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掩膜版：電子元器件製程關鍵工具
掩膜版工作原理
掩膜版（Photomask）又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等，是微電子製造過程中的圖形轉移工具或母版，是承載圖形設計和工藝技術等智慧財產權信息的載體。掩膜版用於下遊電子元器件製造業批量生產，是下遊行業生產流程銜接的關鍵部分，是下遊產品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」，其工作原理如下：根據客戶所需要的圖形，掩膜版廠商通過光刻製版工藝，將微米級和納米級的精細圖案刻制於掩膜版基板上，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，再將不需要的金屬層和膠層洗去，即得到掩膜版產成品。掩膜版對下遊行業生產線的作用主要體現為利用掩膜版上已設計好的圖案，通過透光與非透光的方式進行圖像（路圖形）複製，從而實現批量生產。
掩膜版產業鏈
光掩膜上遊主要包括圖形設計、光掩膜設備及材料行業，主要供應廠商包括日本東曹，日本信越化學、日本尼康和菲利華等；中遊為掩膜版製造行業，主要企業包括日本HOYA，日本 DNP，韓國 LG-IT、日本 SKE 和清溢光電；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，廣泛應用於消費電子、家電、汽車等電子產品領域，主要客戶為半導體廠商英特爾、三星、臺積電等以及顯示屏廠商京東方、華星光電等。
掩膜版分類
掩膜版主要由基板和遮光膜兩個部分組成。基板分為樹脂基板和玻璃基板，玻璃基板主要包括石英基板和蘇打基板，根據遮光膜種類的不同，可以分為硬質遮光膜和乳膠。光掩膜按用途分類可分為四種，分別為鉻版(chrome)、幹版、液體凸版和菲林。其中，鉻版精度最高，耐用性更好，廣泛應用於平板顯示、IC、印刷線路板和精細電子元器件行業；幹版、液體凸版和菲林主要用於中低精度 LCD 行業、PCB 及 IC 載板等行業。
掩膜版生產工藝流程
掩膜版的主要生產工藝流程如下：
（1）圖形設計：收到客戶圖形後，通過專業設計軟體對客戶的圖形做二次編輯處理與檢查。
（2）圖形轉換：將客戶要求的版圖設計數據分層，運算。再按照相應的工藝參數將文件格式轉換為光刻設備專用的數據形式。
（3）圖形光刻：通過光刻機進行雷射光束直寫完成客戶圖形曝光。掩膜版製造都是採用正性光刻膠，通過雷射作用使需要曝光區域的光刻膠內部發生交聯反應，從而產生性能改變。
（4）顯影：將曝光完成後的掩膜版顯影，以便進行蝕刻。在顯影液的作用下，經過雷射曝光區域的光刻膠會溶解，而未曝光區域則會保留並繼續保護鉻膜。
（5）蝕刻：對鉻層進行蝕刻，保留圖形。在蝕刻液的作用下，沒有光刻膠保護的區域會被腐蝕溶解，而有光刻膠保護的區域的鉻膜則會保留。
（6）脫膜：光刻膠的保護功能已經完成，脫膜工序通過脫膜液去除多餘光刻膠。
（7）清洗：將掩膜版正、反面的汙染物清洗乾淨，為缺陷檢驗做準備。
（8）尺寸測量：按照品質協議對掩膜版關鍵尺寸（CD 精度）和圖形位置（TP 精度）進行測量，判定尺寸的準確程度。
（9）缺陷檢查：對照客戶技術/品質指標檢測掩膜版製版過程產生的缺陷並記錄坐標及相關信息。掩膜版的基本檢查主要有：基板、名稱、版別、圖形、排列、膜層關係、傷痕、圖形邊緣、微小尺寸、絕對尺寸、缺陷檢查等。
（10）缺陷修補：對檢驗發現缺陷進行修補。修補包括對丟失的細微鉻膜進行 LCVD沉積補正以及對多餘的鉻膜進行雷射切除等。
（11）清洗：再次清洗為貼合掩膜版 Pellicle 做準備。
（12）貼膜：將 Pellicle 貼合在掩膜版之上，降低下遊客戶製造過程中灰塵造成的不良率。
（13）檢查：對掩膜版作最後檢測工作，以確保掩膜版符合品質指標。
（14）出貨：對掩膜版進行包裝，然後發貨。
下遊應用行業：下遊產業快速發展，掩膜版進口替代進程加快
在掩膜版下遊應用中，IC 用掩膜版佔比最高為 60%，其次是 LCD 用掩膜版佔比為23%，其次是 OLED、PCB 等應用領域。
下遊電子元器件發展迅速，拉動掩膜版市場需求上升
