芯片掩膜:冷門賽道的狂熱夢想

時間:2022-02-10

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導(dǎo)語:只有真正實現(xiàn)國產(chǎn)替代,屆時掩膜企業(yè)的市場份額才更有意義。

  回顧2021年的光伏行業(yè),硅料企業(yè)成為產(chǎn)業(yè)鏈中的最大贏家,由緊供需導(dǎo)致的漲價讓硅料企業(yè)收獲頗豐。

  價格的上漲往往意味著產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)的增強,最近一段時間,芯片產(chǎn)業(yè)鏈中其實也出現(xiàn)了關(guān)鍵材料售價暴漲的情況。

  去年11月初,芯片產(chǎn)業(yè)鏈中突然出現(xiàn)“光掩?!惫?yīng)短缺的情況,尤其在汽車芯片領(lǐng)域,這種短缺更加明顯,不僅交貨時間大幅延長,而且價格出現(xiàn)了普遍上漲,部分高端產(chǎn)品甚至直接提價25%。

  這不禁讓“光掩?!边@一冷門賽道重新引起了我們的關(guān)注。

  中國芯片產(chǎn)業(yè)起步較晚,目前正面臨較為嚴重的卡脖子問題,像光刻機、EDA軟件等核心芯片制造環(huán)節(jié)我們都存在明顯的產(chǎn)業(yè)缺口。

  在芯片材料領(lǐng)域,我們同樣受到日本企業(yè)的制約,光刻膠、CMP拋光材料、濕化學品等芯片材料依然絕大部分來自于海外進口,“光掩?!闭瞧渲兄?。

  從規(guī)??矗肮庋谀ぁ眱H約占芯片總成本的13%,其價值遠低于占比38%的硅片,關(guān)注度更是與硅片相去甚遠。

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  但小小的“光掩膜”價值卻非比尋常,它不僅是芯片制造中必不可少的核心材料之一,其質(zhì)量的好壞更是直接決定芯片最終的性能。

  在全球芯片產(chǎn)能逐漸向中國轉(zhuǎn)移的大背景下,我國芯片材料的自主替代率卻極低,尤其海外疫情肆虐,芯片材料隨時有斷供的風險,早日完成自主替代已經(jīng)成為中國芯片業(yè)的一致預(yù)期。

  “光掩?!眱r格的瘋狂上漲向市場發(fā)出了信號,冷門賽道也有著狂熱的夢想。

  / 01 /

  日本扼住了全球半導(dǎo)體的咽喉

  芯片制造是一個極為復(fù)雜的過程,且隨著制程的進步,芯片制造的步驟也在不斷增加。

  但無論芯片的步驟如何增加,芯片制造的第一步都必定是光刻,也就是通過光刻機將提前設(shè)計好的電路團刻到晶圓上。

  而在整個光刻過程中,除必不可少的光刻機外,光掩模也是無法或缺的。它就好像是照相機的底片,而光刻機相當于曝光裝置,兩者合力才能產(chǎn)生最終的相片。

  更進一步的講,決定電路圖案的并非光刻機,而是光掩模的結(jié)構(gòu),因此光掩模猶如芯片產(chǎn)業(yè)鏈的咽喉,只有通過它,芯片的功能才可以最終實現(xiàn)。

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  光掩模的準確度和細致度,直接攸關(guān)半導(dǎo)體芯片的品質(zhì),且光掩模不像芯片是流水線作業(yè),每一個掩膜都需要特殊設(shè)計,因此這一行業(yè)呈現(xiàn)高度的定制特性。

  按照類別劃分,光掩膜廠可以分為晶圓廠自行配套的工廠和獨立第三方掩膜生產(chǎn)商兩大類。由于芯片制造設(shè)計各家晶圓制造廠的技術(shù)機密,因此晶圓制造廠往往將45nm以下先進制程的掩膜版自主研發(fā),而對于45nm以上成熟制程的掩膜版則交給第三方掩膜廠進行研發(fā)。

