一文看懂半導體設備:中國在哪個位置?

                     

投資聚焦

研究背景

我們的創新之處

半導體行業技術高、進步快,一代產品需要一代工藝,而一代工藝需要一代設備。SEMI預計2020年半導體設備市場將增長20.7%,達到719億美元,創歷史新高。2017年中國大陸市場需求規模約占全球的15%左右,2020年預計占比將達到20%,約170億美元。全球半導體設備市場集中度高,主要有美日荷廠商壟斷,國內自給率僅有5%左右,國產替代空間巨大。在02專項的統籌規劃下,國內半導體廠商分工合作研發不同設備。隨著摩爾定律趨近極限,半導體行業技術進步放緩,國內廠商與全球龍頭技術差距正在逐漸縮短,我們認為未來3-5年將是半導體設備國產替代黃金戰略機遇期。

設備篇:每一大類設備市場中都呈現寡頭競爭格局,前兩名廠商占據一半以上的市場份額。

海外篇:持續高研發投入和不斷并購整合是全球半導體設備龍頭成長的主要驅動力。

國產篇:國內廠商分工合作,基本實現覆蓋所有種類設備,技術加速追趕,國產替代正當時。

投資觀點

隨著半導體制造向國內轉移,新建大量晶圓廠,半導體設備需求旺盛,國產替代空間巨大;同時,考慮到摩爾定律趨近極限,技術進步放緩,國產廠商技術加速追趕,國產替代正當時,我們首次給予半導體設備行業“買入”評級。

維持國內產品豐富的半導體設備龍頭北方華創“買入”評級;

維持從高純設備向IC清洗機延伸的至純科技“買入”評級;

維持從面板設備向IC過程檢測設備延伸的精測電子“增持”評級;

維持國內封測設備龍頭長川科技“增持”評級;

建議關注受益于大硅片國產化的單晶爐龍頭晶盛機電;

建議關注有望登陸科創板的國內介質刻蝕機龍頭中微半導體;

建議關注有望登陸科創板的國內光刻機龍頭上海微電子;

1、概覽篇:全球壟斷,02專項頂層設計求突破1.1、設備簡介:技術高、進步快、種類多、價值大

半導體行業技術高、進步快,一代產品需要一代工藝,而一代工藝需要一代設備。半導體產業技術進步主要有兩大方向:一是制程越小→晶體管越小→相同面積上的元件數越多→性能越高→產品越好;二是硅片直徑越大→硅片面積越大→單個晶圓上芯片數量越多→效率越高→成本越低。

半導體工藝流程主要包括單晶硅片制造、IC設計、IC制造和IC封測。單晶硅片制造需要單晶爐等設備,IC制造需要光刻機、刻蝕機、薄膜設備、擴散\離子注入設備、濕法設備、過程檢測等六大類設備。半導體設備中,晶圓代工廠設備采購額約占80%,檢測設備約占8%,封裝設備約占7%,硅片廠設備等其他約占5%。

一般情況下,不同的晶圓尺寸和制程的IC制造產線所需的設備數量不同。以每1萬片/月產能計算,12寸產線所需的設備數量要比8寸產線多,12寸先進制程產線所需的設備數量要比12寸成熟制程產線設備多。

半導體設備屬于高端制造裝備,其價值量較高。比如高端EUV光刻機單價甚至超過1億美金。總體上看,IC制造設備市場中刻蝕機、光刻機、薄膜設備的價值量占比較高。

1.2、市場規模:2020全球預計超700億美元,中國大陸占比超20%

2020年全球半導體設備市場規模預計超700億美元。根據2018年12月12日SEMI在SEMICON Japan 2018展覽會上發布年終預測報告顯示,2018年新的半導體制造設備的全球銷售額預計將增加9.7%達到621億美元,超過2017年創下的566億美元的歷史新高。預計2019年設備市場將收縮4.0%至596億美元,但2020年將增長20.7%,達到719億美元,創歷史新高。

2020年中國大陸市場規模占比超20%,約170億美元。根據SEMI數據,2017年中國大陸半導體設備銷售額82.3億美元,同比增長27%,約占全球的15%,預計2020年占比將超過20%,約170億美元。

1.3、競爭格局:從總體到局部,市場集中度高

半導體設備市場集中度高,CR10超60%。全球半導體設備生產企業主要集中于歐美、日本、韓國和我國臺灣地區等,以美國應用材料、荷蘭阿斯麥、美國泛林集團、日本東京電子、美國科天等為代表的國際知名企業起步較早,經過多年發展,憑借資金、技術、客戶資源、品牌等方面的優勢,占據了全球集成電路裝備市場的主要份額。

1.4、國產化情況:國產設備自給率低,技術加速追趕

國產設備自給率低,進口替代空間大。供給端看,根據中國電子專用設備工業協會對國內42家主要半導體設備制造商的統計,2017年國產半導體設備銷售額為89億元,自給率約為14.3%。中國電子專用設備工業協會統計的數據包括LED、顯示、光伏等設備,我們認為實際上國內集成電路IC設備國內市場自給率僅有5%左右,在全球市場僅占1-2%。

02專項頂層設計,技術加速追趕。2002年之前,我國集成電路設備基本全進口,中國只有3家集成電路設備廠商,由北方微電子、北京中科信和上海微電子分別承接國家“863”計劃中的刻蝕機、離子注入機和光刻機項目。2006年,《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》設立國家科技重大專項——極大規模集成電路制造裝備及成套工藝科技項目(簡稱02專項)研發國產化設備,并于2008年開始實施。2008年之前我國12英寸國產設備為空白,只有2種8英寸設備。

在02專項的統籌規劃下,國內半導體廠商分工合作研發不同設備,涵蓋了主要設備種類。目前已有20種芯片制造關鍵裝備、17種先進封裝設備,通過大生產線驗證進入海內外銷售。

國內IC制造設備工藝覆蓋率仍比較低,國產廠商技術加速追趕。國產全部IC設備在邏輯IC產線上65/55nm工藝覆蓋率才31%,40nm工藝覆蓋率僅17%,28nm工藝覆蓋率僅16%;在存儲芯片產線上的工藝覆蓋率大概約為15-25%。隨著摩爾定律放緩,國產廠商技術加速追趕。以北方華創刻蝕機為例,2007年研發出8寸100nm設備,比國際大廠晚8年;2011年研發出12寸65nm設備,比國際大廠晚6年;2013年研發出12寸28nm設備,比國際大廠晚3~4年;2016年研發12寸14nm設備,比國際大廠晚2~3年。

2、設備篇:大國重器,均呈現寡頭競爭格局

2.1、硅片制造設備

2.1.1、硅片制造難度大,設備種類多

硅片直徑的增大可降低單個芯片的制造成本,目前300mm硅片已成為業內主流,2017年全球12寸出貨面積約占硅片總體的66.1%。

硅片制造過程中涉及到單晶爐、滾磨機、切片機、倒角機、研磨設備、CMP拋光設備、清洗設備、檢測設備等多種生產設備。其中單晶爐、拋光機、測試設備是主要設備,分別約占硅片廠設備投資的25%、25%、20%。日本在硅片制備設備產業中占有相對優勢,其產品覆蓋了硅片制造的全套設備。

單晶生長分為直拉(CZ)法和區熔(FZ)法。目前90%以上硅片采用直拉法(CZ)生產,區熔法(FZ)制備的硅片主要用于功率半導體、光敏二極管、紅外探測器等領域。

2.1.2、硅片國產化推動硅片制造設備國產化

過去:受市場需求不足的影響,產業化推進較為緩慢。我國的硅片制備設備經過了30多年的發展,已可提供直徑200mm以下的硅片制備設備,但受市場需求量較少和國外二手設備的沖擊,國產設備發展的門類并不齊全。在300mm硅片制備設備的發展上,國內研發了單晶爐、多線切割機等幾種關鍵設備,也通過了300mm硅片生產試驗線的驗證。但與國外設備相比,受市場需求不足的影響,產業化推進較為緩慢,同時也影響了設備技術的進步。

