学工业、无机化工、精细化工、电子材料、医疗诊断和食品制造等领域。

  2018年,公司营业收入达到12.1亿美元,同比增长17.4%,归母净利润达到8,000万美元,同比增长17.4%。其全资子公司东曹石英的天然石英及合成石英产品技术位于世界前列,以气泡等缺陷少、纯度高著称。其ES系列合成石英各项纯度指标均低于常规的检测极限(10ppb是第十代LCD光掩膜版基板的首选材料,并大范围的使用在尖端光刻机(KrF和ArF)和其他光学用途。

  日本老牌光学玻璃公司,从1986年起涉足石英玻璃。尼康光学材料公司自1917年成立以来,就一直专注于高品质光学玻璃的研制和生产。在这90余年间,尼康对玻璃材料的研发和尼康光学设计并行推进,并且坚持采用公司独有的玻璃熔解设备生产玻璃产品。公司的业务包括半导体设备、平面显示器、信息和通讯设备和测量仪器。公司从1986年起开始研发石英玻璃,并在2007年开始生产第十代LCD液晶掩膜基板。

  国内石英行业龙头,打破国外垄断,助力半导体及平面显示器国产化。菲利华成立于1966年,经过50余年的发展,目前已具备生产半导体和光学用大尺寸合成石英材料的能力,是国内唯一一家可以生产大尺寸光掩膜基板的企业,也是高端光学用高精密光学合成石英材料的供应厂商。公司2020年营收8.64亿元,归母净利润2.38亿元,同比增长24%。受益于市场需求量开始上涨和公司产能扩张,公司近两年业绩维持高速增长。

  公司是国内唯一一家通过三家半导体设备国际巨头认证的公司,也是国内唯一一家可大规模生产光掩膜版基板的企业。公司的石英材料于2011年通过TEL(东京电子)半导体材料认证后,又陆续获得Lam(泛林)和AMAT(应用材料)的认证,且认证产品规格继续增加,目前Lam认证的规格已达22种,AMAT认证的规格有18种。2018年这三家巨头在半导体设备领域合计市场占有率达3%。公司目前已完成了G8代石英基板生产技术的定型,形成了G4到G8代的完整产业链打破了长期以来国外垄断。同时公司已与日韩和国内掩模版厂商建立了良好的合作伙伴关系,未来有望在半导体国产化进程中受益。

  公司创立于2003年8月,位于长沙国家高新技术产业开发区麓谷,注册资本金10596.53万元,由湖南电子信息产业集团有限公司控股,最终控制主体为湖南湘投控股集团有限公司。

  公司采用当前世界最先进生产、检测设备和工艺技术,结合公司独创技术,建成能够生产75×75mm至700×800mm各种规格的溅射匀胶铬版生产线,产品大范围的应用于新型平板显示器件、集成电路、精细光学、线路板、微纳加工及激光防伪等多种产业的光掩膜制作。

  由于境外供应商起步较早,掌握的玻璃基板抛光、清洗和涂胶技术成熟度较高,其提供的苏打基板与湖南普照供应的苏打基板相比品质较高。目前,湖南普照提供的苏打基板在平整度、缺陷控制以及光刻胶的有效寿命上与境外供应商仍存在一定差距。

  从产业链来看,掩膜版产业位于电子信息产业的上游,掩膜版是下游平板显示、半导体、触控等行业生产制作的完整过程中的核心材料之一。掩膜版行业的发展与其下业的发展紧密关联,下业市场规模的一直增长也为掩膜版行业提供了更为广阔的市场空间。

  随着人们消费的一直在升级,屏幕的大尺寸化已成为平板显示持续的演进方向。液晶电视的平均尺寸每年维持一定幅度的提升,根据Omdia的统计及预测,

  2018年平板电视面板的平均尺寸为44.3英寸,至2026年将提升至52.2英寸。

  受终端应用趋向大尺寸化的发展的新趋势影响,面板世代数不断演进,从1988年的第1代(G1)面板发展到2018年的第11代(G11)面板,掩膜版的世代也相应演进,详细情况如下图:

