掩模版，又称光掩模版、光罩等，是微电子制造过程中的图形转移母版,是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载体，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。
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。
1、掩膜版产业链概况
掩膜版的主要原材料包括掩膜基板、光学膜、化学试剂以及包装盒等辅助材料，掩膜版主要应用于平板显示、半导体、触控和电路板的制造过程，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。
2、掩膜版市场规模
在掩膜版下游应用中，半导体和平板显示是掩膜版最主要的两个应用领域。
（1）平板显示掩膜版
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）半导体掩膜版
5G、人工智能、物联网等新技术的快速发展，也为我国半导体市场带来了新的增长点。同时，SiC、GaN等第三代半导体以其高热导率、高击穿场强等特点，在国防、航空、航天、光学存储、激光打印等领域有着重要的应用前景。在国家政策支持和市场需求驱动下，我国第三代半导体产业得到快速发展，已基本形成了涵盖上游衬底、外延片，中游器件设计、器件制造及模块，下游应用等环节的产业链布局，这也将有力带动我国半导体掩膜版市场快速发展。
3、掩膜版行业发展态势
从产业链来看，掩膜版产业位于电子信息产业的上游，掩膜版是下游平板显示、半导体、触控等行业生产制造过程中的核心材料之一。掩膜版行业的发展与其下游行业的发展密切相关，下游行业市场规模的不断增长也为掩膜版行业提供了更为广阔的市场空间。
（1）显示面板趋向大尺寸，产能加快向中国转移，掩膜版需求持续增加
随着人们消费的不断升级，屏幕的大尺寸化已成为平板显示持续的演进方向。液晶电视的平均尺寸每年维持一定幅度的提升。
受终端应用趋向大尺寸化的发展趋势影响，面板世代数不断演进，从 1988年的第 1 代（G1）面板发展到 2018 年的第 11 代（G11）面板，掩膜版的世代也相应演进。
平板显示面板趋向大尺寸，且全球平板显示行业的产能正在加速向大陆转移，将为我国掩膜版的市场带来强劲的发展动力。
（2）掩膜版是芯片的关键材料，半导体行业快速发展拉动掩膜版市场需求
在 SiC 领域，Yole 预测 SiC 电力电子器件的市场规模2023 年将增长至 14 亿美元，复合年增长率接近 30%，驱动因素是新能源汽车的加速渗透；在 GaN 领域，Omdia 预测 GaN 电力电子器件市场 2024 年预计将达到 6 亿美元，主要来自于快充市场的增长。
第三代半导体具备高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优越性能，契合节能减排、智能制造、信息安全等国家重大战略需求，是支撑新一代移动通信、新能源汽车、高速轨道列车、能源互联网等产业自主创新发展和转型升级的重点核心材料和电子元器件，已成为全球半导体技术和产业新的竞争焦点。第三代半导体是我国重点鼓励发展的产业，我国第三代半导体的发展也将拉动我国半导体掩膜版的市场需求。
光刻掩膜技术是决定半导体产品技术发展的主要动力。半导体掩膜版的技术更新主要体现在图形尺寸、精度及制造技术等方面。半导体产品技术节点由130 nm、100 nm、90 nm、65 nm 等逐步发展到 28 nm、14 nm、7 nm、5nm等；在半导体掩膜版制造技术方面，半导体掩膜版也从激光直写光刻、湿法制程、光学检测等逐步发展为电子束光刻、干法制程、电子显微检测。同时，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掩膜版制造领域。
（3）触控技术向内嵌式触控演进，显示面板厂商整合触控掩膜版的需求