現在:政策需求雙輪驅動,大硅片國產化指日可待。根據IC Insights 2017數據,2017年全球硅片需求1160萬片(等效8寸),國內需求110萬片。預計2020年國內對12寸大硅片需求從42萬片增加到105萬片;2020年對8寸硅片需求從70萬片增加到96.5萬片。受政策鼓勵與市場需求的雙重驅動,多家企業正在中國積極布局半導體大硅片項目。國內規劃中的12寸大硅片合計:145萬片,覆蓋國內需求。國內規劃中的8寸大硅片合計:168萬片,總投資規模超過500億元,覆蓋國內需求。

硅片設備產業化推進加快,國產廠商迎來發展良機。單晶爐方面,晶盛機電承擔的02專項“300mm硅單晶直拉生長設備的開發”、“8英寸區熔硅單晶爐國產設備研制”兩大項目均已通過專家組驗收,8寸直拉單晶爐和區熔單晶爐均已實現產業化,客戶包括有研半導體、環歐半導體、金瑞泓等;12寸直拉單晶爐產業化推進中,未來有望為國內大硅片項目供貨。南京晶能12寸直拉單晶爐已進入新昇半導體大硅片產線。

2.2、晶圓制造設備——光刻機2.2.1、光刻機發展歷史

在集成電路制造工藝中,光刻是決定集成電路集成度的核心工序,該工序的作用是將電路圖形信息從掩模版上保真傳輸、轉印到半導體材料襯底上。光刻工藝的基本原理是,利用涂敷在襯底表面的光刻膠的光化學反應作用,記錄掩模版上的電路圖形,從而實現將集成電路圖形從設計轉印到襯底的目的。

光刻機分為無掩模光刻機和有掩模光刻機兩大類。無掩模光刻機又稱直寫光刻機,按照所采用的輻射源的不同可分為電子束直寫光刻機、離子束直寫光刻機、激光直寫光刻機,分別用于不同的特定應用領域。例如,電子束直寫光刻機主要用于高分辨率掩模版、集成電路原型驗證芯片的制造,以及特種器件的小批量制造;激光直寫光刻機主要用于特定的小批量芯片的制造。

有掩模光刻機又分為接觸/接近式光刻機和投影式光刻機。接觸式光刻出現于20世紀60年代,是小規模集成電路(SSI)時代的主要光刻手段,主要用于生產制程在5μm以上的集成電路。接近式光刻機于20世紀70年代在小規模集成電路與中規模集成電路(MSI)時代早期被廣泛應用,主要用于生產制程在3μm以上的集成電路。目前接觸\接近式光刻機的國外生產商主要有德國的蘇斯公司、奧地利EVG公司,國內生產商主要有中電科45所、中科院光電技術研究所等。

投影光刻機自20世紀70年代中后期開始替代接觸\接近式光刻機,是先進集成電路大批量制造中的唯一光刻形式。早期的投影光刻機的掩模版與襯底圖形尺寸比例為1:1,通過掃描方式完成整個襯底的曝光過程。隨著集成電路特征尺寸的不斷縮小和襯底尺寸的增大,縮小倍率的步進重復光刻機問世,替代了圖形比例為1:1的掃描光刻方式。當集成電路圖形特征尺寸小于0.25μm時,由于集成電路集成度的進一步提高,芯片面積更大,要求一次曝光的面積增大,促使更為先進的步進掃描光刻機問世。通過配置不同的曝光光源,步進掃描技術可支撐不同的工藝技術節點,從KrF248mm、ArF193mm、ArF193mm浸沒式,直至EUV光刻。在0.18μm工藝節點后,高端光刻機廠商基本采用步進掃描技術,并一直沿用至今。

投影光刻機的基本分辨率R=K1*λ/NA,其中K1為工藝因子,根據衍射成像原理,其理論極限值是0.25;NA為光刻機成像物鏡的數值孔徑;λ為所使用的光源的波長。提高投影光刻機分辨率的理論和工程途徑是增大數值孔徑NA,縮減波長λ,減小K1。

采用ArF干法曝光方式最大支持65nm成像分辨率,45nm以下及更高成像分辨率無法滿足,故而需要引入浸沒式光刻方法。浸沒式光刻方法通過將鏡頭像方下表面與圓片上表面之間充滿液體(通常是折射率為1.44的超純水),從而提升了成像系統的有效數值孔徑(NA=1.35)。采用ArF浸沒式光刻技術,考慮光刻物理極限的限制和設備的實際工作能力,其最小分辨率可實現38nm。為了實現更小的工藝線寬(CD)要求,目前通過采用多重圖形技術(Multi-pattern Technology)可以支撐至7nm節點工藝。

為了提高光刻分辨率,在采用準分子光源后進一步縮短曝光波長,引入波長10~14mm的極紫外光EUV作為曝光光源。EUV光刻機研發難度及費用極大,英特爾、三星和臺積電都曾對光刻機龍頭ASML投資,以支持EUV光刻設備研發,并希望取得EUV設備的優先權。ASML從事EUV光刻機的研制已是第12個年頭了,甚于“十年磨一劍”。2017年,姍姍來遲的EUV光刻機終于進入了量產階段。

2.2.2、光刻機競爭格局

步進掃描投影光刻機的主要生產廠商包括ASML(荷蘭)、尼康(日本)、佳能(日本)和SMEE (中國)。ASML于2001年推出了TWINSCAN系列步進掃描光刻機,采用雙工件臺系統架構,可以有效提高設備產出率,已成為應用最為廣泛的高端光刻機。ASML在光刻機領域一騎絕塵,一家獨占全球70%以上的市場份額。國內廠商上海微電子 (SMEE)研制的90nm高端步進掃描投影光刻機已完成整機集成測試,并在客戶生產線上進行了工藝試驗。

2.3、晶圓制造設備——刻蝕機2.3.1、刻蝕原理及分類

刻蝕是使用化學或者物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要材料的過程。通常的晶圓加工流程中,刻蝕工藝位于光刻工藝之后,有圖形的光刻膠層在刻蝕中不會受到腐蝕源的顯著侵蝕,從而完成圖形轉移的工藝步驟。

刻蝕分為濕法刻蝕和干法刻蝕兩種。早期普遍采用的是濕法刻蝕,但由于其在線寬控制及刻蝕方向性等多方面的局限,3μm之后的工藝大多采用干法刻蝕,濕法刻蝕僅用于某些特殊材料層的去除和殘留物的清洗。

干法刻蝕也稱等離子刻蝕。干法刻蝕是指使用氣態的化學刻蝕劑(Etchant)與圓片上的材料發生反應,以刻蝕掉需去除的部分材料并形成可揮發性的反應生成物,然后將其抽離反應腔的過程。刻蝕劑通常直接或間接地產生于刻蝕氣體的等離子體,所以干法刻蝕也稱等離子體刻蝕。

等離子體刻蝕機可以根據等離子體產生和控制技術的不同而大致分為兩大類,即電容耦合等離子體(capacitivelycoupled plasma,CCP)刻蝕機和電感耦合等離子體(Inductively coupled plasma,ICP)刻蝕機。在集成電路生產線上,等離子體刻蝕設備通常按照被刻蝕材料的種類分為硅刻蝕設備、金屬刻蝕設備和電介質刻蝕設備三大類。

CCP刻蝕機主要用于電介質材料的刻蝕工藝,如邏輯芯片工藝前段的柵側墻和硬掩模刻蝕,中段的接觸孔刻蝕,后段的鑲嵌式和鋁墊刻蝕等,以及在3D閃存芯片工藝(以氮化硅/氧化硅結構為例)中的深槽、深孔和連線接觸孔的刻蝕等。

