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发布时间:2020-10-13 13:08

  据Omdia预计2020年掩模版市场收入将增长2%,超过1000亿日元(约合9.36亿美元),创造出一个比2012年大一倍的市场。

  Omdia表示,与2019年的预测相比,1620x1780毫米光罩(专门用于Gen 10.5 的独特大尺寸)的需求被下调。这部分是由于预期的下调,但主要是由于价格以比之前的假设以更大的幅度下降而导致的。乐金显示无限期推迟其P10 Gen 10.5白光OLED(WOLED)工厂,掩模版的需求减少,产能过剩增加,加剧了Gen 10.5掩模版价格的下跌。LG Innotek预计乐金显示对1620x1780mm掩模版的需求将在2020年激增,因此订购了两台针对Gen 10. 5掩模版写入而优化的P10图案生成器。虽然目前只有一台是为Gen 10.5准备的,但这些产能进一步促进了1620x1780mm图案生成器的过剩。自2019年初以来,在三家新的掩模版制造商进入供应链后,Gen 10.5掩模版价格已经下降了70-80%,不过仍然相当昂贵。既然现在Gen 10.5掩模版价格如此之低,一个值得关注的趋势是,在面板厂商试图最大限度地提高其工厂利用率的情况下,他们是否会由此在其Gen 10.5工厂开发和生产更多的面板类型和尺寸。

  除1620x1780mm光罩外,掩模版供需平衡,小尺寸掩模版价格侵蚀不大。

  那今天这里将掩模版讲个透彻,介于本平台聚焦在FPD领域,这里将主要介绍FPD领域掩模版的全况。

  掩膜版(Photomask),又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等,是下游行业产品制造过程中的图形“底片”转移用的高精密工具,是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载体。掩膜版用于下游电子元器件制造业批量生产,是下游行业生产流程衔接的关键部分,是下游产品精度和质量的决定因素之一。

  产品主要应用于平板显示、半导体芯片、触控、电路板等行业,是下游行业产品制程中的关键工具。中国市场上面板客户主要包括京东方、天马、华星光电、群创光电、龙腾光电、信利、和辉、维信诺等等。

  掩膜版的功能类似于传统照相机的“底片”。生产加工时根据客户所需要的图形,用光刻机在原材料上光刻出相应的图形,将不需要的金属层和胶层洗去,即得到掩膜版产成品。

  掩膜版的原材料掩膜版基板是制作微细光掩膜图形的感光空白板。通过光刻制版工艺,将微米级和纳米级的精细图案刻制于掩膜版基板上制作成掩膜版。掩膜版对下游行业生产线的作用主要体现为利用掩膜版上已设计好的图案,通过透光与非透光的方式进行图像(电路图形)复制,从而实现批量生产。

  光掩膜上游主要包括图形设计、光掩膜设备及材料行业,主要供应厂商包括日本东曹,日本信越化学、日本尼康和菲利华等;中游为掩膜版制造行业,主要企业包括日本HOYA,日本 DNP,韩国 LG-IT、日本 SKE 和清溢光电;下游主要包括 IC 制造、IC 封装、平面显示和印制线路板等行业,广泛应用于消费电子、家电、汽车等电子产品领域,主要客户为半导体厂商英特尔、三星、台积电等以及显示屏厂商京东方、华星光电等。

  掩膜版主要由基板和遮光膜两个部分组成。基板分为树脂基板和玻璃基板,玻璃基板主要包括石英基板和苏打基板,根据遮光膜种类的不同,可以分为硬质遮光膜和乳胶。光掩膜按用途分类可分为四种,分别为铬版(chrome)、干版、液体凸版和菲林。其中,铬版精度最高,耐用性更好,广泛应用于平板显示、IC、印刷线路板和精细电子元器件行业;干版、液体凸版和菲林主要用于中低精度 LCD 行业、PCB 及 IC 载板等行业。

