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1、 敬请参阅末页重要声明及评级说明 证券研究报告 掩模版:光刻蓝本蓄力国产替代,国内成长空间广阔 Table_IndNameRptType 半导体半导体 行业研究/深度报告 行业评级:增持行业评级:增持 报告日期:2023-10-21 Table_Chart 行业指数与沪深行业指数与沪深 300 走势比较走势比较 Table_Author 分析师:陈耀波分析师:陈耀波 执业证书号:S00 邮箱: Table_Report 主要观点:主要观点:Table_Summary 掩模版是掩模版是微电子制造过程中的图形转移母版,精度和质量会直接影微电子制造过程中的图形转移母版,精度和质
2、量会直接影响下游制品的优品率响下游制品的优品率 掩模版由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩模图形,用于选择性地阻挡曝光、辐照或物质穿透,将设计好的芯片电路图通过曝光等工艺转移至下游行业的基板或晶圆上,是微电子制造过程中的图形转移工具或者母版。作为光刻复印图形的基准和蓝本,掩模版是连接工业设计和工艺制造的关键,掩模版的精度和质量水平会直接影响最终下游制品的优品率。掩模版掩模版属于定制化产品属于定制化产品,具备一定抗周期属性,具备一定抗周期属性 掩模版属于定制化产品,不同下游领域的不同客户对于掩模版的尺寸、精度要求均有不同。例如,当终端电子产品处于下行周期时,客户会试图通过推出新品来刺激消费需求。
3、而各种新品在研发过程中就需要用到不同的掩模版,因此会在一定程度上降低掩模版由于行业下行带来的需求下降影响。产能转移与新兴技术将共同促进全球掩模版市场规模增长产能转移与新兴技术将共同促进全球掩模版市场规模增长 半导体与平板显示是掩模版最大的两块下游应用。目前全球半导体掩模版市场规模约 87 亿美元。随着制程和产品复杂度的提升,下游产品对于掩模版精度的要求也更高,对于光罩的层数要求也会提升,从而带动全球掩模版市场增长。在面板市场,当前全球市场规模约 61 亿元。面板市场中,OLED 由于相比 LCD 对产品的精度要求更高,所以报价也更高。因此,OLED 渗透率的提升也有望促进掩模版市场规模增长。国
4、内市场对于三方掩模版厂商需求较大国内市场对于三方掩模版厂商需求较大,国产替代空间广阔,国产替代空间广阔 面板厂商基本不存在面板厂自行配套掩模版的情况。而在半导体领域中,部分头部代工厂具备自行配套掩模版的能力,但这种情况主要出现在 28nm 及以下的先进制程中。在国内半导体市场,仅中芯国际、台积电(南京)等少数企业具备掩模版生产能力。因此,国内市场对于三方掩模版厂商的需求较大。目前国内半导体光掩膜版的国产化率约为10%,高端光掩膜版国产化率仅为 3%,国产替代空间广阔。本土企业本土企业积极布局,积极布局,均已开始进行均已开始进行针对半导体针对半导体 130nm 以下制程节点以下制程节点的项目投资
5、的项目投资 本土企业已在面板领域与 130nm 以上制程节点实现量产。而在半导体130nm 以下制程节点中,国内三方掩膜板厂商尚未实现国产替代。2022年 10 月美国商务部公布修订后的出口管理条例,将 250nm 及以下制程的掩膜版纳入了限制清单;掩模版承载芯片设计信息和工艺技术,国产替代需求迫切,替代空间大确定性强。2023 年下半年以来,国内掩模版厂商先后公告先进制程掩模版产能规划,推进 130nm-28nm 节点的研发和产能建设,加速核心材料国产替代进程。我们看好相关企业逐步实现技术节点突破,实现国产替代和盈利高增速。-23%-11%0%11%22%33%10/221/234/237/
6、23半导体沪深300Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 2/21 证券研究报告 建议关注建议关注 路维光电、清溢光电等 风险提示风险提示 市场竞争加剧风险、重资产经营风险、主要原材料和设备依赖进风险、产品进展不及预期风险。ZYMAyXeV9YmUsOnR6MdNbRtRpPoMtQiNqRqQfQnPtP7NoPpPxNtPpNMYoOrOTable_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 3/21 证券研究报告 正文正文目录目录 1 掩模版为电路图转移模板,技术演进路线明确掩模版为电路图转移模板,
7、技术演进路线明确.5 1.1 掩模版:芯片电路图转移模板,光刻工艺关键材料.5 1.2 基板与光学膜是掩模版的核心原材料.7 1.3 掩模版技术演进路线明确,半导体相关工艺尚待突破.9 2 半导体和平板显示新技术、新产品带来需求增量半导体和平板显示新技术、新产品带来需求增量.10 2.1 半导体和平板显示为掩模版下游最大应用场景.10 2.2 全球半导体掩模版市场规模约 87 亿美元,具备一定抗周期属性.11 2.3 平板显示掩模版受益于面板产能转移,高世代掩模版需求不断增加.13 3 竞争格局:国内企业蓄力技术突破力争国产替代竞争格局:国内企业蓄力技术突破力争国产替代.15 4 国内相关上市
8、公司国内相关上市公司.17 4.1 路维光电.17 4.2 清溢光电.18 风险提示:风险提示:.20 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 4/21 证券研究报告 图表目录图表目录 图表 1 投影式光刻中掩模版应用原理图.5 图表 2 半导体多层光刻原理图.5 图表 3 掩模版关键参数示意图.5 图表 4 掩模版的下游应用领域的参数特征.6 图表 5 掩模版制造的工艺流程及光刻环节示意图.6 图表 6 掩模版基板材料分类.7 图表 7 掩模版原材料进口依赖情况.8 图表 8 光刻机在成都路维新建掩模版产线设备采购总成本中占据较大份额.8
