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2025半导体行业专题:空白掩模版:光刻工艺核心原料国产化亟待突破!

发布于 2025-10-18 23:05 阅读(

  

2025半导体行业专题:空白掩模版:光刻工艺核心原料国产化亟待突破

  今天分享的是:2025半导体行业专题:空白掩模版:光刻工艺核心原料,国产化亟待突破

  在芯片制造的精密流程中,有一个看似小众却不可或缺的“隐形关键件”——空白掩模版。它像一张“未曝光的精密底片”,是制作掩模版的核心原料,而掩模版则承担着将电路图形转移到硅晶圆的关键任务,没有它,手机、电脑、AI服务器里的芯片都无法量产。2025年,随着全球半导体产业向先进制程冲刺,空白掩模版的重要性愈发凸显:全球市场规模约18亿美元,中国占4亿美元,但这一领域长期被日本HOYA、信越等厂商垄断,尤其是高端EUV(极紫外光刻)空白掩模版,国内几乎完全依赖进口。如今,国内企业正通过技术研发与海外收购加速突破,为半导体产业链自主可控补上关键一环。

  要理解空白掩模版的重要性,得先从掩模版说起。在芯片制造中,掩模版就像传统摄影里的“底片”——设计师将复杂的电路图形绘制在掩模版上,再通过光刻设备将图形曝光转移到涂有光刻胶的硅晶圆上,经过显影、蚀刻,最终形成芯片的微观电路。而空白掩模版,就是制作这张“芯片底片”的基础材料,它的结构看似简单:在高纯石英玻璃基板上镀一层光学薄膜(如铬、硅化钼),但对材料纯度、平整度、缺陷控制的要求堪称“极致”。

  按应用场景,空白掩模版主要分为两类:石英基板的高端款和苏打基板的中低端款。前者用高纯石英玻璃,透光性好、膨胀系数低,能满足先进制程芯片、功率半导体的高精度需求;后者成本较低,多用于平板显示、电路板等对精度要求不高的领域。对芯片制造而言,尤其是7nm、5nm等先进制程,空白掩模版的质量直接决定电路图形的精度——比如EUV空白掩模版要求基板杂质含量低于0.01ppm(相当于1吨材料里杂质不超过0.01克),不能有任何气泡或不透明颗粒,薄膜沉积的均匀性误差要控制在纳米级别。

  从成本来看,空白掩模版是掩模版最核心的原材料。根据掩模版厂商龙图光罩的数据,2021-2023年其采购成本中,空白掩模版占比始终超过50%,最高达64%。也就是说,制作一张掩模版,一半以上的成本都花在了空白掩模版上。随着芯片制程升级,这一比例还在上升——7nm芯片所需掩模版成本是14nm的3倍,其中空白掩模版的技术溢价是重要原因。

  目前,全球空白掩模版市场呈现“日系主导、韩美追赶、国内起步”的格局,尤其是高端领域,垄断程度极高。

  日本企业占据绝对核心地位。HOYA、信越、AGC三家日系厂商几乎掌控了全球高端空白掩模版市场:在最先进的EUV空白掩模版领域,全球仅两家供应商,HOYA占据主导份额;在DUV(深紫外光刻)空白掩模版领域,HOYA同样占据主要市场,信越、AGC则在中高端市场补充。这些企业凭借数十年的技术积累,建立了从高纯石英玻璃合成到薄膜沉积的全链条技术壁垒,比如HOYA的EUV空白掩模版,能做到多层膜反射率偏差小于1%,缺陷率接近零,这是目前国内企业难以企及的。

  韩国和美国厂商处于追赶阶段。韩国的S&S Tech、SKC通过与本土晶圆厂合作,在DUV空白掩模版领域实现突破,部分产品已供应三星、SK海力士;美国Telic则聚焦特殊工艺空白掩模版,规模较小。而国内企业此前主要集中在平板显示、PCB(电路板)等中低端空白掩模版领域,比如在G6及以下尺寸的平板显示掩模版基板上实现国产化,但在半导体用高端空白掩模版上,几乎完全依赖进口,尤其是EUV空白掩模版,国内尚无企业能量产。

  从市场规模看,2024年全球空白掩模版市场约18亿美元,中国大陆占4亿美元(约28亿元人民币)。这一规模看似不大,却直接制约着国内芯片制造的产能释放——截至2025年8月,中国大陆晶圆产能已达259万片/月,其中先进制程(14nm及以下)16.7万片/月,成熟制程占比超60%,这些产能都需要大量空白掩模版配套,而高端产能的空白掩模版供应,仍高度依赖进口。

  面对“卡脖子”现状,国内半导体产业链正从两方面推进空白掩模版国产化:一方面通过海外收购快速获取技术,另一方面加大自主研发投入,逐步突破技术壁垒。

  收购成为快速切入高端市场的捷径。2025年9月,国内企业聚和材料宣布联合投资,以约3.5亿元人民币收购韩国SK Enpulse的空白掩模业务,包括厂房、设备、专利及技术团队。SK Enpulse的产品覆盖DUV-ArF、DUV-KrF等中高端制程,已通过三星、部分大陆晶圆厂的验证并量产,这意味着国内企业首次获得了中高端空白掩模版的量产技术,填补了国内在该领域的空白。这种“收购+消化吸收”的模式,能快速缩短与国际巨头的技术差距,为后续自主研发奠定基础。

  自主研发聚焦成熟制程,逐步向高端渗透。除了收购,国内企业也在成熟制程空白掩模版上发力:龙图光罩、路维光电等掩模版厂商,已实现石英基板在成熟制程(28nm及以上)的小批量供应;部分材料企业开始布局高纯石英玻璃合成技术,试图突破“基板依赖进口”的瓶颈。虽然EUV空白掩模版仍有较大差距,但随着国内晶圆厂成熟制程产能持续扩张(如中芯国际、华虹半导体扩产),成熟制程空白掩模版的国产化需求将快速增长,为企业提供了迭代技术的市场空间。

  此外,国内庞大的晶圆产能为空白掩模版国产化提供了支撑。2025年,中国大陆成熟核心制程(28nm-65nm)产能达72.6万片/月,占比31.5%,这些产能对空白掩模版的需求稳定且庞大。随着晶圆厂与国内空白掩模版厂商的合作加深(如联合验证、定制化开发),国内企业将逐步积累技术经验,为向更先进制程突破创造条件。

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  空白掩模版的国产化,对国内半导体产业链而言,不仅是补上“关键材料”的短板,更意味着产业链安全性和成本控制能力的提升。长期以来,高端空白掩模版依赖进口,不仅面临供应链不确定性风险,还需承担较高的采购成本——日系厂商的EUV空白掩模版单价可达10万美元以上,且交货周期长。

  随着国内企业在中高端空白掩模版领域逐步突破,未来不仅能降低国内晶圆厂的采购成本,还能为先进制程芯片制造提供稳定供应。虽然与HOYA等国际巨头相比,国内企业在技术精度、产能规模上仍有差距,但在成熟制程需求拉动、政策支持及产业链协同下,空白掩模版国产化进程将加速推进,成为国内半导体产业从“大”到“强”的重要一步。

  对普通消费者而言,这一领域的突破或许不会直接带来产品降价,但它背后是中国芯片制造能力的提升——当产业链关键环节不再“卡脖子”,才能更稳定地支撑AI、高端手机、汽车电子等领域的创新,最终惠及更多科技产品的研发与普及。