掩膜版产品优势主要是其在转移电路图形过程中的精确性和可靠性，第五代掩膜版产品拥有较高的光学透过率、较低的热膨胀系数、良好的平整性和耐磨性以及能够实现较高的精度被广泛运用于各个行业。
未来潜在的风险是无掩膜技术的大规模使用，无掩膜技术因仅能满足精度要求相对较低的行业（如 PCB 板）中图形转移的需求，且其生产效率低下，而无法满足对图形转移精度要求高以及对生产效率有要求的行业运用，因此不存在被快速迭代的风险。
1.2.2 掩膜版按基板材料划分
掩膜版最重要的原材料是掩膜基板，光掩膜基板作为掩膜版图形的载体，对掩膜版产品的精度和品质起到重要作用。根据基板材料的不同，产品可以分为石英掩膜版、苏打掩膜版和其他（干版、凸版和菲林等）。其中，以高纯石英玻璃拥有光学透过率高，平坦度高、热膨胀系数低的特点，主要用于高精度掩膜版产品，产品应用领域为平板显示及半导体制造。相比于石英玻璃，苏打玻璃的光学透过率稍低，热膨胀系数更高，平坦度更低，通常运用于中低精度掩膜版产品，因此苏打掩膜版单价成本显著低于石英掩膜版，产品应用领域为平板显示、IC 封装、触控板、电路板。其余材料被用于低精度掩膜版产品，主要应用领域为液晶显示和电路板制造。
1.2.3 光掩膜版按照应用领域划分
从下游应用领域来看，光掩膜版分为平板显示掩膜版和半导体掩膜版。其中，平板显示掩膜版根据不同的面板尺寸被分为多个世代。目前，比较主流的世代有G4、G5、G6、G8.5、G8.6 以及 G11。半导体掩膜版可以进一步根据具体应用领域区分为：集成电路制造、集成电路封装、半导体器件制造，包括分立器件、光电子器件、传感器及微机电（MEMS）、LED 芯片外延片制造等。触控掩膜版则被用于触摸屏的制造过程，而电路板掩膜版主要用于 PCB 及 FPC 的制造过程。在平板显示行业以外的其它领域，掩膜版没有世代线的划分，而是根据不同的技术要求和产品特性进行分类。
1.2.4 掩膜版按光刻工艺划分
根据光刻工艺所用到的不同光源，常见的掩膜版大致分为：二元掩膜版、相移掩膜版、EUV 掩膜版。二元掩膜版是指由透光与不透光两种部分组成的光掩模版，是最早出现、也是使用最多的一类掩模版，被广泛用于 365nm（I 线）至193nm 的浸没式光刻。
相移掩膜版是指在相邻的透光缝隙处设置厚度与 1/2 光波长成正比的相移层的掩膜产品。这种产品的诞生主要由于集成电路设计的高速发展，设计图形的尺寸日益缩小所导致的光学邻近效应越来越明显以及由于曝光波长的短化在改善清晰度的同时会减少焦点深度，进而降低工艺过程的稳定性。因此，为了保证光刻图形的精确性以及保持焦点深度，相移掩模技术被越来越多的采用。相移掩膜技术使透过相移层的曝光光线与其他透射光产生 180 度的光相位差，使在相邻透光缝隙中间点上的光强互相抵消或减弱，进而控制光的相位及透过率，改善对晶圆曝光时的分辨率及焦点深度，最终提高了复刻特性的光掩模。
EUV 掩膜版是指在 EUV 光刻期间使用的新颖掩膜版。由于 EUV 的波长很短，容易被所有材料吸收,因此不能使用像透镜这样的折射元件而是根据布拉格定律通过多层（ML）结构来反射光束。EUV 掩膜版常用于 7nm、5nm 等先进制程，所以 EUV 掩膜版的工艺问题会非常难以发现并且十分致命。
1.3 掩膜版产业链：材料设备依赖进口，工艺复杂壁垒高
掩膜版的上游包括制作材料以及掩膜设备。掩膜版的下游应用主要是平板显示、半导体、触控和电路板等，是必不可少的关键材料之一。平板显示、半导体等中游电子元器件厂商的终端应用主要包括消费电子（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、物联网、医疗电子以及工控等领域。