9、图表 9 OPC 后的掩模版提升光刻工艺精度.9 图表 10 光刻工艺的研发需制备新的掩模版进行修正.9 图表 11 相移掩模版(PSM)通过相移层抵消光干涉现象,提高图形对比度.10 图表 12 130NM以下半导体掩模版需突破 PSM、OPC 和电子束光刻工艺.10 图表 13 掩模版的分类及下游应用市场.11 图表 14 2022 年全球半导体掩模版市场规模 87 亿美元.11 图表 15 130NM以上制程掩模版市场规模占比 54%左右.11 图表 16 PHOTRONICS营收同比增速 VS 半导体市场同比增速.11 图表 17 晶圆表面多层结构的三维电路图像.12 图表 18 CH
10、IPLET技术实现每个模块采用不同制程工艺,带动成熟制程掩模版需求.12 图表 19 2022 年中国大陆平板显示行业掩膜版需求占全球比重达 57%.13 图表 20 掩模版世代随面板世代的发展而演进.13 图表 21 VR/AR 用显示面板出货量快速增长.14 图表 22 全球及中国平板显示掩模版市场规模.15 图表 23 海外三家巨头占有全球第三方掩模版市场 80%以上的市场份额.15 图表 24 2023 下半年国内企业先后公告 130NM-28NM节点掩模版的研发和产能规划.16 图表 25 平板显示掩模版美日韩处于垄断地位.16 图表 26 国内企业实现光阻涂布技术的突破.17 图表
11、 27 路维光电发展历程.17 图表 28 公司营收情况.18 图表 29 公司归母净利润情况.18 图表 30 公司间接持股路芯半导体.18 图表 31 清溢光电发展历程.19 图表 32 公司营收情况.20 图表 33 公司归母净利润同情况.20 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 5/21 证券研究报告 1 掩模版掩模版为电路图转移模板,技术演进路线明确为电路图转移模板,技术演进路线明确 1.1 掩模版掩模版:芯片电路图转移模板芯片电路图转移模板,光刻工艺关键材料,光刻工艺关键材料 掩模版掩模版是微电子制造过程中的图形转移母版是微电
12、子制造过程中的图形转移母版。掩模版由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩模图形,用于选择性地阻挡曝光、辐照或物质穿透,将设计好的芯片电路图通过曝光等工艺转移至下游行业的基板或晶圆上,是微电子制造过程中的图形转移工具或者母版。光刻工艺是集成电路制程中的核心工艺,成本占比整个制程的 35%,耗时占比制程的 40%-65%;掩模版是光刻工艺中的关键材料,占集成电路制造材料总成本的13%。掩模版广泛应用于半导体、平板显示、电路板、触控屏等领域,其精度和质量水平很大程度决定集成电路最终产品的质量。图表图表 1 投影式光刻中掩模版投影式光刻中掩模版应用应用原理图原理图 图表图表 2 半导体多层光刻原理图半导
13、体多层光刻原理图 资料来源:龙图光罩招股书,华安证券研究所 资料来源:龙图光罩招股书,华安证券研究所 掩模版产品的掩模版产品的核心指标在于精度核心指标在于精度。掩模版的关键指标参数包括下游晶圆最小线宽(CD Size)、CD 精度(CD Tolerance)、CD 精度均值偏差(CD Mean-to-Target)、CD 均匀性(CD Range)、位置精度(Registration)、套刻精度(Overlay)等。其中掩模版最小线宽为关键指标,如果无法与下游晶圆最小线宽相匹配,下游晶圆厂无法制造合格产品。半导体产品掩模版精度要求最高,掩模版最小线宽0.5m,CD 精度、CD 精度均值偏差和位
14、置精度均要求0.02m,其次为平板显示掩模版,PCB 掩模版精度要求最低。图表图表 3 掩模版关键参数示意图掩模版关键参数示意图 资料来源:龙图光罩问询函回复,华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 6/21 证券研究报告 图表图表 4 掩模版的下游应用领域的参数特征掩模版的下游应用领域的参数特征 关键参数关键参数 关键参数说明关键参数说明 半导体掩模版半导体掩模版 平板显示掩模版平板显示掩模版 PCB 掩模版掩模版 晶圆最小线晶圆最小线宽宽/特征尺寸特征尺寸(CD Size)指下游晶圆的特征尺寸,即 MOS 管的栅长。半导体
15、通常采用投影式光刻,下游晶圆最小线宽通常为掩模最小线宽的 1/4 或1/5。-掩模版最小掩模版最小线宽线宽 掩模版设计版图上相邻线条的最小线宽 0.5m 1.2m 左右 10m 左右 CD 精度精度 掩模版关键尺寸的实际数据与客户要求的理论数据之间的偏差,表示掩模版图形特征尺寸的公差。数值越小,精度越高。0.02m 0.10m 0.50m CD 精度均值精度均值偏差偏差 一组关键尺寸的测量值与标准值的差值的 平均数,表示掩模版精度的稳定性。数值越小,精度稳定性越高。0.02m 0.12m 1m CD 均匀性均匀性 一组关键尺寸的测量值中最大值与最小值的差值,表示掩模版的 CD 均匀性。数值越小
16、,均匀性越好。-位置精度位置精度 掩模版实际图形位置坐标与设计值的偏 差,表示掩模版图形位置的精准程度。数值越小,精度越高。0.02m 0.28m-套刻层数套刻层数 下游生产时使用的掩模版的层数,层数越多对套刻精度要求越高 数量较多,通常十几张到数十张不等 数量相对较少,即使是 AMOLED 一般也仅需十数张 个位数 套刻精度套刻精度 前后两道或多道光刻工序之间彼此图形 的对准精度偏差,表示掩模版之间的对准精度。数值越小,精度越高。半导体制造通常需要几十层光刻,套刻精度要求很高。-缺陷尺寸缺陷尺寸 掩模版上的瑕疵或者污染物可识别的大 小。数值越小,缺陷控制程度越好。-资料来源:龙图光罩招股说明