ICP刻蝕機主要用于硅刻蝕和金屬刻蝕,包括對硅淺溝槽(STI)、鍺(Ge)、多晶硅柵結構、金屬柵結構、應變硅(Strained-Si)、金屬導線、金屬焊墊(Pad)、鑲嵌式刻蝕金屬硬掩模和多重成像(Multiple Patteming)技術中的多道工序的刻蝕等。另外,隨著三維集成電路(3D IC)、CMOS圖像傳感器(CIS)和微機電系統(MEMS)的興起,以及硅通孔(TSV)、大尺寸斜孔槽和不同形貌的深硅刻蝕應用的快速增加,多個廠商推出了專為這些應用而開發的刻蝕設備。

隨著工藝要求的專門化、精細化,刻蝕設備的多樣化,以及新型材料的應用,上述分類方法已變得越來越模糊。除了集成電路制造領域,等離子體刻蝕還被廣泛用于LED、MEMS及光通信等領域。

2.3.2、刻蝕機行業發展趨勢及競爭格局

隨著芯片集成度的不斷提高,生產工藝越來越復雜,刻蝕在整個生產流程中的比重也呈上升趨勢。因此,刻蝕機支出在生產線設備總支出中的比重也在增加。而刻蝕機按刻蝕材料細分后的增長速度,則根據工藝技術的發展階段不同呈現此消彼長的狀況。例如,當0.13μm工藝的銅互連技術出現時,金屬刻蝕設備的占比大幅下降,而介質刻蝕設備的占比大幅上升;30nm之后的工藝中出現的多重圖像技術及越來越多的軟刻蝕應用,則使得硅刻蝕設備的占比快速增加。

國際巨頭泛林集團、東京電子、應用材料均實現了硅刻蝕、介質刻蝕、金屬刻蝕的全覆蓋,占據了全球干法刻蝕機市場的80%以上份額。國內廠商中微半導體在介質刻蝕領域較強,其產品已在包括臺積電、海力士、中芯國際等芯片生產商的20多條生產線上實現了量產;5nm等離子體蝕刻機已成功通過臺積電驗證,將用于全球首條5nm工藝生產線;同時已切入TSV硅通孔刻蝕和金屬硬掩膜刻蝕領域。北方華創在硅刻蝕和金屬刻蝕領域較強,其55/65nm硅刻蝕機已成為中芯國際Baseline機臺,28nm硅刻蝕機進入產業化階段,14nm硅刻蝕機正在產線驗證中,金屬硬掩膜刻蝕機攻破28-14nm 制程。

2.4、晶圓制造設備——薄膜生長設備2.4.1、薄膜生長設備分類

采用物理或化學方法是物質(原材料)附著于襯底材料表面的過程即為薄膜生長。薄膜生長廣泛用于集成電路、先進封裝、發光二極管、MEMS、功率器件、平板顯示等領域。

根據工作原理的不同,集成電路薄膜沉積可分為物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)和外延三大類。

PVD是指利用熱蒸發或受到粒子轟擊時物質表面原子的濺射等物理過程,實現物質原子從源物質到襯底材料表面的物質轉移,從而在襯底表面沉積形成薄膜的技術。PVD可以分為真空蒸鍍和濺射兩種類型。目前蒸鍍主要應用于LED電極制造,而主流IC制造領域已經不再采用此類設備進行薄膜制備。濺射PVD廣泛應用于集成電路后道互連工藝中金屬薄膜制備。磁控直流DCPVD可用于平面薄膜制備,如鋁互連和28nm氮化鈦硬掩膜,但在銅互連中應用減少。離子化PVD是磁控DCPVD中的一種新技術,可用于鋁互連的隔離層、鎢栓塞的粘附層,以及銅互連中的隔離層和籽晶層。同時,離子化PVD和金屬CVD腔室可以結合在一個系統中,比如鎢栓塞的粘附層(鈦離子PVD)和隔離層(氮化鈦CVD)。

CVD是通過混合化學氣體并發生化學反應,從而在襯底表面沉積薄膜的一種工藝,用于沉積的材料包括金屬材料(W, TIN, Co)、介電材料(Si02、Si,N4、摻磷二氧化硅、摻硼磷二氧化硅)和半導體材料(多晶硅、無晶硅)等。

1)????? 在微米技術代,化學氣相沉積均采取多片式的常壓化學氣相沉積設備(APCVD),其結構比較簡單,圓片的傳輸和工藝是連續的。

2)????? 在亞微米技術代,低壓化學氣相沉積設備(LPCVD)成為主流設備,其工作壓力大大降低,從而改善了沉積薄膜的均勻性和溝槽覆蓋填充能力。

3)????? 從90nm技術代開始,等離子體增強化學氣相沉積設備(PECVD)扮演了重要的角色。由于等離子體的作用,化學反應溫度明顯降低,薄膜純度得到提高,薄膜密度得以加強。

4)????? 從180nm技術代開始,Cu取代Al作為金屬互連材料。金屬栓塞工藝模塊中的TIN阻擋層和W栓塞均是采用金屬化學氣相沉積(金屬Metal-CVD)完成的。

5)????? 從45nm技術代開始,為了減小器件的漏電流,新的高介電材料(High k)材料及金屬柵(Metal Gate)工藝被應用到集成電路工藝中,由于膜層非常薄,通常在數納米量級內,所以不得不引入原子層沉積(ALD)的工藝設備,以滿足對薄膜沉積的控制和薄膜均勻性的需求。

6)????? MOCVD主要用于制備半導體光電子、微電子器件領域的各種砷化鎵、氮化鎵等三五族化合物,在LED、激光器、高頻電子器件和太陽能電池等領域具有規模化生產的能力。

外延是一種在晶片等單晶襯底上按照襯底晶向生長單晶薄膜的工藝過程。根據外延生長材料的不同,外延可以分為同質外延和異質外延。同質外延是指生長的外延層和襯底是同一種材料,異質外延是指外延生長的薄膜材料與襯底材料不同,如SPS技術(在藍寶石或尖晶石上生長硅)。根據外延技術可分為分子束外延、氣相外延、液相外延等。MOCVD也可作為氣相外延的一種。

2.4.2、薄膜生長設備競爭格局

PVD領域,AMAT一家獨大,約占全球市場份額的80%以上;CVD領域,AMAT、LAM、TEL三家約占全球市場份額的70%以上。國內設備廠商中北方華創薄膜設備產品種類最多,目前其28nm 硬掩膜PVD已實現銷售,銅互連PVD、14nm 硬掩膜PVD、Al PVD、LPCVD、ALD設備已進入產線驗證。中微半導體的MOCVD在國內已實現國產替代。沈陽拓荊的65nm PECVD已實現銷售。

2.5、晶圓制造設備——擴散及離子注入設備

在集成電路制造過程中,摻雜主要有擴散和離子注入兩種工藝,擴散屬于高溫工藝,而離子注入工藝屬于低溫工藝。

擴散工藝是向硅材料中引人雜質的一種傳統方法,控制圓片襯底中主要載流子的類型、濃度和分布區域,進而控制襯底的導電性和導電類型。擴散工藝設備簡單,擴散速率快,摻雜濃度高,但擴散溫度高,擴散濃度分布控制困難,難以實現選擇性擴散。

離子注入工藝是指使具有一定能量的帶電粒子(離子)高速轟擊硅襯底并將其注入硅襯底的過程。離子注入能夠在較低的溫度下,可選擇的雜質種類多,摻雜劑量控制準確,可以向淺表層引人雜質,但設備昂貴,大劑量摻雜耗時較長,存在隧道效應和注人損傷。

2.5.1、擴散爐分類及競爭格局

擴散爐廣泛用于分立器件、電力電子、光電器件和光導纖維等行業的擴散、氧化、退火、合金等工藝中,因此按照功能不同,有時也稱擴散爐為退火爐、氧化爐。擴散爐主要分為臥式擴散爐和立式擴散爐。

臥式擴散爐是一種在圓片直徑小于200mm的集成電路擴散工藝中大量使用的熱處理設備,其特點是加熱爐體、反應管及承載圓片的石英舟(Quartz Boat)均呈水平放置,因而具有片間均勻性好的工藝特點。

