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掩膜版——高精度光刻的關鍵
掩膜版（Photomask），又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版等，是微電子製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，並通過曝光將圖形轉印到產品基板上。掩膜版是晶片製造過 程中的圖形「底片」，用於轉移高精密電路設計，承載了圖形設計和工藝技術等智慧財產權信息。掩模版用於晶片 的批量生產，是下遊生產流程銜接的關鍵部分，是晶片精度和質量的決定因素之一。
掩膜版的功能類似於傳統照相機的底片。製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製作微細光掩膜圖 形的感光空白板。通過光刻製版工藝，將微米級和納米級的精細圖案刻制於基板上製作成掩膜版。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）複製，從而實現批量生產。
掩膜版質量的優劣直接影響光刻的質量。在晶片製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塗層上。由於在製作過程中存在一定的設備或工藝局 限，光掩膜上的圖形並不可能與設計圖像完全一致，即在後續的矽片製造過程中，掩膜板上的製造缺陷和誤差 也會伴隨著光刻工藝被引入到晶片製造中。因此光掩膜的品質將直接影響到晶片的良率和穩定性。
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。基板通常是高純 度，低反射率，低熱膨脹係數的石英玻璃。不同種類光掩膜使用的不透光材料不同。光掩膜分為鉻版（蘇打玻 璃、石英玻璃、硼矽玻璃）、幹版、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。應用於晶片製造的光掩膜為高敏感度 的鉻版。幹版塗附的乳膠，硬度小且易吸附灰塵，不過幹版還有包膜和超微顆粒幹版，後者可應用於晶片製造。
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，主要用於高 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，熱膨脹率相對高於石英玻璃，平整 度和耐磨性相對弱於石英玻璃，主要用於中低精度掩膜版；而凸版使用不飽和聚丁二烯樹脂作為基板材料，主 要用於液晶顯示器（LCD）製造過程中的定向材料移印；菲林使用 PET 作為基板材料，主要用於電路板掩膜。
掩膜版誕生至今約 60 多年歷史，技術演變節奏相對較慢。掩膜版下遊運用廣泛，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，第二代掩膜版誕生於二十世紀 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。
從產業鏈來看，掩膜版是晶片製造的核心模具，起到橋梁和紐帶的關鍵作用。光掩膜上遊主要包括電路圖 形設計、光掩膜設備及材料行業，由於下遊應用廠商自建光刻掩膜版生產線的投入產出比很低，且光刻掩膜版 行業具有一定的技術壁壘，所以目前全球範圍內光刻掩膜版主要以專業生產商為主。掩膜版的下遊主要包括 IC 製造、IC 封裝、平面顯示和印製線路板等行業，與下遊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。
掩膜版製造過程較為複雜，步驟繁多。掩膜版的製造基於原始設計圖形，加入光學臨近效應補償，通過計 算機輔助系統處理，使用雷射或電子束曝光的手法將經過修正後的設計圖形移植到透光性能良好的石英基板上， 最後還要經過後續蝕刻和檢驗修補工藝。總的來看，掩膜版生產需要經過圖形設計、圖形轉換等諸多步驟。
掩膜版兩大趨勢：精細化、大型化
掩膜版行業未來將向高精度、大尺寸方向發展。掩膜版行業的發展主要受下遊晶片行業、平板顯示行業、 觸控行業和電路板行業的發展影響，與下遊終端的消費電子（手機、平板、可穿戴）、筆記本電腦、車載電子、 網絡通信、家用電器、醫療電子等產品的發展密切相關，因此未來幾年掩膜版將向高精度、大尺寸方向發展。