  據(jù)SEMI 的數(shù)據(jù),2019年全球芯片掩膜版市場中,65%的市場份額由晶圓廠自行配套的掩膜版工廠占據(jù),剩余35%的份額則被獨立第三方掩膜工廠瓜分。

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  目前,全球核心的第三方半導(dǎo)體光掩模產(chǎn)能主要集中在日本,全球日本凸版印刷Toppan和日本DNP公司分別占據(jù)全球32%和27%的第三方市場份額,美國的Photronics占據(jù)23%的第三方市場份額,剩余份額則被腰尾公司瓜分。

  由于晶圓廠往往選擇獨自研發(fā)先進制程的掩膜,因此很多投資者錯誤的認為光掩模是一個沒有太高技術(shù)含量的行業(yè)。但實際上恰恰相反,掩膜的制作相當于進行一次小型的光刻流程,具備光掩模獨立研發(fā)生產(chǎn)能力的企業(yè)實則是以技術(shù)立足。

  日本具備全球60%以上的第三方光掩模產(chǎn)能,其已經(jīng)具備扼住半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)咽喉的能力。雖然沒有獨立第三方光掩膜廠的助力,芯片廠依然具備自主的掩膜開發(fā)能力,但這無疑會大幅降低半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度,影響整個行業(yè)的迭代效率。

  基于此,中國芯片產(chǎn)業(yè)想要趕上全球的發(fā)展速度,那么光掩膜的自主替代勢在必行。

  / 02 /

  國產(chǎn)光掩膜的艱難起步

  光掩模并非晶圓那樣的標準化產(chǎn)品,往往需要根據(jù)用戶的需求來進行定制。因此光掩模的價格實則取決于供需關(guān)系。

  第三方掩膜廠商并非進行簡單的加工,而是需要完成多達14個步驟才能最終交付訂單,其中不乏光刻、顯影、刻蝕、清洗、檢測等芯片核心步驟。

  也就是說,光掩模廠不僅需要采購這些半導(dǎo)體設(shè)備,而且還要熟練運用。

  整體來看,光掩模的制作是對于企業(yè)半導(dǎo)體綜合能力的一次考量,雖然不需要完成大量的流片工程,但也需要具備從頭到尾獨立生產(chǎn)的能力。

  與日本廠商相比,中國第三方掩膜企業(yè)全方面落后,仍處于技術(shù)積累階段。

  由于我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體起步較晚,因此相關(guān)企業(yè)規(guī)模較小,盈利能力較差,難以獲得有效的融資渠道,融資難一度成為阻攔我國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的攔路虎。

  但在科創(chuàng)板推出后,原有的融資瓶頸被打破,很多盈利能力較弱的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈公司也得以上市,并逐漸擴大聲量,中國第三方光掩模企業(yè)就是科創(chuàng)板推出后的受益者之一。

  2019年的時候,清溢光電就登陸科創(chuàng)板,成為首家登陸資本市場的光掩模公司;無獨有偶,路維光電也在2021年提交IPO申請書,有望成為第二家完成上市的光掩模公司。

  盡管逐漸登陸資本市場,但無論營收規(guī)模還是技術(shù)實力依然差距明顯。由于光掩模不僅是半導(dǎo)體的必備材料,同樣是也液晶屏生產(chǎn)的必備材料,因此中國的光掩模企業(yè)普遍選擇“以屏帶芯”的方式,都將芯片業(yè)務(wù)放在次要的位置。

  公告數(shù)據(jù)顯示,清溢光電2021年上半年總營收2.28億元,其中半導(dǎo)體業(yè)務(wù)營收3970萬元,約占總營收的17.4%。路維光電2020年總營收4.02億元,其中半導(dǎo)體業(yè)務(wù)營收8663萬元,約占總營收的21.5%。