  根据Omdia的数据,2016年全球G10及以上世代掩膜版的销售额为51.75亿日元,占全球掩膜版销售额的比例为8%;2019年G10及以上世代掩膜版的出售的收益为157.51亿日元,占全球掩膜版销售额的比例为16%。2016年至2019年,全球G10及以上世代掩膜版的销售额年均复合增长率达44.92%。

  显示面板产能转向国内,大陆厂商凭借高世代线占据后发优势。根据Omdia的数据,2019年大陆显示面板产能占全球显示面板产能的比例达到40.90%。2020年有望达到50.30%。

  从面板厂商份额排名来看,Omdia 预计 2020 年排名前五的面板厂商依次为京东方、LG、华星光电、群创光电和三星,其中中国大陆的面板厂商京东方和华星光电将占据全球面板产能的 34.10%。

  平板显示面板趋向大尺寸,且全球平板显示行业的产能正在加速向大陆转移,将为我国掩膜版的市场带来强劲的发展动力。

  根据国际半导体产业协会(SEMI)的统计分析,2019年半导体制造材料的市场规模达322亿美元,半导体材料中成本占比最高的是硅片,占比约为37%;其次就是掩膜版与半导体气体,分别占比约13%。由此可见,掩膜版是半导体芯片制造的关键材料。

  SEMI多个方面数据显示,全球半导体销售额在2018年创下4,688亿美元的纪录之后,2019年全球半导体销售额下降了12%,根本原因是宏观环境的不利变化。2019年全球贸易摩擦加剧,制造业生产和国际投资呈收缩态势,商业信心受到冲击,全球经济稳步的增长趋缓,半导体产业整体处于低谷期。但从历史数据看,全球半导体市场呈现明显的周期性,在智能汽车、人工智能、物联网、5G通信等快速地发展的新兴领域带动下,全球半导体产业或迎来新一轮的迅速增加期。半导体市场未来增长空间广阔,对半导体掩膜版的市场需求可观。

  尽管2019年外部宏观环境不利,半导体产业处于低谷期,但以SiC、GaN为代表的第三代半导体产业步入发展快车道,实现逆势增长。综合参照Yole与Omdia的数据,2019年SiC电力电子器件市场规模约为5.07亿美元,GaN电力电子器件市场规模约为0.76亿美元。第三代半导体产品渗透速度加快,应用领域不断扩张,汽车电子、5G通信、快充电源及军事应用等几大动力带领第三代半导体市场快速增长。在SiC领域,Yole预测SiC电力电子器件的市场规模2023年将增长至14亿美元,复合年增长率接近30%,驱动因素是新能源汽车的加速渗透;在GaN领域,Omdia预测GaN电力电子器件市场2024年预计将达到6亿美元,大多数来源于于快充市场的增长。

  第三代半导体具备高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优越性能,契合节能减排、人机一体化智能系统、信息安全等国家重大战略需求,是支撑新一代移动通信、新能源汽车、高速轨道列车、能源互联网等产业自主创新发展和转变发展方式与经济转型的重点核心材料和电子元器件,已成为全世界半导体技术和产业新的竞争焦点。第三代半导体是我国重点鼓励发展的产业,我国第三代半导体的发展也将拉动我国半导体掩膜版的市场需求。

  光刻掩膜技术是决定半导体产品技术发展的主要动力。半导体掩膜版的技术更新大多数表现在图形尺寸、精度及制造技术等方面。半导体产品技术节点由130nm、100nm、90nm、65nm等慢慢地发展到28nm、14nm、7nm、5nm等;在半导体掩膜版制造技术方面,半导体掩膜版也从激光直写光刻、湿法制程、光学检测等慢慢地发展为电子束光刻、干法制程、电子显微检测。同时,相移掩膜技术(PSM)、临近光学效应修正(OPC)技术等也慢慢变得多的应用于先进制程半导体掩膜版制造领域。

  触控与显示互相独立,外挂式触控覆盖在显示器屏幕上。内嵌式触控,其原理是LCDVcom层划出多个区块,来作为触控感应,其制程工艺是在LCD面板的Array制程中同步完成,以此来实现了触控与显示的融合。内嵌式触控具有轻薄、窄边框、简化供应链的优势,自诞生以来发展迅猛。据Omdia统计,2020年内嵌式触控在手机应用上的占比将超过85%,同时内嵌式触控正在快速的向平板电脑、笔记本电脑及车载触控领域渗透。