触控技术主要可分为外挂式触控和内嵌式触控。对于外挂式触控技术来说，触控与显示互相独立，外挂式触控覆盖在显示器屏幕上。内嵌式触控，其原理是 LCD Vcom 层划出多个区块，来作为触控感应，其制程工艺是在 LCD面板的 Array 制程中同步完成，从而实现了触控与显示的融合。内嵌式触控具有轻薄、窄边框、简化供应链的优势，自诞生以来发展迅猛。据 Omdia 统计，2020 年内嵌式触控在手机应用上的占比将超过 85%，同时内嵌式触控正在快速的向平板电脑、笔记本电脑及车载触控领域渗透。
触控技术的发展使得面板厂商摆脱显示屏单一的显示功能，让显示屏成为公众功能汇聚交互的平台是面板厂未来的发展方向。对于掩膜版厂商来说，显示面板厂商正在不断整合触控掩膜版的需求，触控掩膜版的客户群体将由外挂式触控厂商转向内嵌式触控的平板显示厂商客户。
掩膜版作为平板显示、半导体制造等下游行业的关键材料，其技术、规格的发展与下游终端产品的技术需求具有较强的联动性。最近三年及可预期的未来，掩膜版朝着大尺寸与高精度的方向发展，且半色调掩膜版逐渐兴起并快速发展。
4、掩膜版趋向大尺寸
随着人们消费的不断升级，屏幕的大尺寸化已成为平板显示持续的演进方向。这主要是因为平板显示新的画质规格提升都集中在大尺寸和超大尺寸上，尤其是 55 英寸及以上的产品。这些规格的改善包括 8K 分辨率、mini LED 背光、量子点背光（QLED）、高色域、超窄边框、四面超窄边框、超纤薄、高动态范围（HDR）对比度等。由于这些新功能在 32 英寸、43 英寸、50 英寸这样的小尺寸上都无法实现，所以 55 英寸及以上的显示产品的需求持续升温。
面板的世代数是按照产线所应用的玻璃基板的尺寸划分，总体来说，面板代数越高，面板的玻璃基板尺寸越大，切割的屏幕数目越多，利用率和效益就越高。大尺寸屏幕的需求增加引领全球平板显示产业向 8+代线和 10+代线迈进，8.5 代线可高效切割 32 寸、48 寸、55 寸电视，8.6 代线可高效切割 50 寸、58 寸电视，10.5 代线可高效切割 65 寸、75 寸电视。
除此之外，还可以采用套切等技术，生产出尺寸差异化的产品，后续可根据市场需求灵活调整以降低风险。8.5 代线切割 65 寸电视的效率为 64%，但是可以采用 66 寸+32 寸电视套切，实现 94%的切割效率；8.6 代线切割 90 寸电视的效率为 74%，但是可以采用 90 寸+23.3 寸电视套切，实现 91%的切割效率；10.5 代线切割 65 寸、75 寸电视都可以达到 90%以上的切割效率。
近几年面板厂商积极投资与扩产大尺寸世代线，面板尺寸的增大带动其上游材料掩膜版朝着大尺寸化的方向发展，也会带动大尺寸掩膜版的需求增长。
5、掩膜版趋向高精度
平板显示技术持续更新与发展，加之 5G 传输技术同步推进，超高清视频产业发展前景广阔。《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022 年）》指出，“到 2022 年，我国超高清视频产业总体规模超过 4 万亿元、4K 产业生态体系基本完善，8K 关键技术产品和产业化取得突破。8K 电视终端销量占电视总销量的比例超过 5%，同时超高清视频用户数达到 2 亿”。
高分辨率终端显示产品的不断渗透与发展也必然会带动掩膜版朝着高精细化的方向发展。掩膜版作为平板显示制造过程的关键材料，对面板产品的精度起决定性的作用，这也意味着对掩膜版的精度提出了更高的技术要求。如下图所示，近年来随着平板显示解析度不断提高，TFT 半导体主动层材料已逐步采用 LTPS/Oxide 技术，并朝着 LTPO（低温多晶氧化物）等新技术演变。对于掩膜版的配套技术要求，主要体现在曝光分辨率（最小线宽线缝）、最小孔或方块、CD 均匀性以及套合精度的不断提升。
在半导体方面，由于我国产业链布局较晚，起步于封测环节，近年才进入高速发展期，封测仍是国内半导体行业的主要细领域，半导体产品制程节点由130 nm、100 nm、90 nm、65 nm 等逐步发展到 45 nm、28 nm、14 nm、7 nm等，目前境内芯片主流先进制造工艺为 28nm，境外主流为 14nm，最先进半导体制程节点已经进入到 3/5nm 节点领域。