1.3.1 上游材料及设备严重依赖进口，海外企业占据主导
掩模版厂商的主要原材料为石英基板、苏打基板和光学膜等。石英基板和光学膜技术难度较大，供应商主要集中于日本、中国台湾等地，原材料存在一定的进口依赖。
目前所使用的掩模版衬底材料合成石英占比最大。被用来制作光掩膜版的玻璃包括合成石英、硼硅玻璃和苏打玻璃，其中合成石英最为化学稳定，具有高硬度、低膨胀系数和透光性强等优势，适用于较高精度要求的产品生产，广泛应用于 LSI 用光掩膜、FPD 用大型掩膜的制造。但是石英成本高，现在倾向于发展高质量的合成石英材料，它能够提供宽的光投射区域、低的杂质含量和少的物理缺陷，并且随着低膨胀率和深 UV 的要求变得逐渐广泛。
目前，较常被使用的掩膜版基板材料有石英玻璃和苏打玻璃两种。随着掩膜版精度的提升，主要表现为对基板材料和生产工艺的进一步升级。在基板材料上，石英基板与苏打基板相比，具有高透过率、高平坦度、低膨胀系数等优点，通常应用于对产品图形精度要求较高的行业，因此基板材料逐渐由苏打基板转为石英基板。生产工艺方面，随着集成电路技术节点推动，对于掩膜版 CD 精度、TP 精度、套合精度控制、缺陷管控等环节提出了更高的要求。
石英玻璃在透光率以及化学性能上优于其余掩膜基材。通常温度和湿度的改变将引起材料一定程度上的形变，从而造成掩膜板上图像的细小位移及线宽的改变。石英玻璃由于其在热膨胀和硬度等物理属性上的优势，使得它对自然环境的影响如温度，湿度，压力有比较大的容忍性。这意味着石英掩膜板能保持化学性质稳定和在特定波长光源照射下的高穿透度。
遮光膜材料主要包括：金属铬、硅、氧化铁、硅化钼等，遮光膜材料的选择主要取决于产品的图形精度、透过率、耐化学品性能等因素。其中，铬是最常用的遮光膜材料，根据不同的层数，可以应用于投影曝光机用光掩膜、LSI 用光掩膜、FPD 用光掩膜和 Stepper 用 Reticle 等领域。但是铬也有一些缺点，如反射率高和膜形成工艺复杂等。硅是一种 See Through 型的遮光膜材料，适合手动对位操作，但其微加工性能不如铬，因此只用于低端硬质光掩膜。氧化铁和硅化钼是两种特殊的遮光膜材料，前者没有明显的优缺点，后者具有 Half Tone 特性优异的优点，但耐化学品性能差，主要用于 LSI 用 Half Tone Mask。
光掩膜版的性能也会因遮光膜的结构产生差异。对于普通掩膜版，为了满足i 线(365nm 波长)和 g 线(436nm 波长)光刻要求，它的膜层厚度要达到 100nm左右。然而，传统掩膜版存在固有缺点会导致在曝光之后得到的线条出现边缘严不齐整的现象，目前普遍采用的方法是在铬表面沉积一层几十纳米的三氧化二铬，不过这样会增加膜层的厚度且工艺相对复杂。
半色调掩膜版（halftone mask）是将半透明的遮光膜贴在光掩模上使得光在透过物质时传播速度降低，相位随之变化，进而局部改变图案部分的相位，通过半透明的遮光膜发生相位变化的光、与未通过半透明的遮光膜相位未发生变化的光之间的干涉现象提高分辨率。
掩膜设备通常为采用激光为辐射源的直写光刻机，是制约产能瓶颈的重要因素。掩膜设备的主要供应商有瑞典 Mycronic、德国 Heidelberg 等企业，其中瑞典 Mycronic 处于全球领先地位。目前高端的平板显示用光刻机由瑞典 Mycronic生产，全球主要平板显示用掩膜版制造商对其生产的设备都存在较高程度依赖。
