半导体掩膜版行业分析：光刻蓝本，国产蓄力
（报告出品：平安证券）
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
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