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掩膜版：电子元器件制程关键工具
掩膜版工作原理
掩膜版（Photomask）又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等，是微电子制造过程中的图形转移工具或母版，是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载体。掩膜版用于下游电子元器件制造业批量生产，是下游行业生产流程衔接的关键部分，是下游产品精度和质量的决定因素之一。
掩膜版的功能类似于传统照相机的“底片”，其工作原理如下：根据客户所需要的图形，掩膜版厂商通过光刻制版工艺，将微米级和纳米级的精细图案刻制于掩膜版基板上，掩膜版的原材料掩膜版基板是制作微细光掩膜图形的感光空白板，再将不需要的金属层和胶层洗去，即得到掩膜版产成品。掩膜版对下游行业生产线的作用主要体现为利用掩膜版上已设计好的图案，通过透光与非透光的方式进行图像（路图形）复制，从而实现批量生产。
掩膜版产业链
光掩膜上游主要包括图形设计、光掩膜设备及材料行业，主要供应厂商包括日本东曹，日本信越化学、日本尼康和菲利华等；中游为掩膜版制造行业，主要企业包括日本HOYA，日本DNP，韩国LG-IT、日本SKE和清溢光电；下游主要包括IC制造、IC封装、平面显示和印制线路板等行业，广泛应用于消费电子、家电、汽车等电子产品领域，主要客户为半导体厂商英特尔、三星、台积电等以及显示屏厂商京东方、华星光电等。
掩膜版分类
掩膜版主要由基板和遮光膜两个部分组成。基板分为树脂基板和玻璃基板，玻璃基板主要包括石英基板和苏打基板，根据遮光膜种类的不同，可以分为硬质遮光膜和乳胶。光掩膜按用途分类可分为四种，分别为铬版(chrome)、干版、液体凸版和菲林。其中，铬版精度最高，耐用性更好，广泛应用于平板显示、IC、印刷线路板和精细电子元器件行业；干版、液体凸版和菲林主要用于中低精度LCD行业、PCB及IC载板等行业。
掩膜版生产工艺流程
掩膜版的主要生产工艺流程如下：
（1）图形设计：收到客户图形后，通过专业设计软件对客户的图形做二次编辑处理与检查。
（2）图形转换：将客户要求的版图设计数据分层，运算。再按照相应的工艺参数将文件格式转换为光刻设备专用的数据形式。
（3）图形光刻：通过光刻机进行激光光束直写完成客户图形曝光。掩膜版制造都是采用正性光刻胶，通过激光作用使需要曝光区域的光刻胶内部发生交联反应，从而产生性能改变。
（4）显影：将曝光完成后的掩膜版显影，以便进行蚀刻。在显影液的作用下，经过激光曝光区域的光刻胶会溶解，而未曝光区域则会保留并继续保护铬膜。
（5）蚀刻：对铬层进行蚀刻，保留图形。在蚀刻液的作用下，没有光刻胶保护的区域会被腐蚀溶解，而有光刻胶保护的区域的铬膜则会保留。
（6）脱膜：光刻胶的保护功能已经完成，脱膜工序通过脱膜液去除多余光刻胶。
（7）清洗：将掩膜版正、反面的污染物清洗干净，为缺陷检验做准备。
（8）尺寸测量：按照品质协议对掩膜版关键尺寸（CD精度）和图形位置（TP精度）进行测量，判定尺寸的准确程度。
（9）缺陷检查：对照客户技术/品质指标检测掩膜版制版过程产生的缺陷并记录坐标及相关信息。掩膜版的基本检查主要有：基板、名称、版别、图形、排列、膜层关系、伤痕、图形边缘、微小尺寸、绝对尺寸、缺陷检查等。
（10）缺陷修补：对检验发现缺陷进行修补。修补包括对丢失的细微铬膜进行LCVD沉积补正以及对多余的铬膜进行激光切除等。
（11）清洗：再次清洗为贴合掩膜版Pellicle做准备。
（12）贴膜：将Pellicle贴合在掩膜版之上，降低下游客户制造过程中灰尘造成的不良率。
（13）检查：对掩膜版作最后检测工作，以确保掩膜版符合品质指标。
（14）出货：对掩膜版进行包装，然后发货。
下游应用行业：下游产业快速发展，掩膜版进口替代进程加快
在掩膜版下游应用中，IC用掩膜版占比最高为60%，其次是LCD用掩膜版占比为23%，其次是OLED、PCB等应用领域。
下游电子元器件发展迅速，拉动掩膜版市场需求上升
