半导体材料系列(一):掩模版——半导体第三大核心材料大有可为

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,其作用是将设计的电路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。
掩模版是半导体材料的重要组成部分,具有显著的资本投入大、技术壁垒高、高度依赖专有技术等特点,出于制作能力、工艺制造复杂度、工艺设计机密性等因素的考量,先进制程晶圆制造厂商大部分会自建掩模版配套工厂,而第三方掩模厂商生产的主要为28nm以上等成熟制程所用的掩模版。
根据SEMI数据,掩模版占半导体材料市场规模的比例约为12%,仅次于硅片和电子特气,是半导体第三大核心材料。根据龙图光罩招股书,2022年全球半导体掩模版市场规模为83.76亿美元;2023年,中国半导体掩模版的市场规模预计为19.56亿美元。未来,随着半导体行业容量的持续上升,半导体掩模版市场规模将不断提升。

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图片来源:龙图光罩招股书

就全球市场而言,半导体掩模版市场集中度较高。根据 SEMI 数据,在全球半导体掩模版市场,晶圆厂自行配套的掩模版工厂规模占比 65%,独立第三方掩模厂商规模占比 35%,其中独立第三方掩模版市场主要被美国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。

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图片来源:龙图光罩招股书

就国内市场而言,目前,国内半导体掩模版主要生产商仅包括中芯国际光罩厂、华润迪思微、中微掩模、龙图光罩、清溢光电、路维光电、中国台湾光罩等。其中,中芯国际光罩厂和华润迪思微为晶圆厂自建工厂,产品主要供内部使用;其他为第三方半导体掩模版厂商。

与国外同行相比,目前国内掩模厂商的技术水平、市场占有率等均处于较低水平,但随着半导体产业国产替代进程的加速、半导体下游市场包括新能源汽车、光伏发电、工业自动化、物联网等新兴产业的推动,掩模版厂商有望受益国内半导体产业的持续扩张迎来广阔的发展空间。

具体而言,以下因素有望推动国内掩模版行业的快速发展:

(1)下游新兴产业推动半导体产线扩充,掩模版需求将持续提升

掩模版的市场需求与半导体更新换代、产线扩充直接相关。近年来,受新能源汽车、光伏发电、工业自动化、物联网等下游新兴产业推动,以功率器件为代表的特色工艺半导体发展迅速,受益于此,随着终端行业对产品性能需求的不断提升,功率半导体等半导体产品需要持续进行更新迭代,半导体掩模版的需求量也将因此得以大幅提升。

(2)政策支持为掩模版及其上下游行业创造有利环境

掩模版是半导体产业上游的核心材料,在半导体制造过程中具有不可替代的作用。在国际贸易摩擦、半导体产业逆全球化的国际形势下,半导体产业链供应链自主可控上升为国家战略,考虑到掩模版技术壁垒高,国内自产率低,长期依赖国外进口,我国提出数项鼓励政策支持掩模版产业的发展。

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(3)掩膜版进口受限,刺激国内掩模版行业加速发展

2022年10月7日美国商务部公布了修订后的《出口管理条例》,加大对于半导体设备及零部件的出口供货限制,其中,美国将250nm制程节点以下的掩膜版纳入限制清单,受此影响,同时基于国内晶圆厂均已实现了250nm制程节点的突破,因此,国内被迫压缩的对于进口掩膜版的需求将由国产掩膜版填补,掩膜版行业的国产替代进程有望加速。