隨著電子信息技術的日新月異，5G 技術和人工智慧帶動下遊終端電子產品的更新換代速度越來越快，以平板電視、筆記本電腦、數位相機、智慧型手機等產品為主的消費類電子產品產銷量持續增長，為平板顯示、半導體晶片、觸控、電路板等電子元器件相關行業帶來巨大的市場空間，間接帶動了掩膜版行業的發展。同時，電子元器件製造商為了滿足其下遊產品的多功能、小型化、便攜性等需求，不斷加大技術投入，開發新材料、新技術以及研發新產品，這也為掩膜版行業的發展帶來了更多市場需求。
1）平板顯示市場
全球平板顯示產業保持平穩增長，業態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，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的拉動，根據 IHS 預測，2016 年-2025 年全球新型顯示面板需求面積的 CAGR 預計將達 4%，到 2025 年增長至 2.66 億平方米。
根據 IHS 統計，2019 年至 2021 年，我國已規劃投產的 TFT-LCD 產線為 23 條，其中高世代線為 15 條，佔比 65.22%；2019 年至 2023 年我國已規劃投產的 AMOLED 產線為21 條，其中 LTPS 線為 17 條，佔比 80.95%。我國平板顯示行業對掩膜版產品尤其是高世代、高精度掩膜版產品的需求將持續增長。據 IHS 統計測算，中國大陸平板顯示行業掩膜版需求量佔全球比重，已經從 2011 年的 5%上升到 2017 年的 32%。未來隨著相關產業進一步向國內轉移，國內平板顯示行業掩膜版的需求量將持續上升，預計到 2021 年，中國大陸平板顯示行業掩膜版需求量全球佔比將達到 56%。
2）半導體晶片市場
根據 WSTS 統計數據，2018 年全球半導體晶片產業市場規模達到 4779.40 億美元，同比增長 15.90%，市場規模創下歷史新高。2018 年中國半導體晶片產業規模 6574.40億元，同比增長 21.50%。未來，半導體晶片產能將進一步向國內轉移，在智能汽車、人工智慧、存儲器市場、物聯網、5G 通信商用等領域快速發展的帶動下，半導體晶片產業迎來新一輪的發展高潮。
3）觸控市場
觸控行業產品可以應用於智慧型手機、平板電腦、車載顯示、智能家居、醫療器械、工業控制等領域。目前，智慧型手機、平板電腦和車載顯示是觸控行業的主要應用領域。智慧型手機領域，2016 年全球智慧型手機出貨量達到最大為 14.71 億臺，近幾年出現下滑的趨勢，2019 年全球智慧型手機出貨量為 13.71 億臺，同比下跌 2.41%。IDC 預測，隨著5G 網絡的逐漸商用，2020 年智慧型手機出貨量會出現反彈，同比將增長 1.6%。平板電腦領域，平板電腦全球出貨量自 2014 年出現下滑，2019 年出貨量為 1.44 億臺，同比下降 0.83%，2019 年，國內平板電腦市場自 2015 年首次出現反彈，出貨量為 2241 萬臺，同比增長 0.8%。車載觸控模組市場，根據 HISMarkit 的數據，全球車載觸控模組 2019年出貨量預計為 6414.2 萬套，同比增長 1.07%，隨著未來經濟復甦和自動駕駛汽車逐漸普及，預計未來兩年保持穩步增長，2022 年市場增長幅度將擴大為 7.15%，2023 年出貨量將達到 7689.34 萬套。綜合來看，觸控行業處於成熟期，觸控用掩膜版仍具有穩定的市場需求。
4）電路板市場
電路板行業主要應用於智慧型手機、平板電腦、手持觸控電子產品、數位相機、汽車電子產品、醫療產品等。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 688.10 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、撓性板（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。電路板行業正處於穩步發展期，而在未來可預見的期間內柔性電路板處於快速發展期，柔性線路板用掩膜版領域有望迎來新的發展機遇。
下遊產業陸續向國內轉移，掩膜版進口替代步伐加快
下遊產業向國內轉移。從區域分布看，根據 WSTS 統計數據，亞太地區市場規模佔全球市場的比例不斷提高，亞太與日本市場合計約佔全球半導體市場的 70%左右，2017年，全球半導體市場規模為 4122.21 億美元，同比增長 21.6%，2018 年全球半導體市場保持增長勢頭，市場規模達到 4779.40 億美元，同比增長 15.90%；從晶片銷售額看，根據 WSTS 發布的數據，2016 年中國半導體消費額 1075 億美元，佔全球總量的 32%，已成為全球最大的半導體消費市場。隨著國內製造業環節快速發展，以及國內巨大的消費市場和勞動力人口優勢，全球掩膜版下遊應用的主要市場將加快向國內轉移，世界市場份額不斷向中國集中。
