1、 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款 光掩模光掩模版版需求旺盛，合成石英基板有望受益需求旺盛，合成石英基板有望受益 新材料行业半导体材料系列之四2020.4.20 中信证券研究部中信证券研究部 核心观点核心观点 袁健聪袁健聪 首席新材料分析师 S05 李超李超 首席有色及钢铁 分析师 S01 徐涛徐涛 首席电子分析师 S03 敖翀敖翀 首席周期产业 分析师 S01 孙明新孙明新 首席建材分析师 S01 光掩膜版是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版光掩膜版是微电子制造中光刻工艺
2、所使用的图形母版，制造所使用的基板材料，制造所使用的基板材料 主要是合成石英。主要是合成石英。显示面板、半导体显示面板、半导体等等发展带动光掩膜版需求增加，上游发展带动光掩膜版需求增加，上游合成合成 石英石英基板的需求基板的需求预计预计也将大幅增加也将大幅增加。同时下游市场向国内转移也将促使光掩膜。同时下游市场向国内转移也将促使光掩膜 版及其合成石英基板逐步国产替代。版及其合成石英基板逐步国产替代。现阶段现阶段光掩膜版及其光掩膜版及其石英石英基板基板市场份额仍市场份额仍 以日以日、韩、韩为主，受益政府政策及行业发展，为主，受益政府政策及行业发展，国内国内已经已经成长成长出出能够能够量产合成量产
3、合成石英石英 基板的基板的材料公司材料公司。重点推荐菲利华重点推荐菲利华，建议关注石英股份，建议关注石英股份。 光掩膜版是光掩膜版是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版。光掩膜版的核心作用是 作为模具，通过光刻技术将掩膜版上的电路图案复制到芯片或液晶面板玻璃上， 从而批量化生产集成电路或液晶面板等产品。 光掩膜版主要应用在显示面板、 IC 集成电路和电路板 PCB 等微电子领域。 光掩膜版所使用的基板主要为合成石英基板。光掩膜版所使用的基板主要为合成石英基板。光掩膜版主要由基板与遮光膜两 部分组成，其中基板成本占整体材料成本的 90%。目前被用来制作掩膜版基
4、本 的材料包括合成石英、硼硅玻璃和苏打玻璃，其中合成石英最为化学稳定，具有 高硬度、 低膨胀系数和透光性强等优势， 被广泛运用到具有较高精度要求的产品 生产中。考虑到成本和纯度要求，目前厂商使用的主要材料为合成石英基板。 半导体半导体、显示面板、显示面板和和 PCB 的的发展带动光掩膜版需求增加，发展带动光掩膜版需求增加，拉动拉动上游上游合成石英合成石英需需 求大幅增加求大幅增加。半导体工艺提升、全球产能向中国转移，促进中国半导体光掩膜版 市场规模增长，预计 2023 年增至 75 亿元，对应合成石英规模 23 亿元，4 年 CAGR12%；显示精度要求提高、电视大屏化发展及全球显示面板向中国
5、转移拉 动中国显示面板光掩膜版市场规模增长，预计 2023 年增至 39 亿元，对应合成 石英规模 16 亿元，4 年 CAGR7.5%；5G 趋势下 PCB 层数增加、工艺复杂化， 促进对应光掩膜版需求稳健增长。 日韩厂商占据全球主要份额，国内厂商技术突破初步国产替代。日韩厂商占据全球主要份额，国内厂商技术突破初步国产替代。在光掩膜版制 造领域，三大日本厂商占据 80%以上的市场份额，国内厂商清溢光电和路维光 电目前能够生产较小尺寸的产品，对于显示面板用光掩膜版初步实现了进口替 代。在合成石英基板领域，日韩厂商凭借设备和技术优势，占据全球市场主要份 额。菲利华是国内唯一一家具有量产 8.5
