【研報】電子行業半導體材料系列報告（2）：掩膜版電路圖形光刻的底片-20200424[26頁].pdf

1、 證券證券研究報告研究報告行業行業深度深度研究研究 半導體材料系列半導體材料系列報告報告（2 2） 掩膜版掩膜版：電路電路圖形光刻的底片圖形光刻的底片 掩膜版掩膜版是是芯片芯片制造的制造的關鍵，關鍵，在芯片制造中承上啟下在芯片制造中承上啟下 掩膜版是芯片制造過程中的“底片”，用于批量轉移電路設計圖形， 承載了圖形設計和工藝技術等知識產權信息。掩膜版上游主要包括 電路圖形設計、掩膜版設備及材料行業，下游主要包括 IC 制造、IC 封裝、平面顯示和印制線路板等行業，與下游行業消費電子、車載 電子、網絡通信、家電、LED、物聯網、醫療電子等發展密切相關。 掩膜版將向高精度、大尺寸方向發展掩膜版將向高

2、精度、大尺寸方向發展，產業鏈整合尤為重要，產業鏈整合尤為重要 受下游半導體芯片、平板顯示、觸控與電路板行業的發展影響，未 來幾年掩膜版將向高精度、大尺寸方向發展，這對掩膜版公司的技 術水平提出了更高要求。目前國內部分龍頭公司已接近國際一線技 術水平，但在 10 代大尺寸掩膜版以及 AMOLED 用高精度掩膜版等 領域仍存差距。掩膜版的原材料是涂有光刻膠和鍍鉻的玻璃基板， 光刻膠有一定的時效性，失效后會影響產品質量。因此全產業鏈發 展不僅能提升產品質量，亦可降低原材料采購成本。目前部分國際 龍頭公司已向產業鏈上游延伸， 國內公司尚不具備產業鏈整合能力。 受益于晶圓制造產業東移，受益于晶圓制造產業

3、東移，中國中國掩膜版市場穩步提升掩膜版市場穩步提升 近年來，以半導體芯片、平板顯示、觸控和電路板等為代表的細分 電子元器件市場的迅速發展為掩膜版行業帶來了巨大的市場需求。 中國作為全球電子產品的重要生產基地，掩膜版需求量與日俱增， 市場空間穩步提升。根據 SEMI 數據，2019 年全球半導體芯片掩膜 版市場規模超過 40 億美元，增速穩定在 10%以上，受益于國內晶圓 制造的快速發展，預計我國半導體掩膜版市場規模將快速增長。 市場寡頭壟斷嚴重，市場寡頭壟斷嚴重，國產替代正當其時國產替代正當其時 由于下游廠商自建掩膜版生產線的投入產出比很低，且掩膜版行業 有較高的技術壁壘， 所以目前全球范圍內

4、掩膜版以專業生產商為主， HOYA、SKE、LG、PKL 等海外廠商壟斷了 90%的市場份額。與國 內掩膜版需求的強勁增長相比，我國掩膜版供給略顯乏力。預計隨 著半導體國產化趨勢發展，未來掩膜版的國產替代將大有可為。 投資建議投資建議 隨著 5G 商用落地以及物聯網加速滲透， 預計全球半導體、 平板顯示、 觸控以及電路板市場將迎來集中放量，這將進一步提振掩膜版下游 需求市場。我國作為世界上最大的電子產品生產基地與消費地，掩 膜版市場增長可期，國產替代勢在必行。作為國內最早、規模最大 的掩膜版企業之一，清溢光電深耕掩膜版領域 20 余年，技術水平國 內領先。菲利華作為石英行業龍頭，是國內唯一可大

5、規模生產光掩 膜基板的企業， 預計將受益于掩膜版下游需求放量與半導體國產化。 建議關注清溢光電（688138.SH）、菲利華（300395.SZ）等受益標 的。 風險提示風險提示 疫情影響致景氣度不確定，技術創新不達預期，市場推廣不達預期 維持維持 買入買入 雷鳴雷鳴 執業證書編號：S1440518030001 研究助理研究助理 劉雙鋒劉雙鋒 研究助理研究助理 朱立文朱立文 13760275647 發布日期： 2020 年 4 月 24 日 市場表現市場表現 相關研究報告相關研究報告 20.04.24 【中信建投電子】半導體材料系列報告 （1）光刻膠：高精度光刻關鍵材料 20.04.24 【中