随着电子信息技术的日新月异，5G技术和人工智能带动下游终端电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视、笔记本电脑、数码相机、智能手机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，为平板显示、半导体芯片、触控、电路板等电子元器件相关行业带来巨大的市场空间，间接带动了掩膜版行业的发展。同时，电子元器件制造商为了满足其下游产品的多功能、小型化、便携性等需求，不断加大技术投入，开发新材料、新技术以及研发新产品，这也为掩膜版行业的发展带来了更多市场需求。
1）平板显示市场
全球平板显示产业保持平稳增长，业态发展呈现尺寸大型化、竞争白热化、转移加速化、产品定制化等特点，受益于电视平均尺寸增加，大屏手机、车载显示和公共显示等需求的拉动，根据IHS预测，年-年全球新型显示面板需求面积的CAGR预计将达4%，到年增长至2.66亿平方米。
根据IHS统计，年至年，我国已规划投产的TFT-LCD产线为23条，其中高世代线为15条，占比65.22%；年至年我国已规划投产的AMOLED产线为21条，其中LTPS线为17条，占比80.95%。我国平板显示行业对掩膜版产品尤其是高世代、高精度掩膜版产品的需求将持续增长。据IHS统计测算，中国大陆平板显示行业掩膜版需求量占全球比重，已经从年的5%上升到年的32%。未来随着相关产业进一步向国内转移，国内平板显示行业掩膜版的需求量将持续上升，预计到年，中国大陆平板显示行业掩膜版需求量全球占比将达到56%。
2）半导体芯片市场
根据WSTS统计数据，年全球半导体芯片产业市场规模达到.40亿美元，同比增长15.90%，市场规模创下历史新高。年中国半导体芯片产业规模.40亿元，同比增长21.50%。未来，半导体芯片产能将进一步向国内转移，在智能汽车、人工智能、存储器市场、物联网、5G通信商用等领域快速发展的带动下，半导体芯片产业迎来新一轮的发展高潮。
3）触控市场
触控行业产品可以应用于智能手机、平板电脑、车载显示、智能家居、医疗器械、工业控制等领域。目前，智能手机、平板电脑和车载显示是触控行业的主要应用领域。智能手机领域，年全球智能手机出货量达到最大为14.71亿台，近几年出现下滑的趋势，年全球智能手机出货量为13.71亿台，同比下跌2.41%。IDC预测，随着5G网络的逐渐商用，年智能手机出货量会出现反弹，同比将增长1.6%。平板电脑领域，平板电脑全球出货量自年出现下滑，年出货量为1.44亿台，同比下降0.83%，年，国内平板电脑市场自年首次出现反弹，出货量为万台，同比增长0.8%。车载触控模组市场，根据HISMarkit的数据，全球车载触控模组年出货量预计为.2万套，同比增长1.07%，随着未来经济复苏和自动驾驶汽车逐渐普及，预计未来两年保持稳步增长，年市场增长幅度将扩大为7.15%，年出货量将达到.34万套。综合来看，触控行业处于成熟期，触控用掩膜版仍具有稳定的市场需求。
4）电路板市场
电路板行业主要应用于智能手机、平板电脑、手持触控电子产品、数码相机、汽车电子产品、医疗产品等。根据Prismark预测，未来几年全球PCB行业产值将持续增长，到年全球PCB行业产值将达到.10亿美元。年至年亚洲将继续主导全球PCB市场的发展，而中国位居亚洲市场不可动摇的中心地位，中国大陆PCB行业将保持3.7%的复合增长率，预计年行业总产值将达到.86亿美元；中国PCB产业各细分产品产值增速均高于全球平均水平，尤其在高多层板、HDI板、挠性板（柔性电路板）和封装基板等各类高技术含量细分PCB领域，产业转移趋势明显。电路板行业正处于稳步发展期，而在未来可预见的期间内柔性电路板处于快速发展期，柔性线路板用掩膜版领域有望迎来新的发展机遇。
下游产业陆续向国内转移，掩膜版进口替代步伐加快
下游产业向国内转移。从区域分布看，根据WSTS统计数据，亚太地区市场规模占全球市场的比例不断提高，亚太与日本市场合计约占全球半导体市场的70%左右，年，全球半导体市场规模为.21亿美元，同比增长21.6%，年全球半导体市场保持增长势头，市场规模达到.40亿美元，同比增长15.90%；从芯片销售额看，根据WSTS发布的数据，年中国半导体消费额亿美元，占全球总量的32%，已成为全球最大的半导体消费市场。随着国内制造业环节快速发展，以及国内巨大的消费市场和劳动力人口优势，全球掩膜版下游应用的主要市场将加快向国内转移，世界市场份额不断向中国集中。