掩膜版產品精度將趨向精細化。隨著消費者對顯示產品的要求提高，手機、平板電腦等移動終端向著更高 清、色彩度更飽和、更輕薄化發展。IHS 預測，未來顯示屏精度將從 450PPI（Pixel Per Inch，即每英寸像素） 逐步提高到 650PPI 以上，這對平板顯示掩膜版的半導體層、光刻解析度、最小過孔、CD 均勻性、套合精度、 缺陷大小、潔淨度等指標均提出更高技術要求。在半導體方面，目前境內主流先進位造工藝為 28nm 工藝，境 外主流為 14nm，三星已量產 7nm 工藝晶圓，而臺積電已量產 5nm 工藝，未來集成電路的製造工藝將進一步精 細化，朝 5nm-3nm 工藝發展，這對與之配套的掩膜版及晶片封裝用掩膜版提出了更高要求，線縫精度要求越來 越高。
掩膜版產品尺寸未來將繼續趨向大型化。液晶電視自 2007 年開始佔據主流市場後，平均尺寸按照每年增加 1 英寸的速度平穩增長。根據 IHS Markit 的統計和預測，43 英寸、55 英寸、65 英寸、70 英寸等大尺寸電視出 貨量逐年增長。而電視尺寸趨向大型化，導致國內面板基板趨向大型化，因此掩膜版尺寸趨向大型化。
本土需求穩步提升，國產替代正當其時
掩膜版本土需求與日俱增，市場空間穩步提升。近年來，平板顯示、半導體晶片、觸控和電路板等市場發 展迅速，帶來了巨大的掩膜版需求。中國作為全球電子生產基地，掩膜版需求與日俱增，市場空間穩步提升。 全球平板顯示產業保持平穩增長。受益於電視平均尺寸增加，大屏手機、車載顯示和公共顯示等需求拉動，平 板顯示發展呈現尺寸大型化、競爭白熱化、轉移加速化、產品定製化等特點。根據 IHS 預測，2016-2025 年全 球新型顯示面板需求面積的複合年增長率預計將達 4%，到 2025 年增長至 2.66 億平方米。
大陸平板顯示行業處於快速發展期，掩膜版需求持續增加。近年來我國集中建設高精度、高世代面板線， 全球平板顯示產業加快向中國轉移。我國平板顯示產業集中度提高，京津唐、長三角、珠三角及成渝鄂等四大 產業聚集區都擁有高精度、高世代線。IHS 統計，2019 至 2021 年，大陸已規劃投產的 TFT-LCD 產線為 23 條， 其中高世代線為 15 條，佔 65.22%；2019 至 2023 年大陸已規劃投產的 AMOLED 產線為 21 條，其中 LTPS 線 為 17 條，佔 80.95%。預計大陸平板顯示行業對掩膜版尤其是高世代、高精度掩膜版的需求將持續增長。大陸 掩膜版發展滯後於平板顯示投資增長，特別在 AMOLED/LTPS 高精度掩膜版上嚴重依賴進口，替代空間巨大。
受益於晶圓製造的快速發展，大陸半導體掩膜版市場快速增長。根據 WSTS 數據，2019 年全球半導體產業 短暫調整，市場規模為 4120 億美元，整體雖下滑 12%，但主要是緣於內存產品的結構性調整，且自 2019 下半 年以來，全球半導體行業已有所反彈，考慮到疫情對全球電子產業造成的衝擊，預計 2020 年將出現溫和增長。 由於亞太地區繼續保持全球最大半導體市場地位，未來半導體產能將進一步向中國轉移。在 5G 通信、物聯網、 人工智慧、存儲器等帶動下，晶片產業迎來新一輪發展高潮。在國家集成電路產業投資基金第二期帶動下，大 陸晶片的投資布局將進一步加速，大陸 IC 製造和 IC 封裝均有望實現突破，IC 掩膜版市場增量空間巨大。
觸控行業處於成熟期，觸控用掩膜版市場需求穩定。觸控行業產品主要應用於智慧型手機、平板電腦、筆記 本電腦、車載顯示、智能手錶等領域。根據 IHS 統計，2017 年全球觸控螢幕出貨量約 19.04 億片。預計至 2021 年，全球觸控螢幕產品出貨量將穩定在 19.75 億片/年左右。中國觸控螢幕產業快速發展，產業規模不斷增大，產業 鏈構成日趨完善，關鍵技術水平持續提升，內嵌觸控技術（In Cell、On Cell）正逐步替代外掛觸控技術（OGS）， 產業轉型升級逐漸加快，預計未來國內觸控用掩膜版的需求將進一步提升。