6、代合成石英基板生产线的厂家，在原材 料提供方面实现初步国产替代。 风险因素：风险因素：光掩膜版下游行业景气度不及预期；半导体国产替代进程不及预期。 投资策略投资策略：显示面板、半导体等发展带动光掩膜版需求增加，预计上游合成石英 基板的需求也将大幅增加。 同时下游市场向国内转移也将促使光掩膜版及其合成 石英基板逐步国产替代。 现阶段光掩膜版及其石英基板市场份额仍以日、 韩为主， 受益政府政策及行业发展，国内已经成长出能够量产合成石英基板的材料公司。 重点推荐菲利华，建议关注石英股份。 新材料行业半导体材料系列之四新材料行业半导体材料系列之四2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 李
7、建伟李建伟 军工分析师 S03 重点公司盈利预测、估值及投资评级重点公司盈利预测、估值及投资评级 简称简称 收盘价收盘价 （元）（元） EPS（元）（元） PE 评级评级 2018 2019E 2020E 2018 2019E 2020E 菲利华 21.44 0.55 0.63 0.73 39 34 29 买入 石英股份 21.70 0.42 0.52 0.67 52 42 32 买入 资料来源：Wind，中信证券研究部预测 注：股价为 2020 年 4 月 16 日收盘价 mNoRqQmQnQpRnPqRvNnMoNbRbP8OoMoOpNnNkPnNnRfQsQpO8
8、OrRwOwMnRrRMYsRrN 新材料行业半导体材料系列之四新材料行业半导体材料系列之四2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 目录目录 光掩膜版行业基本介绍光掩膜版行业基本介绍 . 1 光掩膜版是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版 . 1 光掩膜版产业链 . 3 上游：合成石英为主，原材料主要依靠进口 . 3 中游：行业技术壁垒高，国内自产率低 . 5 下游：显示面板和半导体占比 80%以上 . 7 “三驾马三驾马车车”驱动光掩膜版需求，合成石英基板有望受益驱动光掩膜版需求，合成石英基板有望受益 . 8 晶圆加工工艺提升，半导体产能国内转移，两者叠加拉动光掩膜版需求 .
9、8 显示面板大型化+产能转向国内，预计给光掩膜版带来巨幅增量需求 . 11 PCB 层数增加带来光掩膜版需求增加 . 17 国际光掩模基板龙头公司介绍国际光掩模基板龙头公司介绍 . 19 信越化学：全球第一家实现合成石英基板量产的公司 . 19 东曹石英：合成石英技术位于世界前列 . 19 尼康：老牌光学材料公司，材料和设计并行推进 . 20 风险因素风险因素 . 21 投资建议与重点公司推荐投资建议与重点公司推荐 . 21 菲利华：国内唯一能够量产合成石英光掩模基板的公司 . 22 石英股份：国内电熔石英龙头，未来可能布局合成石英 . 27 新材料行业半导体材料系列之四新材料行业半导体材料系
10、列之四2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 插图目录插图目录 图 1：掩膜版的工作原理 . 1 图 2：光掩膜版的分类 . 2 图 3：光掩膜版的制造流程 . 2 图 4：光掩膜版的产业链上下游主要厂商 . 3 图 5：三种掩膜用基板材料的物性参数 . 4 图 6：合成石英基板 . 4 图 7：合成石英及其不同等级 . 4 图 8：合成石英的主要制造流程 . 5 图 10：我国光掩膜版的供需情况 . 5 图 11：2018 年我国显示面板领域产品自给情况 . 5 图 12：光掩膜版的国内主要制造厂商 . 6 图 13：2018 年全球光掩膜版下游应用占比 . 7 图 13：光掩
