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中微半导体 中微半导体:大国重器——7纳米芯片刻蚀机龙头

发布时间:2019-10-01 21:00 来源:格隆汇点击 :
中微半导体:大国重器——7纳米芯片刻蚀机龙头
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原文标题:中微半导体:大国重器——7纳米芯片刻蚀机龙头
原文发布时间:2019-05-03 13:37:54
原文作者:格隆汇。
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作者:格隆汇 大胖龙

中微公司是是我国集成电路设备行业的领先企业,是由一大批在全球半导体设备产业长期耕耘,做出突出贡献的研发、工程技术、销售和营运专家创立和参与的科创企业。 其研发的核心技术和产品面向世界科技前沿,是国际半导体设备产业界公认的后起之秀。

中微公司开发出与美国设备公司具有同等质量和相当数量的等离子体刻蚀设备并实现量产,美国商务部在 2015 年宣布解除了对我国等离子体刻蚀设备多年的出口管制。

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主营业务

中微公司主要从事高端半导体设备的研发、生产和销售。自成立以来,公司主要业务是开发大型真空的微观器件工艺设备,包括等离子体刻蚀设备和薄膜沉积设备。等离子体刻蚀设备、薄膜沉积设备与光刻机一并是制造集成电路、LED 芯片等微观器件的最关键设备。

中微公司基于在半导体制造设备产业多年积累的专业技术,涉足半导体集成电路制造、先进封装、LED 生产、MEMS 制造以及其他微观工艺的高端设备领域,瞄准世界科技前沿,坚持自主创新。公司的等离子体刻蚀设备已被广泛应用于国际一线客户从 65 纳米到 14 纳米、7 纳米和 5 纳米的集成电路加工制造及先进封装。公司的 MOCVD 设备在行业领先客户的生产线上大规模投入量产,公司已成为世界排名前列、国内占主导地位的氮化镓基 LED 设备制造商。

公司主要其中主要产品的具体情况如下:

1、刻蚀设备

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2、MOCVD 设备

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3、其他设备

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竞争格局

1、半导体设备行业概况

公司所处的半导体设备行业属于半导体产业链的上游核心环节之一,根据半导体行业内“一代设备,一代工艺,一代产品”的经验,半导体产品制造要超前电子系统开发新一代工艺,而半导体设备要超前半导体产品制造开发新一代产品。因此公司所处半导体设备行业是半导体芯片制造的基石,擎起了整个现代电子信息产业,是半导体行业的基础和核心。

从全球市场来看:2013 年以来,随着全球半导体行业整体景气度的提升,半导体设备市场也呈增长趋势。根据 SEMI 统计,全球半导体设备销售额从 2013 年的约 318 亿美元增长至 2018 年的预估 621 亿美元,年均复合增长率约为 14.33%,高于同期全球半导体器件市场规模的增速。

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全球半导体设备市场目前主要由国外厂商主导,行业呈现高度垄断的竞争格局。根据 VLSI Research 统计,2018 年全球半导体设备系统及服务销售额为 811 亿美元,其中前五大半导体设备制造厂商,由于起步较早,凭借资金、技术、客户资源、品牌等方面的优势,占据了全球半导体设备市场 65%的市场份额。

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在上述的国际一流公司中,阿斯麦在光刻机设备方面形成寡头垄断。应用材料、东京电子和泛林半导体是提供等离子体刻蚀和薄膜沉积等工艺设备的三强。

科天半导体是检测设备的龙头企业。

而中国市场也蓬勃发展。从需求端分析,根据 SEMI 统计数据,2018 年半导体设备在中国大陆的销售额估计为 128 亿美元,同比增长 56%,约占全球半导体设备市场的 21%,已成为仅次于韩国的全球第二大半导体设备需求市场。

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从供给端分析,根据中国电子专用设备工业协会的统计数据,2018 年国产半导体设备销售额预计为 109 亿元,自给率约为 13%。中国电子专用设备工业协会统计的数据包括集成电路、LED、面板、光伏等设备,实际上国内集成电路设备的国内市场自给率仅有 5%左右,在全球市场仅占 1-2%,技术含量最高的集成电路前道设备市场自给率更低。

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对应巨大的需求缺口,中国半导体设备进口依赖的问题突出,专用设备大量依赖进口不仅严重影响我国半导体的产业发展,也对我国电子信息安全造成重大隐患。

2、所处的细分行业分析

近年来全球集成电路和以 LED 为代表的光电子器件的销售额合计占所有半导体产品销售额的 90%以上,是半导体产品最重要的组成部分。公司生产的半导体设备主要服务于这两类产品的制造环节,将半导体设备行业进一步细分,公司所处的细分行业为集成电路设备行业中的刻蚀设备行业和 LED 设备行业中的MOCVD 设备行业。