國家政策扶持，為行業提供發展機遇
作為全球高端產業的重要組成部分，平板顯示行業和半導體晶片行業是我國重點扶持的戰略新興產業，國家和地方各級政府部門近年來出臺了一系列政策和措施予以全面扶持，進一步完善產業鏈。如《關於印發 2014-2016 年新型顯示產業創新發展行動計劃的通知》、《「十三五」國家戰略性新興產業發展規劃》、《擴大和升級信息消費三年行動計劃（2018-2020 年）》、《粵港澳大灣區發展規劃綱要》的陸續出臺，為電子元器件行業提供了有利的政策支持，平板顯示和半導體等行業上升到國家戰略發展的高度。掩膜版行業作為電子元器件的上遊行業，屬於國家發展戰略的重要環節之一，受國家產業政策支持，這為掩膜版行業提供了良好的發展機遇。
掩膜版行業：市場規模持續增長，行業集中度高
全球掩膜版市場規模持續增長
全球掩膜版市場規模保持增長，我國長期依賴進口。全球半導體用光掩膜版市場持續增長，2019 年全球半導體光掩膜版市場規模為 41 億美元，雖然相較 2018 年略有下滑，但整體仍呈現持續增長的態勢。我國掩膜版需求不斷增長，2016 年國內市場規模達到 59.5 億元。
但是由於國內掩膜版行業發展落後，供應未及時跟進，因此國內掩膜版供需缺口逐年擴大。2011 年我國掩膜版需求由 5.09 萬平方米增加至 2016 年 7.98 萬平方米，產量則由 0.87 萬平方米增加至 1.69 萬平方米，供給缺口由 4.22 萬平方米擴大至 6.29 萬平方米。
在平板顯示領域，據 IHS，2018 年全球平板顯示掩膜版需求為 58 億元，其中中國大陸平板顯示掩膜版需求為 23 億元，佔全球市場需求比率為 40%。隨著中國大陸面板廠商不斷投資新的平板顯示產線，預計 2020 年中國平板顯示產能的全球佔有率將達到52%，中國大陸平板顯示掩膜版市場規模將呈現持續快速增長的趨勢。
行業發展三大趨勢：高精度、大尺寸、全產業鏈
掩膜版行業的發展主要受下遊平板顯示行業、半導體晶片行業、觸控行業和電路板行業的發展影響，與下遊終端行業的主流消費電子、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，未來幾年掩膜版將向更高精度、大尺寸、全產業鏈方向發展。
掩膜版產品精度趨向精細化。隨著消費者對顯示產品的要求逐步提高，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。根據 IHS 預測，未來顯示屏的顯示精度將從 450PPI（每英寸像素）逐步提高到 650PPI 以上，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、潔淨度均提出了更高的技術要求。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 10nm 工藝的晶圓，預計 2019 年內能實現 7nm 工藝的量產，而臺積電已量產 7nm 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以及半導體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。因此，未來掩膜版產品的精度將日趨精細化。
掩膜版產品尺寸趨向大型化。自 2007 年液晶電視開始佔據主流市場後，其平均尺寸大約按照每年增加 1 英寸的速度平穩增長。根據 IHS 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。電視尺寸趨向大型化，導致國內面板基板逐步趨向大型化，直接決定了掩膜版產品尺寸趨向大型化。
掩膜版行業產業鏈向上遊拓展。掩膜版的主要原材料為掩膜版基板，即塗有光刻膠和鍍鉻的玻璃基板，光刻膠有一定的時效性，失效後會影響產品質量。隨著掩膜版行業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終端產品質量出發，掩膜版行業中主產廠家陸續向上遊行業延伸，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的採購成本，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。
行業技術壁壘高，國外企業佔據主導地位
