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>> 光大证券-半导体行业跟踪报告之二十七:晶圆厂国产替代需求旺盛,建议关注国产半导体掩膜版龙头清溢光电-250127
上传日期:   2025/1/27 大小:   1236KB
格式:   pdf  共14页 来源:   光大证券
评级:   买入 作者:   刘凯
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1、半导体掩膜版发展空间巨大,国产替代持续
  1.1掩膜版是电路图形转移母版
  掩膜版(Photomask),又称为光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等。掩膜版是微电子制造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造过程中的关键材料。
  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游行业的基板或晶圆上,从而实现批量化生产。作为光刻复制图形的基准和蓝本,掩膜版的精度和质量会直接影响最终下游制品的优品率。
  掩膜版广泛应用于半导体、平板显示、电路板、触控屏等领域。
  TFT-LCD制造过程中,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。
  晶圆制造过程中,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。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的要求,均显著高于平板显示、PCB等领域掩膜版产品。
  1.2平板显示掩膜版国产替代持续,半导体掩膜版发展空
  间巨大根据Omdia分析,中国大陆平板显示行业掩膜版需求占全球比重,从2017年的32%上升到2022年的57%。未来随着相关产业进一步向国内转移,中国大陆平板显示行业掩膜版的需求将持续上升,预计到2026年,中国大陆平板显示行业掩膜版需求全球占比将达到60%。
   SEMI数据显示,2018-2022年,全球半导体掩膜版市场规模由40.41亿美元增长至49亿美元,复合年均增长率达4.9%,估测2023年半导体掩膜版市场规模为50.98亿美元。根据SEMI,2022年我国大陆半导体掩膜版市场规模为15.56亿美元,2023年市场规模估测为17.78亿美元,同比增长14.27%
  半导体掩膜版生产厂商可以分为晶圆厂自建配套工厂和独立第三方掩膜厂商两大类。由于28nm及以下的先进制程晶圆制造工艺复杂且难度大,各家用于芯片制造的掩膜版涉及晶圆制造厂的重要工艺机密且制造难度较大,因此先进制程晶圆制造厂商所用的掩膜版大部分由自己的专业工厂内部生产,如英特尔、三星、台积电、中芯国际等公司的掩膜版均主要由自制掩膜版部门提供。
  对于28nm以上等较为成熟的制程所用的掩膜版,芯片制造厂商为了降低成本,在满足技术要求下,更倾向于向独立第三方掩膜版厂商进行采购。根据贝恩咨询发布的《中国半导体白皮书》,2023年全球晶圆制造代工收入中28nm以上制程的收入占比约为55.38%,占据晶圆代工大部分收入。
  根据SEMI数据,在全球半导体掩膜版市场,2023年晶圆厂自行配套的掩膜版工厂规模占比65%,独立第三方掩膜厂商规模占比35%,其中独立第三方掩膜版市场主要被美国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
  由于半导体掩膜版具有较高的进入门槛,国内半导体掩膜版主要生产商仅包括中芯国际光罩厂、迪思微、中微掩膜、龙图光罩、清溢光电、路维光电、中国台湾光罩等。晶圆制造厂商自行配套掩膜工厂,主要是出于制作能力的考量,但随着制程工艺逐渐成熟及第三方掩膜版厂商的制作水平的不断提升,自建掩膜工厂的诸多弊端逐渐体现,如设备、人工投入巨大,生产环节过于复杂,成本过于昂贵等。第三方半导体掩膜版厂商能充分发挥技术专业化、规模化优势,具有显著的规模经济效应。同时,由于掩膜版承载着芯片设计方案和图形信息,涉及到芯片设计公司的知识产权。第三方半导体掩膜版厂商作为芯片设计与芯片制造的中间桥梁,能够更好地发挥信息隔离功能,芯片设计公司更倾向于将芯片设计版图交给第三方掩膜厂进行掩膜生产以保证自身的信息安全。半导体掩膜版行业具有显著的资本投入大、技术壁垒高、高度依赖专有技术的特点。随着技术水平不断提高,第三方独立掩膜版厂商竞争优势将不断体现,预计市场份额将持续增加。半导体掩膜版行业有望迎来国产化机遇。
  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,激光透过掩膜版后,经过投影物镜成像到晶圆的光刻胶表面,通过掩膜版对光线的遮挡或透过功能,实现掩膜图案向晶圆线路图的图形转移。半导体掩膜版的技术演进的过程,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。
  随着掩膜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。光的衍射情况在投影式光刻中尤为明显,激光通过掩膜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,必须要对掩膜图案进行光学邻近效应修正(OPC)。
  随着掩膜版图形越来越复杂、线路密
 
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