鑫鼎晟解讀:直寫光刻嶄露鋒芒:下游應用鏈增長及國產替代雙向助推
發布時間:2025-06-17
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鑫鼎晟深度調研|PCB與泛半導體高階化趨勢加速光刻迭代:直寫光刻與直接成像迎來擴容窗口

 

 

【香港/產業洞察】 鑫鼎晟研究團隊最新深度調研顯示,PCB 以及泛半導體產業正沿「高密度、高集成、細線路、小孔徑與高可靠」方向持續高階化演進,正在催化現有光刻技術加速更新換代。相較傳統曝光與掩膜光刻路徑,**直接成像(Direct Imaging)與直寫光刻(Maskless Direct-Write Lithography)**在柔性製造、迭代效率、成本結構與多品種小批量適配方面具備更明顯的綜合優勢,並有望在多個細分領域持續擴大應用邊界。

 

鑫鼎晟認為,直寫光刻的核心價值在於**「無需掩膜版」**:不同產品與工藝方案可快速切換,縮短製程週期、提升靈活性,並更契合先進封裝、板級封裝、高端 PCB、Mini/Micro-LED、新材料與柔性電子等快速迭代需求。在 PCB 產能向中國市場集中、下游需求結構升級以及高端設備國產化加速的多重共振下,國產直寫/直接成像設備正迎來進口替代的關鍵窗口期

 

 

 

一、光刻技術:泛半導體製造的核心底座

 

 

光刻是晶片與微納製造的關鍵環節,其本質是在光照作用下,借助光刻膠將掩膜版(Mask)上的圖形轉移到晶圓或基材表面。近六十年來,集成電路特徵尺寸大幅縮小、集成度顯著提升,光刻技術的持續演進是最重要的底層推動力之一。隨著缺芯、製造升級與多元終端需求共振,光刻設備正從單一能力競賽,走向「精度×效率×成本×柔性」的綜合最優解。

 

 

 

二、直寫光刻是什麼:無掩膜帶來的柔性與效率革命

 

 

在泛半導體領域,按是否使用掩膜版,光刻可分為掩膜光刻直寫光刻(無掩膜光刻)。直寫光刻由計算機控制高精度光束或粒子束,直接對塗覆感光材料的基材進行掃描曝光,省去掩膜製作、交付與迭代成本。

 

按輻射源不同,直寫光刻可分為兩大類:

 

帶電粒子直寫(CPML):如電子束直寫、離子束直寫等;

光學直寫(OML):如干涉光刻、雷射直寫,以及基於空間光調制器(SLM/DMD)的光刻技術等。

 

 

其中,以 DMD(數位微鏡)陣列配合 FPGA 控制形成圖形,並經光學系統投影完成曝光的路徑,通常被稱為 DLP(數位光學處理)類技術,因其圖形生成靈活、迭代快,正在獲得更多工藝場景的關注。

 

 

 

三、為何直寫更具優勢:多品種、小批量與高階製造更適配

 

 

從應用分工看,傳統掩膜光刻長期主導高精度 IC 前道製造,而直寫光刻更多用於掩膜版製作、少量多品種 IC 製造,以及板級封裝、高端 PCB、顯示、封裝等「對柔性要求更高」的場景。

 

業內普遍認為,直寫光刻在以下方面具備顯著優勢:

 

縮短製程與迭代週期:無需掩膜版,快速切換產品方案;

多層對位與自動補償:更利於自動漲縮、多層對位;

小批量多品種與一片一碼:更契合智慧工廠與個性化製造;

曲面曝光與特殊基材適配:利於新材料與新工藝需求。

 

 

鑫鼎晟觀察到:在板級封裝與高端 PCB 製造領域,直寫光刻已成為主流;在高端顯示、先進封裝與第三代半導體等方向,直寫正呈現逐步替代掩膜光刻的趨勢。

 

 

 

四、PCB 結構升級推動直接成像擴容:替代需求強勁

 

 

在 PCB 大規模製造中,按曝光是否使用底片,可分為傳統曝光直接成像。相較傳統曝光,直接成像在精度、對位、良率、環保性、週期、成本、柔性與自動化水平等維度具備綜合優勢。隨著消費電子、通信、汽車電子、伺服器與數據存儲等下游領域推動 PCB 向高端化升級,曝光精度需求持續提升,直接成像正加速替代傳統曝光設備。

 

目前,直接成像在 PCB 產線可實現的最小線寬已達 5μm,已成為中高端 PCB 製造的重要技術方案。鑫鼎晟認為,PCB 高階化趨勢將持續催化曝光設備更新換代,直接成像的滲透率仍有可觀提升空間。

 

 

 

五、應用端多點開花:直寫光刻的增量市場正在打開

 

 

鑫鼎晟調研顯示,伴隨新型顯示、先進封裝、引線框架、FPD 與柔性電子等產業加速演進,直寫光刻的細分市場持續擴容:

 

新型顯示(Mini/Micro-LED):擴產與工藝升級推動直寫/直接成像設備需求提升;

引線框架:終端小型化與高集成驅動更高精度、更高靈活性的曝光方案,直寫對傳統工藝形成替代;

先進封裝:後摩爾時代下,倒裝、扇出、3D、系統級封裝等需求增長,推動直寫在對位靈活性、大尺寸封裝與自動編碼等場景提升滲透;

FPD 面板:高世代量產仍以投影光刻為主,但掩膜版產能有限、成本昂貴,為直寫在研發試制、小批量多批次場景提供窗口;

柔性電子:傳統掩膜光刻在塑料基板、溶劑兼容與工藝複雜度方面受限,直寫更利於複雜微小特徵與三維形貌電路的製造,對可穿戴與智能家居等具備適配優勢。

 

 

 

 

六、國產替代窗口期:供應鏈轉移與本土服務優勢共振

 

 

鑫鼎晟指出,全球 PCB 產業向中國大陸轉移的趨勢明顯,中國 PCB 市場份額持續提升。在設備端,直寫/直接成像領域仍由海外頭部廠商主導,泛半導體方向亦存在高度集中格局。由於直寫光刻起步較晚、工藝複雜度高、技術門檻高,部分高端製造仍依賴進口設備。

 

但近年在高端裝備產業政策支持、PCB 行業成本敏感、本土供應鏈完善與交付服務優勢疊加下,國產直寫光刻設備有望憑藉性能提升、性價比優勢與本地化服務逐步推進進口替代,並在部分細分方向探索出口機會。

 

 

 

結語:直寫光刻正在走向微納加工的「主角時刻」

 

 

鑫鼎晟認為,光刻不存在放之四海而皆準的「完美技術」,行業始終在成本、效率、性能與可製造性之間尋找動態最優解。當前,直寫光刻已在板級封裝與高端 PCB 等領域形成主流地位,並在高端顯示、先進封裝、柔性電子與第三代半導體等方向展現出明確的替代趨勢。隨著全球 PCB 產業進一步向中國集中,直寫光刻的技術迭代與產業化成熟,將為上游國產設備廠商帶來更廣闊的市場機遇。