6、信建投電子】半導體材料系列報告 （2）掩模版：電路圖形光刻的底片 -19% 1% 21% 41% 61% 81% 2019/4/22 2019/5/22 2019/6/22 2019/7/22 2019/8/22 2019/9/22 2019/10/22 2019/11/22 2019/12/22 2020/1/22 2020/2/22 2020/3/22 電子滬深300 電子電子 行業深度研究報告 table_page 電子電子 請參閱最后一頁的重要聲明 表表 1：相關公司盈利預測與估值（更新至：相關公司盈利預測與估值（更新至 2020 年年 4 月月 23 日收盤價）日收盤價） 公司公司

7、股價股價 市值市值 ( (億元億元) ) 歸母凈利潤（億元）歸母凈利潤（億元） 凈利潤增長率凈利潤增長率 PE 17 18 19 20E 21E 17 18 19 20E 21E 17 18 19 20E 21E 清溢光電 18.3 49 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 -15% 62% 13% 15% 12% 126 78 69 60 54 菲利華 21.9 74 1.2 1.6 1.9 2.5 3.0 13% 32% 19% 28% 21% 42 27 39 30 25 資料來源：Wind，中信建投證券研究發展部 表表 2：重點公司重點公司核心核心邏輯邏輯 股票代碼股票代碼 公司名

8、稱公司名稱 核心邏輯核心邏輯 688138.SH 清溢光電 掩膜版技術國內領先，未來將向中高端石英掩膜版傾斜，高端半導體芯片用掩膜版或成新利 潤增長點。公司合肥 8.5 代及以下高精度掩膜版募投項目廠房基本完成建設，使用募投資金 預定的一臺核心光刻設備已搬入工廠。公司已訂購半導體芯片用掩膜版設備，積極布局半導 體芯片用掩膜版產品，公司當前的半導體芯片用掩膜版量產能力在 0.50m 工藝水平，未來 繼續開發投入，將量產能力由 0.5m 提升至 0.25m 工藝要求的量產能力，更好滿足集成電 路凸塊、集成電路代工、集成電路載板、Micro LED 芯片、微機電等市場需求，穩步拓展高 端半導體芯片用

9、掩膜版業務。預計 20 年公司石英掩膜版業務收入將達到 4.27 億元，同比增 14%，毛利率 30%左右，總體收入可達 5.25 億元，毛利率保持在 32%左右 688396.SH 菲利華 國內石英材料龍頭，致力于半導體石英材料的國產化。19 年公司半導體材料國際認證獲得持 續突破，獲得認證的產品規格持續增加，LAM 認證規格達 45 種，AMAT 認證規格達 23 種， 未來公司有望形成氣熔、合成、電熔石英材料門類齊全的半導體用石英材料整體配套。同時 公司積極推進合成石英材料的擴產，目前產能達到 200 噸，三期工程已啟動。公司光掩膜基 板的下游客戶為清溢光電。公司在國內獨家研發生產的 G

10、8 代光掩膜基板，打破了長期以來 的國外壟斷。預計公司 20 年公司石英玻璃材料收入將達到 6.05 億元，同比增長 20%，毛利 率 54%左右，總收入可達 9.65 億元，毛利率維持在 50%左右 資料來源：Wind，中信建投證券研究發展部 mNoRoOtPqNqOtRqRzRmNnObRaO7NoMoOnPpPkPmMmQfQmOpR8OqRrRxNsOqMNZrMqR 行業深度研究報告 table_page 電子電子 請參閱最后一頁的重要聲明 目錄目錄 掩膜版高精度光刻的關鍵. 1 掩膜版兩大趨勢：精細化、大型化 . 5 本土需求穩步提升，國產替代正當其時 . 6 掩膜版市場寡頭壟斷嚴

