北方华创深度报告布局刻蚀沉积清洗热

(报告出品方/作者:方正证券,陈杭)

1.北方华创:从泛半导体到集成电路

1.1历史:七星归位,剑指北方

“北京七星华创精密”是公司电子元器件业务的运营主体,于年收购资产重组时成立。公司电子元器件业务历史可追溯到年,前身是国家“一五”期间由德国援建的国营华北无线电器材联合厂(国营第厂),后改制为、、、、等专业工厂。

无线电器材联合厂位于被称为“新中国电子工业摇篮”的“酒仙桥电子工业基地”,即如今的北京艺术中心。作为国家“一五”期间重点投资、集中建设的新中国第一个电子工业基地,其为我国电子工业、国民经济发展做出了巨大贡献。

转·布局集成电路设备:年成立的北方微电子,是与北京电控和七星电子同根同源的兄弟单位,重点发展刻蚀、PVD、CVD三大类设备,广泛应用于集成电路制造、先进封装、半导体照明(LED)、微机电系统(MEMS)等领域。

北方华创微电子装备:为公司半导体设备业务运营主体,年实现营业收入41.55亿元,营收占比69%,同比增速60%;净利润1.76亿元,净利率近4%。

七星华创精密电子:公司电子元器件业务运营主体,年实现营业收入11.65亿元,营收占比21%,同比增速37%;净利润3.86亿元,净利率达33%。

北方华创真空技术:公司真空及锂电设备运营主体;年实现营业收入7.14亿元,营收占比12%,同比增速17%;净利润0.68亿元,净利率近9.6%。

1.2财务:规模扩张,研发不止

重组以来营收CAGR达39%。年以来,公司营收实现高速增长,年实现全年营收60.56亿元,同比增长49.23%;而年1-9月公司营收已达61.73亿元,超去年全年水平。

电子工艺装备为收入增长最大引擎。公司电子工艺装备收入从年的9.97亿元增长至年48.69亿元,年复合增速达48.7%;年电子工艺装备收入占总营收比重约为80.40%。

单纵观公司历年单季度营收,可发现下半年为旺季,营业收入普遍比上半年高。年Q3公司实现营业收入25.65亿元,再创单季度历史新高。

回顾年Q1到现在,公司期末合同负债与存货屡创新高。年一季度期末合同负债近26亿元,存货40亿元;而年三季度期末合同负债则达到55.03亿元,存货则达到76.08亿元,实现近翻倍增长,可见公司在手订单充沛,并积极加大材料备货,未来订单转收入可期。

年净利率9%,盈利能力稳步提升。受益业务规模扩大,公司归母净利润同样实现高速增长,年全年归母净利润为5.37亿元,同比增长74%。重组以来,净利率也从年的6%提升至年的9%,盈利能力进一步提升。

电子工艺设备毛利率相对波动较大。电子元器件作为公司传统业务,近年持续保持高毛利率,且实现逐年提升,年已近66%;设备业务受市场及出货结构影响,则相对波动较大。

销售费用率相对稳定。、年公司销售费用率分别为5.87%、5.84%,相对稳定。

年管理费用将继续受股权激励摊销影响。年公司管理费用率14.06%,相较年的13.75%有所提升,主要受年股权激励摊销费用增加影响;预计年此影响将继续存在,并于年、年逐步减小。

实行股权激励绑定人才。自年以来,北方华创针对公司的管理和技术层人员进行了两轮股权激励,使员工薪酬与公司成长绑定。针对技术人员的激励占总技术人员的比例高达23.50%,使核心技术人员流失率从15%降到了2%以下。

随着公司业务规模扩张,北方华创持续加强研发投入,年全年研发投入达16亿元,同比增速41%,占营业收入比例约为27%。年上半年,公司研发投入已高达14.97亿元,占营收比例已高达41%。规模上看,公司研发投入水平国内绝对领先;营收占比上看,同样处于国内设备公司前列。

2.产品布局:平台型半导体设备企业

北方华创是半导体设备平台化企业,业务范围较广,在集成电路、面板、LED、光伏四大赛道均有布局。

2.1刻蚀:硅刻蚀领军者

北方华创自成立便开始研发刻蚀技术,年第一台8吋ICP刻蚀机上线,是我国自主研发的第一台干法刻蚀机;目前公司已形成对硅、介质、化合物半导体、金属等多种材料的刻蚀能力。公司尤其在国产ICP刻蚀技术方面具备领先地位;应用于集成电路领域的硅刻蚀机已突破14nm技术,进入主流芯片代工厂。

刻蚀工艺分为干法刻蚀和湿法刻蚀。目前应用主要以干法刻蚀为主,市场占比90%以上。湿法刻蚀在小尺寸及复杂结构应用中具有局限性,目前主要用于干法刻蚀后残留物的清洗。湿法刻蚀可分为化学刻蚀和电解刻蚀。根据作用原理,干法刻蚀可分为物理刻蚀(离子铣刻蚀)和化学刻蚀(等离子刻蚀)。根据被刻蚀的材料类型,干法刻蚀则可分为金属刻蚀、介质刻蚀与硅刻蚀。

刻蚀设备在集成电路制造中占据重要地位,并已成为市场规模比重最高的细分领域之一。当前,全球集成电路制造刻蚀设备市场基本由干法刻蚀设备构成,具体可分为介质刻蚀设备(DielectricEtch)及导体刻蚀设备(ConductorEtch)。年,全球集成电路制造干法刻蚀设备市场规模约为亿美元,同比增长25.36%,在集成电路制造设备市场的规模占比达21.10%;年,干法刻蚀设备市场规模预计将增长至.85亿美元,年复合增长率约为5.84%。