17、书,路维光电官网,华安证券研究所 注:关键参数的比较中,选取均为各领域代表产品参数,其中半导体为 130nm 工艺节点半导体掩模版关键参数,平板显示为高精度TFT-Array 掩模版关键参数,PCB 为IPC-2221 印制电路板通用设计标准规定的最高精度标准下的 PCB 掩模版关键参数。光刻为掩模版制造的核心工艺,生产过程光刻为掩模版制造的核心工艺,生产过程 Know-how 特点显著提高门槛。特点显著提高门槛。掩模版制造的核心技术包括 CAM 版图处理、光刻、检测三大环节。光刻为核心技术环节,包含曝光、显影、刻蚀及清洗工艺,通过光刻机对涂覆光刻胶的掩膜基材进行直写光刻完成图像转移,直接决定
18、掩模版的制程水平和精度水平。生产过程中 Know-how 特点显著,上游芯片设计公司 EDA 软件多样存在大量非标准化语言,需积累大量经验进行标准化CAM 版图处理的数据转换;光刻环节需对光刻、显影、清洗等各个参数及影响因素进行长期系统性研究,根据下游厂商的设备差异、工艺差异、调校习惯等做出工艺匹配,转换为定制化的掩模版工艺参数,技术、经验门槛较高。图表图表 5 掩模版制造的工艺流程及光刻环节示意图掩模版制造的工艺流程及光刻环节示意图 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 7/21 证券研究报告 1.2 基板与光学膜是掩模版的基板与光学膜是
19、掩模版的核心原材料核心原材料 基板为掩模版核心原材料,基板为掩模版核心原材料,主要可分为主要可分为石英基板石英基板和苏打基板等和苏打基板等。掩模版的主要原材料包括基板、光学膜、显影刻蚀材料及包装盒等辅助材料,其中基板为核心原材料,是指在石英或苏打玻璃等基板上涂布光刻胶进行光刻的基材。掩膜基板根据基材可分类为石英基板、苏打基板和其他,其中石英基板具有高透过率、高平坦度、低膨胀系数等优点,常用于制程较先进、精度要求较高的掩模版,如半导体领域等。图表图表 6 掩模版基板材料分类掩模版基板材料分类 分类名称分类名称 材料简介材料简介 优点优点 主要用途主要用途 生产设备生产设备 石英 掩模版 以高纯石
20、英玻璃为基材 具有高透过率、高平坦度、低膨胀系数等优点 半导体和平板显示的高精度产品 光刻机,单价 2000 万元左右 苏打 掩模版 以苏打玻璃为基材 相比石英玻璃具有更高的膨胀系数、更低的平坦度 半导体、触控和电路制造的中低精度产品 菲林 以感光聚酯PET 为基材 价格便宜,制造成本低 PCB 印刷电路板、FPC 柔性电路板等低精度产品 光绘机,单价100 万元 资料来源:路维光电招股书,华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 8/21 证券研究报告 资料来源:路维光电招股书,龙图光罩问询函回复,华安证券研究所 石英基板和光
21、学膜技术难度较大,国内企业依赖进口。石英基板和光学膜技术难度较大,国内企业依赖进口。掩膜基板和光学膜技术难度较大,供应商主要集中于日本、韩国等地,目前国内暂无供应商可以提供替代品,原材料存在进口依赖。图表图表 7 掩模版原材料进口依赖情况掩模版原材料进口依赖情况 材料类型材料类型 原材料原材料 国产化率国产化率 国外厂商国外厂商 国内厂商国内厂商 技术差距技术差距 原材料原材料 石英 5%日本:ULCOAT/CST/HOYA 韩国:SS 大陆:湖南普照、长沙韶光、美精微 台湾:冠橙 大 光学膜 0%日本:旭化成/信越 美国:Inko 韩国:FS 台湾:MIL 大 辅助材料辅助材料 修补液 0%
22、日本:大金 无 大 包装材料包装材料 光罩盒 10%美国:Pozzetta、英特格 英国:Brook 大陆:中伦、艾灿、华信昌、上海璩玖等 台湾:家登、中勤 中 资料来源:掩模版标准现状与发展方向,华安证券研究所 注:原材料石英的国产化率 5%仅限 9 寸及以下,大尺寸为 0%。光学膜起防尘保护作用,高精度半导体掩模版耗用光学膜光学膜起防尘保护作用,高精度半导体掩模版耗用光学膜金额金额较高较高。高精度掩模版的图形精度已达到亚微米/纳米级别,为保护掩膜版不被微粒污染,需要在其表面贴附一层具有高透过率的光学膜,起到阻隔灰尘、颗粒的作用,产品精度越高对光学膜要求越高,耗用金额越大。其技术难点在于如何
23、保证贴附过程中产品不受到环境、人员机械动作所带来的二次污染。光刻机为掩模版制造的核心设备,光刻机为掩模版制造的核心设备,国内厂商主要向欧洲与日系厂商进行采购国内厂商主要向欧洲与日系厂商进行采购。掩模版制造的前道制程核心环节为光刻,系通过光刻机对掩模基材进行直写光刻,完成客户图形曝光。光刻机为核心设备,国内掩模版厂商主要向瑞典 Mycronic、德国海德堡仪器和日本 JEOL 采购光刻机。后道制程的核心环节为检测修补,需使用自动光学检测设备(AOI)检测缺陷,并使用修复设备进行修补。根据路维光电招股书披露成都路维新建产线的采购成本,光刻机占采购设备总成本的 45%,其次为检测修补设备,占比 17
24、%。图表图表 8 光刻机光刻机在在成都成都路维路维新建掩模版产线设备采购总成本新建掩模版产线设备采购总成本中占据较大份额中占据较大份额 光刻机检测修补设备清洗涂胶设备自动搬运设备,测量设备其他Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 9/21 证券研究报告 1.3 掩模版技术演进路线明确,半导体相关工艺掩模版技术演进路线明确,半导体相关工艺尚尚待突破待突破 掩模版线宽缩短伴随严重的光衍射现象,光学邻近效应修正(掩模版线宽缩短伴随严重的光衍射现象,光学邻近效应修正(OPC)为必要工艺。)为必要工艺。随着半导体制程节点不断缩小,掩模版的线宽和线缝不
