【平安证券】掩膜版：光刻蓝本，国产蓄力.pdf

2023-08-18

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一、掩膜版：光刻过程的核心耗材

1.1 掩膜版基本介绍：微电子制造过程中的图形转移母版

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）。

1.2 掩膜版结构：掩膜基板+遮光膜

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%。

1.3 光刻技术是掩膜版制造的重要环节

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。

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。

二、半导体掩膜版：海外三方厂商集中，国产替代进行时

2.1 半导体重要耗材，海外厂商占据主要市场份额

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%。

2.2 成熟制程产品为主，抗周期特性显现

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，中国台湾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%。

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。

2.3 海外三方厂商：头部企业起步较早，先进制程方向明确

Photronics

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、中国台湾、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

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，以应对地缘政治风险，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

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。新产线计划在 2024 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。

2.4 半导体产能转移，行业拐点将至，国内掩膜需求有望迎来增长

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。

三、平板显示：技术迭代方向明确，面板复苏提振需求

3.1 平板显示掩膜版头部集中

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 年国内需求占比超50%；随着面板需求稳步增长，国内市场份额将持续提升，预计 2026 年将达到 57%左右。平板显示掩膜版厂商市场结构仍较为集中：2020 年，海外主要头部企业 Photronics、SKE、 HOYA以及LG等市场占比合计近80%。此外，清溢光电及路维光电是国内主要的平板显示掩膜版厂商，合计占比约10%。

3.2 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。

3.3 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。

四、投资分析

4.1 路维光电

公司成立于 1997 年，成立至今致力于掩膜版研发、生产与销售，产品主要用于平板显示、半导体、触控和电路板等行业。公司立足于平板显示掩膜版和半导体掩膜版两大核心产品线，经过多年技术累积和创新，当前在显示面板产品领域已具有 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。半导体产品领域，公司实现了 180nm 及以上制程节点半导体掩膜版量产，并取得了 150nm 制程节点半导体掩膜版制造关键核心技术，同时积极开展 130nm 及以下制程节点掩膜版产品的工艺技术开发，可以满足国内先进半导体封装和半导体器件等应用需求。随着终端应用空间打开，公司工艺技术水平提升，产品结构持续优化，近年来营收规模实现持续增长。2022 年公司营收达 6.4 亿元，同比增长 29.7%。归母净利润 1.2 亿，同比增长 129%。公司销售毛利率近年来逐步提升，2023 年一季度毛利率达 32.95%。

4.2 清溢光电

公司产品主要应用于平板显示、半导体芯片、触控、电路板等行业，既可以提供传统的 TFT LCD 用掩膜版，也可以提供 LTPSLCD、AMOLED、Mini-LED 等平板显示用中高端掩膜版，尺寸上实现全世代覆盖，与京东方、华星光电、天马、信利等知名面板企业均建立了长期稳定的供应关系；半导体掩膜版领域，公司与中芯宁波、长电科技、通富微电、晶方科技、华天科技等国内诸多主流厂商开展紧密合作。通过自主研发，公司已储备 150nm 制程节点半导体掩膜版制造技术，可以覆盖第三代半导体相关产品。 2022 年，公司营收 7.62 亿元，同比增长 40.12%；归母净利润 0.99 亿元，同比增长 122.4%。结构上来看，平板显示掩膜版仍为公司主要掩膜产品方向，2022 年营收占比超 76%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）