  触控技术的发展使得面板厂商摆脱显示屏单一的显示功能,让显示屏成为公众功能汇聚交互的平台是面板厂未来的发展趋势。对于掩膜版厂商来说,显示面板厂商正在不断整合触控掩膜版的需求,触控掩膜版的客户群体将由外挂式触控厂商转向内嵌式触控的平板显示厂商客户。

  掩膜版作为平板显示、半导体制造等下业的关键材料,其技术、规格的发展与下游终端产品的技术需求具有较强的联动性。最近三年及可预期的未来, 掩膜版朝着大尺寸与高精度的方向发展,且半色调掩膜版逐渐兴起并快速发展。

  随着人们消费的一直在升级,屏幕的大尺寸化已成为平板显示持续的演进方向。这主要是因为平板显示新的画质规格提升都集中在大尺寸和超大尺寸上,尤其是55英寸及以上的产品。这些规格的改善包括8K分辨率、mini LED背光、量子点背光(QLED)、高色域、超窄边框、四面超窄边框、超纤薄、高动态范围(HDR)对比度等。由于这些新功能在32英寸、43英寸、50英寸这样的小尺寸上都没办法实现,所以55英寸及以上的显示产品的需求持续升温。

  面板的世代数是按照产线所应用的玻璃基板的尺寸划分,总体来说,面板代数越高,面板的玻璃基板尺寸越大,切割的屏幕数目越多,利用率和效益就越高。大尺寸屏幕的需求增加引领全球平板显示产业向8+代线寸电视套切,实现94%的切割效率;10.5代线%以上的切割效率。

  近几年面板厂商积极投资与扩产大尺寸世代线,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。

  平板显示技术持续更新与发展,加之 5G 传输技术同步推进,超高清视频产业高质量发展前景广阔。《超高清视频产业高质量发展行动计划(2019-2022 年)》指出,“到2022 年,我国超高清视频产业总体规模超过 4 万亿元、4K 产业生态体系基本完善,8K 关键技术产品和产业化取得突破。8K 电视终端销量占电视总销量的比例超过 5%,同时超高清视频用户数达到 2 亿”。

  高分辨率终端显示产品的不断渗透与发展也必然会带动掩膜版朝着高精细化的方向发展。掩膜版作为平板显示制造过程的关键材料,对面板产品的精度起决定性的作用,这也代表着对掩膜版的精度提出了更高的技术方面的要求。如下图所示,近年来随着平板显示解析度逐步的提升,TFT 半导体主动层材料已逐步采用LTPS/Oxide 技术,并朝着 LTPO(低温多晶氧化物)等新技术演变。对于掩膜版的配套技术方面的要求,大多数表现在曝光分辨率(最小线宽线缝)、最小孔或方块、CD 均匀性以及套合精度的不断提升。

  在半导体方面,由于我国产业链布局较晚,起步于封测环节,近年才进入快速地发展期,封测仍是国内半导体行业的主要细领域,半导体产品制程节点由130nm、100nm、90nm、65nm等慢慢地发展到45nm、28nm、14nm、7nm等,目前境内芯片主流先进制造工艺为28nm,境外主流为14nm,最先进半导体制程节点已确定进入到3/5nm节点领域。半导体掩膜版技术更新大多数表现在图形尺寸、精度及制造技术等方面。以掩膜版最小图形尺寸为例,180nm制程节点半导体产品所对应的掩膜版最小图形尺寸为750nm,65nm制程节点产品对应260nm,28nm制程节点产品对应120nm。能够准确的看出,半导体掩膜版图形尺寸及精度随着半导体技术节点的演化而逐步提升,目前主流制程在100~400nm工艺区间。

  掩膜版精度的提升,主要体现为对基板材料和生产的基本工艺的进一步升级。在基板材料上,石英基板与苏打基板相比,具有高透过率、高平坦度、低线胀系数等优点,通常应用于对产品图形精度要求比较高的行业,因此基板材料逐渐由苏打基板转为石英基板。生产的基本工艺方面,随着集成电路技术节点的推动,对于掩膜版CD精度、TP精度、套合精度控制、缺陷管控等环节提出了更高的要求。

