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掩膜版又稱光罩、光掩膜，是光刻工藝中的關(guān)鍵耗材，從應(yīng)用角度看，主要分為半導(dǎo)體掩膜版和平板顯示掩膜版。隨著全球顯示產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步向中國(guó)轉(zhuǎn)移，以及在高世代、高精度市場(chǎng)需求的帶動(dòng)下，2025年中國(guó)平板顯示掩膜版市場(chǎng)規(guī)模全球占比有望超過(guò)60%。不過(guò)業(yè)內(nèi)人士強(qiáng)調(diào)，盡管我國(guó)掩模版行業(yè)發(fā)展速度很快，但還是存在產(chǎn)業(yè)鏈斷層的情況，關(guān)鍵原材料和設(shè)備仍被掣肘。
國(guó)內(nèi)廠商加速追趕
掩膜版被形象地比喻成“相機(jī)底片”。這片薄薄的材料可以根據(jù)要求刻畫(huà)出不同的鏤空?qǐng)D案，在面板生產(chǎn)時(shí)，通過(guò)光照在襯底上留下它的“分身”，就像“拍照”一樣。作為母版的掩膜版是決定面板精細(xì)化程度的關(guān)鍵。
在平板顯示領(lǐng)域，掩膜版屬于高消耗材料。深圳清溢光電股份有限公司總經(jīng)理吳克強(qiáng)在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)指出，以TFT-LCD制造為例，利用掩膜版的曝光掩蔽作用，將設(shè)計(jì)好的TFT陣列和彩色濾光片圖形按照薄膜晶體管的膜層結(jié)構(gòu)順序，依次曝光轉(zhuǎn)移至玻璃基板，最終形成多個(gè)膜層所疊加的顯示器件，在此過(guò)程中至少需要10片掩膜版。而對(duì)于像素排列更為復(fù)雜的Mini/Micro LED和OLED來(lái)說(shuō)，其所使用的掩膜版數(shù)量更多，大概需要17到24片。
全球平板顯示掩膜版市場(chǎng)規(guī)模（百萬(wàn)元）
數(shù)據(jù)來(lái)源：Omidia，中泰證券研究所
隨著新型顯示技術(shù)的快速發(fā)展，掩膜版的需求也隨之增加。根據(jù)Omidia數(shù)據(jù)，2022年全球平板顯示掩膜版市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)增長(zhǎng)至52.1億元。
受益于LCD產(chǎn)業(yè)向我國(guó)持續(xù)轉(zhuǎn)移以及國(guó)內(nèi)在建產(chǎn)能釋放，中國(guó)（不包括中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)）平板顯示掩膜版市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)了韓國(guó)成為全球第一。根據(jù)群智咨詢數(shù)據(jù)，2022年中國(guó)平板顯示掩膜版市場(chǎng)規(guī)模全球占比達(dá)到58%，預(yù)計(jì)2025年將超過(guò)60%。
我國(guó)巨大的市場(chǎng)需求為國(guó)內(nèi)掩膜版廠商提供了肥沃的成長(zhǎng)土壤。但是從供給端來(lái)看，國(guó)內(nèi)掩膜版廠商的供給能力與國(guó)外廠商相比仍存在較大差距。目前，四家頭部掩膜版企業(yè)——Photronics福尼克斯、SKE、HOYA以及LG-IT的平板顯示掩膜版銷售額合計(jì)占全球的近80%。而中國(guó)廠商只有清溢光電和路維光電在全球供應(yīng)端占據(jù)了一席之地，合計(jì)銷售額占比約為14.6%。
為滿足掩膜版產(chǎn)業(yè)需求，從2022年開(kāi)始，我國(guó)陸續(xù)有新企業(yè)和新產(chǎn)線涌現(xiàn)。
2022年8月，路維光電在正式登陸上交所科創(chuàng)板時(shí)宣布募資4.05億元用于高精度半導(dǎo)體掩膜版與大尺寸平板顯示掩膜版擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目。