2.2沉积:PVD+CVD+ALD全布局

磁控溅射技术属于PVD(物理气相沉积)技术的一种,是制备薄膜材料的重要方法之一。公司PVD设备应用跨越90纳米至14纳米的多个技术代,代表着国产集成电路薄膜制备工艺设备的较高水平,并成功进入国际供应链体系。化学气相沉积(CVD)技术是用来制备高纯、高性能固体薄膜的主要技术。北方华创微电子凭借十余年的微电子领域高端工艺设备开发经验,先后完成了PECVD、APCVD、LPCVD、ALD等设备的开发。

北方华创微电子先后研制了具有自主知识产权的热原子层沉积(ThermalALD)设备、等离子体增强原子层沉积(PEALD)设备两个系列产品。北方华创微电子先后在集成电路、先进封装、LED等领域研制了具有自主知识产权的13款PVD产品并成功产业化,从年设备销售至今,已实现超过台设备销售,总计超过万片量产。(报告来源:未来智库)按镀膜原理不同,薄膜沉积设备可分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、和原子层沉积(ALD)等;其中,CVD设备市场占比近57%,超半壁江山;PVD、ALD占约25%,ALD及其他镀膜设备占18%。

2.3氧化/退火:氧化+扩散+退火+合金

氧化(Oxidation)是将硅片放置于氧气或水汽等氧化剂的氛围中进行高温热处理,在硅片表面发生化学反应形成氧化膜的过程,是集成电路工艺中应用较广泛的基础工艺之一。

扩散(Diffusion)是在高温条件下,利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬底中,使其具有特定的浓度分布,达到改变材料的电学特性,形成半导体器件结构的目的。在硅集成电路工艺中,扩散工艺用于制作PN结或构成集成电路中的电阻、电容、互连布线、二极管和晶体管等器件。

退火(Anneal)也叫热退火,集成电路工艺中所有在氮气等不活泼气氛中进行热处理的过程都可称为退火,其作用主要是消除晶格缺陷和消除硅结构的晶格损伤。

合金(Alloy):把硅片放置在惰性气体或氩气的环境中进行低温热处理;使金属(Al和Cu)和硅基行成良好的基础、稳定Cu配线的结晶结构并去除杂质,从而提高配线的可靠性。

2.4清洗:单片+槽式+湿法

清洗工艺:主要用于去除芯片制造中上一道工序所遗留的超微细颗粒污染物、金属残留、有机物残留物,去除光阻掩膜或残留,也可根据需要进行硅氧化膜、氮化硅或金属等薄膜材料的湿法腐蚀,为下一步工序准备好良好的表面条件。常见的清洗设备有单片式清洗机和槽片式清洗机。年全球清洗设备市场规模25.39亿美元,预计到年全球清洗设备市场规模将达到31.93亿美元,年复合增长率约为6%。

清洗设备行业的CR3市占超85%。全球清洗设备龙头是迪恩士、东京电子和SEMEMS公司,其中迪恩士市占率近45%,是绝对的龙头;市占率前三迪恩士、东京电子、SEMES合计占有近85%的市场份额,头部垄断效应显著。目前有三家国内厂商在湿法工艺设备端提供中高阶湿法制程设备,分别是至纯科技、北方华创和盛美,国内厂商的市场占比在逐年上升中。相比于其他半导体设备行业,清洗设备的技术门槛较低,未来5年有望率先实现全面国产化。

3.下游需求:晶圆厂扩产,需求确定

长江存储“国家存储器基地项目”由紫光集团、国家集成电路基金、湖北省科投集团和湖北省集成电路产业基金共同投资建设。此项目规划共投资约亿元,分两期建设3DNANDFlash芯片工厂,两期达产产能30万片/月。随着技术节点的不断缩小,集成电路制造的设备投入呈大幅上升的趋势。以5纳米技术节点为例,其设备投资成本近亿美元/5万片,是14纳米的两倍以上,28纳米的四倍左右。格罗方德和联电均已宣布暂缓10nm以下制程的研发。

5G、新基建、新能源汽车、新能源发电等蓬勃发展的终端应用市场将催生大量半导体需求。终端应用多样化性增加,制造技术也同步分化,且技术迭代加快,定制化趋势明显。全球集成电路行业资本开支继续维持高位。根据Gartner,未来五年集成电路行业资本开支依旧保持较高水平的稳定状态,在亿美元上下小幅变动。

4.国产机遇:供应链安全,内需迫切

全球半导体供应链朝向安全的国际竞合与供应链自主转移。21世纪进入数据中心驱动时代,中国快速发展的终端需求与人口红利的叠加,以及巨大的市场规模、坚实的工业基础和大量的优质工程师等优势,促使半导体产业向中国转移,进行第三次产业转移。年中国台湾地区为半导体产能最大地区,市占率为22%,其次是韩国(21%),再次为日本和中国大陆(均为15%)。预计年中国大陆地区将成为全球半导体产能第一的地区,欧美地区的市占率则逐渐下降。

国产化率仅7%,进口替代空间巨大。据统计,年国内晶圆厂(包含三星、台积电等晶圆厂的设备采购)设备采购总额约为亿美元,其中国产设备采购额仅为9.9亿美元,占比7%。各国政府积极向有芯片制造能力的厂商抛出橄榄枝,鼓励厂商在本土设厂,如年台积电在美国支持下决定赴美投资亿美元生产世界最先进的5纳米芯片。台积电、三星电子规划在美国建设新的晶圆代工厂,争夺美国多亿美元的政府补贴。中国出台多项科技强国政策,设立国家集成电路产业投资基金,扶持本土产业发展。

报告节选:

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