谁在抢夺掩膜版？
来源:芯东西发布时间:2022-11-17678浏览
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当前，全球半导体产业不景气已经成为不争事实，裁人、砍单、缩减资本等各种降本措施层出不求，就连代工一哥台积电都传出客户大规模砍单，7nm制程产能利用率跌至50％以下。
然而就在这一片低迷的局势中，芯片制造必需的掩膜版却传出供给告急，明年价格将再涨10%~25%。
下行周期里，到底是谁在抢掩膜版？全球市场格局又呈现出怎样的局面？
01.下行的周期，逆行的MASK
▲图源：中泰证券从数据来看，掩膜版供给告急并不是空穴来风。公开消息显示，以往高规格掩膜版的出货时间为7天，现在拉长4~7倍至30~50天，而低规格产品的交货时间也较平时增加一倍。甚至有芯片设计厂商担忧称，需要 30~45 个光掩膜来进行半导体开发，但现在却无法正确获得。半导体业者透露，掩膜版电子束图形曝光源(e-beam patterning lighters)等制造设备延后交货，耽搁掩膜版出厂、推升产品价格。那么，为什么掩膜版的需求量会如此之高？这需要从掩膜版的性质来说，在芯片制造中，掩膜版属于不可缺少的消耗品。由于每个掩膜版所能够绘制的电路图是有限的，而芯片制作又需要很多不同的电路图形，相应就会需要很多块掩膜版。
尤其随着芯片制程工艺的演进，电路图变得越来越复杂，所需的掩膜版也越来越多。ASML数据显示，2021年5nm制程每片晶圆平均掩膜版层约逾10层，3nm之后，每片晶圆平均掩膜层约将倍增达20层。DRAM部分，目前采用EUV技术完成约5层掩膜版量产，明年后将提升至8到10层。虽然每片晶圆所需要的掩膜版数量很多，但每块掩膜版在转移完版上图形后，就不会再用到，而且在工艺验证过程中，一旦发生设计变动，调整了光刻版图，那么原本制作的光掩膜也不会再使用。上述属性决定了掩膜版本身的需求量就很大，然而之所以能在下行周期里，还能撑起逆行市场，还有以下两大原因：一是来自系统半导体，特别是高效能芯片，如车用半导体和自驾车芯片等需求的飙涨，而过去掩膜版扩产甚为有限。众所周知，智能汽车所带来的芯片市场规模是十分庞大的，英特尔CEO基辛格预测，到 2030 年，汽车半导体市场将翻一番，达到 1150 亿美元，而高端汽车上搭载的半导体数量将增加 5 倍。
目前，汽车领域已经成为了众多芯片厂商瞄准的新赛道，甚至于三星电子和SK海力士等存储厂商都已逐渐将目光投向了汽车半导体领域，更不用说其他系统半导体厂商，更是扎堆涌入，在消费电子失速的当下，汽车迥然成为了他们的救星。但是过去掩膜版的扩产是十分有限的。一般来说，掩膜版制造商分为两种，一种是英特尔、三星、台积电等代工厂拥有自制掩膜版业务，但他们的产能都是自产自销。另一种就是独立于代工厂的第三方掩膜版制造商，诸如美国Photronics、日本DNP、凸版印刷等，此类厂商主要销售的是成熟制程掩膜版，比如上述提到的车用芯片，大多数仍是成熟制程，麦肯锡高级顾问Denise Lee日前指出，成熟工艺制程仍将是汽车芯片生产的主流，预计到2030年汽车芯片的成熟工艺制程需求将达到10%左右的复合年增长率。