国家政策扶持，为行业提供发展机遇
作为全球高端产业的重要组成部分，平板显示行业和半导体芯片行业是我国重点扶持的战略新兴产业，国家和地方各级政府部门近年来出台了一系列政策和措施予以全面扶持，进一步完善产业链。如《关于印发-年新型显示产业创新发展行动计划的通知》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《扩大和升级信息消费三年行动计划（-年）》、《粤港澳大湾区发展规划纲要》的陆续出台，为电子元器件行业提供了有利的政策支持，平板显示和半导体等行业上升到国家战略发展的高度。掩膜版行业作为电子元器件的上游行业，属于国家发展战略的重要环节之一，受国家产业政策支持，这为掩膜版行业提供了良好的发展机遇。
掩膜版行业：市场规模持续增长，行业集中度高
全球掩膜版市场规模持续增长
全球掩膜版市场规模保持增长，我国长期依赖进口。全球半导体用光掩膜版市场持续增长，年全球半导体光掩膜版市场规模为41亿美元，虽然相较年略有下滑，但整体仍呈现持续增长的态势。我国掩膜版需求不断增长，年国内市场规模达到59.5亿元。
但是由于国内掩膜版行业发展落后，供应未及时跟进，因此国内掩膜版供需缺口逐年扩大。年我国掩膜版需求由5.09万平方米增加至年7.98万平方米，产量则由0.87万平方米增加至1.69万平方米，供给缺口由4.22万平方米扩大至6.29万平方米。
在平板显示领域，据IHS，年全球平板显示掩膜版需求为58亿元，其中中国大陆平板显示掩膜版需求为23亿元，占全球市场需求比率为40%。随着中国大陆面板厂商不断投资新的平板显示产线，预计年中国平板显示产能的全球占有率将达到52%，中国大陆平板显示掩膜版市场规模将呈现持续快速增长的趋势。
行业发展三大趋势：高精度、大尺寸、全产业链
掩膜版行业的发展主要受下游平板显示行业、半导体芯片行业、触控行业和电路板行业的发展影响，与下游终端行业的主流消费电子、笔记本电脑、车载电子、网络通信、家用电器、LED照明、物联网、医疗电子等产品的发展趋势密切相关，未来几年掩膜版将向更高精度、大尺寸、全产业链方向发展。
掩膜版产品精度趋向精细化。随着消费者对显示产品的要求逐步提高，手机、平板电脑等移动终端向着更高清、色彩度更饱和、更轻薄化发展。根据IHS预测，未来显示屏的显示精度将从PPI（每英寸像素）逐步提高到PPI以上，对平板显示掩膜版的半导体层、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要求。在半导体方面，目前境内主流先进制造工艺为28nm工艺，境外主流为14nm，三星已量产10nm工艺的晶圆，预计年内能实现7nm工艺的量产，而台积电已量产7nm工艺，未来集成电路的制造工艺将进一步精细化，朝5nm-3nm工艺发展，这对与之配套的掩膜版以及半导体芯片封装用掩膜版提出了更高要求，线缝精度要求越来越高。因此，未来掩膜版产品的精度将日趋精细化。
掩膜版产品尺寸趋向大型化。自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。根据IHS统计和预测，43英寸、55英寸、65英寸、70英寸等大尺寸电视出货量逐年增长。电视尺寸趋向大型化，导致国内面板基板逐步趋向大型化，直接决定了掩膜版产品尺寸趋向大型化。
掩膜版行业产业链向上游拓展。掩膜版的主要原材料为掩膜版基板，即涂有光刻胶和镀铬的玻璃基板，光刻胶有一定的时效性，失效后会影响产品质量。随着掩膜版行业下游客户对其最终产品的品质要求不断提高，促使掩膜版企业不断追求产品品质上的突破，而掩膜版基板的质量，对掩膜版产品最终品质具有重大影响。因此，从降低原材料采购成本和控制终端产品质量出发，掩膜版行业中主产厂家陆续向上游行业延伸，部分企业已经具备了研磨、抛光、镀铬、涂胶等掩膜版基板全产业链的生产能力，这不仅可以有效降低原材料的采购成本，而且能够有效提升掩膜版产品质量。未来掩膜版行业内具有一定实力的企业，将逐步向上游产业链拓展。
行业技术壁垒高，国外企业占据主导地位