(1)刻蚀设备行业概况

集成电路设备包括晶圆制造设备、封装设备和测试设备等,晶圆制造设备的市场规模占比超过集成电路设备整体市场规模的 80%。

晶圆制造设备从类别上讲可以分为刻蚀、光刻、薄膜沉积、检测、涂胶显影等十多类,其合计投资总额通常占整个晶圆厂投资总额的 75%左右,其中刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备是集成电路前道生产工艺中最重要的三类设备。根据 SEMI 统计,2017 年按全球晶圆制造设备销售金额占比类推,目前刻蚀设备、光刻机和薄膜沉积设备分别占晶圆制造设备价值量约 24%、23%和 18%。

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随着集成电路芯片制造工艺的进步,线宽不断缩小、芯片结构 3D 化,晶圆制造向 7 纳米、5 纳米以及更先进的工艺发展。由于普遍使用的浸没式光刻机受到波长限制,14 纳米及以下的逻辑器件微观结构的加工将通过等离子体刻蚀和薄膜沉积的工艺组合——多重模板效应来实现,使得相关设备的加工步骤增多。刻蚀设备和薄膜沉积设备有望正成为更关键且投资占比最高的设备。根据 SEMI 的统计数据,截至 2017 年各类晶圆制造设备的市场规模占比变化趋势如下:

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在需求增长较快的刻蚀设备领域,行业集中度较高,泛林半导体占据刻蚀设备市场份额半壁江山。

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随着集成电路中器件互连层数增多,刻蚀设备的使用量不断增大,泛林半导体由于其刻蚀设备品类齐全,从 65 纳米、45 纳米设备市场起逐步超过应用材料和东京电子,成为行业龙头。The Information Network 数据显示,泛林半导体在刻蚀设备行业的市场占有率从 2012 年的约 45%提升至 2017 年的约 55%,主要替代了东京电子的市场份额。排名第二的东京电子的市场份额从 2012 年的 30% 降至 2017 年的 20%。应用材料位于第三,2017 年约占 19%的市场份额。前三大公司在 2017 年占据刻蚀设备总市场份额的 94%,行业集中度高,技术壁垒明显。

(2)MOCVD 设备行业概况

LED 产业链由衬底加工、LED 外延片生产、芯片制造和器件封装组成。该产业链中主要涉及的设备包括:衬底加工需要的单晶炉、多线切割机;制造外延片需要的 MOCVD 设备;制造芯片需要的光刻、刻蚀、清洗、检测设备;封装需要的贴片机、固晶机、焊线台和灌胶机等。

LED 外延片的制备是 LED 芯片生产的重要步骤,与集成电路在多种核心设备间循环的制造工艺不同,主要通过 MOCVD 单种设备实现。MOCVD 设备作为 LED 制造中最重要的设备,其采购金额一般占 LED 生产线总投入的一半以上,因此 MOCVD 设备的数量成为衡量 LED 制造商产能的直观指标。

近年来,中国LED芯片产业的快速发展带动了作为产业核心设备的MOCVD 设备需求量的快速增长。

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高工 LED 数据显示,2015 年至 2017 年中国 MOCVD 设备保有量从 1,222 台增长至 1,718 台,年均复合增长率达 18%。根据 LED inside 统计,中国已成全球 MOCVD 设备最大的需求市场,MOCVD 设备保有量占全球比例已超 40%。

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目前 MOCVD 设备下游应用主要包括蓝光 LED,蓝光 LED 则主要用于照明领域。蓝光 LED 与荧光粉的组合促生了取代白炽灯、荧光灯的新一代照明市场。更值得注意的是,蓝光 LED 和氮化镓有密不可分的联系,蓝光 LED 研发取得突破的关键是科学家们找到了氮化镓这种具有较大禁带宽度的半导体材料。氮化镓基 LED 促进了照明行业的发展。

除蓝光 LED,MOCVD 设备还可应用于绿光 LED、红光 LED、深紫外 LED,以及 Mini LED、Micro LED、功率器件等诸多新兴领域,MOCVD 设备的市场规模会有望进一步扩大。

3、行业地位

刻蚀设备及 MOCVD 设备行业均呈现高度垄断的竞争格局,中微公司是我国半导体设备企业中极少数能与全球顶尖设备公司直接竞争并不断扩大市场占有率的公司,是国际半导体设备产业界公认的后起之秀。

(1)刻蚀设备行业

全球刻蚀设备市场呈现垄断格局,泛林半导体、东京电子、应用材料占据主要市场份额。

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公司在国内刻蚀设备市场中有突出市场竞争力,近期两家国内知名存储芯片制造企业采购的刻蚀设备台数订单份额情况如下:

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公司自主研发的刻蚀设备正逐步打破国际领先企业在国内市场的垄断,已被海内外主流集成电路厂商接受。

