一、行业相关概述
根据观研报告网发布的《中国光掩膜行业现状深度研究与投资前景分析报告(2025-2032年)》显示,光掩模是微纳加工技术常用的光刻工艺所使用的图形母版,是平板显示、半导体、触控、电路板等行业生产制造过程中重要的关键材料,也被称为光刻掩模版、光罩、掩模版等。掩模版的作用是将设计者的电路图形通过曝光的方式转移到下游行业的基板或晶圆上,从而实现批量化生产。作为光刻复制图形的基准和蓝本,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。
资料来源:清溢光电招股说明书,观研天下整理
光掩膜分类多样,按下游应用行业的不同分,可以分为平板显示掩模版、半导体掩模版、触控掩模版和电路板掩模版;按用途分,可分为工作掩膜、母版掩膜、检测掩膜和修正掩膜;按材料分,可为石英掩膜和金属掩膜;按技术分,可分为投影掩膜和接触掩膜。
光掩膜分类
分类标准 |
具体类型 |
按下游应用行业的不同分 |
平板显示掩模版 |
半导体掩模版 |
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触控掩模版 |
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电路板掩模版 |
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按用途分 |
工作掩膜 |
母版掩膜 |
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检测掩膜 |
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修正掩膜 |
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按材料分 |
石英掩膜 |
金属掩膜 |
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按技术分 |
投影掩膜 |
接触掩膜 |
资料来源:公开资料,观研天下整理
二、我国光掩模市场规模整体呈现增长态势
近年来得益于半导体、显示面板等下游需求不断增长,我国光掩模市场规模整体呈现增长态势。根据数据显示,2019-2023年我国光掩模行业市场规模从74.12亿元增长到了124.36亿元。
数据来源:公开数据,观研天下整理
三、行业上下游情况——上游材料设备亟待国产化,下游半导体应用占比最大
光掩模产业链可以分为上游供应、中游制造、下游应用三个环节。其中产业链上游主要为掩模基板、光学膜、化学试剂和包装盒等材料;中游是光掩模制造;下游为应用领域,包括平板显示、半导体、触控以及电路板等,而上述平板显示、半导体等最终又应用到消费电子(电视、手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备)、家用电器、车载电子、网络通信、LED照明、医疗电子等领域。
资料来源:公开资料,观研天下整理
1、石英玻璃为光掩模主流原材料,国产替代空间大
光掩模由基板和遮光膜组成。其中基板材料是光掩模版的基础材料,是指涂布了不透光材料(遮光膜)和感光材料的玻璃基板衬底。基板衬底必须具备良好的光学透光特性、尺寸及化学稳定性、表面平整,无夹砂、气泡等微小缺陷。
目前常用的玻璃基板材料有碱石灰白冕玻璃、低膨胀硼硅玻璃和石英玻璃。其中由于石英玻璃的化学性能稳定、光学透过率高、热膨胀系数低,近年来已成为制备掩模版(尤其是高端掩膜版)的主流原材料,被广泛应用于对精度要求较高的功率半导体、MEMS传感器、先进IC封装等领域的掩模版制作。
石英玻璃是由各种纯净的天然石英(如水晶、石英砂等)熔化制成。线膨胀系数极小,是普通玻璃的1/10~1/20,有很好的抗热震性。它的耐热性很高,经常使用温度为1100℃~1200℃,短期使用温度可达1400℃。
石英玻璃市场是典型的垄断市场,石英玻璃质量主要受制备方法和工艺影响,业内领军企业均保有高技术壁垒。目前全球只有6家石英玻璃制造企业获得TEL认证,其中四家为海外公司包括迈图、贺利氏、昆希、东曹,中资企业有菲利华和石英股份。
虽然近年随着技术的不断创新和工艺的持续优化,石英玻璃的生产能力不断提升。但当前国内半导体高端石英制品市场仍主要由外资企业占据主导地位,国产高端石英制品在整体加工能力和国产化程度上与国际领先水平相比尚有一定差距。在这此情况下,我国中高端石英玻璃材料有着较大的国产替代空间。
除了原材料外,光掩模相关生产设备也依赖国外进口,亟需国产化。例如主要生产设备光刻机由于国外企业具有国际专利,处于垄断地位。目前国内厂商生产所用的原材料如大尺寸掩模基板主要从国外进口,包括日本INABATASANGYO(H.K.)LIMITED代理的ULCOAT基板、S&STECHCORPORATION自产的基板和SATO-SHOJI代理的尼康基板等。