11、重，國內企業仍在加快追趕 . 8 掩膜版上市公司速覽 . 10 清溢光電本土掩模版領導者，深耕掩膜版領域 20 余年 . 11 菲利華石英行業龍頭，受益光掩膜基板本土化 . 15 投資建議 . 19 風險提示 . 20 圖目錄圖目錄 圖 1：掩膜版工作原理 . 1 圖 2：光刻機掩膜臺 . 1 圖 3：光刻投影示意圖 . 1 圖 4：光掩模鉻版示意圖 . 2 圖 5：掩膜版根據基板材質分類. 2 圖 6：光掩膜產業鏈 . 4 圖 7：掩膜版的主要生產工藝流程 . 4 圖 8：不同尺寸電視面板出貨量預測（百萬臺） . 5 圖 9：全球顯示面板出貨量（億片） . 6 圖 10：全球不同國家地區顯示

12、面板產能占比預測 . 6 圖 11：全球半導體芯片產業規模及增長率（億美元） . 6 圖 12：中國半導體芯片產業規模及增長率（億元） . 6 圖 13：全球觸控面板產值（億美元） . 7 圖 14：全球觸控面板出貨量（百萬片） . 7 圖 15：全球 PCB 電路板行業產值預測（億美元） . 7 圖 16：中國 PCB 電路板行業產值預測（億美元） . 7 圖 17：全球各地區掩膜版市場占比（含預測） . 8 圖 18：全球石英掩膜版市場份額. 8 圖 19：清溢光電營業收入（億元） . 12 圖 20：清溢光電歸母凈利潤（億元） . 12 圖 21：清溢光電營收結構（產品） . 12 圖

13、22：清溢光電營收結構（地區） . 12 圖 23：清溢光電毛利率與凈利率. 12 圖 24：清溢光電各產品毛利率. 12 圖 25：菲利華發展沿革 . 15 圖 26：菲利華主要產品 . 15 圖 27：菲利華營業收入（億元）. 16 行業深度研究報告 table_page 電子電子 請參閱最后一頁的重要聲明 圖 28：菲利華歸母凈利潤（億元） . 16 圖 29：菲利華營收結構（產品）. 16 圖 30：菲利華營收結構（地區）. 16 圖 31：菲利華毛利率與凈利率. 16 圖 32：菲利華各產品毛利率 . 16 圖 33：石英消費結構 . 17 圖 34：2018 年全球各領域石英市場需

14、求 . 17 表目錄表目錄 表 1：相關公司盈利預測與估值（更新至 2020 年 4 月 23 日收盤價） . 2 表 2：重點公司核心邏輯 . 2 表 3：掩膜版的主要分類及特性. 2 表 4：掩膜版產品迭代情況 . 3 表 5：掩膜版產品的主要下游行業與應用 . 3 表 6：掩膜版生產的主要環節與具體操作 . 4 表 7：平板顯示用掩膜版技術路線預測時間表 . 5 表 8：全球 TFT-LCD 液晶面板及掩膜版發展(單位：mm). 5 表 9：全球各大廠商可供應高端掩膜版產品情況 . 8 表 10：平板顯示掩膜版行業主要企業產品線基本情況 . 9 表 11：掩模版海外公司介紹 . 10 表

15、 12：掩模版國內公司介紹 . 10 表 13：清溢光電發展歷程 . 11 表 14：清溢光電主要產品產能概況 . 13 表 15：清溢光電收入拆分與預測. 13 表 16：清溢光電盈利預測（股價取 2020 年 4 月 23 日收盤價 18.26 元/股，市值 48.72 億元） . 14 表 17：菲利華收入拆分與預測. 17 表 18：菲利華盈利預測（股價取 2020 年 4 月 23 日收盤價 21.92 元/股，市值 74.12 億元） . 18 表 19：相關公司盈利預測與估值（更新至 2020 年 4 月 23 日收盤價） . 19 1 HTTP:/RESEARCH.CSC.CO

16、M.CN 行業深度研究報告 請參閱最后一頁的重要聲明 table_page 電子電子 掩膜版掩膜版高精度光刻的關鍵高精度光刻的關鍵 掩膜版（掩膜版（Photomask），又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版等，是微電子制造中光刻工藝所使用的圖形母版，），又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版等，是微電子制造中光刻工藝所使用的圖形母版， 由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜圖形，并通過曝光將圖形轉印到產品基板上。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜圖形，并通過曝光將圖形轉印到產品基板上。掩膜版是芯片制造過 程中的圖形“底片”，用于轉移高精密電路設計，承載了圖形設計和工藝技術等知識產權信息。掩模版用于芯片 的批