(2)MOCVD 设备

2017年以前 MOCVD 设备主要由维易科和爱思强两家国际厂商垄断。2017 年以来公司的 MOCVD 设备逐步打破上述企业的垄断。根据 IHS Markit 的统计,

2018年公司在全球氮化镓基 LED MOCVD 设备市场占据主导地位。公司自主研发的 MOCVD 设备已被三安光电、华灿光电、乾照光电等多家一流 LED 制造厂商大批量采购。

4、竞争优势

(1)创始人及技术团队优势

中微公司的创始人、董事长及总经理尹志尧博士在半导体芯片和设备产业有 35 年行业经验,是国际等离子体刻蚀技术发展和产业化的重要推动者。在创办中微公司以前,尹志尧博士于 1984 年至 1986 年间供职于英特尔,从事核心技术开发工作;于 1986 年至 1991 年间在泛林半导体负责领导若干重点产品的刻蚀技术开发;于1991年至2004年间在应用材料担任高级管理职务,包括企业副总裁、刻蚀产品事业部总经理、亚洲总部首席技术官。尹志尧博士是 89 项美国专利和 200 多项其他海内外专利的主要发明人。2018 年美国 VLSI Research 的全球评比中,中微公司董事长尹志尧博士与英特尔董事长、格罗方德 CEO 一起被评为 2018 年国际半导体产业十大领军明星(All Stars)。

中微公司的其他联合创始人、核心技术人员和重要的技术、工程人员,包括杜志游博士、倪图强博士、麦仕义博士、杨伟先生、李天笑先生等 160 多位各专业领域的专家,其中很多是在国际半导体设备产业耕耘数十年,为行业发展做出杰出贡献的资深技术和管理专家。他们在参与创立或后续加入中微公司后,不断创造新的技术、工艺和设计,做出了不可替代的贡献。

截至 2018 年末,公司共有研发和工程技术人员 381 名,占员工总数的 58%,涵盖了等离子体物理、射频及微波学、结构化学、微观分子动力学、光谱及能谱学、真空机械传输等相关学科的专业人员。一支具有创造力和契而不舍精神的创始人及技术团队,保证了公司产品和服务不断创新改进。

(2)研发优势

半导体制造对设备的可靠性、稳定性和一致性提出了极高的要求,导致半导体设备行业技术门槛较高,行业新进入者需要经过较长时间的技术积累才能进入该领域。

公司积累了深厚的技术储备和丰富的研发经验,这一优势保证了公司产品和服务的不断进步。截至 2019 年 2 月 28 日,公司已申请 1,201 项专利,已获授权专利 951 项,其中发明专利 800 项。公司先后承担了五个国家科技发展重大专项研发项目,是执行国家科技发展重大专项的标杆单位。公司已顺利完成四个等离子体刻蚀机的开发和产业化项目。目前正在执行的第五个研发项目已提前两年达到预定技术指标。在刻蚀设备方面,公司成功开发了低电容耦合线圈技术、等离子体约束技术、双反应台高产出率技术等关键技术。在 MOCVD 设备方面,公司新开发的 Prismo A7 设备拥有双区可调

控工艺气体喷淋头和带锁托盘驱动技术,以实现优良的波长和厚度均一性指标。

公司始终保持大额的研发投入和较高的研发投入占比,最近三年累计研发投入达到 10.37 亿元,占营业收入的比重平均为 32%。

(3)客户合作稳定

半导体设备制造商的售后服务尤为关键,关系到设备能否在客户生产线上正常、稳定地运行。相较于国际竞争对手,公司在地域上更接近主流客户,能提供更快捷、更经济的技术支持和客户维护。公司在 VLSI Research 2018 年度全球芯片设备“客户满意度”调查多项排名中位居前列,包括全球晶圆制造设备供应商排名第三、芯片制造设备专业供应商排名第二、薄膜沉积设备供应商排名榜首,体现了公司在客户认证及服务方面的优势。

(4)全球化采购体系优势

公司建立了全球化的采购体系,与全球超过 450 家供应商建立了稳定的合作关系,其中包括 90 家关键供应商。凭借公司自主技术创新的优势,公司在国内培育了众多的本土零部件供应企业。稳定的供应体系保障了公司的产品和服务水平的持续提升。

(5)产品性价比优势

公司等离子体刻蚀设备通过采用双反应台技术增加了产能输出,有效降低客户的成本。公司的 MOCVD 设备 Prismo A7 可配置多达 4 个反应腔,可以同时加工 136 片 4 英寸晶片或 56 片 6 英寸晶片,工艺能力还能延展到生长 8 英寸外延晶片,每个反应腔都可独立控制,这一设计可以实现卓越的生产灵活性,有效提高了客户的生产效率。