在 TFT 領域，我國 TFT 掩膜版需求持續增長，但是國內能夠配套 TFT 用掩膜版的企業只有路維光電和清溢光電，主要針對 G8.5 以下掩膜版；AMOLED、Gray-tone、Half-tone等掩膜版均依賴進口。半導體領域，英特爾、三星、臺積電三家全球最先進的晶元製造廠，其所用的掩膜版絕大部分由自己的專業工廠生產；其它掩膜版主要被美國Photronics、日本 DNP 以及日本 Toppan 三家公司所壟斷。
高端市場由國外廠商主導，行業集中度高。掩膜版為技術密集型和資金密集型行業，對資本實力要求較高，掩膜版產品屬於精密度較高的定製化產品，具有較高的設備門檻和技術門檻，國內掩膜版行業的中高端市場仍主要由國外掩膜版廠商佔據，如在 AMOLED（有源矩陣有機發光二極體面板）用高精度掩膜版領域，由於核心技術主要掌握在 HOYA、SKE、PKL 等境外廠商手中，而這些企業對於掩膜版的關鍵技術進行了較為嚴格的封鎖。我國掩膜版領域由於起步仍然相對較晚，在高端掩膜版產品的技術水平和綜合產能上與國際廠商仍存在一定差距。由於掩膜版行業的高進入門檻，目前市場主要參與者為境內外知名企業，市場集中度較高，未來競爭格局將較為穩定。
我國掩膜版製造主要集中在少數企業和部分科研院所。面板領域，國內能夠配套TFT（薄膜電晶體）用掩膜版的企業只有路維光電和清溢光電，主要針對 8.5 代以下掩膜版；半導體領域，少數企業如無錫華潤、無錫中微等，只能製造 0.13μm 以上 StepperMask；對於 HTM（半透膜）、GTM（灰階掩模板）、PSM（先進相移掩模）等掩模版，我國主要依賴進口。
上遊原材料行業:掩膜版基板長期依賴進口，原材料日韓壟斷
掩膜版主要原材料為玻璃基板
掩膜版產品的原材料和中間材料為玻璃基板、鍍鉻膜層、光刻膠、光學膜等，其中主要原材料為玻璃基板，按材質分為石英基板和蘇打基板，石英基板使用石英玻璃作為材料，光學透過率高，熱膨脹率低，相比蘇打玻璃更為平整和耐磨，使用壽命長，主要用於高精度掩膜版。由於石英玻璃的優良特性，未來其在掩膜版產品中的應用會更加廣泛。
掩膜版基材長期依賴進口，原材料國外壟斷
掩膜版基材主要依賴進口。近年來，石英掩膜版憑藉其精密度較高的優勢成為了掩膜版行業主流產品，蘇打掩膜版的市場需求逐步降低。全球領先掩膜版廠商的主要產品均為石英掩膜版，部分廠商甚至完全退出蘇打掩膜版的生產銷售，導致石英掩膜版產品市場競爭更為激烈，因此對原材料石英基板的需求也會逐漸提高。由於石英基材生產工藝難度高，我國尚未實現國產化，主要依賴進口。目前，只有少數廠商具備上遊基材生產能力，大多數掩膜版企業主要採用採購掩膜版基材的方式。掩膜版上遊原材廠商主要集中在日本和韓國，國內有數家企業有能力生產，主要包括菲利華、石英股份等；對於半導體用高精度及高世代面板用基材，基本被日韓企業壟斷。
相關上市公司
清溢光電：掩膜版行業龍頭企業
國內掩膜版行業龍頭企業。深圳清溢光電股份有限公司自 1997 年設立一直從事掩膜版的研發、設計、生產和銷售業務，是國內成立最早、規模最大的掩膜版生產企業之一。自 1998 年 3 月推出鉻版掩膜版填補了國內空白以來，公司通過不斷進行研發投入和產品創新，技術始終保持國內領先，推出掩膜版產品多次填補國內空白，縮小了我國與國際在掩膜版方面的差距。作為行業先導者，公司獨立申請、主導編制的電子行業標準填補了掩膜版領域標準空白。根據 IHS 統計的 2018 年全球平板顯示掩膜版企業銷售金額排名，公司位列全球第六名，是國內唯一上榜企業。
募投項目提升公司競爭力。公司於2019年11月20日於科創板上市，募集資金40250萬元，用於投資合肥清溢光電有限公司 8.5 代及以下高精度掩膜版項目合肥清溢光電有限公司掩膜版技術研發中心項目。8.5 代及以下 TFT-LCD 用掩膜版及 6 代高精度AMOLED/LTPS 用掩膜版是公司近年開發的現有高端主要產品，目前國內能夠提供該產品的廠家極少，現階段主要由國外廠家滿足市場需求。該項目建成達產後公司可年產掩膜版 1852 張，擴大了公司現有生產規模，降低生產成本，提高我國平板顯示產業鏈配套的國產化率。合肥清溢光電有限公司掩膜版技術研發中心項目建成後，將大大加快公司以 HTM、OPC、PSM 等技術為代表的新產品、新工藝的研發，並積極推進成果產業化速度，對繼續保持公司行業內開拓者和領先者地位有著重要意義，有利於公司的長遠發展。