  TFT掩膜版大多数都用在TFT黄光制程,包含TFT-Array工序和CF工序,分别利用掩膜版的曝光隐蔽作用完成TFT-Array和CF的图形制作。按照掩膜版膜层透光效果划分,可将TFT掩膜版分为二元型掩膜版(Binary-Mask)和多色调或多灰阶掩膜版(Multi-ToneMask,MTM)。MTM包含灰阶掩膜版(Gray-ToneMask,GTM)和半色调掩膜版(Half-ToneMask,HTM)两种产品。与二元掩膜版相比,多灰阶掩膜版中两种产品的作用都是实现曝光过程中的部分透光功能,但由于半色调掩膜版具有图形设计方便、透过率可控等优点,目前已成为各大面板厂商主要选择的产品。

  以TFT-Array制造为例,使用半色调掩膜版可以将Array光刻工艺中的5道光刻工序简化成4道光刻工序,减少掩膜版的使用数量,降低TFT-LCD制造成本,提高生产效率。

  随着新型显示技术不断呈现大尺寸、无边框、高精细、柔性化的发展形态趋势,半色调掩膜版在各大面板厂商中的生产的基本工艺中兴起并加快速度进行发展,国内华星光电、京东方、中电熊猫等面板巨头已经在G5/G6/G8.5/G11等生产线上导入半色调掩膜版及相关工艺技术。

  掩膜版的主要原材料为掩膜基板,即涂有光阻和镀铬的玻璃基板。掩膜基板的质量,对掩膜版产品最终品质具有重大影响。因此,为降低原材料采购成本和控制终端产品质量,国际领先的掩膜版企业陆续向上游原材料行业延伸,部分企业已经具备了研磨、抛光、镀铬、光阻涂布等掩膜版全产业链的技术能力。

  在平板显示掩膜版领域,Omdia研究报告显示,2016年至2019年全球平板显示掩膜版的市场规模增长较为迅速,2019年全球平板显示掩膜版的市场规模约为990亿日元,2016年全球平板显示掩膜版的市场规模约为678亿日元,2016年至2019年的年均复合增长率达13.43%。

  2019年市场规模较2018年同比增长8.2%,受新冠疫情影响,2020年平板显示掩膜版市场规模约为922亿日元,较2019年将下降6.9%,但平板显示掩膜版市场将自2020年下半年起逐渐实现复苏,2021年市场规模预计将增长至1,010亿日元(约合人民币60亿元)。

  分地区来看,自2018年起中国大陆超越韩国成为全世界第一大平板显示掩膜版市场,Omdia预计自2020年开始中国大陆的掩膜版市场规模占比将超过50%。

  在半导体掩膜版领域,SEMI统计多个方面数据显示,自2012年起全球半导体掩膜版市场保持快速地发展的态势,在经过连续七年的增长后,2019年全球半导体掩膜版市场规模达到41亿美元。SEMI预计未来全球半导体掩膜版市场将继续保持稳健的增长,2021年市场规模将超过44亿美元。

  2017年韩国超越北美市场,成为全世界第二大半导体掩膜版市场。2019年,全球前三大半导体掩膜版市场依次为台湾、韩国和北美,占比分别为37.92%、20.91%和19.33%。

  随着我国半导体产业占全球比重的逐步提升,我国半导体掩膜版市场规模也逐步扩大。2019年中国半导体掩膜版市场规模为1.44亿美元,预计2021年将达到1.95亿美元,年均复合增长率达16.32%。5G、人工智能、物联网等新技术的加快速度进行发展,也为我国半导体市场带来了新的增长点。同时,SiC、GaN等第三代半导体以其高热导率、高击穿场强等特点,在国防、航空、航天、光学存储、激光打印等领域有着重要的应用前景。在国家政策支持和市场需求驱动下,我国第三代半导体产业得到加快速度进行发展,已基本形成了涵盖上游衬底、外延片,中游器件设计、器件制造及模块,下游应用等环节的产业链布局,这也将有力带动我国半导体掩膜版市场快速发展。

  行业内主要企业包括:美国的福尼克斯及其韩国子公司PKL,韩国的LG-IT,日本的SKE、HOYA、Toppan、DNP,中国台湾的台湾光罩和中国大陆的清溢光电、路维光电,同行业公司基本情况如下:

  福尼克斯成立于1969年,于1987年在美国纳斯达克市场(NASDAQ)上市,股票代码PLAB。福尼克斯目前在全世界内拥有九家工厂,基本的产品为集成电路和平板显示用掩膜版。

  PKL成立于1995年,主要生产半导体和平板显示用掩膜版。PKL于2005年被福尼克斯(Photronics)收购,成为其子公司。

  LG-IT为韩国LG集团子公司,成立于1970年,于2008年在韩国证券交易所上市,股票代码011070。LG-IT主要为汽车,移动,物联网,显示器,半导体,LED等行业开发关键材料和组件,其产品有摄像头模组、掩膜版和胶带基材等。

  SKE成立于2001年,由SHASHINKAGAKUCo.,LTD的电子部门拆分而来,于2003年在东京证券交易所上市,股票代码6677。SKE的基本的产品为平板显示用掩膜版,拥有G10和G11掩膜版生产线。除掩膜版外,SKE的产品还包括印刷电子、射频识别产品和医疗电子。

  HOYA成立于1941年,于1961年在东京证券交易所上市,股票代码7741。HOYA是一家专业生产光学玻璃的制造商,主要使用在于信息技术和医疗保健领域,产品涵盖眼镜、医用内窥镜、眼内透镜、光学透镜以及电子器件(包括半导体掩膜版及其基板、平板显示用掩膜版以及硬盘用玻璃磁盘)。

  Toppan成立于1908年,于1949年在东京证券交易所上市,股票代码7911。Toppan是一家多元化的大型集团公司,其业务分为以下八个模块:内容创作、安防解决方案、营销传播、纸质包装、阻隔薄膜、装饰材料、显示元器件(彩色滤光片、金属掩膜版等)以及半导体解决方案(包括半导体用掩膜版、半导体封装等)。

  DNP成立于1876年,于1949年在东京证券交易所上市,股票代码7912。DNP的业务领域大致上可以分为四部分:一是信息沟通(印刷出版业务、营销、信息安全等),二是包装材料(食品包装、装饰材料、锂电池包装等),三是电子科技类产品(彩色滤光片、半导体用掩膜版、光学膜等),四是饮料业务。

  台湾光罩成立于1988年,于1995年在台湾证券交易所上市,股票代码2338。公司的基本的产品为IC用光罩,目前可以量产0.18、0.15、0.11及0.09微米的光罩。

  清溢光电成立于1997年,于2019年在上交所科创板上市,股票代码688138。清溢光电主要是做掩膜版的研发、设计、生产和销售业务,产品主要使用在于平板显示、半导体芯片、触控、电路板等行业。

  路维光电成立于2012年,公司已具有G2.5-G11全世代掩膜版生产能力,可以配套平板显示厂商所有世代产线nm制程节点半导体掩膜版量产,满足先进半导体芯片封装和器件等应用需求。

  由于掩膜版行业专业性较强、进入壁垒较高,目前A股市场中上市公司仅有清溢光电(路维光电科创板IPO申报中)。境外的掩膜版市场,领先的掩膜版厂商有福尼克斯、SKE、HOYA、Toppan、台湾光罩等,大部分国际掩膜版厂商属于大型综合性集团的下属公司,掩膜版业务占集团业务体量比重较低,掩膜版业务的经营数据未公开披露。福尼克斯、SKE、台湾光罩作为全球掩膜版行业的领先企业,其产品以掩膜版为主。

  注2:福尼克斯为美国纳斯达克上市公司,其会计年度为每年11月至次年10月;SKE为日本东京证券交易所上市公司,其会计年度为每年10月至次年9月。

  注3:福尼克斯、SKE和台湾光罩的原币单位分别为“千美元”、“百万日元”和“新台币千元”。为增强可比性,表中列示以人民币为单位的收入数据,系根据每年中国人民银行公示的人民币汇率中间价平均数与中国台湾银行公示的新台币汇率收盘价平均数而换算。

  在平板显示领域,日韩的掩膜版厂商处于垄断地位。根据知名机构 Omdia 统计,2019年度全球各大掩膜版厂商平板显示掩膜版的销售金额情况前五名分别为 SKE、HOYA、LG-IT、PKL 和 DNP,前五名掩膜版厂商的合计销售额占全球平板显示用掩膜版销售额的比例约为 90%。