全球 PCB 行業增速可觀，國產掩膜版有望在產業轉移浪潮中受益。根據 Prismark 預測，未來幾年全球 PCB 行業產值將持續增長，到 2022 年全球 PCB 行業產值將達到 688.1 億美元；2016 年至 2021 年亞洲將繼續主導全 球 PCB 市場的發展，而中國位居亞洲市場不可動搖的中心地位，中國大陸 PCB 行業將保持 3.7%的複合增長率， 預計 2022 年行業總產值將達到 356.86 億美元；中國 PCB 產業各細分產品產值增速均高於全球平均水平，尤其 在高多層板、HDI 板、柔性電路板和封裝基板等各類高技術含量細分 PCB 領域，產業轉移趨勢明顯。近年來， 日本、韓國和中國臺灣面臨生產成本持續攀升的問題，電路板製造商陸續在中國大陸投資設廠，中國作為電路 板產業主要承接國，將在產業轉移浪潮中受益，而柔性線路板用掩膜版領域也有望迎來新的發展機遇。
掩膜版市場寡頭壟斷嚴重，國內企業仍在加快追趕
掩膜版市場集中度高，整體被國外公司所主導。Photronics、日本 DNP、日本 Toppan 三家佔據半導體掩膜 版 80%以上的市場份額。我國光掩膜版行業僅能滿足國內中低檔產品市場需求，高檔光掩膜版則由國外公司提 供。據IHS Markit統計，2018年全球石英掩膜版銷售金額排名中國內上榜企業僅國內掩膜版龍頭清溢光電一家。 在全球範圍內，國內掩膜版企業與同行業公司相比，由於其起步時間較晚，其在國際市場影響力方面存在先天 差距。但近年來，國內企業通過不斷的技術研發和產品升級，已逐步縮小與國際競爭對手的市場地位差距。
掩膜版公司的核心競爭力體現在能利用核心技術高效生產高質量、高精度掩膜版產品。全球各大掩膜版廠 商的高端產品代表了其技術實力。在 AMOLED 用高精度掩膜版領域，由於核心技術掌握在 HOYA、SKE、PKL 等境外廠商手中，而這些企業對關鍵技術進行嚴格封鎖，導致境內廠商與境外相比仍存在一定技術差距。目前 國內公司在 10 代大尺寸掩膜版領域與 AMOLED 用高精度掩膜版領域的部分指標上與先進技術存在一定差距。
掩膜版公司將逐步向上遊拓展。掩膜版主要原材料為掩膜版基板。同時，隨著下遊客戶對其最終產品的品 質要求不斷提高，促使掩膜版企業不斷追求產品品質上的突破，而掩膜版基板的質量，對掩膜版產品最終品質 具有重大影響。因此，從降低原材料採購成本和控制產品質量角度出發，主產廠家陸續向上遊延伸，部分企業 已經具備了研磨、拋光、鍍鉻、塗膠等掩膜版基板全產業鏈的生產能力，這不僅可以有效降低原材料採購成本， 而且能夠有效提升掩膜版產品質量。未來掩膜版行業內具有一定實力的企業，將逐步向上遊產業鏈拓展。
掩膜版上市公司速覽
清溢光電——本土掩模版領導者，深耕掩膜版領域 20 餘年
清溢光電是國內領先的掩膜版生產企業。公司創立於 1997 年 8 月，由清溢精密光電（深圳）有限公司整體 改制而來，主要從事掩膜版的研發、設計、生產和銷售業務，是國內成立最早、規模最大掩膜版生產企業之一。 公司擁有深圳市光掩膜技術研究開發中心和廣東省光掩膜工程技術研究開發中心，在國內掩膜版領域代表了中 國掩膜版產業的領先技術水平。
清溢光電主打石英掩膜版與蘇打掩膜版，公司業績穩健增長。公司於 2020 年 4 月 16 日公布了其 2019 年年 度報告，年報顯示，清溢光電 2019 年全年實現營收 4.80 億元，同比增長 17.74%；2019 年全年實現歸母淨利潤 0.70 億元，同比增長 12.18%，公司業績增長主要系平板顯示等下遊行業的快速發展以及公司產能釋放帶來的規 模效應顯現所致。在 2019 年公司營業收入中，石英掩膜版和蘇打掩膜版的收入分別佔比 78.3%和 17.25%，毛利 潤佔比分別為 71%和 20%。其中石英掩膜版業務總收入為 3.76 億元，總成本為 2.61 億元，毛利潤為 1.15 億元， 毛利率為30.50%。蘇打掩膜版業務總收入為0.83億元，總成本為0.50億元，毛利潤為0.33億元，毛利率為39.40%， 公司的產能進一步釋放，規模效應逐漸形成，石英掩膜版產品的盈利能力得到相應提升。
公司產品產銷率較高，整體銷售額呈良好增勢。由於公司的掩膜版產品屬於高度定製化產品，因此公司的 主營產品石英掩膜版與蘇打掩膜版的產銷率均接近 100%。總體而言，2016-2019 年間，公司石英掩膜版的累計 產銷率為 97.23%，蘇打掩膜版的累計產銷率為 98.92%，均保持在 95%以上的高位水平。隨著公司產能規模的 提升與客戶資源的拓展，預計公司的整體銷售收入，尤其是石英掩膜版銷售收入將持續良好的增長勢頭。
