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芯片关键耗材最确定龙头,中芯国际核心供应商,市占率第一,国产替代最强黑马!

集成电路芯片工作速度跟什么有关

最近,荷兰光刻机巨头阿斯麦全球高级副总裁、中国区总裁沈波在进博会期间接受专访时表示,今年阿斯麦中国的业务增长很快,预期全年中国占阿斯麦全球的营收会超过20%,对明年在中国的业务也非常的乐观。

光刻机固然重要,但在整个半导体生产中还有很多其他至关重要的零部件,比如光掩膜版。

光掩膜版作为半导体产业链的上游核心材料之一,对于光刻工艺的重要性不弱于光刻机、光刻胶,是半导体与集成电路芯片制造过程中不可或缺的重要组件,其份额仅次于硅片。

掩膜版到底是什么,为什么在芯片生产中如此重要?

掩模版,又称光掩模版、光罩等,是微电子制造过程中的图形转移母版,是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载体,是平板显示、半导体、触控、电路板等行业生产制造过程中重要的关键材料。

在芯片制造过程中,掩膜版的作用就好比传统相机的“底片”,是一款芯片能不断复制,实现量产的关键。芯片生产厂家根据客户提供的电路设计图,用光刻机在原材料上光刻出相应的图形,将不需要的金属层和胶层洗去,就得到了掩膜版。

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掩膜版做出来就相当于有了生产芯片的模具,下面用光刻机将掩膜版上的图形按照 4:1 的比例投影在晶圆上的光刻胶涂层上,不断重复就可以了,也就是进入到大家经常听到的“流片”环节了。

由于存在设备或工艺局限,光掩膜上的图形并不可能与设计图像完全一致,即在后续的硅片制造过程中,掩膜板上的制造缺陷和误差也会伴随着光刻工艺被引入到芯片制造中,因此光掩膜的品质将直接影响到芯片的良率和稳定性。

所以,掩膜版决定着一款芯片是否能量产,并且能决定在量产阶段的良品率,其重要性可见一斑。

掩膜版最重要的原材料是掩膜基板,光掩膜基板作为掩膜版图形的载体,按照基板材料的不同,产品可以分为石英掩膜版、苏打掩膜版和其他(干版、凸版和菲林等)。

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那么,掩膜版的市场前景和市场格局怎样?

市场前景方面

掩膜版应用十分广泛,在涉及光刻工艺的领域都需要使用掩膜版,如IC、平版显示器、印刷电路版、微机电系统等。全球光掩膜板规模近十年表现为稳步增长趋势,行业整体技术壁垒深厚,产业集中度高。

数据显示,2022年全球半导体制造材料市场规模达到447亿美元,按照2022年全球晶圆制造材料统计表明,掩模版的市场占比在13%,按占比测算得出,2022年全球光掩模版市场规模大约为58.11亿美元。

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市场格局方面

光掩膜版厂可以分为晶圆厂自行配套的工厂和独立第三方掩膜生产商两大类。

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由于芯片制造设计各家晶圆制造厂的技术机密,因此晶圆制造厂往往自主研发45nm以下先进制程的掩膜版,而对于45nm以上成熟制程的掩膜版则交给第三方掩膜厂进行研发。

数据显示,2019年全球芯片掩膜版市场中,65%的市场份额由晶圆厂自行配套的掩膜版工厂占据,剩余35%的份额则被独立第三方掩膜工厂瓜分。

其中,全球核心的第三方半导体光掩模产能主要集中在美国和日本,美国的Photronics占据28.60%的市场份额,日本凸版印刷Toppan和日本DNP公司分别占据全球31.40%和22.90%的市场份额。

在高端科技自主可控的国产替代背景下,国家大基金三期开始重点投资半导体生产的关键环节,光掩模的国产替代时机已经迎来拐点。

那么,掩膜版产业链怎样呢?

掩膜板的整个产业链包括:上游原材料厂商通过提纯、合成等方式生产高纯度石英锭。半导体设备厂商对石英锭进行深加工,包括:切割、研磨、抛光、镀铬、涂胶等。最终光掩膜板被半导体厂商以及显示屏厂商使用。

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上游环节包括:掩膜基板、掩膜版设备、化学试剂和遮光膜。全球领先的掩膜版厂商主要产品均为石英掩膜版,部分厂商甚至完全退出苏打掩膜版的生产销售,导致石英掩膜版产品市场竞争更为激烈,因此对原材料石英基板的需求也会逐渐提高。

目前,掩膜版上游原材厂商主要集中在日本和韩国,国内有数家企业有能力生产,主要包括菲利华和石英股份。对于半导体用高精度及高世代面板用基材,基本被日韩企业如日本东曹、日本越信化学、日本尼康等垄断。

中游主要是掩膜版制造,也是掩膜版的核心环节,牵扯到的工序比较多,包括曝光,显影,刻蚀,去除光阻等。国内在这个环节有两家龙头企业,清溢光电和路维光电。

路维光电深耕掩膜版多年,在平板显示领域,公司已具有G2.5-G11全世代掩膜版生产能力,2020年度公司以4.6%的市场占有率位居全球第八位、国内第二位。

在半导体领域,公司已实现180m及以上制程节点半导体掩膜版量产,并取得了150m制程节,点半导体掩膜版制造核心技术,未来将进一步推进至110nm/90nm/65nm等制程节点。

清溢光电是国内成立最早的平板显示、半导体芯片、触控、电路板等行业用掩膜版生产企业之一,市占率国内企业中排名第一。主要从事掩膜版的制造,应用于平板显示、半导体芯片、触控和线路板领域,服务于京东方、华星光电、惠科、中芯国际、英特尔、士兰微、安靠等知名客户。目前持续引进半导体芯片用掩膜版光刻机及配套设备,预计在2022 年下半年投入生产。

下游环节主要包括IC制造、平板显示(FPD)、触控和电路板(PCB)。

近年来下游的需求向上传递,对IC和FPD掩膜版的精度与技术要求越来越高,促进了掩膜版行业新技术诞生。

下游晶圆厂企业主要为台积电、英特尔、中芯国际等;封测环节厂商包括通富微电、长电科技和华天科技等;半导体器件制造代表公司包括士兰微等;平板显示相关企业包括京东方、天马、TCL等

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