本文來自格隆匯專欄：半導體行業觀察，作者：龔佳佳

如何一句話拉近與陌生人的距離：現在不景氣啊，都沒有單子，你家有嗎？這是筆者日前在某一電子展上的所見所聞，以此為開頭，幾個陌生人迅速交換了聯絡方式，並投入到了激烈的討論中。

當前，全球半導體產業不景氣已經成為不爭事實，裁人、砍單、縮減資本等各種降本措施層出不求，就連代工一哥台積電都傳出客户大規模砍單，7nm製程產能利用率跌至50％以下，然而就在這一片低迷的局勢中，芯片製造必需的掩膜版卻傳出供給吿急，明年價格將再漲10%~25%。

下行週期裏，到底是誰在搶掩膜版？全球市場格局又呈現出怎樣的局面？

下行的週期，逆行的MASK

光刻機對芯片製造的重要性，想必大家都有所瞭解，而掩膜版就是微電子製造中光刻工藝所使用的圖形母版。掩膜版（Photomask）又稱為光罩、光掩膜、光刻掩膜版等，由製造商通過光刻製版工藝將電路圖刻制於基板上製作而成，主要作用體現為利用已設計好的圖案，通過透光與非透光方式進行電路圖形複製，從而實現芯片的批量生產。

圖源：中泰證券

從數據來看，掩膜版供給吿急並不是空穴來風。公開消息顯示，以往高規格掩膜版的出貨時間為7天，現在拉長4~7倍至30~50天，而低規格產品的交貨時間也較平時增加一倍。甚至有芯片設計廠商擔憂稱，需要 30~45 個光掩膜來進行半導體開發，但現在卻無法正確獲得。半導體業者透露，掩膜版電子束圖形曝光源(e-beam patterning lighters)等製造設備延後交貨，耽擱掩膜版出廠、推升產品價格。

那麼，為什麼掩膜版的需求量會如此之高？這需要從掩膜版的性質來説，在芯片製造中，掩膜版屬於不可缺少的消耗品。由於每個掩膜版所能夠繪製的電路圖是有限的，而芯片製作又需要很多不同的電路圖形，相應就會需要很多塊掩膜版。尤其隨着芯片製程工藝的演進，電路圖變得越來越複雜，所需的掩膜版也越來越多。ASML數據顯示，2021年5nm製程每片晶圓平均掩膜版層約逾10層，3nm之後，每片晶圓平均掩膜層約將倍增達20層。DRAM部分，目前採用EUV技術完成約5層掩膜版量產，明年後將提升至8到10層。雖然每片晶圓所需要的掩膜版數量很多，但每塊掩膜版在轉移完版上圖形後，就不會再用到，而且在工藝驗證過程中，一旦發生設計變動，調整了光刻版圖，那麼原本製作的光掩膜也不會再使用。

上述屬性決定了掩膜版本身的需求量就很大，然而之所以能在下行週期裏，還能撐起逆行市場，還有以下兩大原因：

一是來自系統半導體，特別是高效能芯片，如車用半導體和自駕車芯片等需求的飆漲，而過去掩膜版擴產甚為有限。

眾所周知，智能汽車所帶來的芯片市場規模是十分龐大的，英特爾首席執行官Pat Gelsinger 預測，到 2030 年，汽車半導體市場將翻一番，達到 1150 億美元，而高端汽車上搭載的半導體數量將增加 5 倍。目前，汽車領域已經成為了眾多芯片廠商瞄準的新賽道，甚至於三星電子和SK海力士等存儲廠商都已逐漸將目光投向了汽車半導體領域，更不用説其他系統半導體廠商，更是扎堆湧入，在消費電子失速的當下，汽車迥然成為了他們的救星。

但是過去掩膜版的擴產是十分有限的。一般來説，掩膜版製造商分為兩種，一種是英特爾、三星、台積電等代工廠擁有自制掩膜版業務，但他們的產能都是自產自銷；另一種就是獨立於代工廠的第三方掩膜版製造商，諸如美國Photronics、日本DNP、凸版印刷等，此類廠商主要銷售的是成熟製程掩膜版，比如上述提到的車用芯片，大多數仍是成熟製程，麥肯錫高級顧問Denise Lee日前指出，成熟工藝製程仍將是汽車芯片生產的主流，預計到2030年汽車芯片的成熟工藝製程需求將達到10%左右的複合年增長率。

圖源：日經中文網

與先進製程掩膜版相比，成熟製程掩膜版利潤率長期處於低位，未來十年僅更新生產設備就需要投入10-20億美元，更不要説新建產線，凸版印刷就曾估計，以65納米節點為例，一條新的光掩膜生產線預計需投資6500萬美元。巨大的折舊成本可能與當前掩膜版市價倒掛，長期回報率不足以激發廠商投資，這也使得過去掩膜版擴產有限，因此面對現下蜂擁而至的需求，掩膜廠的產能難免有些“捉襟見肘”，供不應求之下，市場自然逆行向上。