国内企业中，芯碁微装、江苏影速、天津芯硕等企业能够实现此类设备的产业化，芯碁微装在激光掩膜版制版领域的技术水平已经能够与德国 Heidelberg进行竞争。通常用于判断掩膜设备技术水平的关键指标为：最小线宽、套刻精度、产能效率和 CD 均匀度等。
从掩模版制造的核心原材料和设备来看，高精度半导体掩模版核心原材料石英基板仍被日韩企业垄断，设备仍主要依赖进口。
1.3.2 中游制造技术壁垒高，国产厂商奋起直追
掩膜版制造商分为两种，一种是英特尔、台积电、中芯国际等代工厂拥有自制掩膜版业务，其产能基本都是自产自销；另一种就是独立于代工厂的第三方掩膜版制造商，例如美国福尼克斯、日本 DNP、凸版印刷，以及中国大陆的清溢光电、路维光电等，这类厂商主要销售的是成熟制程掩膜版。
掩膜版制造工艺复杂，可以分为前道工艺和后道工艺。掩模版产品的工艺流程主要包括 CAM 图档处理、光阻涂布、激光光刻、显影、蚀刻、脱膜、清洗、宏观检查、自动光学检查、精度测量、缺陷处理、贴光学膜等环节。掩膜版的具体生产流程如下所示：
1、CAM（图档处理）：通过电脑软件处理，将产品图档转化成为光刻机能够正常识别的格式；同时对产品原始图形/图档进行一定程度的设计、排布、特殊补正（如 DCM、OPC）等，对产品图形及后续工序起到一定程度的补偿、优化等作用。
2、光阻涂布：在已经沉积了铬膜的基板上，涂布一定厚度和均匀性的光阻，通过烘烤的方式使光阻固化，使得基板能够在特定波长的光束下发生光化学反应，后续通过显影、蚀刻等化学制程得到与设计图形一致的铬膜图形。
3、激光光刻：将设计图形的数据转换成激光直写系统控制数据，由计算机控制高精度激光束扫描，利用一定波长的激光，对涂有光阻的掩膜基板按照设计的图档进行激光直写，从而把设计图形直接转移到掩膜上。
4、显影：利用化学药液（显影液）与光阻的相互作用，将曝光部分的光阻去除，未曝光部分与显影液不反应而得以保留，从而得到与设计图形一致的光阻图形。
5、蚀刻：经过显影工序后，利用化学药液（蚀刻液）与铬膜的化学反应将未被光阻保护的铬膜去除，有光阻保护的铬膜不与蚀刻液反应而得以保留。
6、脱膜:经过蚀刻工序后，利用化学药液与光阻的化学反应，将掩膜版上残留的部分光阻全部去除，最终得到与设计图形一致的铬膜图形。
7、清洗:利用化学药液与纯水对掩膜版进行清洗，得到表面具有一定清洁度规格的掩膜版产品。
8、宏观检查：利用不同光源、光强的灯源，对掩膜版表面进行宏观（目视）检查，以确定掩膜版表面是否存在缺陷（Defect）、条纹（Mura）、颗粒（Particle）等不良。
9、自动光学检查（AOI 检查）：利用一定波长、光强的光源获取被测产品的图形，通过传感器（摄像机）获得检测图形的照明图像并数字化，然后通过相应的逻辑及软件算法进行比较、分析和判断，以检查产品表面缺陷（Defect），如线条断线（Open）、线条短接（Short）、白凸（Intrusion）、图形缺失等。
10、精度测量与校准：利用高精度测量设备，对掩膜版图形的线/间（CD）精度及均匀性、总长（TP）精度、位置（Registration）精度等进行测量，以确认产品精度指标是否在要求规格内；同时利用测量设备的测量结果和相关算法，对掩膜版、设备平台进行校正和补偿，满足产品要求。
11、缺陷处理：针对断线、白凸及图形缺失等缺陷，采用激光诱导化学气相沉积（LCVD），在掩膜基板上沉积形成薄膜进行修复；针对铬残、短路等缺陷，采用一定能量激光进行切除。
12、贴光学膜：采用聚酯材料制成的光学膜（Pellicle），将其贴附在掩膜版的表面，起到保护掩膜版表面不受灰尘、脏污、颗粒等污染的作用。