25、断缩小,当其尺寸接近光刻机的波长时出现严重的光衍射现象,导致曝光图形边缘分辨率降低,CD 精度大幅下降。修正的方法是人为对掩模版上图形进行修改,以抵消偏差。从半导体 250nm 技术节点开始引进,经历了基于经验和模型、曝光辅助图形等的 OPC 技术迭代,发展到目前光源和掩模版协同优化。已不仅仅是对芯片设计图形的调整,逐渐重视与光照条件、掩模版的优化相结合。现代 OPC 技术要求任何光刻工艺的变动、光刻胶的更新等都需重新做修正,调整原有模型参数并制备新的掩模版。图表图表 9 OPC 后的掩模版提升光刻工艺精度后的掩模版提升光刻工艺精度 图表图表 10 光刻工艺的研发需制备新的掩模版进行修正光刻工
26、艺的研发需制备新的掩模版进行修正 资料来源:龙图光罩招股书,华安证券研究所 资料来源:先导光刻中的光学邻近效应修正,华安证券研究所 掩模版线宽缩短伴随明显光干涉现象,相移掩模版(掩模版线宽缩短伴随明显光干涉现象,相移掩模版(PSM)为)为重要重要工艺。工艺。掩模版的制程不断缩小,透光距离不断缩短,曝光过程中会出现明显的光干涉现象,造成掩模版转移图案时的丢失和失真。PSM 的基本原理是通过改变掩膜结构,使得透过相邻透光区域的光波产生 180 度的相位差,二者在像面上特定区域内会发生相消干涉以提高对比度。PSM 制造需进行两次光刻,生产周期成倍增加,两层图形要求非常高的对位精准度和相位角精度,技术
27、壁垒高。半导体制程达到 180nm 时必须在关键层采用 OPC 或 PSM 技术,制程小于 130nm 后传统的二元掩模版无法对晶圆进行有效曝光,必须采用 PSM 来消除光干涉现象。资料来源:路维光电招股说明书,华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 10/21 证券研究报告 130nm 以下需要使用以下需要使用电子束光刻电子束光刻机来进行机来进行掩模版掩模版的的制造。制造。由于激光直写制版受限于激光波长的最大分辨率,所以当使用激光直写来制造半导体掩模版时,在 130nm 制程节点会达到物理极限。为实现制程的进一步突破,就需要
28、电子束直写光刻技术。2 半导体和平板显示新技术、新产品带来需求增量半导体和平板显示新技术、新产品带来需求增量 2.1 半导体和平板显示为掩模版下游最大应用场景半导体和平板显示为掩模版下游最大应用场景 半导体和平板显示领域为掩模版下游最大应用市场。半导体和平板显示领域为掩模版下游最大应用市场。掩模版广泛应用于半导体、平板显示、电路板、触控屏等领域,其中半导体领域为下游最大应用市场,占比 60%;其图表图表 11 相移掩模版(相移掩模版(PSM)通过相移层抵消光干涉现象,提高图形对比度)通过相移层抵消光干涉现象,提高图形对比度 资料来源:龙图光罩招股说明书,华安证券研究所 图表图表 12 130n
29、m 以下半导体掩模版需突破以下半导体掩模版需突破 PSM、OPC 和电子束光刻工艺和电子束光刻工艺 资料来源:龙图光罩招股说明书,华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 11/21 证券研究报告 次为平板显示领域,占比 28%。半导体领域掩模版在最小线宽、CD 精度、位置精度等重要参数方面显著高于平板显示等其他领域,难点在于提高制程水平和控制精度,套刻层数较多;而平板显示掩模版的难点在于缺陷控制和缺陷修补,套刻层数较少。图表图表 13 掩模版的分类及下游应用市场掩模版的分类及下游应用市场 产品类型产品类型 产品应用领域产品应用
30、领域 下游应用市下游应用市 场占比场占比 下游应用代表厂商下游应用代表厂商 半导体掩半导体掩模版模版 逻辑电路制造、模拟电路制造、功率器件制造、MEMS传感器制造、IC 封装等 60%台积电、英特尔、中芯国际、华虹半导体、华润微、中芯集成、士兰微、积塔半导体、比亚迪半导体、立昂微、燕东微长电科技等 平板显示平板显示掩模版掩模版 LCD 显示屏制造、OLED 显示屏制造等 28%京东方、天马微电子、华星光电、中电熊猫、惠科等 其他其他 电路板(PCB/FPC)制造、触控屏(TP)制造、光学器件制造等 10%蓝思科技、紫翔电子等 资料来源:龙图光罩招股说明书,SEMI,Omedia,华安证券研究所
31、 注:半导体掩模版市场规模统计的为独立第三方半导体掩模版市场规模,不包含晶圆厂自行配套 2.2 全球全球半导体掩模版市场规模约半导体掩模版市场规模约 87 亿美元亿美元,具备一定抗周,具备一定抗周期属性期属性 根据 SEMI,全球半导体材料市场规模稳步增长,从 2017 年的 469 亿美元增长至2022 年的 727 亿美元,CAGR 为 9.16%。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,为市场规模第三大的半导体材料,据此测算 2022 年全球掩模版市场规模为 87 亿美元。根据 SEMI,130nm 以上制程掩模版市场规模占比 54%左右,主要由具备成本优势的
32、第三方掩模版厂商满足此部分成熟制程需求。图表图表 14 2022 年年全球半导体掩模版市场规模全球半导体掩模版市场规模 87 亿美元亿美元 图表图表 15 130nm 以上制程掩模版市场规模占比以上制程掩模版市场规模占比 54%左右左右 资料来源:SEMI,华安证券研究所 资料来源:SEMI,华安证券研究所 掩模版具有一定抗周期属性。掩模版具有一定抗周期属性。由于掩模版属于定制化产品,在半导体景气度下行周期时,下游客户为刺激消费会不断尝试研发新品,每一款新品都需要新的掩模版。并且,晶圆厂为提升产能利用率,会为更多中小型芯片设计企业提供代工服务,从而在一定程度上降低掩模版由于行业下行带来的需求下
33、降影响。-5%0%5%10%15%20%020406080100全球半导体掩模版市场规模(亿美元)同比增速(%,右轴)130nm以上28-90nm22nm以下图表图表 16 Photronics 营收同比增速营收同比增速 vs 半导体市场同比增速半导体市场同比增速 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 12/21 证券研究报告 半导体产品集成度提升有望带动半导体产品集成度提升有望带动半导体掩模版市场需求增长。半导体掩模版市场需求增长。随着终端应用产品的功能日趋复杂和行业技术进步,半导体产品的集成度持续提高,半导体产品的细微电路图越发复杂。晶