在TFT领域，我国TFT掩膜版需求持续增长，但是国内能够配套TFT用掩膜版的企业只有路维光电和清溢光电，主要针对G8.5以下掩膜版；AMOLED、Gray-tone、Half-tone等掩膜版均依赖进口。半导体领域，英特尔、三星、台积电三家全球最先进的晶元制造厂，其所用的掩膜版绝大部分由自己的专业工厂生产；其它掩膜版主要被美国Photronics、日本DNP以及日本Toppan三家公司所垄断。
高端市场由国外厂商主导，行业集中度高。掩膜版为技术密集型和资金密集型行业，对资本实力要求较高，掩膜版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，国内掩膜版行业的中高端市场仍主要由国外掩膜版厂商占据，如在AMOLED（有源矩阵有机发光二极体面板）用高精度掩膜版领域，由于核心技术主要掌握在HOYA、SKE、PKL等境外厂商手中，而这些企业对于掩膜版的关键技术进行了较为严格的封锁。我国掩膜版领域由于起步仍然相对较晚，在高端掩膜版产品的技术水平和综合产能上与国际厂商仍存在一定差距。由于掩膜版行业的高进入门槛，目前市场主要参与者为境内外知名企业，市场集中度较高，未来竞争格局将较为稳定。
我国掩膜版制造主要集中在少数企业和部分科研院所。面板领域，国内能够配套TFT（薄膜晶体管）用掩膜版的企业只有路维光电和清溢光电，主要针对8.5代以下掩膜版；半导体领域，少数企业如无锡华润、无锡中微等，只能制造0.13μm以上StepperMask；对于HTM（半透膜）、GTM（灰阶掩模板）、PSM（先进相移掩模）等掩模版，我国主要依赖进口。
上游原材料行业:掩膜版基板长期依赖进口，原材料日韩垄断
掩膜版主要原材料为玻璃基板
掩膜版产品的原材料和中间材料为玻璃基板、镀铬膜层、光刻胶、光学膜等，其中主要原材料为玻璃基板，按材质分为石英基板和苏打基板，石英基板使用石英玻璃作为材料，光学透过率高，热膨胀率低，相比苏打玻璃更为平整和耐磨，使用寿命长，主要用于高精度掩膜版。由于石英玻璃的优良特性，未来其在掩膜版产品中的应用会更加广泛。
掩膜版基材长期依赖进口，原材料国外垄断
掩膜版基材主要依赖进口。近年来，石英掩膜版凭借其精密度较高的优势成为了掩膜版行业主流产品，苏打掩膜版的市场需求逐步降低。全球领先掩膜版厂商的主要产品均为石英掩膜版，部分厂商甚至完全退出苏打掩膜版的生产销售，导致石英掩膜版产品市场竞争更为激烈，因此对原材料石英基板的需求也会逐渐提高。由于石英基材生产工艺难度高，我国尚未实现国产化，主要依赖进口。目前，只有少数厂商具备上游基材生产能力，大多数掩膜版企业主要采用采购掩膜版基材的方式。掩膜版上游原材厂商主要集中在日本和韩国，国内有数家企业有能力生产，主要包括菲利华、石英股份等；对于半导体用高精度及高世代面板用基材，基本被日韩企业垄断。
相关上市公司
清溢光电：掩膜版行业龙头企业
国内掩膜版行业龙头企业。深圳清溢光电股份有限公司自年设立一直从事掩膜版的研发、设计、生产和销售业务，是国内成立最早、规模最大的掩膜版生产企业之一。自年3月推出铬版掩膜版填补了国内空白以来，公司通过不断进行研发投入和产品创新，技术始终保持国内领先，推出掩膜版产品多次填补国内空白，缩小了我国与国际在掩膜版方面的差距。作为行业先导者，公司独立申请、主导编制的电子行业标准填补了掩膜版领域标准空白。根据IHS统计的年全球平板显示掩膜版企业销售金额排名，公司位列全球第六名，是国内唯一上榜企业。
募投项目提升公司竞争力。公司于年11月20日于科创板上市，募集资金万元，用于投资合肥清溢光电有限公司8.5代及以下高精度掩膜版项目合肥清溢光电有限公司掩膜版技术研发中心项目。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开发的现有高端主要产品，目前国内能够提供该产品的厂家极少，现阶段主要由国外厂家满足市场需求。该项目建成达产后公司可年产掩膜版张，扩大了公司现有生产规模，降低生产成本，提高我国平板显示产业链配套的国产化率。合肥清溢光电有限公司掩膜版技术研发中心项目建成后，将大大加快公司以HTM、OPC、PSM等技术为代表的新产品、新工艺的研发，并积极推进成果产业化速度，对继续保持公司行业内开拓者和领先者地位有着重要意义，有利于公司的长远发展。