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财务状况

公司营业收入从2016 年的6.10亿元增长到2018年的16.39亿元,年复合增长率达164.00% ,其中2018年同比增速达68.66%。2016-2018年,公司实现净利润分别为-2.39亿元、0.30亿元、0.91亿元,2017年扭亏为盈后,2018年同比增长率达203.61%。

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2016 年-2018 年期间费用率从82.39%降至28.53%,总体保持在一个合理水平。公司综合毛利率整体保持在较高水平,2018年公司实现营业毛利2.59亿元,毛利率42.52%。

公司主营业务盈利状况良好且持续增强,营业收入和经营利润均呈持续增长态势。

主营业务收入产品构成:

公司主营业务收入按产品分类如下:

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2016-2018年,随公司业务规模扩大,公司半导体专用设备收入逐年增长。2016、2017 和 2018 年度,公司专用设备业务收入分别为 48,803.93 万元、82,580.62 万元和 139,767.14 万元,占主营业务收入的比例分别为 80.07%、84.99%和 85.29%。

其中,公司刻蚀设备、MOCVD 设备的合计销售收入分别为 48,593.68 万元、81,927.81 万元和139,767.14 万元,占专用设备销售收入的比例分别为 99.57%、99.21%和 100.00%。公司其他设备收入为 VOC 设备的销售收入。

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主营业务收入的地区构成情况如下:

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公司产品销售主要集中在大陆地区和台湾地区,2016、2017 和 2018 年度,来自中国大陆和中国台湾合计的销售收入占主营业务收入的比例分别为 88.98%、95.38%和 95.35%。

公司来源于中国大陆地区的收入快速增长,占营业收入的比例也迅速2016 年的 57.43%提升至 2018 年的 83.89%,主要原因为:(1)公司 2017 年度成功推出 Prismo A7 设备并迅速占领国内市场,根据 IHS Markit 的统计,2018 年公司在全球氮化镓基 LED MOCVD 设备市场已占据主导地位;(2)2018 年大陆地区客户投资规模扩大,对刻蚀设备的需求也大幅回升。

公司其他国家和地区收入占比较低,2016、2017 和 2018 年度,来自国外销售收入占主营业务收入的比例分别为 11.02%、4.62%和 4.65%,主要集中在韩国、新加坡和欧洲地区。

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募投项目简要分析

该次募集资金扣除发行费用后将按轻重缓急顺序投资于以下项目:

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公司风险

1、研发投入不足导致技术被赶超或替代的风险

公司所处的半导体设备行业属于技术密集型行业,半导体关键设备的研发涉

及等离子体物理、射频及微波学、结构化学、微观分子动力学、光谱及能谱学、真空机械传输等多种科学技术及工程领域学科知识的综合应用,具有产品技术升级快、研发投入大、研发周期长、研发风险高等特点。

如果公司未来研发资金投入不足,不能满足技术升级需要,可能导致公司技术被赶超或替代的风险,对当期及未来的经营业绩产生不利影响。

2、受宏观经济波动和下游需求影响大

近年来,在持续旺盛的下游市场需求的推动下,晶圆厂和 LED 芯片制造商扩产积极,景气程度向设备类公司传导,刻蚀设备、MOCVD 设备行业整体呈现快速增长态势。

但半导体设备行业受下游半导体市场及终端消费市场需求波动的影响较大,其发展往往呈现一定的周期性,如果未来宏观经济疲软,终端消费市场的需求尤其是增量需求下滑,半导体制造厂商将会减少半导体设备的采购,因此本行业面临一定的行业波动风险。

3、市场竞争风险

目前国内半导体设备市场主要由欧美、日本等国家和地区的国际知名企业所占据。近年来随着我国对集成电路及装备业的高度重视,加大支持力度,我国半导体设备行业技术水平不断提高,国产设备在产品性价比、售后服务、地缘等方面的优势逐渐显现。我国半导体设备厂商的逐步崛起,可能引起竞争对手的重视,使得竞争加剧。半导体设备市场的快速增长以及我国市场的进口替代预期,还将吸引更多的潜在进入者。因此,公司面临市场竞争加剧的风险。

4、客户集中度较高的风险

经过多年的努力,公司产品已经成功进入了海内外知名芯片制造企业的供应链体系。近三年,前五名客户收入占当期营业收入总额的比重分别为 85.74%、74.52%和 60.55%,占比逐年降低,但客户集中度仍然较高。虽然公司与主要客户的合作关系较为稳固,且随着公司加大市场推广,公司的客户及产品结构日趋多元化,但客户集中度较高可能给公司的经营带来一定风险。如果主要客户的生产经营发生重大问题或财务状况出现恶化,或者下游个别晶圆厂和 LED 芯片制造商的后续投资不及预期,对相关设备的采购需求减弱,这将影响公司的订单量,从而会对公司的产品销售和应收账款的及时回收等产生不利影响。


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