17、量生產，是下游生產流程銜接的關鍵部分，是芯片精度和質量的決定因素之一。 掩膜版的功能類似于傳統照相機的底片。掩膜版的功能類似于傳統照相機的底片。制造商通常根據客戶所需要的圖形，用光刻機在原材料上光刻出 相應的圖形，將不需要的金屬層和膠層洗去，即得到掩膜版。掩膜版的原材料掩膜版基板是制作微細光掩膜圖 形的感光空白板。通過光刻制版工藝，將微米級和納米級的精細圖案刻制于基板上制作成掩膜版。掩膜版的作 用主要體現為利用已設計好的圖案，通過透光與非透光方式進行圖像（電路圖形）復制，從而實現批量生產。 圖圖 1：掩膜版工作原理：掩膜版工作原理 資料來源：IEEE，中信建投證券研究發展部 掩膜版質量的優劣直

18、接影響光刻的質量。掩膜版質量的優劣直接影響光刻的質量。在芯片制造過程中需要經過十幾甚至幾十次的光刻，每次光刻都 需要一塊光刻掩膜版，每塊光刻掩膜版的質量都會影響光刻的質量。光刻過程中，通常通過一系列光學系統， 將掩膜版上的圖形按照 4：1 的比例投影在晶圓上的光刻膠涂層上。由于在制作過程中存在一定的設備或工藝局 限，光掩膜上的圖形并不可能與設計圖像完全一致，即在后續的硅片制造過程中，掩膜板上的制造缺陷和誤差 也會伴隨著光刻工藝被引入到芯片制造中。因此光掩膜的品質將直接影響到芯片的良率和穩定性。 圖圖 2：光刻機掩膜臺：光刻機掩膜臺 圖圖 3：光刻投影示意圖：光刻投影示意圖 資料來源：半導體行業

19、觀察，中信建投證券研究發展部 資料來源：IEEE，中信建投證券研究發展部 硅硅片片 氧氧化化層 光光刻刻膠膠 曝曝光光光光線 掩掩膜膜版版 曝曝光光顯影影刻刻蝕 紫紫外外光光 掩掩膜膜版版 凸凸透透鏡 微微影影成成像像 晶晶圓 2 HTTP:/RESEARCH.CSC.COM.CN 行業深度研究報告 請參閱最后一頁的重要聲明 table_page 電子電子 光掩膜主要分兩個組成部分，即基板和不透光材料，不同掩模版的不透光材料有所不同。光掩膜主要分兩個組成部分，即基板和不透光材料，不同掩模版的不透光材料有所不同?；逋ǔＪ歉呒?度，低反射率，低熱膨脹系數的石英玻璃。不同種類光掩膜使用的不透光材料

20、不同。光掩膜分為鉻版（蘇打玻 璃、石英玻璃、硼硅玻璃）、干版、菲林、凸版（APR）。鉻版的不透光層是通過濺射方法鍍在玻璃下方厚約 0.1um 的鉻層。鉻的硬度比玻璃略小，不易受損但有可能被玻璃所傷害。應用于芯片制造的光掩膜為高敏感度 的鉻版。干版涂附的乳膠，硬度小且易吸附灰塵， 不過干版還有包膜和超微顆粒干版， 后者可應用于芯片制造。 表表 3：掩膜版的主要分類及特性：掩膜版的主要分類及特性 類別類別 精度精度 耐用性耐用性 價格價格 鉻版 高 高 高 干版 中 中 中 菲林 低 低 低 凸版 常用來轉移 PI 液 資料來源：清溢光電招股書，中信建投證券研究發展部 圖圖 4：光掩模鉻版示意圖：

21、光掩模鉻版示意圖 資料來源：昊光科技官網，中信建投證券研究發展部 掩膜版根據基板材質的不同可分為石英掩膜版、蘇打掩膜版和其他（包含凸版、菲林）。掩膜版根據基板材質的不同可分為石英掩膜版、蘇打掩膜版和其他（包含凸版、菲林）。石英掩膜版使用 石英玻璃作為基板材料，光學透過率高，熱膨脹率低，相比蘇打玻璃更為平整耐磨，使用壽命長，主要用于高 精度掩膜版；蘇打掩膜版則使用蘇打玻璃作為基板材料，光學透過率較高，熱膨脹率相對高于石英玻璃，平整 度和耐磨性相對弱于石英玻璃，主要用于中低精度掩膜版；而凸版使用不飽和聚丁二烯樹脂作為基板材料，主 要用于液晶顯示器（LCD）制造過程中的定向材料移??；菲林使用 PET