公司业绩保持稳定增长。随着公司新增生产设备开始释放产能以及与下游众多知名企业建立了良好的合作关系，年公司取得较好的经营业绩，实现营业收入4.8亿元，同比增长17.74%；实现归母净利润0.7亿元，同比增长12.18%。年第一季度，公司实现营收1.23亿元，同比增加25.87%，实现归母净利润0.17亿元，同比增加12.67%。
菲利华：石英玻璃龙头企业
国内石英玻璃龙头企业。菲利华专注于石英玻璃和石英纤维材料的研发生产，在半导体、光学、航空航天、光通讯领域开发出多样化的产品。
半导体石英材料领军企业。公司是国内唯一一家通过国际三大半导体原产设备商认证的石英材料企业。同时，公司是国内首家具备生产G8代大尺寸光掩膜板基材的生产企业，目前已推出从G4代到G8代的系列产品，打破国外公司的技术垄断。
多领域石英材料龙头。光学领域,公司是国内少数几家从事合成石英研发与制造的企业，在大规格合成石英材料制造技术及生产规模上，已处于国内领先地位，公司独家研发生产G8代光掩膜基板，打破了长期以来国外垄断。公司是全球少数几家具有石英纤维批量生产能力的制造商之一，也是国内航空航天领域用石英纤维及制品的主导供应商。公司作为亚洲和国内光通讯行业用石英辅材主要供应商，与主要光纤光棒生产厂家均建立了长期的战略合作关系，充分受益国家5G战略的推进。公司在巩固光通讯行业现有主导产品支撑棒、厚壁管的基础上，逐步扩展了炉芯管、石英器件生产及预制棒对接业务，完善了产品链。
公司业绩保持稳定增长，短期受疫情影响。年,公司实现营业收入7.79亿元，同比增长7.88%；实现归母净利润1.92亿元，同比增长18.83%。年Q1受疫情影响，公司实现营收1.08亿元，同比下滑38.40%，实现归母净利润0.16亿元，同比下滑42.02%。
石英股份：电子级石英砂迎来突破
国内掩膜版行业龙头企业。石英股份主要使用天然石英矿石材料从事高纯石英砂、高纯石英管（棒、板、锭、筒）、石英坩埚及其他石英材料的研发、生产与销售；产品主要应用于光源、光伏、光纤、半导体、光学等领域。
高纯砂表现突出，电子级迈入国际高端市场。公司高纯石英砂业务通过技术提升、设备改进等手段，提高产品品质，完善工艺技术水平，全年共实现营收.67万元，同比增长%，在公司整体业务中占比14.57%，创历史新高。光电业务板块通过加快产品结构转型，确保可持续发展，新业务领域产品快速增长，占比再创新高。新的热加工生产线快速实现量产；新制砣工厂以高起点、高标准、智能化的要求投入运行。电子级产品业务部门积极推进半导体产品国际认证，在产品过程控制、技术研发实力、项目管理能力、方案交付水平等方面大幅提升。经过不懈努力，在年年底顺利通过TEL认证，成为公司产品迈向国际高端石英应用市场的重要里程碑，也开启了公司进入全球半导体石英材料供应链体系的大门。此外，公司还在积极推进AMAT、LAM、日立等其他国际、国内半导体认证，有望在-年全面通过全球主要半导体公司认证（包括扩散和刻蚀领域），全面进军国际半导体市场。
积极推进二期项目建设，发挥公司核心竞争力优势。为了快速推进二期项目建设，满足市场需求，公司通过资本市场发行可转换债券3.6亿元解决资金缺口。截止年末，吨/年电子级石英产品主体厂房已顺利封顶，涉及设备采购、高压电站、气站等基础能源配套设施在积极推进中；吨/年高纯石英砂二期项目完成了前期规划、设计、设备选型等工作，但受制于新增用地手续的完善，项目建设滞后；东海工厂的石英制砣项目进展顺利，经过光电事业部团队的努力与付出，项目在短时间内建成投产并投放市场，实现了光电事业部新业务板块的扩张；为了进一步改善员工办公环境，公司对原有办公环境进行装修升级；新的行政综合体项目也在紧张规划设计中。
公司业绩持续向上。年公司实现营业收入6.22亿元，同比下滑1.73%；实现归母净利润1.63亿元，同比增长14.60%。年Q1，公司实现营收1.39亿元，同比下滑0.97%，实现归母净利润0.31亿元，同比增加8.78%
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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：中泰证券）
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