立式擴散爐泛指應用于直徑為200mm和300mm圓片的集成電路工藝中的-種批量式熱處理設備,俗稱立式爐。立式擴散爐的結構特點是,加熱爐體、反應管及承載圓片的石英舟均垂直放置(圓片呈水平放置狀態),具有片內均勻性好、自動化程度高、系統性能穩定的特點,符合SEMI標準要求,可以滿足大規模集成電路生產線的需求。立式擴散爐是半導體集成電路生產線的重要設備之一,也常應用于電力電子器件(如ICBT)等領域的相關工藝。立式擴散爐適用的工藝包括干氧氧化、氫氧合成氧化、DCE (二氯乙烯)氧化、氨氧化硅氧化等氧化工藝,以及二氧化硅、多晶硅(Poly-si)、氮化硅(SiN)、原子層沉積(ALD)等薄膜生長工藝,也常應用于高溫退火、銅退火(Cu Anneal) 及合金(Alloy)等工藝。

擴散設備方面,臥室擴散爐較為簡單,國內基本能實現自給自足,設備廠商主要有北方華創、中電科第48所等。立式擴散/氧化爐設備門檻較高,全球主要廠商有東京電子(TEL)、日立國際(HKE)等,單臺平均售價約為80萬美元,國內仍主要依賴進口,只有北方華創公司能夠小批量提供300mm立式爐產品。

傳統的退火爐使用類似臥式擴散爐的爐管系統,一般用于直徑小于200mm的晶圓制造。而200mm或者300mm的大尺寸晶圓一般采用立式爐及單片快速熱處理(RTP)設備。相對于爐管加熱退火,RTP具有熱預算少,摻雜區域中雜質運動范圍小,沾污小和加工時間短等優點。RTP設備門檻高,主要由應用材料公司、Axcelis Technology、Mattson Technology和ASM等4家公司壟斷,約占全球90%的市場份額。

2.5.2、離子注入機分類及競爭格局

離子注入機是集成電路裝備中較為復雜的設備之,根據注入離子的能量和劑量的不同,離子注入機大體分為低能大束流離子注入機、中束流離子注入機和高能離子注入機3種類型。其中,低能大束流離子注入機是目前占有率最高的注入機,適用于大劑量及淺結注入,如源漏極擴展區注入、源漏極注入、柵極摻雜以及預非晶化注入等多種工藝。中束流離子注入機可應用于半導體制造中的溝道、阱和源漏極等多種工藝。高能離子注入機在邏輯、存儲、成像器件、功率器件等領域應用廣泛。

離子注入設備廠商主要有美國的AMAT、Axcelis等。國內生產線上使用的離子注入機多數依賴進口,國內北京中科信、中電科48所、上海凱世通等也能提供少量產品。其中,中科信公司已具備不同種類(低能大束流、中束流和高能)離子注入機上線機型的量產能力。

2.6、晶圓制造設備——濕法設備

濕法工藝是指在集成電路制造過程中需要使用化學藥液的工藝,主要有濕法清洗、化學機械拋光和電鍍三大類。

2.6.1、濕法清洗機

濕法清洗是指針對不同的工藝需求,采用特定的化學藥液和去離子水,對圓片表面進行無損傷清洗,以去除集成電路制造過程中的顆粒、自然氧化層、有機物、金屬污染、犧牲層、拋光殘留物等物質。

清洗機主要分為槽式清洗機和單圓片清洗機。槽式清洗技術是由美國無線電公司(RCA)于1970年提出的,它是通過多個化學槽體、去離子水槽體和干燥槽體的配合使用,完成圓片清洗工藝。

隨著28nm及更先進工藝的濕法清洗對圓片表面小顆粒的數量及刻蝕均勻性的要求越來越高,同時必須達到圖形無損干燥。而槽式圓片清洗機的槽體內部化學藥液的差異性、干燥方式,以及與圓片接觸點過多,導致無法滿足這些工藝需求,現已逐漸被單圓片清洗機取代,目前槽式圓片清洗機在整個清洗流程中約占20%的步驟。

槽式圓片清洗機主要廠商有日本的迪恩士(SCREEN)、東京電子(Tokyo Electron)和JET,三家約占全球75%以上的市場份額。韓國的SEMES和KCTECH主要供給韓國市場。

單圓片清洗設機主要廠商有日本的迪恩士、東京電子和美國泛林集團提供,三家約占全球70%以上的市場份額。在國內的單圓片濕法設備廠商中,盛美半導體獨家開發的空間交變相位移(SAPS)兆聲波清洗設備和時序氣穴振蕩控制(TEBO)兆聲波清洗設備已經成功進入韓國及中國的集成電路生產線并用于大規模生產。北方華創的清洗機也成功進入中芯國際生產線。

2.6.2、化學機械拋光設備

化學機械拋光(CMP)是指圓片表面材料與研磨液發生化學反應時,在研磨頭下壓力的作用下進行拋光,使圓片表面平坦化的過程。圓片表面材料包括多晶硅、二氧化硅、金屬鎢、金屬銅等,與之相對應的是不同種類的研磨液。化學機械拋光能夠將整個圓片高低起伏的表面研磨成一致的厚度,是一種圓片全局性的平坦化工藝。

CMP工藝在芯片制造中的應用包括淺溝槽隔離平坦化(STI CMP)、多晶硅平坦化(Poly CMP)、層間介質平坦化(ILD CMP)、金屬間介質平坦化(IMDCMP)、銅互連平坦化(Cu CMP)。

CMP設備主要分為兩部分,即拋光部分和清洗部分。拋光部分由4部分組成,即3個拋光轉盤和一個圓片裝卸載模塊。清洗部分負責圓片的清洗和甩干,實現圓片的“干進干出”。

CMP設備主要生產商有美國AMAT和日本Ebara,其中AMAT約占CMP設備市場60%的份額,Ebara約占20%的份額。國內CMP設備的主要研發單位有天津華海清科和中電科45所,其中華海清科的拋光機已在中芯國際生產線上試用。

2.6.3、電鍍設備

電鍍是指在集成電路制造過程中,用于加工芯片之間互連金屬線所采用的電化學金屬沉積。隨著集成電路制造工藝的不斷發展,目前電鍍已經不限于銅線的沉積,還涉及錫、錫銀合金、鎳等金屬的沉+積,但金屬銅的沉積仍是其中最主要的部分。

電鍍設備主要的生產商包括Lam Research、AMAT以及TEL。其中,Lam Research在前道的鑲嵌式技術電鍍銅設備中占據90%以上的市場份額,日本的東京電子在先進封裝領域約占據50%市場。盛美半導體設備已經掌握了電鍍機的核心專利技術,包括多圓環陽極技術和兆聲波輔助電鍍技術等, 自主開發了Utra ECP系列電鍍機。

2.7、晶圓制造設備——工藝檢測設備

工藝檢測設備是應用于工藝過程中的測量類設備和缺陷(含顆粒)檢查類設備的統稱。集成電路芯片制造工藝流程中在線使用的工藝檢測設備種類繁多,應用于前段芯片制造工藝的主要檢測設備分為:圓片表面的顆粒和殘留異物檢查;薄膜材料的厚度和物理常數的測量;圓片在制造過程中關鍵尺寸(CD)和形貌結構的參數測量;套刻對準的偏差測量。

隨著芯片結構的不斷細微化和工藝的不斷復雜化,工藝檢測設備在先進的前段生產線中起著越來越重要的作用。目前工藝檢測設備投資占整個前端工藝設備總投資的10%~15%。

工藝檢測設備的供應商主要有科磊半導體、應用材料、日立高新等,國內廠商主要有上海睿勵科學儀器和深圳中科飛測科技。

2.8、封裝測試設備

根據SEMI數據,2017年全球封裝測試設備市場高速增長27.89%,銷售額達到83.1億美元。2017年中國大陸半導體封裝測試設備與封裝模具市場增長了18.6%,達到206.1億元,約為30.53億美元(按統計局2017年度平均匯率計笲:1美元=6.75元),其中封裝設備市場14億美元,測試設備與封裝模具市場為16.53億美元。2017年國內半導體設備市場規模為82.3億美元,封裝測試設備占比超過1/3,達到37.1%。