2、半导体领域是光掩模最主要应用领域,达到60%左右
光掩模的下游主要包括半导体、平面显示和印制线路板等行业。其中半导体领域占比最高,达到60%左右;其次为LCD(液晶显示屏)领域,占比为23%。
资料来源:公开数据,观研天下整理
光掩模是半导体材料的重要组成部分,其占半导体材料市场规模的比例为12.6%,仅次于硅片和电子特气。近年来我国大陆半导体材料市场规模快速增长。数据显示,2016-2024年,我国大陆半导体材料市场规模由68亿美元增长至134.6亿美元,复合增长率为8.91%,高于全球增速(5.06%)。
资料来源:公开数据,观研天下整理
资料来源:公开数据,观研天下整理
随着半导体材料市场的快速增长,我国半导体光掩模市场也在不断增长。数据显示,2017-2023年,我国大陆半导体掩膜版市场规模由9.12亿美元增长到了17.78亿美元左右。
资料来源:SEMI,观研天下整理
根据分析,近年我国大陆半导体光掩模市场增长一方面来自于晶圆扩产需求,晶圆厂不断进行扩张产能,开发新产品,这主要是因为光掩模的市场需求与晶圆厂产线扩充直接相关。另一方面来自于升级需求,受下游功能需求驱动,芯片设计公司不断进行产品迭代,比如功率半导体必须通过结构、制程、技术、工艺、集成度、材料等方面的不断进步,来实现功率密度及单位性能的提升。
目前半导体产品技术节点已由130nm、100nm、90nm、65nm等逐步发展到28nm、14nm、7nm、5nm等,相移掩膜技术(PSM)、邻近光学效应修正(OPC)技术等也越来越多的应用于先进制程半导体光掩模制造领域。28nm及以下先进制程的晶圆生产涉及高度复杂的工艺和严格的技术保密要求,制造难度高,先进制程的晶圆大厂,如英特尔、三星、台积电、中芯国际等,多选择通过内部专业部门自行生产光掩模。
四、打破技术壁垒,我国光掩模行业国产化正在加速推进
长期以来,由于光掩模产品属于精密度较高的定制化产品,具有较高的设备门槛和技术门槛,被日韩企业所垄断,使得中国企业在高端产品领域发展受限。尤其是在半导体光掩模市场,我国呈现出美日企业高度垄断的局面。有数据显示,2022年,在光掩模市场中,晶圆厂自有的配套掩模版工厂占据了高达66%的市场份额。而剩余的光掩模市场,则主要由日本Toppan、美国Photronics以及日本DNP等少数几家国际巨头公司所掌控。不仅如此,光掩模生产所需的基材、石英基板、光刻胶以及光学膜等关键材料,也同样被国外企业所垄断。
在上述情况下,我国光掩模厂商生产设备大多从国外进口,同时因为全球每年生产的设备数量有限,不仅存在购买竞争,而且价格十分昂贵。设备单价在几千万到上亿不等。因此,实现国产化自主可控,成为中国显示产业迈向高端化的必经之路,也是保障国家产业安全的关键所在。当下,在国际贸易紧张、半导体产业逆全球化背景下,加速光掩模国产替代已成为国家战略重点。
近年来我国光掩模领先企业不断加大研发,实现技术创新和产品迭代升级,打破技术壁垒,推动国产化不断加速。例如,国内光掩模行业领军企业路维光电,自2019年建成中国首条G11光掩膜版产线并投产后,公司持续加大研发投入,先后成功开发并量产半色调光掩模版、相移光掩模版等系列新产品,不断推动国产化替代进程取得新突破。其中厦门路维光电项目聚焦G8.6及以下AMOLED/LTPO/LTPS用高精度光掩模版研发与量产,可精准匹配国内新增面板产线需求,解决国内高精度面板用光掩模长期依赖进口的困境。
龙图光罩紧跟国内特色工艺半导体发展路线,不断进行技术攻关和产品迭代,半导体光掩模版工艺节点从1μm逐步提升至130nm,产品广泛应用于功率半导体、MEMS传感器、IC封装、模拟IC等特色工艺半导体领域,终端应用涵盖新能源、光伏发电、汽车电子、工业控制、无线通信、物联网、消费电子等场景。
经过二十余年的努力追赶,国内光掩模产品与国际竞争对手在新品推出的时间差距逐步缩短、产品性能上差距越来越小。例如,在平板显示光掩模行业,根据Omdia统计的2022年全球平板显示光掩模版企业销售金额排名,前五名分别为福尼克斯、SKE、HOYA、LG-IT和清溢光电。
不过,目前与国际领先企业相比,我国光掩模行业仍有着较为明显的差距。例如半导体领域用光掩模行业的中高端市场仍主要由国外光掩模厂商占据,国内的光掩模厂商的技术能力主要集中在芯片封测用光掩模版以及100nm节点以上的晶圆制造用光掩模版,而大尺寸TFT-LCD光掩模版、高精度AMOLED光掩模版及先进制程的半导体光掩模版仍主要依赖于进口。由此可见,未来我国光掩模行业国产化仍有着较大提升空间。(WW)

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