二是晶圓代工廠與IC設計廠產能陸續釋出，有更多新芯片完成設計定案，掩膜版開案逐步湧現。

台灣光罩總經理陳立惇先前曾分析，半導體需求在往下，但晶圓代工廠與設計公司的產能都開始鬆動，但也因為有空出產能，新芯片完成設計定案，掩膜版開案才能開始湧入，有更多的Tape out進來，對掩膜版廠來説，客户需求反而增加，下半年需求反而比上半年好。

上述提到不同的芯片設計需要的掩膜板也是不同的，自動駕駛、5G、元宇宙等技術的發展催生出了芯片的新需求，但由於此前缺芯情勢過於嚴峻，芯片設計廠和代工廠專注於短缺芯片，無暇顧及太多新需求，而如今，缺芯情況已經得到了明顯緩解，雖然行業景氣徹底反轉，已經處於下行週期內，但設計廠商想要立於不敗之地，搶奪未來市場仍是重中之重，隨之而來的是新芯片設計案數量的“水漲船高”，這也是IC設計廠擴大下單掩膜版廠商的原因，他們需要購買新的掩膜板並供應給代工廠。

芯片設計廠瘋狂下單，但掩膜版廠已有產能有限，擴產也需要時間，短期內又不會出現新的產線，這也加劇了緊張的供需關係。

掩膜版巨頭的增產投資

雖然過去掩膜版廠商對於擴產十分謹慎，但在當前這個行業情勢下，巨頭們也是大動作頻頻，比如最近的台灣光罩，台灣光罩是全球第六大掩膜版製造商，最新財報顯示，台灣光罩第三季合併營收達20.68億元，年增28%；第三季營業毛利5.42億元，年增48%；第三季營業淨利3.05億元，年增89%。

為解決掩膜版產能持續吃緊，搶先取得關鍵產能，爭取設備交機時效，台灣光罩決定逆勢追加4.6億元資本支出，用於訂購KLA半導體檢測設備，預計於今年12月裝機，並於明年第一季創造營收，預估營收將持續二位數成長。此前，台灣光罩主要供應給6英寸/8英寸晶圓代工廠，2019年開始更進一步跨足12英寸晶圓掩膜版市場，法人估計今年台灣光罩掩膜版12英寸業務佔比將從2021年的21%提升至30%。不僅如此，台灣光罩40nm也預計於2022年導入量產，28nm則估計在2023年上半年導入量產，90／65nm等製程產品已量產。

早在今年3月初，台灣光罩就召開董事會現金增資發行新股事宜，預計規劃兩年內透過現金增資募集新台幣60億元，以支應興建廠房與購置機器設備，作為中長期產能升級計劃所需資金，該計劃完成後預計將增加20%產能，並可支持到40nm的半導體制程所需的掩膜版。當時消息顯示，除了在現有廠區擴產之外，台灣光罩也將在苗栗銅鑼園區投資建新廠。在今年1月初，台灣光罩還曾宣佈將投資35.57億元，主要是用在擴充產能與建廠的資本支出。

掩膜版作為芯片製造的關鍵材料，半導體材料大國日本的實力自然不容小覷，擁有SKE、豪雅(HOYA)、日本DNP印刷公司（大日本印刷）、日本凸版印刷株式會社（Toppan Printing）等多家巨頭企業。今年8月，日經新聞報道稱，因看好半導體中長期旺盛需求，日本半導體材料大廠凸版印刷將通過子公司“Toppan Photomask”在2023年度之前投資約200億日元（約合人民幣10.13億元），擴大在日本及中國台灣工廠的掩膜版產能。

Toppan Photomask是凸版印刷於今年4月剝離其光掩膜業務而成立的子公司，目的是為了更容易從外部籌集投資資金，據悉，Toppan Photomask將增設使用於5-10nm邏輯芯片、10nm等級DRAM等先進產品的掩膜版產線，先進製程產品的掩膜版產能較2020年度相比提高約2成。凸版印刷指出，短期內出現過剩情況消解的動向不奇怪，但中長期來看需求將成長。

圖源：凸版印刷

除此之外，日經新聞2月報道稱，DNP將在2023年度之前向設在日本、中國大陸和台灣的生產工廠投資近100億日元來增加生產線。據瞭解，DNP在中國台灣、中國大陸和意大利與當地企業建立了合資公司，今後將通過增資等方式提高產能，構建可根據供求情況在短期內交貨的生產體制。DNP表示，車載和傳感器等通用性較高的中端產品所用的光掩膜處於短缺狀態，因此決定增產。

值得一提的是，就在11月10日，DSP宣佈將投資200億日元，在福岡縣北九州市的黑崎工廠新建大型金屬掩膜生產線，預計2024年上半年開始運營，雖然該產線主要是用於製造OLED顯示器所需的掩膜版，而非芯片製造所需，但從一定程度上也反映出無論顯示還是芯片，對掩膜版的需求都十分旺盛。