  国内公司在销售规模及市场地位方面与国际领先厂商存在差距,路维光电招股说明书显示:公司成功建设国内首条G11平板显示掩膜版生产线,并在半色调掩膜版领域实现技术突破,经过公司的自主研发,公司已掌握G2.5~G11全世代掩膜版制造技术,涵盖a-SiTFT、LTPS-TFT、AMOLED、Micro-LED等显示技术,公司TFT-LCD、AMOLED掩膜版产品的CD精度控制在80nm、TP精度控制在300nm,达到国内先进水平。

  半导体芯片掩膜版的主要参与者为晶圆厂自行配套的掩膜版工厂(captive suppliers)和独立第三方掩膜版生产商。由于用于芯片制造的掩膜版涉及各家晶圆制造厂的技术机密,因此晶圆制造厂先进制程(45nm以下)所用的掩膜版大部分由自己的专业工厂生产,但对于45nm以上等很成熟的制程所用的标准化程度更高的掩膜版,晶圆厂出于成本的考虑,更倾向于向独立第三方掩膜版厂商进行采购。根据SEMI的统计数据,2019年在半导体芯片掩膜版市场,晶圆厂自行配套的掩膜版工厂占据65%的份额;在独立第三方掩膜版市场,半导体芯片掩膜版技术主要由美国Photronics、日本DNP和Toppan掌握,市场集中度高,寡头垄断严重。

  目前我国国产芯片制造能力还较为薄弱,掩膜版等关键的上游材料亦多依赖进口。国内的掩膜版厂商的技术要集中在芯片封测用掩膜版以及100nm节点以上的晶圆制造用掩膜版,与国际领先企业有着较为显著的差距。

  除了销售金额可作为下游市场对掩膜版企业的认可度衡量指标之外,全球各大掩膜版厂商的高端产品亦可代表技术实力水平。

  在AMOLED用高精度掩膜版领域,由于核心技术主要掌握在HOYA、SKE、PKL等境外厂商手中,这一些企业对于掩膜版的关键技术进行了较为严格的封锁,所以导致境内厂商在技术上与境外专业厂商相比存在一定的差距。

  我国光掩膜版制造大多分布在在少数企业和和部分科研院所。面板领域,国内能够配套TFT用光掩膜版的企业只有路维光电和清溢光电,主要是针对G85以下光掩膜版;在半导体领域,少数企业如无锡华润、无锡中微等只能制造0.13μm以上steppermask。对于HTM、GTM、PSM等光掩膜版全部依赖进口。

  以其价格有优势和生产周期赢得了不少用户。该企业掩模产品特征尺寸在0.8μm-3μm占据了国内中档产品50%左右的市场。目前新品掩模年产里为8000片左右,工作掩模年产量为3万片。制造设备和较完善的质里检测系统,生活周期一般在5-8天左右。有关在清洗工艺技术上的支持方面还属提高阶段,因此虽然在设备上和上海凸印接近,其制版水平还有上升的空间。

  中国科学院微电子中心光掩模及微细加工实验室是我国最早从事光掩模技术探讨研究的单位之一,它拥有纳米级束斑的JEX5000LS电子束光刻系统、JBX6AII电子束制版系统和光学制版系统。

  清溢精密光电(深圳)有限公司是国内唯一一家能制造超大面积掩模(面积可达到800mm)的生产企业,它主要制作用于平面显示、液晶显示和印刷业的超大面积特种掩模。

  上海凸版光掩模公司是国内同行中技术较为领先的光掩膜版制作企业。它于1996年由原杜邦公司投资建成,2004年10月.为日本凸版印刷公司所收购,目前是该公司的完全子公司。上海凸版拥有MEBESIII电子束制版系统和完善的质量控制管理系统,主要是针对国内外市场和国内的合资企业。掩模的特征尺寸为0.5μm,价格较高,但生产周期短,一般交货期约为2-3天。对于0.5μm以下的制版业务,该公司则通过委托在韩国加工对外服务。光掩膜版月产量为1500-2000片,公司购置了新设备,向0.25μm工艺迈进。

