新的芯片危机？这一材料面临短缺

集微网消息，在过去的几个季度里，全球半导体行业一直面临芯片封装元件和先进芯片封装能力短缺的问题。现在，整体经济放缓，半导体行业面临着光掩模持续短缺的问题，光掩模是芯片制造过程中的关键和复杂元件。造成这种局面的主要原因是，美国制裁推动了中国芯片的蓬勃发展，越来越多的中国芯片设计商带来了强劲的需求。

包括日本凸版（Toppan）、福尼克斯（Photronics）和DNP在内的主要光掩模生产商都在满负荷生产，一些中国芯片公司甚至支付额外费用来缩短交货时间。尽管如此，供应仍然不足，订单急剧增加，预计光掩模价格即将上涨。

光掩模用于在光刻工艺中将电路图案转移到硅片上，是芯片制造工艺的重要组成部分。光掩模通常由玻璃或石英材料制成，上面印有芯片设计的图案，其工作原理与模板非常相似，用光透过掩模将设计蚀刻到硅片上，从而形成构成现代芯片的数十亿个3D晶体管和导线结构。

新节点的复杂性和芯片技术的进步直接影响到所需掩模的数量。每种芯片设计都需要多次曝光来分层构建芯片设计，芯片制造过程中使用的光掩模数量因芯片而异。传统的芯片制造工艺可能需要大约30个掩模才能在晶圆上打印出复杂的芯片设计，而最新、最复杂的芯片制造工艺通常需要70到80个掩模。例如，英伟达表示，制造H100 GPU需要89个掩模，有些芯片设计甚至超过100个掩模，人工智能（AI）芯片也推高了需求。

报告称，光掩模需求激增的主要原因是中国半导体公司的快速增加。在过去的一年里，中国无晶圆厂芯片公司的数量猛增至3243家，这主要是受美国制裁的影响。这一情况给本已紧张的光掩模供应链带来了更大的压力。

芯片制造工艺的最新技术进步也是造成光掩模短缺的原因之一。更先进工艺加剧了对光掩模的需求，因为先进工艺在很大程度上依赖于多重图案化，即重复曝光单层以在晶圆上创建最精细的元素。由于曝光次数的增加，先进工艺自然需要更多的光掩模。

先进工艺技术可生产复杂的芯片，其复杂的设计需要数十个光掩模。造成光掩模短缺的另一个因素是英特尔采用了极紫外（EUV）光刻技术，而英特尔近年来一直依赖于DUV。

随着半导体向更小的节点发展，光掩模也变得越来越复杂，曲线光刻等先进方法在新节点上越来越常见。这种技术可以解决衍射问题，因为衍射基本上会模糊印制在硅片上的设计。这些光掩模通过复杂的数学运算，优化掩模布局，从而抵消衍射的影响。

尽管日本凸版等制造商努力扩大其全球生产能力，但业内专家预测，增加的产能将不足以满足急剧增长的需求。这种供需失衡预计将导致光掩模价格在未来一年内上涨。日本凸版和DNP在其财务报告中承认了这种持续强劲的需求给行业带来的挑战。