2.8.1、封裝設備

封裝和組裝可分為四級,即芯片級封裝(0級封裝)、元器件級封裝(1級封裝)、板卡級組裝(2級封裝)和整機組裝(3級封裝)。在0級封裝階段,為了實現圓片的測試、減薄、劃切工藝,與之對應的主要封裝設備有圓片探針臺、圓片減薄機、砂輪和激光切割機等。在1級封裝階段,為了實現芯片的互連與封裝工藝,與之對應的主要封裝設備有黏片機、引線鍵合機、芯片倒裝機、塑封機、切筋成型機、引線電鍍機和激光打標機等。在此階段,為了實現圓片級芯片尺寸封裝(WLCSP)工藝,相應的主要封裝設備還有植球機、圓片凸點制造設備、圓片級封裝的金屬沉積設備及光刻設備等。在2級封裝階段,為了實現PCB組裝工藝,與之對應的主要封裝設備有焊膏涂覆設備、絲網印刷機、點膠機、貼片機、回流爐、波峰焊機、清洗機自動光學檢測設備等。

2.8.2、測試設備

集成電路所有的關鍵參數,所以花費的時間較長,但對于保證產品質量卻能起到關鍵作用。為加快集中檢測電學參數的速度,降低集成電路的測試成本,半導體產業界開發了相關的自動測試設備(ATE)。利用計算機控制, ATE能夠完成對集成電路的自動測試。

ATE價格昂貴,對測試環境要求苛刻,所以要求有高標準的測試場地,同時還要保證多臺ATE并行運行,以保證測試的速度和效率。對于每種集成電路都要開發專門的ATE測試程序,以保證測試自動進行。

近年來,測試設備商經過不斷整合,形成了以日本愛德萬測試(ADVANTEST)和美國泰瑞達(TERADYNE)兩大公司,其產品約占全球半導體企業測試設備市場份額的80%以上。國內測試設備廠商有長川科技、華峰測控、廣立微等。

2.9、啟示:各類產品均呈現寡頭競爭格局

通過上文對全球設備龍頭的梳理,我們發現:每大類設備市場中,最終都形成了寡頭競爭的格局,前三名廠商占據了絕大部分的市場份額,呈現強者恒強大者恒大的特點。

3、龍頭篇:他山之石,研發+并購鑄就龍頭

3.1、ASML:光刻機龍頭,一騎絕塵3.1.1、核心產品:光刻機

ASML是全球光刻機絕對龍頭。1984年,ASML由飛利浦與先進半導體材料國際(ASMI)合資成立,總部位于荷蘭;1995年在阿姆斯特丹和納斯達克交易所上市;2012年開展客戶聯合投資創新項目,三星、英特爾和臺積電共同向ASML注資加速開發EUV;2017年公司EUV光刻機量產出貨。

2018年ASML、Nikon、Canon三巨頭半導體用光刻機出貨374臺,較2017年的294臺增加80臺,增長27.21%。三巨頭高端光刻機EUV、ArFi、ArF 2018年共出貨134臺,其中ASML出貨120臺,占有90%以上的市場。2018年ASML、Nikon、Canon三巨頭光刻機總營收118.92億歐元,較2017年增長25.21%。AMSL光刻機營收82.76億元,約占三巨頭總營收的70%。

3.1.2、營收情況

公司2018年實現營收128.90億美元,同比增長25.45%;凈利潤30.65億美元,同比增長26.82%。2018Q4實現營收35.86億美元,同比增長22.73%;凈利潤9.07億美元,同比增長19.4%。

按照產品種類分,公司2018年EUV營收約占光刻機業務總營收的23%,ArFi約占58%,ArF約占3%、KrF約占11%,i-line約占1%;按照終端應用領域分,邏輯約占45%,存儲約占55%;按照地區分,美國約占16%,韓國約占35%,中國臺灣地區約占19%,中國大陸約占19%。

3.1.3、2019年展望

2019年下半年,ASML計劃推出每小時吞吐量為170片的EUV新機型NXE:3400C;2021年計劃推出0.55 NA的新機型EXE:5000,可用于2納米生產。ASML預估2019年全年將出貨30臺EUV光刻機,DRAM公司也將有望于2019年開始采用EUV光刻機制造。

3.2、AMAT:五項第一,近乎全能3.2.1、核心產品:PVD+CVD+刻蝕+離子注入+濕法+檢測

AMAT(應用材料)是全球薄膜生長設備龍頭。AMAT創建于1967年,1972年10月1日在美國納斯達克上市,1992年成為全球最大的半導體設備制造商,并蟬聯這一頭銜至今。AMAT通過數次并購活動,不斷擴充產品線,基本涵蓋了半導體前道制造的主要設備,包括原子層沉積ALD、物理氣相沉積PVD、化學氣相沉積CVD、刻蝕ETCH、離子注入、快速熱處理RTP、化學機械拋光CMP、電鍍、測量和圓片檢測設備等。

AMAT2017年PVD的銷售額占據全球80%以上的市場份額,全球第一;CVD約占全球30%左右的市場份額,全球第一;等離子刻蝕機約占全球20%的市場份額,全球第三;離子注入設備約占全球60%的市場份額,全球第一;RTP設備約占全球50%的市場份額,全球第一;CMP約占全球60%的市場份額,全球第一。

3.2.2、營收情況

公司2018年實現營收168.02億美元,同比增長8.66%;凈利潤42.13億美元,同比增長7.26%。2018Q4實現營收37.53億美元,同比增長-10.73%;凈利潤7.79億美元,同比增長-31.4%。

3.2.3、2019年展望

公司認為在過去幾年中,智能手機推動了大部分晶圓廠設備支出。2019年,超過一半的客戶投資將由其他新的增長動力推動,包括云數據中心,物聯網設備,5G和汽車應用等。公司預計2019年全球晶圓廠設備支出將同比下降15-20%。2018Q4半導體系統的收入為22.7億美元,全球服務收入為9.62億美元,顯示設備收入為5.07億美元。公司預計2019Q1收入約為34.8±1.5億美元。公司預計第三季度的情況將逐步改善,然后在第四季度將再次改善。

3.3、Lam Research:刻蝕機龍頭,CVD第三3.3.1、核心產品:刻蝕+CVD

LamResearch(泛林集團、科林研發、拉姆研究)是全球刻蝕設備龍頭,成立于1980年,總部位于美國加利福尼亞州,1984年5月在納斯達克上市。1997年3月,2.25億美元收購了CMP設備制造商OnTrak Systems Inc。2006年,收購了Bullen Semiconductor。2008年,收購了SEZ AG。2012年,以33億美元收購了Novellus Systems。

公司的三大核心產品分別是刻蝕(ETCH-RIE/ALE)設備、薄膜(Deposition--CVD/ECD/ALD)設備以及去光阻和清洗(Strip & Clean)設備。2017年刻蝕設備銷售額約占全球45%的市場份額,全球第一,其中導體刻蝕約占全球50%以上的市場份額,全球第一;介質刻蝕約占全球20%以上的市場份額,全球第二。CVD約占全球市場20%左右的市場份額,全球第三。

3.3.2、營收情況

公司2018年實現營收108.71億美元,同比增長13.74%;凈利潤29.67億美元,同比增長19.23%。2018Q4實現營收25.23億美元,同比增長-2.25%;凈利潤6.28億美元,同比增長-20.3%。公司預計2019Q1收入為24±1.5億美元,毛利率為44.5%±1%。