34、圆表面需光刻的图案由传统的二维电路图像发展成含多层结构的三维电路图像,芯片堆叠层数不断增加,导致所需要的半导体掩模版的张数不断增加。同时,CAM 版图处理难度进一步加大,对多层光刻的掩模版套刻精度控制提出更高要求,或将带动价值量的提升。因此,有望带动半导体掩模版市场的增长。Chiplet 封装工艺分解芯片为多个功能模块,对应成熟制程掩模版需求提升。封装工艺分解芯片为多个功能模块,对应成熟制程掩模版需求提升。Chiplet技术将大型单片芯片分解为不同功能的小芯片,使得小芯片可以使用不同的工艺节点制造,再通过跨芯片互联和封装技术进行封装集成。其将大面积芯片成本从晶圆制造环节转嫁到封装环节,将芯片分
35、解成特定模块可以各自选择合适的制程工艺,降低先进制程工艺需求,提升工艺良率并降低综合成本。Chiplet 技术下的每一个功能模块芯片都对应一套掩模版需求,将多个功能模块芯片封装在一起时,也需要相对应的掩模版进行先进封装作业,因此 chiplet 技术也有望促进半导体掩模版需求的提升。资料来源:Photronics 公告、WIND,华安证券研究所 图表图表 17 晶圆表面多层结构的三维电路图像晶圆表面多层结构的三维电路图像 资料来源:龙图光罩招股说明书,华安证券研究所 图表图表 18 Chiplet 技术实现每个模块采用不同技术实现每个模块采用不同制程制程工艺,带动成熟制程掩模版需求工艺,带动成
36、熟制程掩模版需求-30%-20%-10%0%10%20%30%40%半导体销售同比增速Photronics半导体掩模版销售同比增速Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 13/21 证券研究报告 2.3 平板显示掩模版受益于面板产能转移,高世代掩模版需求平板显示掩模版受益于面板产能转移,高世代掩模版需求不断增加不断增加 平板显示产能向中国大陆转移,已成为全球面板产能最多地区。平板显示产能向中国大陆转移,已成为全球面板产能最多地区。2000 年后中国大陆依靠完备的制造业基础和显著的劳动力优势,开始承接全球平板显示产能。根据 Omdia数据,20
37、20 年中国大陆平板显示产能占比超 50%,预计在 2026 年中国大陆 6 代产能占比达 47%左右,6 代以上产能占比将达到 80%。随着全球面板产能的转移,国内平板显示掩模版需求持续上升,根据 Omdia,中国大陆平板显示行业掩膜版需求占全球比重从2017 年的 32%上升到 2022 年的 57%。高世代面板带动高世代掩模版需求。高世代面板带动高世代掩模版需求。受平板显示大尺寸化发展趋势影响,掩模版的世代相应演进。根据 Omdia,2016 年全球 G10 及以上世代掩膜版的销售额占全球掩膜版销售额的比例为 8%,2019 年占比提升至 16%,销售额 CAGR 为 44.92%,20
38、20 年后受新冠疫情影响 G10 及以上世代掩模版销售额有所下降。国内面板企业积极扩产高世代面板产线,根据 Omdia 2022 年 9 月统计,国内至 2024 年预计有 24 条 8.5 代以上高世代线,其中 8.5/8.6 代合计有 19 条,有望带动国内高世代掩模版配套需求。资料来源:芯原股份年报,华安证券研究所 图表图表 19 2022 年中国大陆平板显示行业掩膜版需求占全球比重达年中国大陆平板显示行业掩膜版需求占全球比重达 57%资料来源:Omdia,华安证券研究所 图表图表 20 掩模版世代随面板世代的发展而演进掩模版世代随面板世代的发展而演进 0%20%40%60%80%100
39、%2002020212022中国中国台湾韩国日本其他Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 14/21 证券研究报告 VR/AR 等新型电子产品多元化发展,等新型电子产品多元化发展,OLED 渗透率提升均有望渗透率提升均有望带动掩模版需求。带动掩模版需求。目前 VR 显示面板如头戴式显示器主流是 TFT LCD,Micro OLED 面板正快速发展,AR显示面板如智能眼镜主流是 Micro OLED,Micro LED 面板也正快速发展。根据 Omdia,包括 AR(增强现实)、VR(虚拟现实)和 MR(混合现实)在内的
40、 XR(扩展现实)应用近眼显示面板出货量将在 2023 年同比增长 56%,达到 2,140 万片。由于掩模版是承接设计和制造的桥梁,且是高度定制化产品,新型显示产品的每一款设计开发方案都会产生配套掩模版开版需求,同时对掩模版精度和技术提出更高要求。此外,OLED 相较 LCD对于精度有着更高要求,因此所使用的掩模版报价也更高。未来 OLED 渗透率提升也有望带动面板用掩模版市场规模扩大。2022 年中国平板显示掩模版需求占比全球的年中国平板显示掩模版需求占比全球的 57%,市场规模达,市场规模达 35 亿元亿元。根据 Omdia 资料来源:路维光电招股书,华安证券研究所 图表图表 21 VR
41、/AR 用显示面板出货量快速增用显示面板出货量快速增长长 资料来源:Omdia,清溢光电半年报,华安证券研究所-10%0%10%20%30%40%50%60%02000040000600008000002022420252026202720282029全球VR用显示面板出货量(千片)全球AR用显示面板出货量(千片)合计出货量同比增速(%,右轴)Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 15/21 证券研究报告 数据,2022 年全球平板显示掩模版市场规模约为 61 亿元,预计 2025 年全球显示掩模