  中芯国际掩模制造厂,起初是为该公司自身内部生产需要配套建设的,产品的特征尺寸为0.25μm-0.18μm。因目前该公司自身产品不能够满足掩模工厂生产需求,故对外通过上海光刻电子作为代理,底价亏本掠夺市场。因此,对上海凸版光掩模公司的业务造成了很大的冲击。

  Photronics(上海)有限公司,位于上海张江地区,由国际著名的掩模专业制造厂美国Photronics公司投资3亿美金建设,建成后为亚洲最大的光掩模厂,可为国内用户更好的提供0.25μm的掩模制作服务。在公司18000平方米的新厂房中,海)有限公司净化厂房的面积超过3000平方米。在制版生产线中,将采用材料公司的ALTA3500与3700图形发生器、日立公司的电子束刻蚀机、KLA-Tencor公司的检测系统和其他先进的制版设备,新工厂在建设中。

  2012年公司成立,从主要经营业务及产品演进过程来看,公司在设立之初承继了路维电子的全部业务。路维电子成立于1997年,成立之初主要是做菲林的生产,产品大多数都用在PCB行业。随着掩膜版技术的演进,掩膜版的主流产品逐渐由菲林迭代至铬版,路维电子于2003年建成第一条铬版掩膜版产线,开始步入TN/STN-LCD领域,而后逐步在高精度铬版掩膜版产品上也取得了一定的研发成果。随着电容式触控技术的兴起与发展,路维电子从2008年左右开始步入触控领域,产品逐步涵盖G+G、G+F、OGS、MetalMesh等技术。在此过程中,其产销规模逐步扩大,根据对下业的市场调查与研究结果,在研发技术环节逐步针对中小尺寸TFT、AMOLED、高精度半导体等开展研究并积累了相当的技术成果与经验。

  随着我国平板显示和半导体产业的加快速度进行发展,以及内嵌式触控技术的转变,公司在2014年左右开始大规模进入平板显示及半导体封装、器件领域。基于自主研发,公司在较短时间内陆续实现了G4、G5、G6TFT-LCD掩膜版、中小尺寸AMOLED及LTPS掩膜版、以及250nm制程节点半导体掩膜版等产品的研发和量产,满足了当时国内平板显示主流产品、半导体芯片封装及器件、先进指纹模组封装等产品应用需求。

  随着国内G10.5、G11高世代显示面板产线高世代掩膜版产线年成功下线TFT掩膜版;在此过程中,公司积极研发半色调(Half-tone)、灰阶(Gray-tone)掩膜版等高端掩膜版制造技术,于2018-2019年陆续下线各世代半色调掩膜版;为适应消费电子、车载、工控等领域对产品精度要求日益提高的需求,公司持续提升半导体掩膜版产品的精度与品质,目前已掌握180nm/150nm节点掩膜版制造核心技术并积累了一定的技术成果,可覆盖第三代半导体相关这类的产品;此外,公司还积极探索掩膜版上游材料领域,对光阻材料特性进行深入研究,分别于2016年、2018年自主开发了中小尺寸和大尺寸掩膜版光阻涂布技术,打破了国外技术垄断。

  自设立以来(包括路维电子时期),公司一直从事掩膜版的研发、生产和销售,公司的主营业务、主要经营模式等均未出现重大变化。公司紧跟下业的技术需求变化以及本行业的发展的新趋势,通过自主研发不断实现产品迭代及技术创新,公司基本的产品和关键技术的演变情况具体如下图:

  公司主要是做掩膜版的研发、设计、生产和销售业务,是国内成立最早、顶级规模的掩膜版生产企业之一。

  公司生产的掩膜版产品根据基板材质的不同主要可分为石英掩膜版、苏打掩膜版和其他(包含凸版、菲林)。产品主要使用在于平板显示、半导体芯片、触控、电路板等行业,是下业产品制程中的关键工具。公司掩膜版产品主要使用在的下业和相关客户情况如下:

  平板显示行业用掩膜版包括薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)掩膜版含阵列(Array)掩膜版(a-Si/LTPS技术)及彩色滤光片(CF)掩膜版、有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)掩膜版、超扭曲向列型液晶显示器(STN-LCD)掩膜版和Fine Metal Mask用掩膜版等。服务的典型客户包括京东方、天马、华星光电、群创光电、瀚宇彩晶、信利、龙腾光电、维信诺等客户。

