掩膜版:光刻工艺“底片”,国产替代步伐加快

2022-03-02 浏览次数:297

掩膜版(Photo ** sk)又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等,是微电子制造过程中的图形转移工具或母版,是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载体。掩膜版用于下游电子元器件制造业批量生产,是下 ** 工业生产过程连接的关键部分是决定下游产品精度和质量的因素之一。

掩膜版的功能类似于传统相机的底片。其工作原理如下:根据客户需要的图形,掩膜制造商通过光刻制工艺在掩膜基板上刻制微米级和纳米级的精细图案。掩膜版的原材料掩膜基板是制作微光掩膜图形的感光空白板,然后清洗不必要的金属层和胶层,即获得掩膜版的成品。** 工业生产线的作用主要体现在掩膜版上设计的图案,图像(路图)通过透光和非透光进行 ** 实现批量生产。

掩模版主要由基板和遮光膜组成。基板分为树脂基板和玻璃基板。玻璃基板主要包括石英基板和苏打基板。根据遮光膜的不同类型,可分为硬遮光膜和乳胶。根据用途,光掩模可分为四类:铬版(chrome)、干版、液体凸版和菲林。铬版精度较高,耐久性更好,广泛应用于平板显示,IC、印刷电路板和精细电子元器件行业;干版、液体凸版和菲林主要用于中低精度LCD行业、PCB及IC载板等行业。

上游光掩膜主要包括图形设计、光掩膜设备和材料行业,主要供应商包括日本东曹、日本信越化工、日本尼康和菲利华;中游是掩膜制造业,主要企业包括日本HOYA,日本DNP,韩国LG-IT、日本SKE下游主要包括IC制造、IC包装、平面显示、印刷电路板等行业广泛应用于消费电子、家电、汽车等电子产品领域。主要客户为英特尔、三星、台积电、京东方、华兴光电等。

1 下游应用行业:

下游产业发展*,

加快进口掩膜版替代过程

在下游应用掩膜版中,IC较高比例为60%%,其次是LCD掩膜版占23%,其次是OLED、PCB等应用领域。

(1)下游电子元器件发展*,推动掩膜版市场需求上升

随着电子信息技术的快速发展,5G技术和人工智能推动下游终端电子产品更新速度越来越快,平板电视、笔记本电脑、数码相机、智能手机等消费电子产品销售持续增长,为平板电脑显示、半导体芯片、触摸、电路板等电子元器件相关行业带来巨大的市场空间,间接推动了掩模行业的发展。同时,为了满足其下游产品的多功能、小型化、便携性等需求,电子元器件制造商不断增加技术投资,开发新材料、新技术和新产品,也为掩模行业的发展带来了更多的市场需求。

以平板电脑显示市场为例,**平板电脑显示行业保持稳定增长,业务发展具有规模大、竞争激烈、转移加速、产品定制等特点,受益于电视平均规模的增加、大屏幕手机、车载显示和公共显示需求,根据IHS预测,2016年-2025年**新型显示面板需求面积CAGR到2025年,预计将达到4%.66亿平方米。

根据IHS统计,2019年至2021 年,我国已规划投产的TFT-LCD生产线23 ,其中高世代线15条,占65%.22%;2019年至2023年,中国计划投产AMOLED21条生产线,其中LTPS17条线占80%.95%。中国平板显示行业对掩膜产品的需求将继续增长,尤其是高世代和高精度掩膜产品。IHS据统计,中国大陆平板显示行业对掩膜版的需求占**比例,从2011年的5%上升到2017年的32%。未来,随着相关产业向中国的进一步转移,国内平板显示行业对掩膜版的需求将继续上升。预计到2021年,中国大陆平板显示行业对掩膜版的需求将达到**56%。

(2)下游产业陆续向国内转移,掩膜版进口替代步伐加快

下游产业向中国转移。从区域分布来看,根据WSTS据统计,亚太市场规模占**市场的比例不断增加,亚太和日本市场约占**半导体市场的70%。2017年,**半导体市场规模为4122.同比增长21亿美元.6%,2018年**半导体市场保持增长势头,市场规模达到4779.同比增长150亿美元.90%;从芯片销售来看,根据WSTS根据公布的数据,2016年中国半导体消费量为1075亿美元,占世界总消费量的32%,已成为世界上较大的半导体消费市场。随着国内制造业的快速发展,以及国内巨大的消费市场和劳动力人口优势,**掩膜版下游应用的主要市场将加快向中国转移,世界市场份额将继续集中在中国。

2 掩膜行业:

市场规模持续增长,

行业集中度高

(1)**掩膜版市场规模持续增长

**掩膜版市场规模保持增长,我国长期依赖进口。**半导体用光掩膜版市场持续增长,2019年**半导体光掩膜版市场规模为41亿美元,虽然相较2018年略有下滑,但整体仍呈现持续增长的态势。我国掩膜版需求不断增长,2016年国内市场规模达到59.5亿元。

但由于国内掩膜版行业发展落后,供应没有及时跟进,国内掩膜版供需缺口逐年扩大。2011年,我国对掩膜版的需求由5个变化.2016年7009万平方米.98万平方米的产量为0.87万平方米增加到187万平方米.供应缺口为69万平方米,49万平方米.22万平方米扩平方米.29万平方米。

根据平板显示领域IHS数据显示,2018年**平板显示屏需求58亿元,其中中中国大陆平板显示屏需求23亿元,占**市场需求的40%。随着中国大陆面板制造商对新平板显示线的持续投资,预计2020年中国平板显示产能的**份额将达到52%,中国大陆平板显示屏市场规模将呈现持续快速增长的趋势。