在上述工序中，掩膜版最重要的生产过程是通过光刻工艺、显影、蚀刻、脱膜、清洗等工序将微纳米级的精细电路图形刻制于掩膜基板上。
掩膜版行业专业性较强、技术壁垒较高。在众多应用领域中，半导体掩膜版技术要求最高且工艺难度大，长期被国外龙头企业所垄断。目前领先的掩膜版厂商有福尼克斯、SKE、HOYA、Toppan、台湾光罩等。其中，LG-IT 和 SKE 的掩膜版产品主要布局在平板显示掩膜版领域，均拥有 G11 掩膜版生产线；Toppan和台湾光罩的掩膜版产品主要布局在半导体掩膜版领域；福尼克斯、DNP、HOYA 的掩膜版产品同时布局在平板显示掩膜版领域和半导体掩膜版领域；清溢光电和路维光电的掩膜版产品种类多样，应用领域广泛，包括平板显示掩膜版、半导体掩膜版、触控掩膜版和电路板掩膜版等，路维光电拥有 G11 掩膜版生产线。
平板显示掩膜版趋于大尺寸化和高精度化。自 2007 年液晶电视开始占据主流市场后，其平均尺寸大约按照每年增加 1 英寸的速度平稳增长。屏幕尺寸趋向大尺寸化会导致掩膜版尺寸也相应大型化。随着每英寸像素数的不断提高，也会带来对平板显示掩膜版的曝光分辨率、缺陷尺寸、均匀度等参数要求的提升。高分辨率终端显示产品的不断渗透与发展必然会带动掩膜版朝着高精细化的方向发展。
先进制程的半导体掩膜版产品占比提升，掩膜版用量也随之增长。随着半导体技术节点由原先的 130nm、100nm、90nm、65nm 等逐步发展到 45nm、28nm、14nm、7nm、4nm 等，与之相对应晶圆制造及 IC 封装对掩膜版产品提出更高的要求。具体来说，下游厂商将对掩膜版的半导体层、光刻分辨率、最小过孔、CD 均匀性、套合精度、缺陷大小、洁净度均提出了更高的技术标准。
掩膜版厂商陆续向上游产业链延伸，以此降低原材料采购成本和控制终端产品质量。境外的厂商例如 HOYA、LG-IT 等企业已经具备了基板研磨/抛光、镀铬及光阻涂布等掩膜版全产业链的生产能力。
2 全球竞争格局
2.1 市场规模：全球市场稳步增长，中国市场占比提升
掩膜版应用十分广泛，在涉及光刻工艺的领域都需要使用掩膜版，如 IC、平版显示器、印刷电路版、微机电系统等。全球光掩膜板规模近十年表现为稳步增长趋势，行业整体技术壁垒深厚，产业集中度高。根据 Semi 统计，2022 年全球半导体制造材料市场规模达到 447 亿美元，按照 2022 年全球晶圆制造材料统计表明，掩模版的市场占比在 13%，按占比测算得出，2022 年全球光掩模版市场规模大约为 58.11 亿美元。
平板显示掩膜版是生产 AMOLED/LTPS 及高分辨率 TFT-LCD 显示屏的关键材料。根据 Omdia 数据，中国大陆掩膜版需求占全球比重，从 2017 年的 32%上升到 2022 年的 57%，预计 2025 年将增长至 60%。2016 年至 2019 年全球平板显示掩膜版的市场规模增长较为迅速，2019 年全球平板显示掩膜版的市场规模约为 1,010 亿日元，2016 年全球平板显示掩膜版的市场规模约为 671 亿日元，2016 年至 2019 年的年均复合增长率达 14.58%。受新冠疫情影响，2020 年平板显示掩膜版市场规模约为 903 亿日元，较 2019 年下降 10.57%，但平板显示掩膜版市场自 2021 年起逐渐实现复苏，2022 年市场规模预计将增长至 1,026亿日元。依据以上数据进行测算，2022年我国平板显示掩膜版市场规模约为585亿日元。
2.2 竞争格局：垄断与追赶并存