11、膜版在半导体芯片中的制造阶段 . 8 图 14：全球半导体光掩膜版市场规模及增速 . 8 图 15：半导体芯片各材料成本占总材料成本比例 . 9 图 16：半导体石英光掩膜版成本与毛利占售价比例 . 9 图 17：半导体芯片结构单元示意图 . 9 图 18：半导体特征线宽发展趋势 . 9 图 19：全球半导体芯片产业规模及总增长率 . 10 图 20：中国半导体芯片产业规模及总增长率 . 10 图 21：2010-2020 年全球 12 英寸晶圆厂数量 . 10 图 22：2017-2020 年全球拟投产晶圆厂数量地区分布 . 10 图 23：2019-2025 年全球、中国大陆半导体光掩膜版
12、市场规模 . 11 图 24：2019-2025 年全球、中国大陆半导体光掩膜版对应合成石英基板市场规模 . 11 图 25：Array 制程示意图 . 11 图 26：显示面板用光掩膜版朝着精细化发展 . 12 图 27：各世代玻璃基板尺寸 . 13 图 28：2015-2020 全球液晶显示屏面板平均出货尺寸 . 13 图 29：触控屏结构示意图 . 14 图 30：触控屏应用场景 . 14 图 31：2014-2022 年全球触控屏出货量及增长率 . 14 图 32：全球显示面板供需平衡. 15 图 33：全球面板需求分类 . 15 图 34：全球显示面板产能格局. 15 图 35：20
13、11-2021 年全球显示屏光掩膜版需求占比（含预测） . 15 图 36：2017-2023 年全球、中国大陆显示面板光掩膜版市场规模及中国市场占比 . 16 图 37： 2017-2023 年全球、 中国大陆显示面板光掩膜版对应合成石英市场规模及中国市场 占比 . 16 图 38：PCB 板的生产流程 . 17 图 39：2018 年和 2022 年 PCB 下游应用市场占比变化情况 . 17 图 40：2010-2022E 全球 PCB 行业产值及增长率变化 . 18 图 41：2008-2022E 全球 PCB 行业区域产值占比变化 . 18 新材料行业半导体材料系列之四新材料行业半导
14、体材料系列之四2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 42：通信设备和移动终端对各类 PCB 产品需求. 18 图 43：信越化学业务市场占有率排名 . 19 图 44：信越化学钼硅遮光层光掩膜版基板产品 . 19 图 45：日本东曹石英产品体系. 20 图 46：日本东曹 EH 石英系列产品 . 20 图 47：尼康光学发展历程 . 20 图 48：尼康光学产品各等级比较 . 21 图 49：菲利华历史沿革 . 22 图 50：菲利华 2014-2019Q3 营业总收入 . 23 图 51：菲利华 2014-2019Q3 归母净利润 . 23 图 52：2014-2018
15、年公司主要业务收入占比 . 23 图 53：2015-2018 年公司主要业务毛利润占比 . 23 图 54：资质认证上下游企业 . 24 图 55：全球半导体设备主要厂商份额 . 24 图 56：菲利华所获资质与荣誉. 24 图 57：菲利华研发投入及占比与业内可比公司对比 . 25 图 58：2015-2018 年菲利华研发人员数量、占比与石英股份对比 . 26 图 59：2007-2018 年菲利华专利数量. 26 图 60：石英股份历史沿革 . 27 图 61：2014-2019Q3 石英股份营业总收入 . 27 图 62：2014-2019Q3 石英股份归母净利润 . 27 图 63
16、：2015-2018 年石英股份主要业务收入占比按行业分类 . 28 图 64：2014-2018 年石英股份各业务毛利率按行业分类 . 28 图 65：石英股份客户体系 . 28 表格目录表格目录 表 1：三种掩膜用玻璃基板的比较 . 3 表 2：各大厂商可供应的光掩膜版产品情况 . 6 表 3：国内光掩膜版制造企业 . 6 表 4：半导体芯片线宽与光刻流程所需光掩膜版数量关系 . 9 表 5：全球半导体光掩膜版及对应合成石英需求测算 . 11 表 6：显示面板技术发展路径 . 12 表 7：显示面板尺寸和掩膜版尺寸发展趋势 . 13 表 8：国内近期在建显示面板产线梳理 . 16 表 9：