  半导体芯片行业用掩膜版最重要的包含半导体集成电路凸块(IC Bumping)掩膜版、集成电路代工(IC Foundry)掩膜版、集成电路载板(IC Substrate)掩膜版、发光二极管(LED)封装掩膜版及微机电(MEMS)掩膜版等。服务的典型客户包括艾克尔、颀邦科技、长电科技、中芯国际、士兰微、英特尔等客户。

  触控行业用掩膜版最重要的包含内嵌式触控面板(In Cell、On Cell)掩膜版、外挂式触控(OGS、Metal Mesh)掩膜版。服务的典型客户包括京东方、天马、TPK等。

  电路板行业用掩膜版最重要的包含柔性电路板(FPC)掩膜版、高密度互连线路板(HDI)掩膜版。服务的典型客户包括紫翔电子、鹏鼎控股等。

  公司正在积极地推进合肥工厂募投项目“8.5代及以下高精度掩膜版项目”,目前合肥工厂已完成产品试产阶段,即将正式投产。

  2020年,深圳工厂引进一台半导体芯片用掩膜版光刻机及配套的测量修补设备,已在第三季度投产,其对应的第三代半导体用掩膜版等产品已进入小批量产阶段。未来公司计划量产工艺水平由现在的0.25um提升至0.13um,以更好地满足蒸蒸日上的半导体芯片市场的需求。

  2020年,由于全球新冠疫情和面板产能转移的影响,一家日本掩膜版厂商退出了平板显示用掩膜版制造业,该厂商具有全套高精度掩膜版制作设备。清溢光电抓住机遇,以优惠的价格,收购了该日本厂商的核心设备,并分别补充到合肥工厂和深圳工厂,随着核心设备的投产将提升公司掩膜版产品的产能和精度,并加快公司往上游涂胶技术的发展。

  一、掩膜版下游应用领域包括半导体及面板等几大领域,两者占比80%以上,随着半导体产能国内转移,显示面板大型化及产能转向国内,预计给光掩膜版带来巨幅增量需求。显示面板用掩膜版2021年市场规模预计将增长至1,010亿日元(约合人民币60亿元);SEMI预计未来全球半导体掩膜版市场将继续保持稳健的增长,2021年市场规模将超过44亿美元。

  二、光掩膜版上游材料及生产设备国产化率低,仍依赖进口。光掩膜版基板长期依赖进口,原材料国外垄断。目前,光掩膜版上游原材料厂商大多分布在在日本和韩国,国内有数家企业有能力生产,但大多分布在在中小尺寸,产品应用行业也多在TP、PCB等低端行业,对于半导体用高精度及高世代面板用基材,基本被日韩垄断。

  掩膜版制版基本使用直写光刻技术。采取了激光为辐射源的直写光刻设备领域,主要厂商为瑞典Mycronic、德国Heidelberg等企业,其中瑞典Mycronic处于全球领头羊。国内企业中,芯碁微装、江苏影速、天津芯硕等企业可以在一定程度上完成此类设备的产业化,芯碁微装在激光掩膜版制版领域的技术水平(最小线宽、产能效率等关键指标)已经能够与德国Heidelberg进行竞争。在采用带电粒子束作为辐射源的直写光刻设备领域,主要厂商为日本JEOL、ELIONIX、NuFlare、ADVANTEST以及德国Vistec、Raith等。

  三、掩膜版光刻技术仍然有无法替代的优势。掩膜版光刻在最小线宽、对位精度、产能等核心指标方面能够很好的满足各种不同制程泛半导体产品大规模制造的需要,仍然是主流光刻技术。直写光刻技术(无掩膜版光刻)受限于生产效率与光刻精度等方面因素,目前还不足以满足泛半导体产业大规模制造的需求。

  四、国产替代空间大。根据SEMI的统计数据,2019年在半导体芯片掩膜版市场,晶圆厂自行配套的掩膜版工厂占据65%的份额(45nm以下制程);在独立第三方掩膜版市场,半导体芯片掩膜版技术主要由美国Photronics、日本DNP和Toppan掌握,市场集中度高,寡头垄断严重。国内厂商清溢光电、路维光电业务集中在面板显示领域,较国际厂商技术能力还有很大的差距,国产替代空间大。

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