10.22 光掩膜:半導體的重要製程

光掩膜一般也稱光罩、掩膜版,是微電子製造中光刻工藝所使用的圖形母版,由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜圖形,並通過曝光將圖形轉印到產品基板上。光掩膜主要由兩部分組成:基板和不透光材料。

光掩膜:半導體的重要製程

光掩膜版是半導體集成電路、顯示屏製造中圖形底片轉移用的高精密工具。據SEMI數據,光掩膜版在半導體產業原材料總成本佔比14%,僅次於大硅片(32%)。光掩模產業鏈上游廠商通過提純、合成等方式生產高純度石英錠;處於中游的精磨、塗膠、光刻等廠商對石英錠進行深加工,製成光掩膜版;最終光掩膜版在半導體和顯示器生產中得到使用。

光掩膜產業位於電子信息產業的上游,其主導產品光掩膜是下游電子元器件製造商(生產製造過程中的核心模具,起到橋樑和紐帶的作用,電子元器件製造商的產品則廣泛應用於消費電子、家電、汽車等電子產品領域。

光掩膜板的產業鏈包括:上游原材料廠商(Momentive、Heraeus、菲利華等)通過提純、合成等方式生產高純度石英錠;處於中游的半導體設備廠商(東京電子、應用材料、LamResearch、Photronics等)對石英錠進行深加工,製成光掩膜版,包括:切割、研磨、拋光、鍍鉻、塗膠等;最終光掩膜板被半導體廠商(英特爾、三星、臺積電等)以及顯示屏廠商(京東方、華星光電等)使用。作為半導體、液晶顯示器製造過程中轉移電路圖形“底片”的高精密工具,光掩膜是半導體制程中非常關鍵的一環。

光掩膜:半導體的重要製程

2018年全球光掩膜版市場規模為40.40億美元,同比增長7.73%,預計2020年將達到42億美元,未來年均複合增速將在1.96%左右。根據摩爾定律,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。集成電路性能與半導體制程緊密聯繫,技術升級必將帶來光掩膜版市場增量。

從國內來看,目前國內掩膜版製造商主要有路維光電和清溢光電,中科院微電子所、中國電子科技集團等科研院所內部也有自制掩膜版。國內晶圓代工廠龍頭中芯國際也有自制掩膜版業務。

國內掩膜版供需缺口逐年擴大。2011年國內掩膜版需求5.09萬平方米,國內掩膜版產量0.87萬平方米,淨進口量4.22萬平方米,2016年國內掩膜版需求7.98萬平方米,國內掩膜版產量1.69萬平方米,供需缺口達6.29萬平方米。

光掩膜:半導體的重要製程

目前中國大陸的平板顯示行業處於快速發展期,每一代新的半導體、顯示屏產品均需要新的配套光掩膜板,更加高頻的半導體(移動互聯網、物聯網)、顯示屏(顯示技術革新、大屏化)新品推出。根據IHS統計測算,中國大陸平板顯示行業掩膜版需求量佔全球比重,從2011年的5%上升到2017年的32%。

未來隨著相關產業進一步向國內轉移,國內平板顯示行業掩膜版的需求量將持續上升,預計到2021年,中國大陸平板顯示行業掩膜版需求量全球佔比將達到56%。摩爾定律推動了光掩膜板系統發展成更加複雜的系統。中國集成電路行業快速擴張推動全球行業增長,根據《國家集成電路發展推進綱要》的規劃,我國到2020年集成電路將保持20%的年增長率。

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