42、版市场规模达65亿元。按照2022年中国大陆平板显示行业掩膜版需求占全球比重达57%,测算得 22 年国内平板显示掩模版市场规模为 35 亿元。3 竞争格局:国内企业竞争格局:国内企业蓄力蓄力技术突破技术突破力争力争国产替代国产替代 第三方掩模版市场主要被海外企业享有,三家巨头占比超第三方掩模版市场主要被海外企业享有,三家巨头占比超 80%。根据 SEMI,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,三家企业占全球超过 80%的份额,此外还有日本 HOYA、日本 SK 电子以及少量台湾企业。国内企业尚未突破国内企业尚未突破 130n
43、m 以下制程掩模版,国产化率以下制程掩模版,国产化率较低较低。国内厂商主流产品制程以 350-130nm 为主,国际厂商主流产品制程以 100-50nm 为主,中高端半导体掩模版产品仍主要依赖进口。根据中国电子协会数据统计,目前中国半导体光掩膜版的国产化率约为 10%,高端光掩膜版国产化率仅为 3%。国内生产厂商主要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。中芯国际光罩厂、华润迪思微为晶圆厂自建工厂,主要内部配套使用。2023 年下半年,国内第三方掩模版厂商先后公告年下半年,国内第三方掩模版厂商先后公告 130nm-28nm 节点的掩模版研发节点的
44、掩模版研发和产能规划,加速半导体掩模版材料国产替代。和产能规划,加速半导体掩模版材料国产替代。图表图表 22 全球及中国平板显示掩模版市场规模全球及中国平板显示掩模版市场规模 资料来源:Omdia,清溢光电半年报,路维光电年报,华安证券研究所 图表图表 23 海外海外三家三家巨头巨头占占有有全球全球第三方掩模版市场第三方掩模版市场 80%以上以上的的市场份额市场份额 资料来源:SEMI,清溢光电半年报,路维光电年报,华安证券研究所 0%10%20%30%40%50%60%00702002020212022全球平板显示掩模版市场规模(亿元)中国平板显示
45、掩模版市场规模(亿元)中国平板显示行业掩膜版需求占全球比重(%,右轴)ToppanPhotronicsDNP中国台湾光罩HOYA其他Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 16/21 证券研究报告 图表图表 24 2023 下半年下半年国内企业先后公告国内企业先后公告130nm-28nm 节点掩模版的研发和产能规划节点掩模版的研发和产能规划 企业名称企业名称 已实现量产已实现量产节点节点(nm)研发进程研发进程&产能规划产能规划 技术储备技术储备 公告时间点公告时间点 投资额投资额(亿元)(亿元)龙图光罩龙图光罩 130 IPO 募投项目正在
46、建设高端半导体芯片掩模版制造基地,加速实现 90nm、65nm 及更高节点的半导体掩模版量产和国产替代。OPC 实现量产,储备 PSM、电子束光刻技术 2023/5/26 6.69 路维路维光电光电 180 研发 150nm 制程节点,成立产业基金间接持股29.36%投资路芯半导体,建设 130nm-28nm 制程节点的半导体掩膜版产线项目。储备 OPC、PSM 技术 2023/8/31 20.00 清溢光电清溢光电 180 拟投资 35 亿元建设佛山生产基地项目,包括“高精度掩膜版生产基地建设项目”和“高端半导体掩膜版生产基地建设项目”,研发 130-65nm 节点工艺,规划开发 28nm
47、节点工艺。研发 OPC、PSM 技术 2023/8/25 35.00 冠石科技冠石科技-预计 2025 年可实现 45nm 光掩膜版量产,2028 年可实现 28nm 光掩膜版量产。建成后将具备年产12,450 片半导体光掩膜版的生产能力,产品制程覆盖 350-28nm 研发 OPC、PSM 技术 2023/8/25 16.10 台湾光罩台湾光罩 65 2022 年实现 40nm 光罩小规模试产并导入客户验证,预计 2023 年建成 28nm 工艺节点的产能。最先进光罩技术研发已进入 5nm 以下-资料来源:各公司招股书、年报、对外投资公告,华安证券研究所 平板显示掩模版美日韩占垄断地位,国产
48、化率仅平板显示掩模版美日韩占垄断地位,国产化率仅 10%左右。左右。全球平板显示掩模版市场中,美日韩处于垄断地位,根据 Omdia 统计,2020 年全球各大掩膜版厂商平板显示掩膜版的销售金额情况前五名分别为福尼克斯、SKE、HOYA、LG-IT 和清溢光电,全球销售额 CR5 达 88%,供给集中度高。国内平板显示掩模版起步较晚,主要生产企业为路维光电和清溢光电。国内企业已实现相关技术突破,有望率先实现国产替代。国内企业已实现相关技术突破,有望率先实现国产替代。清溢光电 2022 年合肥工厂实现 AMOLED/LTPS 用高精度掩模版全面量产,逐步实现半色调掩模版(HTM)的客户认证和量产,
49、实现上游材料自主涂胶的初步量产,部分产品分辨率达 1600ppi 并应用于 VR 产品;路维光电 2019 年建成 G11 高世代 TFT-LCD 掩模版产线,首次具备超大尺图表图表 25 平板显示掩模版美日韩处于垄断地位平板显示掩模版美日韩处于垄断地位 资料来源:路维光电招股说明书,华安证券研究所 PhotronicsSKEHOYALG-IT清溢光电DNPSamsung路维光电Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 17/21 证券研究报告 寸掩模版生产能力,突破国外垄断,具备 G2.5-G11 的半色调掩模版(HTM)生产能力,突破了上游