22、 作為基板材料，主要用于電路板掩膜。 圖圖 5：掩膜版根據基板材質分類：掩膜版根據基板材質分類 資料來源：清溢光電招股書，中信建投證券研究發展部 3 HTTP:/RESEARCH.CSC.COM.CN 行業深度研究報告 請參閱最后一頁的重要聲明 table_page 電子電子 掩膜版誕生至今約掩膜版誕生至今約 60 多年歷史，技術演變多年歷史，技術演變節奏相對節奏相對較慢。較慢。掩膜版下游運用廣泛，且不同行業對掩膜版的性 能、成本等要求不同，因此不同代別產品存續交疊期長。例如，第二代掩膜版誕生于二十世紀 60 年代初，但其 至今仍在 PCB、FPC、TN/STN 等行業使用。另一方面，掩膜版產

23、品的優勢主要是其在轉移電路圖形過程中的精 確性和可靠性，未來潛在的替代風險是無掩膜技術的大規模使用，但現階段無掩膜技術因僅能滿足精度要求相 對較低的行業（如 PCB）中圖形轉移的需求，且其生產效率低下，無法滿足對圖形轉移精度要求高以及對生產 效率有要求的行業運用，故掩膜版行業現階段技術更迭仍然較慢，暫不存在技術快速迭代的風險。 表表 4：掩膜版：掩膜版產品迭代情況產品迭代情況 發展歷程發展歷程 名稱名稱 出現時間出現時間 目前使用情況目前使用情況 第一代掩膜版 手工刻紅膜 二十世紀 50 年代 已被淘汰 第二代掩膜版 菲林掩膜版 二十世紀 50 年代末 60 年代初 仍在部分行業小范圍使用，如

24、 PCB、FPC、 TN/STN 等 第三代掩膜版 干版掩膜版 二十世紀 60 年代 仍在部分行業使用， 如 PCB、 HDI、 Leadframe 等 第四代掩膜版 氧化鐵掩膜版 二十世紀 70 年代 已被淘汰 第五代掩膜版 蘇打掩膜版 二十世紀 70 年代 廣泛運用于各種對掩膜版有需求的行業 石英掩膜版 資料來源：清溢光電招股書，中信建投證券研究發展部 從產業鏈來看，掩膜版是從產業鏈來看，掩膜版是芯片芯片制造的核心模具，起到橋梁和紐帶的關鍵作用。制造的核心模具，起到橋梁和紐帶的關鍵作用。光掩膜上游主要包括電路圖 形設計、光掩膜設備及材料行業，由于下游應用廠商自建光刻掩膜版生產線的投入產出比

25、很低，且光刻掩膜版 行業具有一定的技術壁壘，所以目前全球范圍內光刻掩膜版主要以專業生產商為主。掩膜版的下游主要包括 IC 制造、IC 封裝、平面顯示和印制線路板等行業，與下游終端行業的主流消費電子（手機、平板、可穿戴設備）、 筆記本電腦、車載電子、網絡通信、家用電器、LED 照明、物聯網、醫療電子等產品的發展趨勢密切相關。 表表 5：掩膜版產品的主要下游行業與應用：掩膜版產品的主要下游行業與應用 下游行業下游行業 掩膜版產品掩膜版產品 平板顯示 1、薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)掩膜版，包括陣列(Array)掩膜版、彩色濾光片(CF)掩膜版 2、有源矩陣有機發光二極管顯示器(AMOLED)掩膜版，主要為 Array 掩膜版(AMOLED 技術) 3、超扭曲向列型液晶顯示器(STN-LCD)掩膜版 4、Fine Metal Mask 用掩膜版 半導體芯片 1、半導體集成電路凸塊(IC Bumping)掩膜版 2、集成電路代工(IC Foundry)掩膜版 3、集成電路載板(IC Substrate)掩膜版 4、發光二極管(LED)封裝掩膜版 5、微機電(MEMS)掩膜版 觸控 1、內嵌式觸控面板(In Cell、On Cell)掩膜版 2、外掛式觸控(OGS、Met