17、全球显示面板光掩膜版及对应合成石英需求测算 . 16 表 10：尼康光学产品光学等级. 21 表 11：菲利华扩产前后产能 . 25 表 12：菲利华扩产电熔和合成石英材料项目概况 . 25 表 13：菲利华盈利预测与估值. 26 表 14：石英股份可转债项目扩产详细信息 . 29 表 15：石英股份盈利预测与估值 . 29 新材料行业半导体材料系列之四新材料行业半导体材料系列之四2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 光掩膜版光掩膜版行业行业基本介绍基本介绍 光掩膜版光掩膜版是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版 光掩膜光掩膜版版一般也
18、称光罩，是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版一般也称光罩，是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版，由不透明的遮由不透明的遮 光薄膜在透明基板上形成掩膜图形，并通过曝光将图形转印到产品基板上光薄膜在透明基板上形成掩膜图形，并通过曝光将图形转印到产品基板上，是光刻工艺中，是光刻工艺中 最重要的耗材之一最重要的耗材之一。掩膜版作为模具，通过光刻技术将掩膜版上的电路图案复制到芯片或 液晶面板玻璃上，从而批量化生产集成电路或液晶面板等产品。 图 1：掩膜版的工作原理 资料来源：清溢光电招股书，中信证券研究部 光掩模版可按照组成与光掩模版可按照组成与产品产品进行分类。进行分类。光掩膜版主要由基板与遮光膜
19、两部分组成，其 中基板可分为透明树脂基板和透明玻璃基板，透明树脂基板易于大型化，但是易变形，相 较而言玻璃基板更为常用，按照玻璃材质可细分为合成石英、硼硅玻璃和苏打玻璃三类； 遮光膜材料主要是乳胶遮光膜与硬质遮光膜两大类，硬质遮光膜可进一步细分为铬、硅、 硅化钼、氧化铁四类，其中铬质材料具有涂覆均一性好，刻蚀精度高，且无毒无污染的优 点，应用最为广泛。按照用途可将光掩膜版分为铬版、凸版、干版和液体凸版四类，其中， 铬版主要由铬质遮光膜与石英基板组成，由于其精度高、耐用性好，广泛应用于在微电子 制造领域。 新材料行业半导体材料系列之四新材料行业半导体材料系列之四2020.4.20 请务必阅读正文
20、之后的免责条款部分 2 图 2：光掩膜版的分类 资料来源：光掩膜版技术（田边功），中信证券研究部 光光的制造流程的制造流程包括包括材料准备、材料准备、CAD 图形设计，图形设计，光刻、显影、蚀刻和脱模。光刻、显影、蚀刻和脱模。制造光掩 膜版的材料主要是合成石英基板，材料准备是指对其进行抛光、清洗，并在表面覆盖铬膜； 光刻是将处理好的图形数据文件传递给激光光绘机，对匀胶铬版进行非接触式曝光；显影 是将曝光处理的光刻胶层去除，显露铬层；蚀刻是把曝露处铬层腐蚀去除；脱膜即将剩下 的光刻胶去除。 图 3：光掩膜版的制造流程 资料来源：菲利华官网，清溢光电招股书，中信证券研究部 新材料行业半导体材料系列
21、之四新材料行业半导体材料系列之四2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 光掩膜版光掩膜版产业链产业链 光光掩膜版掩膜版的的原材料主要为基板原材料主要为基板（合成石英、硼硅玻璃和苏打玻璃等）（合成石英、硼硅玻璃和苏打玻璃等） ，下游，下游应用包括应用包括 平板显示、集成电路、触摸屏平板显示、集成电路、触摸屏、电路板、电路板等。等。光掩膜版行业的产业链分为上游的图形设计、 光掩膜设备和材料行业，中游的光掩膜版制造和下游的微电子运用。光掩膜版制造商分为 两种类型，将光掩膜版卖给其他公司的独立商业制造商，如清溢光电等；自产自用的专属 制造商，如台积电等。目前全球范围内光掩膜版主要以专