3.4、TEL:四項第二,涂布/顯影第一3.4.1、核心產品:刻蝕機+CVD+涂布/顯影+擴散爐+清洗

TEL(東京電子)于1963年在日本東京成立;1968年,與Thermco Products Corp 合作開始生產半導體設備;1980年,在東京證券交易所上市;1983年,與美國公司拉姆研究合作,引進當時一流的美國技術,在日本本土開始生產刻蝕機。目前公司主要產品包括半導體設備和平板顯示設備,半導體設備又包括刻蝕機、CVD、涂布/顯影機和清洗機等。2017年TEL的涂布/顯影機銷售額約占全球87%的市場份額,全球第一;刻蝕機約占全球26%的市場份額,全球第二;CVD約占全球20%的市場份額,全球第二;氧化擴散爐約占全球20%的市場份額,全球第二;清洗機約占全球20%的市場份額,全球第二。

3.4.2、營收情況

公司2018年實現營收119.22億美元,同比增長29.10%;凈利潤23.31億美元,同比增長46.29%。2018Q4實現營收23.79億美元,同比增長4.03%;凈利潤4.33億美元,同比增長20.1%。

公司預計2019年全球半導體設備資本支出由于受到存儲需求降低和中美貿易摩擦的影響將同比降低15-20%,預計資本支出將從H2恢復。

公司預計2019財年(2018.4-2019.3)營收1.28萬億日元,同比增長13.2%,其中半導體設備業務1.17萬億日元,同比增長10.9%。

3.5、KLA-Tencor:過程檢測設備龍頭3.5.1、核心產品:過程檢測設

KLA-Tencor(科磊半導體、科天半導體)是全球過程檢測設備龍頭,1976年成立于美國加州硅谷。1997年收購Tencor,原KLA專注于缺陷檢測解決方案,而Tencor則致力于量測解決方案。合并后的KLA-Tencor憑借其良好的現金流大肆進行收購,擴充KLA-Tencor的產品組合,不斷強化公司的競爭優勢。目前,公司在檢測與量測領域擁有70%以上的市場占有率,全球第一。

3.5.2、營收情況

公司2018年實現營收43.04億美元,同比增長13.34%;凈利潤14.23億美元,同比增長28.43%。2018Q4實現營收11.20億美元,同比增長14.76%;凈利潤3.72億美元,同比增長20.6%。

3.6、SCREEN:濕法設備龍頭3.6.1、核心產品:清洗機

SCREEN(迪恩士、斯庫林、網屏)是全球清洗機龍頭,成立于1943年,總部位于日本。公司產品主要包括半導體設備、顯示設備、PCB設備等。半導體設備產品主要有清洗機、蝕刻、顯影/涂布等,其中清洗機約占全球50%以上的市場份額,全球第一。2017年,單晶圓清洗機銷售額占全球39%市場份額,全球第一;分批式清洗機約占全球49%的市場份額,全球第一;spinscrubber清洗機約占全球69%的市場份額,全球第一。

3.6.2、營收情況

公司2018年實現營收33.34億美元,同比增長18.94%;凈利潤2.16億美元,同比增長5.94%。2018Q4實現營收7.30億美元,同比增長17.08%;凈利潤0.50億美元,同比增長-87.1%。

3.7、ASMPT:封裝設備龍頭3.7.1、核心產品:封裝設備+SMT設備

ASMPT(ASM太平洋科技、先域)是全球最大的封裝和SMT設備供應商,總部位于新加坡,于1975年在香港從代理模塑料及封裝模具起家,并于1989年在香港上市。公司主要產品包括封裝設備、SMT設備和封裝材料,其中封裝設備約占全球25%的市場份額,全球第一;SMT設備約占全球22%的市場份額,全球第一;封裝材料約占全球8.8%的市場份額,全球第三。

3.7.2、營收情況

公司2018Q1-Q3年實現營收18.85億美元,同比增長10.47%;凈利潤2.56億美元,同比增長-7.27%。2018Q3實現營收6.59億美元,同比增長1.10%;凈利潤0.77億美元,同比增長-30.5%。

3.8、Teradyne:測試設備龍頭3.8.1、核心產品:自動測試機(ATE)

Teradyne(泰瑞達)是全球測試機龍頭,創立于1960年,總部位于美國馬薩諸塞州。1970,在紐交所上市;2001年,收購GenRad電路板測試業務。2008,收購Eagle Test,閃存測試市場;收購Nextest Systems,加強公司模擬測試業務;2011,收購 LitePoint;2015,收購Danish company Universal Robots。2019年1月,宣布收購大功率半導體測試設備供應商Lemsys。公司主要產品包括自動測試機和工業機器人。自動測試機約占全球45%的市場份額,全球第一。

3.8.2、營收情況

公司2018年實現營收21.01億美元,同比增長-1.68%;凈利潤4.50億美元,同比增長-4.01%。2018Q4實現營收5.20億美元,同比增長17.08%;凈利潤1.13億美元,同比增長23.6%。

3.9、啟示:研發+并購,成就龍頭之道

通過上文對全球設備龍頭的梳理,我們發現:每個龍頭在成長過程中都進行了多次的并購,通過并購擴充產品線、加強協同作用,提高市場占有率。此外,半導體設備是一個高科技行業,研發能力以及研發投入在公司成長過程中起到決定性的作用。

4、國產篇:自主可控,國產設備廠商梳理4.1、北方華創:國內硅刻蝕機、PVD龍頭,產品豐富加速成長4.1.1、北京電控集團旗下兩家公司強強合并

北方華創是由七星電子和北方微電子戰略重組而成,重組前七星電子和北方微電子同隸屬于北京電控,而北京電控由北京市電子工業辦公室轉制而來,是北京市國資委授權的以電子信息產業為主業的國有特大型高科技產業集團。目前,北京電控旗下擁有京東方、北方華創和電子城3家上市公司。

七星電子和北方微電子同屬半導體前道制造工藝流程的設備制造廠商,兩家公司在生產研發、供應鏈管理、軟件平臺建設、客戶維護等諸多方面具有共通性。通過整合業務,公司有效的提高了資源的使用效率,提升了整體服務能力,提高了公司市場競爭力。2017年,公司形成了半導體裝備、真空裝備、新能源鋰電裝備、精密元器件四大業務群。

4.1.2、營收高速增長,毛利率維持較高水平

公司半導體設備業務收入占總收入50%以上,如果算上真空設備和鋰電設備,公司設備業務收入占總收入60%以上,設備廠商屬性較強。

公司2016年完成重組并合并報表,2017年實現營收22.23億元,同比增長37.01%;2018Q1-Q3實現營收21.01億元,同比增長35.59%,營收穩定增長。公司2017年毛利率為36.59%,2018Q1-Q3毛利率為40.25%,毛利率有所提高。

公司2017年實現歸母凈利潤1.26億元,同比增長35.21%;2018Q1-Q3實現歸母凈利潤1.69億元,同比增長110.12%。公司2017年凈利率為7.53%,2018Q1-Q3凈利率為9.46%。

公司發布2018年業績快報,報告期內實現營業總收入33.20億元,同比增長49.36%;歸母凈利潤2.31億元,同比增長84.27%。

4.1.3、卡位優勢明顯,技術加速追趕

公司承擔了刻蝕機、氧化爐、清洗機、PVD、CVD等設備研發工作,在國內半導體設備廠商中產品種類最全。同時,公司主攻的刻蝕機、薄膜設備(PVD、CVD)市場規模大,約占半導體設備總體市場規模的一半左右,公司卡位優勢明顯。

目前,公司28nm Hard mask PVD、Al-Pad PVD設備已率先進入國際供應鏈體系;12英寸清洗機累計流片量已突破170萬片;深硅刻蝕設備也進入東南亞市場。公司自主研發的14nm等離子硅刻蝕機、單片退火系統、LPCVD已成功進入大產線驗證。

14nm產品有望驗證通過實現替代。目前,公司14nm設備正在中芯國際產線上進行同步開發驗證,而中芯國際14nm制程研發進展順利,預計將于2019年上半年進行試產。中芯國際后續14nm產能上量以及擴產,將有望帶動公司14nm設備通過驗證并獲取重復訂單。