公司業績保持穩定增長。隨著公司新增生產設備開始釋放產能以及與下遊眾多知名企業建立了良好的合作關係，2019 年公司取得較好的經營業績，實現營業收入 4.8 億元，同比增長 17.74%；實現歸母淨利潤 0.7 億元，同比增長 12.18%。2020 年第一季度，公司實現營收 1.23 億元，同比增加 25.87%，實現歸母淨利潤 0.17 億元，同比增加 12.67%。
菲利華：石英玻璃龍頭企業
國內石英玻璃龍頭企業。菲利華專注於石英玻璃和石英纖維材料的研發生產，在半導體、光學、航空航天、光通訊領域開發出多樣化的產品。
半導體石英材料領軍企業。公司是國內唯一一家通過國際三大半導體原產設備商認證的石英材料企業。同時，公司是國內首家具備生產 G8 代大尺寸光掩膜板基材的生產企業，目前已推出從 G4 代到 G8 代的系列產品，打破國外公司的技術壟斷。
多領域石英材料龍頭。光學領域,公司是國內少數幾家從事合成石英研發與製造的企業，在大規格合成石英材料製造技術及生產規模上，已處於國內領先地位，公司獨家研發生產 G8 代光掩膜基板，打破了長期以來國外壟斷。公司是全球少數幾家具有石英纖維批量生產能力的製造商之一，也是國內航空航天領域用石英纖維及製品的主導供應商。公司作為亞洲和國內光通訊行業用石英輔材主要供應商，與主要光纖光棒生產廠家均建立了長期的戰略合作關係，充分受益國家 5G 戰略的推進。公司在鞏固光通訊行業現有主導產品支撐棒、厚壁管的基礎上，逐步擴展了爐芯管、石英器件生產及預製棒對接業務，完善了產品鏈。
公司業績保持穩定增長，短期受疫情影響。2019 年,公司實現營業收入 7.79 億元，同比增長 7.88%；實現歸母淨利潤 1.92 億元，同比增長 18.83%。2020 年 Q1 受疫情影響，公司實現營收 1.08 億元，同比下滑 38.40%，實現歸母淨利潤 0.16 億元，同比下滑 42.02%。
石英股份：電子級石英砂迎來突破
國內掩膜版行業龍頭企業。石英股份主要使用天然石英礦石材料從事高純石英砂、高純石英管（棒、板、錠、筒）、 石英坩堝及其他石英材料的研發、生產與銷售；產品主要應用於光源、光伏、光纖、半導體、光學等領域。
高純砂表現突出，電子級邁入國際高端市場。公司高純石英砂業務通過技術提升、設備改進等手段，提高產品品質，完善工藝技術水平，全年共實現營收 8956.67 萬元，同比增長 109%，在公司整體業務中佔比 14.57%，創歷史新高。光電業務板塊通過加快產品結構轉型，確保可持續發展，新業務領域產品快速增長，佔比再創新高。新的熱加工生產線快速實現量產；新制砣工廠以高起點、高標準、智能化的要求投入運行。電子級產品業務部門積極推進半導體產品國際認證，在產品過程控制、技術研發實力、項目管理能力、方案交付水平等方面大幅提升。經過不懈努力，在 2019 年年底順利通過 TEL認證，成為公司產品邁向國際高端石英應用市場的重要裡程碑，也開啟了公司進入全球半導體石英材料供應鏈體系的大門。此外， 公司還在積極推進 AMAT、LAM、日立等其他國際、國內半導體認證，有望在 2020-2021 年全面通過全球主要半導體公司認證（包括擴散和刻蝕領域），全面進軍國際半導體市場。
積極推進二期項目建設，發揮公司核心競爭力優勢。為了快速推進二期項目建設，滿足市場需求，公司通過資本市場發行可轉換債券 3.6 億元解決資金缺口。截止 2019年末，6000 噸/年電子級石英產品主體廠房已順利封頂，涉及設備採購、高壓電站、氣站等基礎能源配套設施在積極推進中；20000 噸/年高純石英砂二期項目完成了前期規劃、設計、設備選型等工作，但受制於新增用地手續的完善，項目建設滯後；東海工廠的石英制砣項目進展順利，經過光電事業部團隊的努力與付出，項目在短時間內建成投產並投放市場，實現了光電事業部新業務板塊的擴張；為了進一步改善員工辦公環境，公司對原有辦公環境進行裝修升級；新的行政綜合體項目也在緊張規劃設計中。
公司業績持續向上。2019 年公司實現營業收入 6.22 億元，同比下滑 1.73%；實現歸母淨利潤 1.63 億元，同比增長 14.60%。2020 年 Q1，公司實現營收 1.39 億元，同比下滑 0.97%，實現歸母淨利潤 0.31 億元，同比增加 8.78%
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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：中泰證券）
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