一文解读半导体掩膜版

半导体前沿 2024-12-17 15:09

年终搞个特价示波器奖励员工？ 低价玩转泰克信号发生器PF1440

● 2024光掩模版与光刻胶技术与市场论坛将于12月27日在苏州召开

● 2024先进封装技术与材料论坛将于12月25-26日在苏州召开

晶圆制造核心材料

掩膜版，亦称光罩，是微电子制造领域内光刻工艺不可或缺的核心组件，其角色相当于传统摄影中的“底片”，扮演着承载精密图形设计和技术知识产权信息的媒介角色。这一技术广泛应用于半导体生产、平板显示制造、电路板生产及触控屏产业等多个高科技领域。依据最终应用领域的差异，掩膜版被细分为平板显示掩膜版、半导体掩膜版、触控掩膜版和电路板掩膜版等多个类别。其中，半导体掩膜版以其极高的工艺复杂度及占据约60%市场份额的庞大体量，成为了行业的焦点。

作为光刻过程中图形复制的基准模板，半导体掩膜版在芯片设计到制造的桥梁作用无可替代，其制作的精度与品质直接关联着下游产品的成品率。具体到晶圆制造流程，整个生产过程需历经多次精密的曝光步骤，正是通过掩膜版的精确掩蔽作用，得以在晶圆表面精准构建出诸如栅极、源漏极、掺杂区域、电极接触孔等关键结构。因此，掩膜版不仅是技术进步的象征，更是确保芯片性能与良率的关键要素。

行业规模

根据SEMI发布的《全球晶圆厂展望报告》，半导体行业在2024年的增长预期将受到前沿逻辑芯片与代工产能的扩张以及芯片终端市场需求回暖的双重驱动，特别是受到生成式人工智能和高性能计算（HPC）等新兴应用的推动。

全球半导体晶圆月度产能在2023年实现了5.5%的增长，达到2960万片，并预计将在2024年继续以6.4%的增速扩大。从2022年至2024年间，全球半导体行业计划启动运营的新晶圆厂数量达到82家。在中国，得益于政府的资金支持及一系列激励措施，预计2024年将有18个芯片制造项目投入运营。中国2023年的晶圆产能同比增长了12%，达到每月760万片，而2024年则有望进一步增长13%，达到每月860万片。

SEMI的数据还揭示，在半导体晶圆制造的材料成本构成中，掩膜版占据了12%的比例，紧随硅片（占比35%）和电子气体（占比13%）之后，成为关键的材料成本组成部分。

根据SEMI数据，2022年全球半导体掩膜版市场规模达到49亿美元，预估2023年半导体掩膜版市场规模将继续增长至50.98亿美元。

竞争格局

半导体掩膜版的生产供应主要分为两大类：一类是晶圆制造厂自建的配套工厂，另一类是独立的第三方掩膜版制造商。

在28纳米及以下的高端晶圆制造领域，由于工艺极为复杂，掩膜版作为芯片制造的关键要素，包含了晶圆制造厂的核心技术秘密。因此，像英特尔、三星、台积电和中芯国际等先进制程晶圆制造商，大多选择在自己的专业工厂内部生产掩膜版，以确保技术的保密性和生产效率。

而对于28纳米以上较为成熟的制程，为了在保证技术满足需求的同时降低成本，芯片制造商更倾向于向独立的第三方掩膜版制造商采购掩膜版。根据SEMI的数据，在全球半导体掩膜版市场中，晶圆厂自建的掩膜版工厂占据了65%的市场份额，而独立的第三方掩膜版制造商则占据了35%的市场份额。其中，美国的Photronics、日本的Toppan和DNP三家公司占据了独立第三方掩膜版市场八成以上的份额，显示出该市场的高度集中性。

由于半导体掩模版具有较高的进入门槛，国内半导体掩模版主要生产商主要包括济南泉意、中芯国际光罩厂、迪思微、中微掩模、龙图光罩、清溢光电、路维光电、中国台湾光罩等。

当前，高端半导体掩膜版国产化率仅3%，国内掩膜版生产厂商主要集中于180nm制程节点以上的生产，少数厂商已掌握130nm制程节点的生产技术，90nm及以下掩膜版高度依赖进口，国产替代空间广阔。

总结

近年来，全球及国内晶圆生产线的不断扩展为半导体掩膜版行业注入了新的市场增长动力。与此同时，下游应用领域如新能源汽车和消费电子等领域的快速技术革新，也推动了对应半导体掩膜版的更新换代需求。在国际贸易紧张局势加剧和半导体产业逆全球化趋势的背景下，加快国产替代已成为国家层面的战略重点。对于目前国产化率仍相对较低的晶圆制造关键材料——半导体掩膜版而言，这一趋势为其带来了良好的发展机遇。

2024先进封装技术与材料论坛将于12月25-26日在苏州召开。本次会议将由亚化咨询主办。聚焦半导体先进封装技术与材料，共同探讨先进封装产业发展前景，最新技术进展、面临的挑战和未来的发展趋势。

2024光掩模版与光刻胶技术与市场论坛将于2024年12月27日在苏州举行，由亚化咨询主办。此次会议将汇聚半导体行业的领军企业、技术专家、学者和行业分析师，聚焦光掩模版及光刻胶在中国乃至全球半导体产业链中的关键作用，共同探讨掩模版及光刻胶产业的发展前景、最新技术进展、面临的挑战和未来趋势。