  膜等环节,其技术水平主要体现在:图形设计处理、光刻工序工艺、显影蚀刻工序工艺、测量和检查分析技术、缺陷控制与修补、洁净室建设等方面。

  掩膜版的主要生产工艺流程如下:(1)图形设计:收到客户图形后,通过专业设计软件对客户的图形做二次编辑处理与检查。(2)图形转换:将客户要求的版图设计数据分层,运算。再按照相应的工艺参数将文件格式转换为光刻设备专用的数据形式。(3)图形光刻:通过光刻机进行激光光束直写完成客户图形曝光。掩膜版制造都是采用正性光刻胶,通过激光作用使需要曝光区域的光刻胶内部发生交联反应,从而产生性能改变。(4)显影:将曝光完成后的掩膜版显影,以便进行蚀刻。在显影液的作用下,经过激光曝光区域的光刻胶会溶解,而未曝光区域则会保留并继续保护铬膜。(5)蚀刻:对铬层进行蚀刻,保留图形。在蚀刻液的作用下,没有光刻胶保护的区域会被腐蚀溶解,而有光刻胶保护的区域的铬膜则会保留。(6)脱膜:光刻胶的保护功能已经完成,脱膜工序通过脱膜液去除多余光刻胶。(7)清洗:将掩膜版正、反面的污染物清洗干净,为缺陷检验做准备。(8)尺寸测量:按照品质协议对掩膜版关键尺寸(CD 精度)和图形位置(TP 精度)进行测量,判定尺寸的准确程度。(9)缺陷检查:对照客户技术/品质指标检测掩膜版制版过程产生的缺陷并记录坐标及相关信息。掩膜版的基本检查主要有:基板、名称、版别、图形、排列、膜层关系、伤痕、图形边缘、微小尺寸、绝对尺寸、缺陷检查等。(10)缺陷修补:对检验发现缺陷进行修补。修补包括对丢失的细微铬膜进行 LCVD沉积补正以及对多余的铬膜进行激光切除等。(11)清洗:再次清洗为贴合掩膜版 Pellicle 做准备。(12)贴膜:将 Pellicle 贴合在掩膜版之上,降低下游客户制造过程中灰尘造成的不良率。(13)检查:对掩膜版作最后检测工作,以确保掩膜版符合品质指标。(14)出货:对掩膜版进行包装,然后发货

  CAM 图形图层自动转换软件十分关键,要能解决文字转换、多义线转换、多义线聚合、自动分层、短路/断路检查等难题。

  光刻工序是决定掩膜版质量的最重要的环节,光刻机是光刻技术的集中载体。生产过程中特别要注意相关精细图形 bias 补正、斜线补正、MURA 控制、PPO、坐标变形控制、平整度补偿、二次对位、精密坐标校正等技术与经验积累。

  CD 精度是掩膜版图形中特征线条制作宽度与设计值的偏差,显影/蚀刻技术要体现在 CD 精度控制水平,是掩膜版厂家的核心技术之一。主要体现在工艺参数和调试公式上。行业目前 CD 控制精度在 800×960mm 面积范围内应达到 80nm 控制指标。

  CD(Critical Dimension)测量是指掩膜版生产过程中对设计图纸的特征尺寸进行测量,平板显示用 CD 测量精度要求重复性和再现性均小于 10nm。

  当前全球掩膜版最好的TP测量设备是瑞典Mycronic公司生产的MMS系列设备。

  产品生产环节不可避免的产生缺陷,降低缺陷密度和提高 AOI(Auto Optic Inspection)检查效率是掩膜版企业提升产品品质和交货速度的重要环节。

  贴膜机是指掩膜版制造的最后一个环节需要贴 Pellicle 工序所使用的设备。

  掩膜版生产过程需要建设专用的洁净室,将一定空间范围内的空气中的微粒、有机物、金属离子、微生物等污染物排除,并将室内的温度、湿度、洁净度、压力、气流速度与气流流向、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内。 洁净室等级整体要达到十级标准(ISO 14644 Class4),局部要达到一级标准(ISO 14644 Class 3)的超高等级洁净室。温度波动15 分钟内温度变化小于 0.1℃。

  防微震是高精细化微电子加工的一个重要的基础建设参数。好的防微震条件,可以隔离、大幅度降低和衰减外部各类震动波,减少周边环境对精密加工的影响。

  由于掩膜版制造过程中具有单工序工艺周期长、精度要求高的技术特点,对设备基础平台的防微震能力要求很高。

  高等级防微震平台,实际测量已达到 VC-D 级技术标准(纳米生产技术要求),保障光刻机、检查机、修补机、TP 测量机、CD 测量机等设备处于精准的运行状态。

  掩膜版行业的发展主要受下游平板显示行业、半导体芯片行业、触控行业和电路板行业的发展影响,与下游终端行业的主流消费电子、笔记本电脑、车载电子、网络通信、家用电器、LED 照明、物联网、医疗电子等产品的发展趋势密切相关,未来几年掩膜版将向更高精度、大尺寸、全产业链方向发展。

  掩膜版产品精度趋向精细化。随着消费者对显示产品的要求逐步提高,手机、平板电脑等移动终端向着更高清、色彩度更饱和、更轻薄化发展。根据 IHS(现Omdia) 预测,未来显示屏的显示精度将从 450PPI(每英寸像素)逐步提高到 650PPI 以上,对平板显示掩膜版的半导体层、ag都开的一样怎么杀猪光刻分辨率、最小过孔、CD 均匀性、套合精度、缺陷大小、洁净度均提出了更高的技术要求。在半导体方面,目前境内主流先进制造工艺为 28nm 工艺,境外主流为 14nm,三星已量产 10nm 工艺的晶圆,预计 2019 年内能实现 7nm 工艺的量产,而台积电已量产 7nm 工艺,未来集成电路的制造工艺将进一步精细化,朝 5nm-3nm 工艺发展,这对与之配套的掩膜版以及半导体芯片封装用掩膜版提出了更高要求,线缝精度要求越来越高。因此,未来掩膜版产品的精度将日趋精细化。