50、高精度、大尺寸光阻涂布技术。两家企业服务客户涵盖了国内的面板生产巨头企业,如京东方、华星光电、群创光电、深天马等,逐步打开国产替代的广阔空间。图表图表 26 国内企业实现光阻涂布技术的突破国内企业实现光阻涂布技术的突破 原材料技术原材料技术 日本日本HOYA 韩国韩国LG-IT 日本日本DNP 韩国韩国 PKL 日本日本Toppan 日本日本 SKE 清溢清溢光电光电 路维路维光电光电 基板研磨基板研磨/抛光抛光 镀铬镀铬 光阻涂布光阻涂布 资料来源:路维光电招股说明书,华安证券研究所 4 国内相关国内相关上市上市公司公司 4.1 路维路维光电光电 高世代掩模版领先厂商高世代掩模版领先厂商,实
51、现实现 180nm 制程量产和半色调掩模版技术。制程量产和半色调掩模版技术。公司主营业务为掩模版研发、生产和销售,产品应用于平板显示、半导体、触控和电路板等行业。平板显示领域,公司 2019 年建成国内首条 G11 超高世代 TFT-LCD 掩模版产线,国内唯一覆盖 G2.5-G11 全世代的掩模版生产企业,G11 世代掩模版全球市占率 19.21%,逐步实现国产替代。近年来,公司突破半色调掩模版(HTM)和上游光阻涂布技术,打破国外垄断。半导体领域,公司坚持“以屏带芯”战略,已实现 180nm 及以上制程节点半导体掩模版量产,并储备 150nm 节点核心技术,满足先进半导体封装、半导体器件、
52、先进指纹模组封装、高精度蓝宝石衬底(PSS)和第三代半导体相关产品的掩模版需求。图表图表 27 路维路维光电发展历程光电发展历程 资料来源:路维光电招股书,华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 18/21 证券研究报告 公司盈利能力稳步提高,产品结构持续聚焦面板和半导体领域。公司盈利能力稳步提高,产品结构持续聚焦面板和半导体领域。2018-2022 年公司营收稳步增长,CAGR 为 44.95%,2023H1 公司实现营收 3.08 亿元,同比+5.38%,销售毛利率 34.54%,同比+5.33pct,主要系公司 IPO
53、募投项目产能逐步释放,规模效应显现。2018-2022 年归母净利润实现大幅增长,CAGR 为 106.56%,2023H1 公司实现归母净利润 0.71 亿元,同比+53.28%,归母净利率为 22.93%,同比+7.17pct,主要系产能释放规模效应显现、产品线结构优化提升毛利率。图表图表 28 公司营收情况公司营收情况 图表图表 29 公司归母净利润情况公司归母净利润情况 资料来源:公司公告,华安证券研究所 资料来源:公司公告,华安证券研究所 公司拟投资建设公司拟投资建设 130-28nm 制程节点半导体掩模版产能。制程节点半导体掩模版产能。2023 年 8 月 31 日路维光电发布公告
54、,其持股 99.50%的产业基金路维盛德与苏州工业园区产业投资基金、睿兴投资签署合伙协议共同投资路行维远,路行维远以全部出资额 2.7 亿元增资路芯半导体。路芯半导体作为项目实施主体。拟投资 20 亿元逐步建设并量产 130-28nm 制程节点半导体掩模版产品,加速高端制程国产替代进程。4.2 清溢光电清溢光电 专注专注 8.5 代以下小尺寸高清面板领域,实现代以下小尺寸高清面板领域,实现 180nm 制程掩模版量产。制程掩模版量产。公司是国内成0%20%40%60%80%100%01234567营业收入(亿元)同比增速(%,右轴)-300%-200%-100%0%100%200%300%40
55、0%500%600%-0.20.00.20.40.60.81.01.21.4归母净利润(亿元)同比增速(%,右轴)图表图表 30 公司公司间接间接持股路芯半导体持股路芯半导体 资料来源:公司公告,华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 19/21 证券研究报告 立最早、规模最大的掩模版生产企业之一,主要从事掩模版的研发、设计、生产和销售业务,产品主要应用于平板显示、半导体芯片、触控、电路板等行业。平板显示领域,公司专注 G8.6 世代以下高精度掩模版生产,已实现 8.5 代高精度 TFT 用掩膜版及 6 代中精度 AMOLED
56、/LTPS 用掩膜版的量产,初步实现上游基板涂胶工艺量产和半色调掩模版(HTM)的多家客户供货。正逐步推进 8.6 代高精度 TFT 用掩膜版和 6 代高精度AMOLED/LTPS 用掩膜版的量产计划,同步进行 6 代超高精度 AMOLED/LTPS 用掩膜版的研发。半导体领域,公司已实现 180nm 制程节点半导体掩模版的客户认证及量产,正在开展 130nm-65nm 半导体芯片掩膜版的工艺研发和 28nm 半导体芯片所需的掩膜版工艺开发规划。公司盈利能力持续改善,公司盈利能力持续改善,面板和半导体收入占比持续提升面板和半导体收入占比持续提升。2018-2022 年公司营收稳步增长,CAGR
57、 为 16.95%,2023H1 公司实现营收 4.17 亿元,同比+22.10%,销售毛利率 24.73%,同比+1.04pct,主要系公司合肥工厂产能逐步释放,加大新品开发力度带动掩模版需求增长,产品结构持续优化。2018-2022 年归母净利润实现小幅增长,CAGR为12.13%,2023H1公司实现归母净利润0.53亿元,同比+15.81%,归母净利率为12.78%,同比-0.69pct。公司坚持“平板显示掩膜版+半导体芯片掩膜版”互促共进的“双翼”战略发展目标,2023H1 公司加大研发投入,研发费用为 0.25 亿元,同比+31.57%,支持平板显示和半导体掩模版技术创新。图表图表