22、业生产商为主，而光掩膜版生产 商主要采用采购光掩膜版基材的方式，少数厂商具备上游基材生产能力。 图 4：光掩膜版的产业链上下游主要厂商 资料来源：半导体和显示面板用掩膜版的现状、技术和市场需求（陈俊荣），中信证券研究部 上游：合成石英为主，原材料主要依靠进口上游：合成石英为主，原材料主要依靠进口 上游原材料使用的基板主要上游原材料使用的基板主要为合成石英为合成石英。被用来制作光掩膜版的玻璃包括合成石英、 硼硅玻璃和苏打玻璃，其中合成石英最为化学稳定，具有高硬度、低膨胀系数和透光性强 等优势，适用于较高精度要求的产品生产，广泛应用于 LSI 用光掩膜、FPD 用大型掩膜的 制造。但是石英成本高，
23、现在倾向于发展高质量的合成石英材料，它能够提供宽的光投射 区域、低的杂质含量和少的物理缺陷，并且随着低膨胀率和深 UV 的要求变得逐渐广泛。 表 1：三种掩膜用玻璃基板的比较 掩膜用基底掩膜用基底 材料类别材料类别 特点特点 主要用途主要用途 优点优点 不足不足 玻璃基板 合成石英 高化学稳定性、 低 热膨胀系数、高透 光率（尤其是紫外 波段） 价格较高 LSI 用光掩膜、 FPD 用大型掩膜的制造 硼硅玻璃 热膨胀系数接近硅 短波长光透过率低 LSI 用 Copy mask 苏打玻璃 价格便宜 热膨胀系数较高、 短波长光透过率低 低端光掩膜版生产 资料来源： 光掩膜技术 （田边功） ，中信证
24、券研究部 新材料行业半导体材料系列之四新材料行业半导体材料系列之四2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 图 5：三种掩膜用基板材料的物性参数 资料来源： 光罩管理系统的优化来降低 Haze 的影响 （张一平） ，中信证券研究部 合成石英的制造难度合成石英的制造难度大大。目前最主要用于亚微米光刻的投影光掩膜版衬底材料是合成 石英，合成石英是用 SiCI4 作为原料，采用气相沉积（CVD）生产合成，其原理是将易挥 发的液体 SiCI4 在载料气体的带动下， 进入氢气/氧气燃烧气中与水蒸气反应生成不定型二 氧化硅，并沉积在高温旋转的靶材上，最终熔化形成高纯石英玻璃。合成石英具有宽
25、的光 投射铝区域，低的杂质含量和少的物理缺陷的特性。 图 6：合成石英基板 资料来源：菲利华官网 图 7：合成石英及其不同等级 资料来源：日本尼康官网 新材料行业半导体材料系列之四新材料行业半导体材料系列之四2020.4.20 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 图 8：合成石英的主要制造流程 资料来源：菲利华公司公告，中信证券研究部 光光掩膜版上游材料：掩膜版上游材料：光光掩膜版基板长期依赖进口，原材料国外垄断。掩膜版基板长期依赖进口，原材料国外垄断。目前，光掩膜版 上游原材料厂商主要集中在日本和韩国，国内有数家企业有能力生产，但主要集中在中小 尺寸，产品应用行业也多在 TP、PCB 等低端行业，对于半导体用高精度及高世代面板用 基材，基本被日韩垄断。 中游：行业技术壁垒高，国内自产率低中游：行业技术壁垒高，国内自产率低 光掩膜版制造：行业集中度高，高端产品依靠进口。光掩膜版制造：行业集中度高，高端产品依靠进口。在半导体领域，英特尔、三星、 台积电等全球最先进的芯片制造厂所用的光掩膜版大部分由自己的专业工厂生产。对于非 先进制程，特别是 60nm 及 90nm 以上制程产品，产品外包的趋势非常明显
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