  掩膜版产品尺寸趋向大型化。自 2007 年液晶电视开始占据主流市场后,其平均尺寸大约按照每年增加 1 英寸的速度平稳增长。根据IHS(现Omdia)统计和预测,43 英寸、55 英寸、65 英寸、70 英寸等大尺寸电视出货量逐年增长。电视尺寸趋向大型化,导致国内面板基板逐步趋向大型化,直接决定了掩膜版产品尺寸趋向大型化。

  掩膜版行业产业链向上游拓展。掩膜版的主要原材料为掩膜版基板,即涂有光刻胶和镀铬的玻璃基板,光刻胶有一定的时效性,失效后会影响产品质量。随着掩膜版行业下游客户对其最终产品的品质要求不断提高,促使掩膜版企业不断追求产品品质上的突破,而掩膜版基板的质量,对掩膜版产品最终品质具有重大影响。因此,从降低原材料采购成本和控制终端产品质量出发,掩膜版行业中主产厂家陆续向上游行业延伸,部分企业已经具备了研磨、抛光、镀铬、涂胶等掩膜版基板全产业链的生产能力,这不仅可以有效降低原材料的采购成本,而且能够有效提升掩膜版产品质量。未来掩膜版行业内具有一定实力的企业,将逐步向上游产业链拓展。

  掩膜版的主要原材料为掩膜版基板。同时,随着掩膜版行业下游客户对其最终产品的品质要求不断提高,促使掩膜版企业不断追求产品品质上的突破,而掩膜版基板的质量,对掩膜版产品最终品质具有重大影响。

  因此,从降低原材料采购成本和控制终端产品质量出发,掩膜版行业中主产厂家陆续向上游行业延伸,部分企业已经具备了研磨、抛光、镀铬、涂胶等掩膜版基板全产业链的生产能力,这不仅可以有效降低原材料的采购成本,而且能够有效提升掩膜版产品质量。未来掩膜版行业内具有一定实力的企业,将逐步向上游产业链拓展。

  在 TFT 领域,我国 TFT 掩膜版需求持续增长,但是国内能够配套 TFT 用掩膜版的企业只有路维光电和清溢光电,主要针对 G8.5 以下掩膜版;AMOLED、Gray-tone、Half-tone等掩膜版均依赖进口。半导体领域,英特尔、三星、台积电三家全球最先进的晶元制造厂,其所用的掩膜版绝大部分由自己的专业工厂生产;其它掩膜版主要被美国Photronics、日本 DNP 以及日本 Toppan 三家公司所垄断。

  FPD掩模版市场有被四家主要厂商主导的趋势,这四家厂商的份额都非常接近,各占20%左右。虽然中国大陆占据了FPD光罩需求的50%以上,但大部分掩模版还是在日本、韩国和中国台湾生产。在中国政府和中国面板厂商的支持下,国内掩模版厂商Supermask和Newway正在增加产能。即便如此,掩模版市场的低量、高端、成熟的特性意味着国内厂商可能需要多年的时间和大量的投资才能获得有竞争力的份额,不过,他们将继续压价。

  资料来源:《半导体和显示面板用掩模版的现状、技术与市场需求》、中泰证券研究所

  掩膜版下游行业平板显示行业、半导体行业、触控行业、电路板行业中的柔性电路板行业正处于快速发展期,行业发展前景广阔,将直接带动中国大陆掩膜版市场需求的快速上升。掩膜版行业作为国家战略支持产业的关键配套产业之一,面临着巨大的发展空间。

  ① 国家产业政策支持 《关于印发 2014-2016 年新型显示产业创新发展行动计划的通知》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《扩大和升级信息消费三年行动计划(2018-2020 年)》、《粤港澳大湾区发展规划纲要》的陆续出台,为电子元器件行业提供了有利的政策支持,平板显示和半导体等行业上升到国家战略发展的高度。

  掩膜版行业作为电子元器件的上游行业,属于国家发展战略的重要环节之一,受国家产业政策支持,这为掩膜版行业提供了良好的发展机遇。

  ②下游行业发展前景良好 随着电子信息技术的日新月异,5G 技术和人工智能带动下游终端电子产品的更新换代速度越来越快,以平板电视、笔记本电脑、数码相机、智能手机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长,为平板显示、半导体芯片、触控、电路板等电子元器件相关行业带来巨大的市场空间,间接带动了掩膜版行业的发展。

  同时,电子元器件制造商为了满足其下游产品的多功能、小型化、便携性等需求,不断加大技术投入,开发新材料、新技术以及研发新产品,这也为掩膜版行业的发展带来了更多市场需求。

  ③下游产业陆续向中国大陆转移,进口替代迎来巨大发展机遇 国际市场上,掩膜版市场份额被日韩等国际竞争对手占据,中国大陆企业仅能占据较小的市场份额,竞争力受到一定限制。

  随着全球平板显示产业、触控产业、半导体产业和电路板产业向中国大陆转移升级,中国大陆的电子元器件行业发展迅速,这为中国大陆掩膜版企业提供了良好发展机遇。特别是掩膜版行业作为国家战略支持行业必不可少的配套产业,国家政策对国产化率提出了明确要求,国内企业进口替代迎来巨大发展机遇。