▲图源：日经中文网与先进制程掩膜版相比，成熟制程掩膜版利润率长期处于低位，未来十年仅更新生产设备就需要投入10-20亿美元，更不要说新建产线，凸版印刷就曾估计，以65nm节点为例，一条新的光掩膜生产线预计需投资6500万美元。巨大的折旧成本可能与当前掩膜版市价倒挂，长期回报率不足以激发厂商投资，这也使得过去掩膜版扩产有限，因此面对现下蜂拥而至的需求，掩膜厂的产能难免有些“捉襟见肘”，供不应求之下，市场自然逆行向上。二是晶圆代工厂与IC设计厂产能陆续释出，有更多新芯片完成设计定案，掩膜版开案逐步涌现。台湾光罩总经理陈立惇先前曾分析，半导体需求在往下，但晶圆代工厂与设计公司的产能都开始松动，但也因为有空出产能，新芯片完成设计定案，掩膜版开案才能开始涌入，有更多的Tape out进来，对掩膜版厂来说，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设计需要的掩膜版也是不同的，自动驾驶、5G、元宇宙等技术的发展催生出了芯片的新需求，但由于此前缺芯情势过于严峻，芯片设计厂和代工厂专注于短缺芯片，无暇顾及太多新需求。而如今，缺芯情况已经得到了明显缓解，虽然行业景气彻底反转，已经处于下行周期内，但设计厂商想要立于不败之地，抢夺未来市场仍是重中之重，随之而来的是新芯片设计案数量的“水涨船高”，这也是IC设计厂扩大下单掩膜版厂商的原因，他们需要购买新的掩膜版并供应给代工厂。芯片设计厂疯狂下单，但掩膜版厂已有产能有限，扩产也需要时间，短期内又不会出现新的产线，这也加剧了紧张的供需关系。02.掩膜版巨头的增产投资
▲图源：凸版印刷除此之外，日经新闻2月报道称，DNP将在2023年度之前向设在日本、中国大陆和台湾的生产工厂投资近100亿日元来增加生产线。据了解，DNP在中国台湾、中国大陆和意大利与当地企业建立了合资公司，今后将通过增资等方式提高产能，构建可根据供求情况在短期内交货的生产体制。DNP表示，车载和传感器等通用性较高的中端产品所用的光掩膜处于短缺状态，因此决定增产。值得一提的是，就在11月10日，DSP宣布将投资200亿日元，在福冈县北九州市的黑崎工厂新建大型金属掩膜生产线，预计2024年上半年开始运营，虽然该产线主要是用于制造OLED显示器所需的掩膜版，而非芯片制造所需，但从一定程度上也反映出无论显示还是芯片，对掩膜版的需求都十分旺盛。
▲股价变化黑崎工厂 图源：DNP03.紧随其后的国产厂商
▲图源：路维光电公告列表清溢光电也在加快半导体芯片掩膜版布局，目前已实现250nm工艺节点的6英寸和8英寸半导体芯片用掩膜版的量产，正在推进180nm半导体芯片用掩膜版的客户测试认证，同步开展130nm-65nm半导体芯片用掩膜版的工艺研发和28nm半导体芯片所需的掩膜版工艺开发规划。此外，为了进一步满足产能，清溢光电也在积极引进所需设备，深圳工厂新引进的半导体芯片用掩膜版光刻机及配套设备已投产，提升半导体芯片和 MicroLED 显示、硅基半导体显示用掩膜版等产品的产能。从清溢光电去年财报数据来看，半导体芯片领域已经成为发展最快的业务，增速高达 39.42%，有望成为新的增量业务。国内厂商在发力的同时，半导体大佬也在积极建设掩膜版厂。“中国半导体之父” 张汝京深度参与的青岛芯恩项目就自建了光罩厂，2021年8月，青岛芯恩正式宣布8英寸厂投片成功，投片产品为功率芯片，良率达90%以上，光罩厂也于同期完成了产品交付。而就在今年8月，张汝京主导的光罩材料产业链项目签约落户浙江嘉兴，项目总投资30亿元，首期投资11亿元，主要从事光罩材料产业链相关产品的研发制造。
▲图源：中新网04.结语
▲图源：路维光电招股书虽然本土掩膜版厂商已经取得了很大的进步，然而上游产业链的缺失也阻碍了他们发展的步伐，不过从当前整体局势来看，想要打通整个产业链依旧任重而道远，但仍要相信前方必有曙光。新闻来源：芯东西，文中所述为作者独立观点，不代表icspec立场。更多精彩资讯请下载icspec App。如对本稿件有异议，请联系微信客服specltkj。