4.1.4、投資評級

公司是國內半導體設備龍頭,產品種類最為豐富,卡位優勢明顯,技術加速追趕,有望深度受益于設備國產替代,未來成長動力充足。我們維持公司2018-2020年EPS的預測為0.51、0.89、1.37元,當前股價對應PE估值分別為102、58、38倍,維持“買入”評級。

4.1.5、風險提示

定增失敗風險,技術開發失敗風險,行業景氣下行風險。

4.2、至純科技:國內高純工藝龍頭,半導體清洗設備值得期待

至純科技是國內高純工藝龍頭,于2000年在上海成立。2005年以前,公司主要以工程分包為主,客戶較為分散。2005 年至2008年,公司在高純度工藝系統方面有了一定優勢,主要客戶是一些醫藥和光伏公司。2008 年至2011年,公司加大研發的投入,將公司的核心技術與工藝提升至優秀水平。2011年至今,公司形成了多元化的客戶結構,并大力發展半導體業務。2017 年8 月,公司收購琺成制藥59.13%的股權,增強了公司醫藥設備制造能力。2018 年3 月,公司收購了上海波匯100%的股權,拓展了光傳感系統和光電元氣件的相關相關業務,有利于公司的發展,提高了公司產品競爭力。

目前,公司產品主要包括高純氣化裝備、半導體清洗機、超凈電子材料、生物制藥系統及設備等。按照下游客戶所處的領域,公司業務可分為半導體、光伏、LED 和醫藥四大部分,其中半導體業務占比在一半以上。

4.2.1、業績增長迎來新動力,營業收入大幅提高

公司把握住了半導體行業快速發展的機會,營業收入和凈利潤得到大幅提高。由于半導體行業不斷發展,且公司不斷側重于半導體業務,營業收入由2016年的2.63 億元提升至2017 年的3.69 億元,同比增長40.17%,2016 年和2017年公司歸母凈利潤分別為0.45 億元和0.49 億元。

2018年Q1-3公司營業收入為3.20億元,同比增長42.05%;歸母凈利潤0.27億元,同比減少23.99%。歸母凈利潤減少主要是由于股權激勵等導致營業成本提高。

4.2.2、立足于半導體設備產業,向清洗設備進軍

為了把握半導體制造設備國產化的發展機遇,公司積極進行清洗設備的研發制造。在國家半導體、電子行業的國產化政策激勵下,公司組建了核心研發團隊,與國家重點院校和實驗室合作,并設置了院士工作站提升研發能力。最終通過子公司至微半導體有限公司完成了槽式濕法清洗設備和單片式濕法清洗設備產品的研發和制造。

公司致力于打造自有的清洗設備品牌名稱ULTRON,形成高端濕法設備制造開發平臺。公司已經形成了 Ultron B200 和 Ultron B300 的槽式濕法清洗設備和 Ultron S200 和 Ultron S300 的單片式濕法清洗設備產品系列,其中槽式濕法清洗設備并已經取得 6 臺的批量訂單。公司生產制造的清洗設備在國內半導體市場具備廣闊的發展空間。

4.2.3、投資評級

公司是國內高純工藝龍頭,立足于半導體設備產業,向清洗設備進軍,產品已獲得批量訂單,未來發展空間廣闊。我們維持公司2018-2020年EPS為0.45、0.64、1.12 元的預測,維持“買入”評級。

?4.2.4、風險提示

收購整合不及預期,技術開發失敗風險,行業景氣下行風險。

4.3、精測電子:國內面板測試設備龍頭,向IC檢測設備延伸

精測電子是檢測設備領域的龍頭企業,成立于2006年4月,總部位于武漢。公司于2016年在深交所IPO 上市。公司主營業務集中于檢測設備這一細分領域,是顯示屏領域的稀缺標的。公司主營產品包括模組檢測系統、面板檢測系統、OLED 檢測系統、AOI 光學檢測系統、Touch Panel檢測系統和平板顯示自動化設備。

4.3.1、業績保持穩定增長,龍頭地位穩固

公司業績高速增長,2017年公司營業收入8.95億元,同比增長70.81%,凈利潤增速為1.67億元,同比增長69.07%。根據公司業績快報,2018 年公司未經審計營收預計為 13.89 億元,同比增長 55.2%,歸母凈利潤預計為 2.89 億元,同比增長 73.1%。公司業績持續保持高增長,業績增速高于營收增速,主要由于AOI 光學檢測系統、OLED 檢測系統等高毛利產品持續放量。

4.3.2、內生外延,打造泛半導體檢測設備平臺

2018年以來不斷完善產業布局,打造泛半導體檢測設備平臺。新增CoverGlass與BL產品的光學測試能力;設立上海精測半導體等,布局半導體測試;設立武漢精能電子,布局新能源測試;收購安徽榮創芯科自動化股權等,進一步豐富面板產品線;子公司蘇州精瀨與韓國Cowin成立合資公司蘇州科韻,開拓精密激光加工業務。

4.3.3、投資評級

公司是國內面板測試設備龍頭,向IC檢測設備延伸;內生外延,不斷完善產業布局,打造泛半導體檢測設備平臺,驅動公司不斷成長。我們維持公司2018-2020年EPS為1.63/2.34/3.28元的預測,維持“增持”評級。

4.3.4、風險提示

下游投資放緩風險,市場競爭加劇風險,新業務進展不及預期風險。

4.4、長川科技:國內測試設備龍頭,內生外延成長可期4.4.1、2018前三季度營收高增長,研發投入增加導致凈利率下降

公司成立于2008年4月,2012年承擔了2項國家科技重大專項的研究開發工作。公司于2017年4月17日在深交所創業板掛牌上市,成為國內集成電路封測設備行業首家上市公司。公司主要為集成電路封裝測試企業、晶圓制造企業、芯片設計企業等提供測試設備,目前公司主要產品包括測試機和分選機。

公司2018Q1-Q3實現營收1.72億元,同比增長73.86%;歸母凈利潤3223萬元,同比增長27.32%。公司發布2018年業績快報,公司實現營業收入21,612.15萬元,同比增長20.20%;營業利潤3,425.43萬元,同比下降36.40%;歸屬于上市公司股東的凈利潤3,653.93萬元,同比下降27.29%。

公司通過不斷加大新產品研發和新市場拓展力度、加大與行業內知名客戶的合作力度等措施推動主營業務增長已初見成效;同時,公司產品種類不斷豐富,產品的性價比優勢明顯,市場競爭力穩步提升。公司經營情況穩定,主營業務收入有所增長。但由于公司研發投入加大、股權激勵費用攤銷及人力資源投入等費用大幅增加,導致凈利潤有所下降。

4.4.2、內生募投產能釋放,研發投入不斷加強

內生募投產能釋放。公司2016年產能為448臺(測試機和分選機),2017年通過優化管理進一步提升產能達到566臺,已大幅超過原有設計產能。公司2017年IPO募投產能1100臺,目前募投項目正穩步推進中。“長川科技生產基地建設項目”、“長川科技研發中心建設項目”等項目已在2018年下半年逐步投入使用,從而突破產能限制為公司增長提供動力;此外,隨著公司在日本、香港地區設立子公司,在臺灣地區成立分公司,“長川科技營銷服務網絡建設項目”也在有序推進。

公司不斷加強研發投入。公司不斷加強研發與創新力度,與客戶不斷溝通,改進產品性能,增加產品功能,同時加強研發團隊力量,與國內多所知名院校就業辦建立了合作關系,推動技術和產品不斷升級,繼續強化項目儲備及新產品研發。公司2017年研發費用支出約為3,666萬元,約占營業收入21%。公司2018年Q1-Q3研發費用支出為4,630萬元,約占營業收入27%。此外,公司持續加強知識產權體系管理及無形資產保護,截止2018年年中,公司共有專利92項,軟著40項。