(2)产业发展三大趋势:高精度、大尺寸、全产业链

掩膜行业的发展主要受下游平板显示行业、半导体芯片行业、触摸行业和电路板行业的影响,以及下游终端行业的主流消费电子、笔记本电脑、车载电子、网络通信、家用电器LED照明、物联网、医疗电子等产品的发展趋势密切相关,未来几年掩膜版将向更高精度、更大尺寸、更全产业链发展。

掩膜产品的精度趋于精细化。随着消费者对显示产品要求的逐步提高,手机、平板电脑等移动终端向更高的清晰度、更饱和、更轻的发展。IHS预测未来显示屏的显示精度将从450开始PPI(每英寸像素)逐渐提高到650PPI以上,半导体层、光刻分辨率、较小过孔显示在平板上CD均匀性、组合精度、缺陷尺寸和清洁度都提出了更高的技术要求。在半导体方面,国内主流先进制造技术为28nm海外主流技术为14nm,三星已量产10nm预计2019年在2019年实现7nm工艺量产,台积电量产7nm未来集成电路的制造工艺将进一步细化,朝5nm-3nm随着工艺的发展,对配套的掩膜版和半导体芯片封装的掩膜版提出了更高的要求,线缝精度也越来越高。因此,未来掩膜版产品的精度将越来越精细。

掩膜产品的尺寸趋于大规模。自2007年液晶电视开始占据主流市场以来,其平均尺寸稳步增长,每年增加根据IHS据统计和预测,43英寸、55英寸、65英寸、70英寸等大型电视出货量逐年增加。电视尺寸趋于大规模,导致国内面板基板逐渐大规模,直接决定了掩膜产品的大规模趋于大规模。

掩膜行业产业链向上游扩张。掩膜版的主要原材料是掩膜基板,即涂有光刻胶和镀铬玻璃基板。光刻胶具有一定的及时性,失效后会影响产品质量。随着掩膜行业下游客户对其较终产品质量要求的不断提高,掩膜企业不断追求产品质量的突破,掩膜基板的质量对掩膜产品的较终质量产生了重大影响。因此,从降低原材料采购成本和控制终端产品质量出发,掩膜行业的主要制造商纷纷上升 ** 行业延伸,部分企业具有研磨、抛光、镀铬、涂胶等掩膜基板全产业链的生产能力,不仅能有效降低原材料的采购成本,还能有效提高掩膜产品的质量。未来,具有一定实力的企业将逐步扩展到上游产业链。

(3)行业技术壁垒高,国外企业占主导地位

在TFT领域,我国TFT掩膜版需求持续增长,但在中国可以支持TFT用掩膜版的企业只有路维光电和清溢光电,主要针对G8.5以下掩膜版;AMOLED、Gray-tone、Half-tone其他掩膜版本依赖于进口。在半导体领域,英特尔、三星和台积电是世界上较先进的晶元制造商,其掩膜版本大部分由其专业工厂生产;其他掩膜版本主要由美国生产Photronics、日本DNP以及日本Toppan垄断。

高端市场由外国制造商主导,行业集中度高。掩膜版是一个技术密集型和资本密集型行业,对资本实力要求较高。掩膜产品是一种精度高、设备门槛高、技术门槛高的定制产品。国内掩膜行业的中高端市场仍主要由外国掩膜制造商占据,如AMOLED由于核心技术主要掌握在高精度掩膜版领域,有源矩阵**发光二较体面板)HOYA、SKE、PKL在海外厂商手中,这些企业严格封锁了掩膜版的关键技术。

由于我国掩膜版领域起步较晚,高端掩膜版产品的技术水平和综合生产能力与国际厂商仍存在一定差距。由于掩膜行业进入门槛高,市场参与者是国内外**企业,市场集中度高,未来竞争格局稳定。

我国掩膜版制造主要集中在少数企业和部分科研机构。面板领域,国内配套TFT(薄膜晶体管)只有路维光电和清溢光电,主要用于8.五代以下掩膜版;在半导体领域,无锡华润、无锡中微等少数企业只能制造0.13μm以上Stepper Mask;对于HTM(半透膜),GTM(灰阶掩模板),P ** (先进相移掩模)等掩模,我国主要依靠进口。

3 上游原材料行业:

掩膜基板长期依赖进口,

日韩垄断原料

掩膜产品的原材料和中间材料为玻璃基板、镀铬膜层、光刻胶、光学膜等,主要原材料为玻璃基板,根据材料分为石英基板和苏打基板,石英基板以石英玻璃为材料,光学渗透率高,热膨胀率低,比苏打玻璃更光滑耐磨,使用寿命长,主要用于高精度掩膜版。由于石英玻璃的优良特性,它将在未来的掩膜产品中得到更广泛的应用。

掩膜基材主要依靠进口。近年来,石英掩膜版以其高精度的优势成为掩膜版行业的主流产品,苏打掩膜版的市场需求逐渐减少。世界良好的掩膜版制造商的主要产品是石英掩膜版,一些制造商甚至完全退出了苏打掩膜版的生产和销售,导致石英掩膜版产品的市场竞争更加激烈,因此对原材料石英基板的需求将逐渐增加。由于石英基材生产过程困难,我国尚未实现本地化,主要依靠进口。目前,只有少数制造商具有上游基材的生产能力,大多数掩膜企业主要采用采购掩膜基材的方式。上游原材料制造商主要集中在日本和韩国,国内多家企业有能力生产,主要包括菲利华、石英股份等;半导体高精度、高代面板基材,基本被日本和韩国企业垄断。(校对:Andy)

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