清溢光電2019年實現營業收入 4.80億元，同比增長17.74%；實現歸母淨利潤0.70億元，同比增長 12.18%。 公司 2020 年一季報預計將於 2020 年 4 月 28 日披露。我們預測隨著石英掩膜版下遊需求的持續旺盛以及公司募 投項目的產能逐步釋放，清溢光電 20/21 年的營業收入將達到 5.25/6.19 億元，其中石英掩膜版營收 4.27/5.25 億 元；公司整體毛利率將維持在 30%以上，業績增速與盈利能力均將保持穩定。
菲利華——石英行業龍頭，受益光掩膜基板本土化
菲利華是國內外具有較大影響力和規模優勢的石英材料及石英纖維製造企業。公司是全球少數具有石英纖 維批量生產能力的製造商，中國航空航天等國防軍工領域唯一的石英纖維供應商，同時也是國內唯一可大規模 生產光掩膜基板的企業。目前公司已完成了 G8 代石英基板生產技術的定型，形成了 G4 到 G8 代的完整產業鏈。
公司主要從事半導體、光通訊、光學、航空航天及其他領域用高性能石英玻璃材料、石英纖維及製品的生 產與銷售業務。公司主導產品為天然與合成石英玻璃錠、筒、管、棒以及石英玻璃纖維繫列，廣泛應用於半導 體晶片製程中的蝕刻材料，TFT-LCD 中用於印刷線路板的光掩膜材料、光學領域透鏡、稜鏡用合成石英材料、 光纖預製棒沉積和光纖拉制中的支撐材料、航空航天工業中耐高溫、耐燒蝕、透波性強的功能材料。
受益於航空航天與半導體市場的快速增長，公司市場開拓順利，業績穩健增長。公司於 2020 年 4 月 3 日公 布了其 2019 年年度報告。年報顯示，公司 2019 年全年業績繼續穩中向好，全年實現營業總收入 7.79 億元，同 比增長 7.88%；可實現歸母淨利潤 1.92 億元，同比增長 18.83%。公司的營業收入主要可分為石英玻璃材料與石 英玻璃製品兩大類，其中石英玻璃材料營收佔比處於逐年下滑態勢，但其在現階段佔比仍較大。
公司作為國內唯一一家可大規模生產光掩模基板的企業，未來有望受益於半導體國產化。掩膜版的主材料 是掩膜基版，而石英玻璃又是掩膜基板的重要材料。作為國內少數幾家從事合成石英研發與製造的企業，同時 也是國內唯一一家可以大規模生產光掩模基板的企業，公司目前已完成了 G8 代石英基板生產技術的定型，打 破了長期以來國外壟斷，形成了 G4 到 G8 代的完整產業鏈。由於目前國內光掩模基板產業鏈沒有打通，公司產品仍需在日韓精加工（精磨、鍍膜）後，才能返回國內光掩膜版廠商（如清溢光電等）進行光刻，而公司已與 日韓以及國內掩模版廠商建立了良好的合作關係，因此未來有望持續受益半導體國產化。
公司2020年一季報預計將於2020年4月25日披露。公司已於2020年4月10日公布了其一季度業績預告， 初步估算 20 年一季度歸母淨利下降 20%-50%，業績下滑系受新冠疫情影響而復工延遲，有效經營時間同比縮 短，現目前國內疫情基本穩定，預計接下來疫情對經營狀況影響有限。總體來看，我們預測隨著半導體、航空 航天、光學、光通訊等下遊需求的持續拉動以及公司募投項目的建設、放量，菲利華 20/21/22 年的營業收入將 達到 9.65/12.10/14.23 億元，其中石英玻璃材料營收 6.04/7.25/8.13 億元；公司整體毛利率將維持在 50%左右， 業績與盈利均將出現可觀增長。
投資建議
建議關注清溢光電（688138.SH）、菲利華（300395.SZ）等受益標的。隨著 5G 商用的落地以及物聯網的 加速滲透，預計未來全球半導體、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的 下遊需求市場。而我國作為世界上最大的電子產品生產基地與消費地區，其掩膜版市場增長空間可期，國產替 代勢在必行。作為國內最早、規模最大的掩膜版生產企業之一，清溢光電深耕掩膜版領域 20 餘年，技術水平國 內領先；菲利華作為石英行業龍頭，是國內唯一可以大規模生產光掩膜基板的企業，預計上述公司將受益於掩 膜版下遊需求市場的放量與半導體產業鏈的國產化進程。
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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：中信建投）
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