4.4.3、擬收購STI,切入圓晶級測試市場

公司12月13日公告擬以定增換股形式購買國家集成電路產業基金、天堂硅谷以及上海半導體裝備材料基金三方合計持有的長新投資90%股權。收購完成后,長新投資將成為公司的全資子公司,公司將通過長新投資全資控股新加坡半導體測試設備企業STI。

STI在半導體測試設備領域技術積淀雄厚,其2D/3D高精度光學檢測設備優勢明顯,產品廣泛應用于日月光、安靠、德州儀器、鎂光等全球領先的集成電路封測及IDM企業。本次收購完成后,公司與STI將在產品、客戶和研發技術上形成高度協同,助力公司快速拓展半導體測試設備的國內及海外市場。

STI擁有的雄厚實力將提升公司整體技術水平,并助力公司切入圓晶級測試市場。STI致力于芯片和Wafer的光學檢測、分選、編帶等設備近三十年,累計專利154項,在集成電路2D/3D高精度光學檢測(AOI)設備等領域技術積淀雄厚,將顯著提升公司整體技術水平。同時,STI生產的轉塔、平移式測編一體機和公司現有產品高度重疊,相互融合能提高產品整體性能。而STI現有的膜框架測編一體機和圓晶光學檢測機生產技術,公司此前未掌握。通過本次收購,公司將在圓晶級封裝終檢和圓晶制造及封裝過程檢查市場獲得快速突破,打開新的成長空間。

STI擁有全球頂尖的客戶結構,有利于加速公司在海外市場的拓展。STI為日月光、安靠、矽品、星科金朋、UTAC、力成、德州儀器、瑞薩、意法、鎂光、飛思卡爾等全球頂尖的封測廠和IDM廠供應半導體檢測設備。STI目前已在韓國、中國臺灣和東南亞(菲律賓和馬來西亞)擁有4家子公司,在中國大陸及泰國亦擁有專門的服務團隊,基本完成全球主要半導體封測市場的全覆蓋。STI廣泛的客戶基礎、良好的業界口碑和全面的市場布局,將顯著加速公司現有產品在海外市場的拓展步伐。

4.4.4、投資評級

由于全球半導體行業景氣度下行,以及公司研發投入加大、股權激勵費用攤銷及人力資源投入等費用大幅增加,結合公司業績快報,我們下調公司2018-2020年EPS預測為0.25、0.69、0.94元(上次為0.49、0.76、1.07元),但考慮到公司不斷加大研發投入,內生外延驅動公司成長,我們維持“增持”評級。

4.4.5、風險提示

收購STI可能取消的風險,技術開發失敗風險,行業景氣下行風險。

4.5、晶盛機電:國內單晶爐龍頭,受益硅片國產化

公司是國內領先的專業從事晶體生長、加工裝備研發制造和藍寶石材料生產的高新技術企業。主營產品為全自動單晶生長爐、多晶硅鑄錠爐、區熔硅單晶爐、單晶硅滾圓機、單晶硅截斷機、全自動硅片拋光機、雙面研磨機、單晶硅棒切磨復合加工一體機、多晶硅塊研磨一體機、疊片機、藍寶石晶錠、藍寶石晶片、LED燈具自動化生產線等。公司產品主要應用于太陽能光伏、集成電路、LED、工業4.0等領域。

2017年,公司全年實現營收19.5億,同比增長78.6%,連續三年保持超過40%高速增長。2018Q1-3公司實現營收18.9億,同比增長50.3%,凈利潤4.46億元,同比增長76.13%。

風險提示:硅片國產化不及預期,公司產品研發進展不及預期。

1.1、中微半導體:國內介質刻蝕機龍頭,有望登陸科創板

中微半導體成立于2004年5月31日,股東包括大基金、上海科創投、華登國際、美國高通、中金等。公司產品主要包括介質刻蝕設備、硅通孔刻蝕設備和MOCVD設備,均已成功進入海內外重要客戶供應體系。目前,MOCVD設備在國內市場占有率達70%,成為全球MOCVD設備領域的兩強之一。

刻蝕機方面,公司在國際投資最多的17家芯片制造公司中,已進入11家,在最先進的代工廠公司中超過250個反應臺,已加工6000多萬片合格的晶圓。公司自主研制的5nm等離子體介質刻蝕機經臺積電驗證,性能優良,將用于全球首條5nm制程生產線。公司介質刻蝕機在主要亞洲晶圓代工市場中占有率達到25%,在主要亞洲存儲廠中市場占有率達到15%。

上文已提到CCP是電容耦合刻蝕機,ICP是電感耦合刻蝕機,TCP其實也是電感耦合刻蝕機,ICP是立體式電感線圈,而TCP是平面式電感線圈。公司TSV、MEMS刻蝕機采用的是TCP原理,未來公司將繼續延伸至ICP刻蝕機和薄膜設備領域。根據中微半導體預計,目前全球CCP刻蝕機市場規模約20億美元,TSV/MEMS刻蝕機市場規模超過10億美元,MOCVD設備市場規模超過10億美元,ICP刻蝕機市場規模約有30億美元,合計市場空間超過70億美元,公司未來成長空間大。

公司目前已接受上市輔導,有望登陸科創板,建議關注。

風險提示:上市失敗風險,技術開發失敗風險,行業景氣下行風險。

1.1、上海微電子:國內光刻機龍頭,有望登陸科創板

上海微電子(SMEE)是國內光刻機龍頭,于2002 年在上海成立;2008年11月,十五光刻機重大科技專項通過了國家科技部組織的驗收;2009年12月首臺先進封裝光刻機產品SSB500/10A交付用戶。2018年5月11日,SMEE第100臺國產高端光刻機交付產線。公司產品廣泛應用于集成電路前道、先進封裝、FPD面板、MEMS、LED、Power Devices等制造領域。

公司前道光刻機實現90nm制程,65nm制程正在驗證。公司承接了光刻機國家重大科技專項,以及02 專項“浸沒光刻機關鍵技術預研項目”(通過國家驗收)和“90nm 光刻機樣機研制”(通過了02 專項專家組現場測試)任務。目前公司光刻機產品主要包括IC前道光刻機、IC 后道封裝光刻機、面板前道光刻機、面板后道封裝光刻機。公司最先進的IC前道光刻機已經達到90nm 制程,65nm制程設備正在進行整機考核。未來65nm制程通過后,對65 納米的進行升級就可以做到45 納米。后道封裝光刻機可以滿足各類先進封裝工藝的需求,已經實現批量供貨,并出口到海外市場,國內市場占有率達到80%,全球市場占有率40%。公司用于LED 制造的投影光刻機的市場占有率也達到20%。

公司目前已接受上市輔導,有望登陸科創板,建議關注。

?風險提示:上市失敗風險,技術開發失敗風險,行業景氣下行風險。

4.8、盛美半導體:國內濕法設備龍頭

盛美半導體(ACM)是國內濕法設備龍頭,于1998 年在美國成立,2006年設立盛美上海,開發SAPS兆聲波清洗技術;2017年在美國納斯達克成功上市。公司主要產品為清洗機,截止到2017 年,盛美總共銷售了30多臺清洗設備,客戶包括海力士、長江存儲、中芯國際、上海華力、JECT等。

公司2017年營業收入3650萬美元,同比增長33.2%;凈利潤-3.2萬美元。從產品結構看,公司2017年單晶片清洗設備銷售收入達到2710萬美元,同比增長26%;先進封裝設備收入750 萬美元,同比增長67%;售后服務收入190 萬美元,同比增長38%。2018Q1-Q3營收5380萬美元,同比增長178.53%;凈利潤42.9萬美元。

公司是國內濕法設備龍頭,有望受益于半導體設備國產替代而快速成長。公司在美股上市,建議關注。

風險提示:行業競爭加劇風險,技術開發失敗風險,行業景氣下行風險。

今天是《半導體行業觀察》為您分享的第1878期內容,歡迎關注。

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