58、 31 清溢光电发展历程清溢光电发展历程 资料来源:公司官网,华安证券研究所 Table_CompanyRptType 行业研究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 20/21 证券研究报告 图表图表 32 公司公司营收营收情况情况 图表图表 33 公司公司归母净利润同归母净利润同情况情况 资料来源:公司公告,华安证券研究所 资料来源:公司公告,华安证券研究所 公司规划佛山生产基地项目专精高清掩模版和公司规划佛山生产基地项目专精高清掩模版和 180nm 以下制程半导体掩模版。以下制程半导体掩模版。2023年 8 月 25 日公告拟与广东省佛山市南海区人民政府签订合作协议书,在佛山市投资 3
59、5亿元建设佛山生产基地项目,包括“高精度掩膜版生产基地建设项目”和“高端半导体掩膜版生产基地建设项目”,将进一步扩大公司产能,提升产品精度和品质。公司目前正在研发 130-65nm 节点工艺,规划开发 28nm 节点工艺,加速实现国产替代进程。风险提示:风险提示:市场竞争加剧风险、重资产经营风险、主要原材料和设备依赖进风险、产品进展不及预期风险。0%10%20%30%40%50%0123456789营业收入(亿元)同比增速(%,右轴)-50%0%50%100%150%0.00.20.40.60.81.01.2归母净利润(亿元)同比增速(%,右轴)Table_CompanyRptType 行业研
60、究行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 21/21 证券研究报告 Table_Introduction 分析师与研究助理简介分析师与研究助理简介 分析师:分析师:陈耀波,华安证券电子行业首席分析师。北京大学金融管理双硕士,有工科交叉学科背景。曾就职于广发资管,博时基金投资部等,具有 8 年买方投研经验 Table_Reputation 重要声明重要声明 分析师声明分析师声明 本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,以勤勉的执业态度、专业审慎的研究方法,使用合法合规的信息,独立、客观地出具本报告,本报告所采用的数据和信息均来自市场公开信息,本人对这些信息的准确性或完整性
61、不做任何保证,也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。报告中的信息和意见仅供参考。本人过去不曾与、现在不与、未来也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收任何形式的补偿,分析结论不受任何第三方的授意或影响,特此声明。免责声明免责声明 华安证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格。本报告由华安证券股份有限公司在中华人民共和国(不包括香港、澳门、台湾)提供。本报告中的信息均来源于合规渠道,华安证券研究所力求准确、可靠,但对这些信息的准确性及完整性均不做任何保证。在任何情况下,本报告中的信息或表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下,本公司、本
62、公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利,不与投资者分享投资收益,也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意,其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。华安证券及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易,还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务。本报告仅向特定客户传送,未经华安证券研究所书面授权,本研究报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件或复制品,或再次分发给任何其他人,或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。如欲引用或转载本文内容,务必联络华安证券研究所并获得许可,并需注明出处为华安证券研究所,
63、且不得对本文进行有悖原意的引用和删改。如未经本公司授权,私自转载或者转发本报告,所引起的一切后果及法律责任由私自转载或转发者承担。本公司并保留追究其法律责任的权利。Table_RankIntroduction 投资评级说明投资评级说明 以本报告发布之日起 6 个月内,证券(或行业指数)相对于同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准,A股以沪深 300 指数为基准;新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为基准;香港市场以恒生指数为基准;美国市场以纳斯达克指数或标普 500 指数为基准。定义如下:行业评级体系行业评级体系 增持未来 6 个月的投资收益率领先市场
64、基准指数 5%以上;中性未来 6 个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至 5%;减持未来 6 个月的投资收益率落后市场基准指数 5%以上;公司评级体系公司评级体系 买入未来 6-12 个月的投资收益率领先市场基准指数 15%以上;增持未来 6-12 个月的投资收益率领先市场基准指数 5%至 15%;中性未来 6-12 个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至 5%;减持未来 6-12 个月的投资收益率落后市场基准指数 5%至 15%;卖出未来 6-12 个月的投资收益率落后市场基准指数 15%以上;无评级因无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使无法给出明确的投资评级。