光掩膜版厂可以分为晶圆厂自行配套的工厂和独立第三方掩膜生产商两大类。由于芯片制造设计各家晶圆制造厂的技术机密，因此晶圆制造厂往往自主研发45nm 以下先进制程的掩膜版，而对于 45nm 以上成熟制程的掩膜版则交给第三方掩膜厂进行研发。据 SEMI 的数据统计，2019 年全球芯片掩膜版市场中，65%的市场份额由晶圆厂自行配套的掩膜版工厂占据，剩余 35%的份额则被独立第三方掩膜工厂瓜分，前五大厂商分别为 TOPPAN、福尼克斯、DNP、中国台湾光罩和 HOYA。其中，全球核心的第三方半导体光掩模产能主要集中在美国和日本，美国的 Photronics 占据 28.60％的市场份额，日本凸版印刷 Toppan 和日本 DNP公司分别占据全球 31.40％和 22.90％的市场份额。
目前我国掩膜版制造主要集中在少数企业和部分科研院所。平板显示领域，国内只有少数企业能够配套 TFT(薄膜晶体管)用掩膜板，主要针对 8.5 代以下掩膜板。
从技术方面来看，中国企业已经开始突破外资厂商的垄断地位。全球范围内能够生产 G11 代掩膜版产品的企业主要有 DNP、LG-IT、Photronics、SKE 及路维光电。目前路维光电是国内首家 G11 代平板显示掩膜版产品生产线，打破国外厂商的垄断，产品精度达到国际主流水准。虽然国内平板显示掩膜版厂商的最高水平尚与国际厂商存在一定差距，但是技术追赶的步幅正在加快。
从市场占有率方面来看，2020 年清溢光电的市场占有率位列全球第五，达到 6.62%，超过了全球知名厂商 DNP。
半导体掩膜版技术壁垒高，工艺难度大，领先的技术主要由福尼克斯、DNP 和 Toppan 掌握。国内独立第三方掩膜版厂商的技术能力暂时集中在芯片封测用掩膜版以及 100nm 节点以上的晶圆制造用掩膜版，与国际领先企业有着较为明显的差距。
3 海外龙头发展复盘
从第三方掩膜版全球格局来看，海外龙头仍占据全球多数的市场份额。虽然当前国内掩膜版公司起步较晚且跟海外龙头有一定差距，但我们认为掩膜版龙头企业的崛起都有规律可循，海外龙头背后的发展共性都是企业成长的必经之路。通过复盘三大海外龙头的成长轨迹，我们总结了龙头公司掩膜版业务的发展思路供国内公司参考：1）与晶圆厂共同研发新产品；2）建立全球化的生产基地，重视中国市场机遇；3）持续并购整合建立全球销售网络，加快研发速度：
3.1 长期与晶圆厂联合研发新产品
因为第三方掩膜版生产商需要根据客户要求的图形，通过光刻制版工艺，将微米级和纳米级的精细图案刻制于掩膜版基板上制作成掩膜版，技术要求与难度较高，与客户保持密切合作并了解其技术才能提供高品质的光掩模产品。为推进掩膜版技术的研发速度，海外龙头企业通常选择与晶圆厂共同研发新产品。
Photronics 的研发团队在下一代光刻技术开发过程中与 IBM 达成联合研发协议，开发制造级 EUV 掩膜工艺，推动了公司光掩膜技术的技术发展速度。
Toppan 在 2005 年收购杜邦光掩模公司的全部股份后，同年开始与 IBM 共同研发掩膜版技术，从最初的 45nm 制程节点发展至目前的 14nm 制程节点。Toppan 在德国德累斯顿成立的 ATMC（先进掩膜版技术中心）于 2010 年开始与格罗方德半导体合作研发高端掩膜版。公司与 IBM、三星和格罗方德半导体在通用平台联盟（Common Platform alliance）联合开发高端掩膜版技术。如果fabless 选择通用平台联盟的晶圆代工厂加工芯片，相比较其他公司，Toppan 会用较短的生产周期完成产品交付。
3.2 建立海外生产基地，重视中国市场机遇