半导体掩膜版技术更新主要体现在图形尺寸、精度及制造技术等方面。以掩膜版最小图形尺寸为例，180 nm 制程节点半导体产品所对应的掩膜版最小图形尺寸约为 750 nm，65 nm 制程节点产品对应约 260 nm，28 nm 制程节点产品对应约 120 nm。可以看出，半导体掩膜版图形尺寸及精度随着半导体技术节点的演化而逐步提升，目前主流制程在100~400nm 工艺区间。
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。 3、半色调掩膜版（HTM）兴起并快速发展
（1）半色调掩膜版可降低下游面板厂商的生产成本，其涉及的制造技术属于掩膜版行业的重要领域
TFT 掩膜版主要用于 TFT 黄光制程，包含 TFT-Array 工序和 CF 工序，分别利用掩膜版的曝光隐蔽作用完成 TFT-Array 和 CF 的图形制作。按照掩膜版膜层透光效果划分，可将 TFT 掩膜版分为二元型掩膜版（Binary-Mask）和多色调或多灰阶掩膜版（Multi-Tone Mask，MTM）。
MTM 包含灰阶掩膜版（Gray-Tone Mask，GTM）和半色调掩膜版（Half-Tone Mask，HTM）两种产品。与二元掩膜版相比，多灰阶掩膜版中两种产品的作用都是实现曝光过程中的部分透光功能，但由于半色调掩膜版具有图形设计方便、透过率可控等优点，目前已成为各大面板厂商主要选择的产品。
传统的二元掩膜版通过一次曝光会在玻璃基板上形成两种不同的透光区域：透光区域和不透光区域，而半色调掩膜版通过一次曝光可以在玻璃基板上形成三种不同的透光区域：透光区域、部分透光区域和不透光区域。
以 TFT-Array 制造为例，利用该特性，下游客户在使用半色调掩膜版曝光、显影后，其光刻胶可以形成两种不同的厚度，搭配后段干法蚀刻等工艺，可以将 TFT-Array 制程中的关键层（如源漏极、有源层）的曝光工序进行合并和简化，将原本的 5 道曝光工艺简化成 4 道，降低了 TFT-LCD 制造成本，提高了生产效率。因此，半色调掩膜版制造技术的运用是平板显示制造中非常重要的一环。
此外，半色调掩膜版的制造涉及多次光刻技术，该技术也运用于部分类型的半导体用相移掩膜版（PSM）制造，而相移掩膜版制造技术的运用也是半导体制造中非常重要的一环。
因此，半色调掩膜版及其涉及的制造技术属于掩膜版行业的重要领域。
（2）半色调掩膜版制造技术较为复杂，长期被国外厂商垄断
从结构上看，半色调掩膜版是由遮光层和半色调层叠加所形成，两层膜的图形结构不一样，因此需要进行两道完整的光刻工艺制作。以传统上置型半色调掩膜版为例，第一道光刻工艺为正常的二元遮光层制作，第二道为半色调图形的制作，涉及二次镀膜、二次涂胶、二次光刻、二次制程、半色调膜层修补等。
其中，二次镀膜工艺要求半色调膜层的透过率具备很高的透过率均匀性，因此要求基板在镀膜前具有非常高的清洁度。与普通二元掩膜版相比，半色调掩膜版图形精度要求更高，因此需要光阻层具有更高的膜厚均匀性。
光刻、制程方面，由于半色调掩膜版涉及两层图形结构，因此除了每层图形的位置精度、总长精度控制外，还需要控制两层图形之间的套合精度，这就需要结合两层膜的特性及自身显影、蚀刻工艺特点，对两层图形进行设计拆分及补偿。缺陷修复方面，不同于遮光层，除了控制修复精度外，还需要控制修复膜层的透过率，使之与正常膜层的透过率相匹配。
由于半色调掩膜版具有不同的膜层结构，在图形精度、缺陷控制等方面都需要更高的工艺技术水平。长期以来，我国掩膜版企业不具备高世代高精度半色调掩膜版制造能力，国外厂商如福尼克斯、SKE 等形成持续垄断。
（3）半色调掩膜版已应用于国内面板龙头企业生产线，发展迅速
随着新型显示技术不断呈现大尺寸、无边框、高精细、柔性化的发展态势，下游平板显示厂商对掩膜版需求不断增加，半色调掩膜版因其优异的产品特点，在各大面板厂商中的生产工艺中兴起并快速发展，国内华星光电、京东方、中电熊猫等面板巨头已经在 G5/ G6/ G8.5/ G11 等生产线上导入半色调掩膜版及相关工艺技术。
综上所述，半色调掩膜版可降低下游平板显示厂商生产成本，近年来逐渐兴起并快速发展，国际主流掩膜版厂商均在该领域持续投入并形成技术突破，充分说明了半色调掩膜版及其制造技术属于掩膜版行业的重要领域。