緊追其後的國產廠商

受到掩膜版整體市場景氣度的提升，我國兩大掩膜製造商近期的股價也逆勢增長，11月10日，路維光電漲逾10%，清溢光電漲超7%，而兩家的財報數據更是喜氣洋洋。其中，龍頭廠商路維光電第三季度單季營業收入1.99億元，同比增長31.21%，歸母淨利潤為3905.37萬元，同比增長104.74%；清溢光電三季度營業總收入2.06億元，同比上升28.95%，本季度歸母淨利潤3015.41萬元，同比上升193.82%。

雖然淨利潤增幅直線飆升，但需要注意的是，兩家巨頭的大頭業務都在平板顯示領域，半導體芯片業務佔比皆不足兩成（路維光電2021年半導體芯片領域佔比19.68%，清溢光電2021年半導體芯片佔比16.68%），不過好在隨着下游晶圓廠的話語權不斷增加，國產替代節奏有望提速，國內掩膜版廠商能力也在不斷成長。

路維光電在今年IPO中擬募資4.05億元，主要用於高精度半導體掩膜版與大尺寸平板顯示掩膜版擴產項目等。路維光電錶示，募投項目會進一步將半導體掩膜版量產能力提升至130nm製程節點，並立足於自主研發、突破半導體掩膜版製造中的精度控制、缺陷控制等關鍵技術，將半導體掩膜版製作技術進一步推進至110nm/90nm/65nm等製程節點。據悉，路維光電已實現250nm製程節點半導體掩膜版的量產，掌握180nm/150nm製程節點半導體掩膜版製造核心技術能力。

圖源：路維光電公吿列表

清溢光電也在加快半導體芯片掩膜版佈局，目前已實現250nm工藝節點的6英寸和8英寸半導體芯片用掩膜版的量產，正在推進180nm半導體芯片用掩膜版的客户測試認證，同步開展130nm-65nm半導體芯片用掩膜版的工藝研發和28nm半導體芯片所需的掩膜版工藝開發規劃。

此外，為了進一步滿足產能，清溢光電也在積極引進所需設備，深圳工廠新引進的半導體芯片用掩膜版光刻機及配套設備已投產，提升半導體芯片和 MicroLED 顯示、硅基半導體顯示用掩膜版等產品的產能。從清溢光電去年財報數據來看，半導體芯片領域已經成為發展最快的業務，增速高達 39.42%，有望成為新的增量業務。

國內廠商在發力的同時，半導體大佬也在積極建設掩膜版廠。“中國半導體之父” 張汝京深度參與的青島芯恩項目就自建了光罩廠，2021年8月，青島芯恩正式宣佈8英寸廠投片成功，投片產品為功率芯片，良率達90%以上，光罩廠也於同期完成了產品交付。而就在今年8月，張汝京主導的光罩材料產業鏈項目簽約落户浙江嘉興，項目總投資30億元，首期投資11億元，主要從事光罩材料產業鏈相關產品的研發製造。

寫在最後

從某種意義上來説，掩膜版廠商的逆勢擴產與大硅片廠商有着“異曲同工之妙”，都是看中了半導體長期的強勁需求。DigitalJournal數據顯示，2021 年全球半導體光掩膜市場規模為 46.87 億美元，預計在預測期內以6.11%的複合年增長率增長，到2027年達到 66.9128 億美元。與集成電路產業千億美元的市場相比，這個數據可以説是微乎其微，但掩膜版對整個產業卻有着舉足輕重的作用，其質量的優劣是可以直接影響光刻的質量，進而影響到芯片的性能。

五礦證券報吿顯示，未來掩膜版發展趨勢主要有 3 個方向：第一精度趨向精細化，半導體領域，先進製程工藝的演進，使其對與之配套的晶圓製造以及芯片封裝掩膜版提出了更高要求，隨着先進製程佔比有望越來越大，未來掩膜版產品的精度將日趨精細化；第二尺寸趨向大型化，隨着電視尺寸趨向大型化，帶動面板基板逐步趨向大型化，直接決定了掩膜版產品尺寸趨向大型化；第三掩膜版廠商向上遊產業鏈延伸，為了降低原材料採購成本，控制終端產品質量，掩膜版廠商開始陸續向上遊產業鏈延伸，HOYA、LG-IT等部分企業已經具備了研磨/拋光、鍍鉻、光阻塗布等掩膜版全產業鏈的生產能力。

圖源：路維光電招股書

雖然本土掩膜版廠商已經取得了很大的進步，然而上游產業鏈的缺失也阻礙了他們發展的步伐，不過從當前整體局勢來看，想要打通整個產業鏈依舊任重而道遠，但仍要相信前方必有曙光。