因为下游客户对掩膜版的交期、响应速度和服务要求较高，海外龙头企业的掩膜版生产工厂以及销售中心通常遍布亚洲、北美和欧洲。此外，海外龙头企业普遍重视中国半导体市场的机遇，Toppan、DNP 和 Photronics 都在中国设有制造工厂或销售中心，Toppan 在中国大陆建立上海凸版印刷；DNP 与 Photronics在福建厦门建立厦门美日丰创光罩有限公司。
3.3 持续并购整合，加快研发速度
为了加快技术的积累，海外龙头企业通常选择直接收购技术研发领先的掩膜版公司。Toppan 于 2005 年完成对美国杜邦光掩模公司全部股份的收购，在短时间内快速积累了掩膜版制造的相关技术，节约大量研发时间。Photronics 也同样通过不断收购优质的光掩模版公司完成光掩模版制造以及研发技术的积累。
4 晶圆厂大幅扩产，国内厂商奋力追赶
4.1 半导体掩膜版市场需求旺盛，国产替代空间可观
未来半导体芯片产能将进一步向中国大陆转移。SEMI 预计从 2021 年 9 月到2024 年，将有 25 家 8 英寸（200mm）晶圆厂投入运营，其中 14 家位于中国大陆；2020 年至 2024 年，新增扩建 300mm 晶圆厂约有 60 家，其中 15 家位于中国大陆。中国大陆半导体芯片产业生产线的投资布局将进一步拓展，半导体芯片相关产品技术将继续加快变革，中国大陆半导体芯片、MicroLED 芯片、半导体先进封装领域均有望实现突破。2022 年 3 月 SEMI 分析，全球半导体材料市场2021 年收入增长 15.9%至 643 亿美元，2021 年晶圆制造材料和封装材料的收入总额分别为 404 亿美元和 239 亿美元，同比增长 15.5%和 16.5%。硅、湿化学品和掩膜版等领域在晶圆制造材料市场中表现出最强劲的增长。
在半导体芯片用掩膜版领域，半导体芯片需求的增加，是推动半导体芯片掩膜版市场增长的主要因素。受益于过去几年中国大陆半导体制造的快速发展，中国大陆半导体芯片用掩膜版市场规模出现快速增长的趋势。目前海外掩膜版龙头企业依靠深厚的技术积累和全球化的生产基地，长期占据国内掩膜版的中高端市场，市场集中度较高。我国国产芯片制造能力还较为薄弱，掩膜版等关键的上游材料亦多依赖进口。我们认为中国大陆半导体芯片行业目前处于快速发展期，未来半导体芯片用掩膜版市场空间广阔。
4.2 国产替代刻不容缓，亟需实现自主创新
针对 IC 制造的先进制程，美国 Photronics 生产的 IC 制造掩膜版已突破10nm 的节点，台湾地区光罩生产的 IC 制造掩膜版已突破 90nm 的节点，而目前中国大陆只有少数科研院所在 IC 制造掩膜版领域突破 130nm 的节点，与国外领先厂商相比仍有较大差距。
目前半导体掩膜版的国产化率极低，大部分市场份额被海外生产商占据。作为芯片制造的关键材料之一，随着新建的晶圆厂逐步进入量产阶段，掩膜版后续需求会持续大幅增长。考虑到地缘政治因素可能会对国内掩膜版市场造成冲击，推进掩膜版国产化，保障我国产业链安全刻不容缓。未来，我国掩膜版行业亟需通过自主创新，提高国产化率、自给率，以早日解决掩膜版受制于人的局面。
分品类来看，晶圆制造材料主要包括硅片、湿电子化学品、光掩模、光刻胶及辅助材料、CMP 抛光材料、电子特气、靶材等。其中光掩模版、光刻胶、前驱体仍处于国产化率较低的认证导入阶段，也是自主可控亟待突破的核心环节；硅片、电子气体、湿化学品处于验证通过后的放量加速阶段；CMP 抛光材料、靶材等已经实现一定程度上的国产替代，未来份额平稳提升。返回搜狐，查看更多