路維光電董事長(zhǎng)、總經(jīng)理杜武兵在接受《中國(guó)電子報(bào)》采訪時(shí)透露：“未來(lái)三至五年內(nèi)，路維光電將加快相關(guān)布局，擴(kuò)大高世代TFT-LCD掩膜版、高精度AMOLED掩膜版的生產(chǎn)規(guī)模及市場(chǎng)占有率；同時(shí)，公司計(jì)劃投資20億元在蘇州建設(shè)半導(dǎo)體掩膜版產(chǎn)線項(xiàng)目，持續(xù)提升半導(dǎo)體掩膜版產(chǎn)品精度和豐富產(chǎn)品種類?！?/p>
2023年4月，由京東方全資子公司北京京東方視訊科技和豪雅株式會(huì)社共同持股，總投資超20億元的重慶邁特光電光掩膜版項(xiàng)目開(kāi)工，計(jì)劃2024年第四季度開(kāi)始量產(chǎn)。
近日，清溢光電發(fā)布公告稱，擬投資14億元投入高精度掩膜版和高端半導(dǎo)體掩膜版生產(chǎn)基地建設(shè)。公告顯示，其中高精度掩膜版生產(chǎn)基地建設(shè)項(xiàng)目一期主要生產(chǎn)8.6代及以下，應(yīng)用于a-Si、LTPS、LTPO、AMOLED、MicroLED等平板顯示的高精度掩膜版產(chǎn)品。
掩膜版邁向大尺寸、高精度
中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副秘書(shū)長(zhǎng)魯瑾在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)指出，平板顯示掩模版屬于定制化產(chǎn)品，不同下游領(lǐng)域的不同客戶對(duì)于產(chǎn)品的尺寸、精度要求均有不同。
隨著平板顯示產(chǎn)業(yè)對(duì)于大尺寸和高精度的掩膜版的需求不斷增強(qiáng)，“大尺寸”和“高精度”已經(jīng)成為我國(guó)平板顯示掩膜版產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。
當(dāng)前，大尺寸屏幕需求引領(lǐng)全球平板顯示產(chǎn)業(yè)向8+代線和10+代線邁進(jìn)，由此成為掩膜版產(chǎn)業(yè)升級(jí)的主要驅(qū)動(dòng)力。
根據(jù)Omdia分析數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2025年全球G8.6及以下平板顯示掩膜版銷售收入預(yù)計(jì)約49.3億元；G10平板顯示掩膜版銷售收入預(yù)計(jì)約6.54億元。
據(jù)悉，平板顯示掩膜版的尺寸取決于顯示產(chǎn)品世代線，不同世代線的尺寸不一樣，從G2.5到G11的平板顯示掩膜版尺寸跨度可以從300mm跨越到1780mm，且產(chǎn)品尺寸越大，其圖形精度的均一性以及圖形缺陷導(dǎo)致的宏觀視覺(jué)不良等管控難點(diǎn)越明顯。
目前，我國(guó)掩膜版廠商已經(jīng)攻克諸多難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大尺寸平板顯示掩膜版的量產(chǎn)。其中，清溢光電已實(shí)現(xiàn)8.6代高精度平板顯示掩膜版的量產(chǎn)；路維光電已經(jīng)擁有G11代平板顯示掩膜版產(chǎn)品生產(chǎn)線；合肥豐創(chuàng)光罩擁有10.5代平板顯示掩膜版項(xiàng)目。
此外，近年來(lái)，屏幕顯示精度的不斷提高、平板顯示技術(shù)的更新迭代以及高分辨率終端顯示產(chǎn)品的不斷滲透都在推動(dòng)平板顯示掩膜版朝著更高精度發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)品的精細(xì)化程度已經(jīng)能夠滿足業(yè)內(nèi)所需。
據(jù)吳克強(qiáng)介紹，目前，清溢光電的6代AMOLED高精度掩膜版的最小線寬尺寸為1.5μm，線寬精度為0.08μm，位置精度0.2μm，缺陷精度0.5μm。
而不同顯示技術(shù)對(duì)于掩膜版的圖形設(shè)計(jì)和精度要求不盡相同，由此也帶動(dòng)了掩膜版廠商生產(chǎn)能力的提升。