  從公司名字中都帶有光電也可以看出,光掩模企業(yè)的定義依然更偏向于顯示行業(yè)。

  除戰(zhàn)略聚焦度差外,中國光掩模行業(yè)還存在產(chǎn)業(yè)鏈斷層的情況。掩膜版的關(guān)鍵上游材料基板都依賴于從日本進口。這就意味著,即使中國光掩模企業(yè)從海外巨頭手中搶得訂單,但上游材料卻依然需要從日本進口,增添了許多的無奈。

  核心實力差,產(chǎn)業(yè)鏈斷層,這是擺在中國光掩模企業(yè)面前的實際困境。這樣的背景下,我們究竟應(yīng)該如何實現(xiàn)破局呢?

  / 03 /

  缺失的上游產(chǎn)業(yè)鏈

  產(chǎn)業(yè)鏈的缺失讓中國光掩模企業(yè)總是受制于人,但更令人遺憾的是,我國光掩模產(chǎn)業(yè)鏈距離打通其實僅差一點點。

  半導(dǎo)體光掩模的上游材料是經(jīng)過加工后的合成石英板,但實際上我國是并不缺少合成石英產(chǎn)能的,菲利華就是中國合成石英的龍頭公司。

  在菲利華2019年的業(yè)績說明會上,公司董秘鄭巍在活動中表示,清溢光電正是菲利華光掩?;宓淖罱K客戶。而清溢光電的招股書中,我們卻難以發(fā)現(xiàn)菲利華的名字。

  難道鄭巍在說謊?當然不是,之所以清溢光電沒有選擇向菲利華直接采購,是因為缺少中間的加工環(huán)節(jié)。在掩膜基礎(chǔ)出廠后,實際還需要經(jīng)過研磨、拋光、鍍鉻、光阻涂布等幾個精加工環(huán)節(jié),加工后的精掩膜基板才被交付到光掩模廠商。

  據(jù)路維光電招股書顯示,目前全球具備掩膜基板精加工的企業(yè)共有日本HOYA和韓國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,這迫使我們只能選擇進口精加工后的基板。

  也就是說,掩膜基板精加工環(huán)節(jié)的缺失導(dǎo)致我國光掩模企業(yè)處于被動之中。想要實現(xiàn)光掩模的自主替代,前提必須是打通整個上游產(chǎn)業(yè)鏈條,否則是沒有意義的。

  對于產(chǎn)業(yè)鏈的缺失,無論是上游的菲利華還是下游的清溢光電,實則都是心知肚明的。因此他們都已經(jīng)開始嘗試向產(chǎn)業(yè)中游進行拓局。

  菲利華在合肥投資建立子公司光微光電,涉足TFT-LCD及半導(dǎo)體光掩模板精加工項目,但暫未涉及涂膠和鍍鉻領(lǐng)域;清溢光電同樣也在合肥布局產(chǎn)線,進行涂膠研發(fā)。如此來看,鍍鉻是技術(shù)環(huán)節(jié)最大的缺口。

  盡管從目前來看,掩?;逡廊淮嬖诩夹g(shù)缺口,但好的一點在于,產(chǎn)業(yè)上下游已經(jīng)開始嘗試合力打通整個產(chǎn)業(yè)鏈。

  尤其在科創(chuàng)板推出后,越來越多的資本可以投入到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的建設(shè)中,有望加速產(chǎn)業(yè)鏈上下的整合,補上技術(shù)方面存在的缺口。

  在今年上半年,清溢光電的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)增速遠高于液晶業(yè)務(wù),半導(dǎo)體掩膜已經(jīng)成為清溢光電的營收增長核心,并有望受益于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展而延續(xù)增長。

  放眼未來,一旦整個精加工掩膜基板產(chǎn)業(yè)鏈跑通,那么我國產(chǎn)業(yè)鏈上下游的產(chǎn)品附加值都有望得到大幅提升,從而真正實現(xiàn)國產(chǎn)替代,屆時掩膜企業(yè)的市場份額才更有意義。


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