杜武兵向《中國(guó)電子報(bào)》記者介紹說(shuō)，傳統(tǒng)TFT-LCD（包含Mini-LED背光技術(shù)）像素陣列設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，最小特征尺寸基本在2～3微米，而其彩色濾光片圖形尺寸基本在5微米以上。AMOLED陣列設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，像素密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)LCD，相對(duì)來(lái)說(shuō)其精度及缺陷管控難度更高。而能用在近眼顯示（VR/AR）的硅基OLED（Micro
OLED）的線路圖形則在亞微米級(jí)別。因此，隨著顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，作為上游材料供應(yīng)商，必須不斷提升技術(shù)水平，以適應(yīng)平板顯示對(duì)掩膜版的曝光分辨率（最小線寬線縫）、圖形精度均勻性、缺陷控制等相關(guān)環(huán)節(jié)的更高技術(shù)要求。
吳克強(qiáng)指出，我國(guó)掩膜版產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)數(shù)年積累，無(wú)論是技術(shù)水平、生產(chǎn)能力，還是產(chǎn)品種類都取得了明顯進(jìn)步，行業(yè)不斷涌現(xiàn)出可以適配新型顯示技術(shù)的掩膜版產(chǎn)品和工藝。例如，LTPS掩膜版、OLED FMM（高精細(xì)金屬掩膜版）、Mini/MicroLED掩膜版、3D厚膠生產(chǎn)技術(shù)、4K/8K高分辨率顯示屏掩膜版，以及平板顯示用半透膜（HTM）、PSM等先進(jìn)的掩膜版工藝。
關(guān)鍵原材料和設(shè)備仍存短板
業(yè)內(nèi)人士強(qiáng)調(diào)，盡管我國(guó)平板顯示掩模版行業(yè)發(fā)展速度很快，但還是存在產(chǎn)業(yè)鏈斷層的情況。例如，關(guān)鍵主要原材料：石英基板材料（尤其是中大型尺寸石英基板）、遮光膜等仍然依賴進(jìn)口，這就意味著，即使我國(guó)掩模版企業(yè)從海外巨頭手中搶得訂單，卻仍然受國(guó)外材料廠商的掣肘。
掩模版的上游材料是經(jīng)過(guò)加工后的合成石英板，實(shí)際上我國(guó)并不缺少合成石英產(chǎn)能，但在掩膜基材出廠后，還需要經(jīng)過(guò)研磨、拋光、鍍鉻、光阻涂布等幾個(gè)精加工環(huán)節(jié)，只有經(jīng)過(guò)加工后的精掩膜基板才可以交付給掩模版生產(chǎn)廠商。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，此前，全球具備掩膜基板精加工的企業(yè)有日本HOYA和韓國(guó)LG-IT兩家公司，其他公司是不具備掩膜和鍍鉻等加工能力的，這迫使掩模版生產(chǎn)廠商只能進(jìn)口精加工后的基板。
魯瑾指出，為降低原材料采購(gòu)成本，保障終端產(chǎn)品質(zhì)量，國(guó)內(nèi)掩膜版行業(yè)企業(yè)開(kāi)始向上游延伸。目前，國(guó)內(nèi)掩膜版企業(yè)已具備一定從研磨、拋光、鍍鉻、涂膠等的生產(chǎn)能力，這不僅可以有效降低原材料的采購(gòu)成本，而且能夠有效提升掩膜版產(chǎn)品質(zhì)量。
杜武兵指出，路維光電正積極探索掩膜版上游材料領(lǐng)域，目前已實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)掩膜版行業(yè)在高精度、大尺寸光阻涂布技術(shù)上零的突破。
此外，關(guān)于生產(chǎn)平板顯示掩膜版的核心設(shè)備——光刻機(jī)的供應(yīng)情況，據(jù)吳克強(qiáng)介紹，目前，光刻機(jī)供應(yīng)商集中度較高，基本被瑞典Mycronic和德國(guó)海德堡儀器兩家公司所壟斷，國(guó)內(nèi)外掩膜版企業(yè)對(duì)兩家生產(chǎn)的設(shè)備依賴程度較高。
作者丨谷月，編輯丨邱江勇
美編丨馬利亞，監(jiān)制丨連曉東
