加速装置

盛美上海研究报告制程工艺持续提升,平台工

发布时间:2022/9/5 15:57:22   
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(报告出品方/作者:西部证券,贺茂飞)

一、国内湿法设备龙头,差异化技术拓宽产品线

1.1公司概况:国内湿法清洗设备龙头,产品覆盖逻辑、存储、功率和先进封装领域

盛美上海专注半导体设备技术创新,半导体湿法清洗设备已进入国际国内半导体前道晶圆制造和后道先进封装及化合物半导体领域。公司成立于年,其后创造性地研发出全球自主知识产权的SAPS、TEBO兆声波清洗技术、Tahoe单片槽式组合清洗技术以及Semi-Critical清洗技术,工艺性能追平国际厂商,并逐步奠定本土清洗设备龙头地位。基于差异化战略,产品逐渐覆盖半导体清洗设备、先进湿法封装设备和半导体电镀设备及炉管设备,并成功导入SK海力士、华虹集团、长江存储、中芯国际、士兰微及长电科技等国内外一线逻辑、存储、功率和先进封装大厂。近年来,公司逐步布局化合物半导体等新兴市场,已开发出一系列湿法工具组合,未来在现有GaN镀铜设备和先进封装湿法设备基础上,年将推出两款新化合物半导体清洗设备。

截至年末,控股股东美国ACMR合计持股82.5%,实际控制人为HUIWANG博士,为公司核心技术人员并负责公司整体战略规划。上海集成电路产投、浦东产投、张江科创投等产业资本,芯维咨询、尚荣创新、金浦投资等一级明星机构均持有公司股份。

实际控制人:公司控股股东为美国ACMR,创始人HUIWANG,精密工学博士,曾获上海市“浦江人才计划”,现任盛美上海董事,ACMR董事,首席执行官。截止年底合计持有ACMRA类股0.94%,B类股67.63%,合计持有44.62%投票权,通过ACMR间接持有盛美上海82.5%的股份,为公司实际控制人。

国有股东:公司共有上海集成电路产业投资基金、浦东产业投资基金和张江科创投资3名国有股东,分别隶属于上海市国有资产监督管理委员会和浦东新区国有资产管理委员会,分别持有公司股份1.06%/1.06%/0.39%。

员工持股平台:芯时咨询和芯港咨询分别持股0.41%和0.19%,均为员工持股平台,执行事务合伙人均为芯代管理咨询(上海)有限公司。

其他股东:芯维(上海)咨询、海通旭初、尚融创新、无锡国联产业投资四家私募基金管理人分别持股1.1%/0.53%/0.48%/0.44%。

盛美上海分别控股香港清芯、盛美无锡、盛帷上海、盛美韩国、盛美加州5家子公司,参股盛奕科技、石溪产恒投资基金、青岛聚源。各子公司分别从事半导体设备研发、销售、售后服务以及原材料采购等业务。

1.2主营业务:基于差异化、平台化战略,涉足清洗设备、电镀设备、先进封装湿法设备和立式炉管设备

盛美上海采用差异化技术、平台化战略,产品主要包括半导体清洗设备、电镀设备、先进封装湿法设备和立式炉管设备。

半导体清洗设备:根据公司公告,公司年销售清洗设备54台,同比增长54.3%,营收增长29.4%至10.56亿元,占比65.14%,仍为公司主力营收产品。产品包括SAPS/TEBO单片清洗设备、槽式清洗设备、Tahoe单片槽式组合清洗设备、Semi-Critical清洗设备、前道刷洗设备、单片背面清洗设备等7种型号,未来有望拓展至10种,随着后续应用于3D存储和逻辑电路的CO2和IPA干法工艺陆续推出,公司全系列清洗设备可以涵盖90%以上清洁制程工艺。主要应用于芯片制造薄膜沉积前后、干法刻蚀前后、离子注入灰化、化学机械研磨及抛光外延前后清洗及光刻胶剥离、金属薄膜去除、晶圆背面湿法刻蚀、芯片制造前中后段刷洗等工艺过程。

电镀设备:根据公司公告,年公司交付20台ECP设备,其中6台前道铜互联工艺设备(ECPmap),其余为后道先进封装电镀设备(ECPap)。公司产品包括前道铜互联电镀设备(UltraECPmap)、后道先进封装设备(UltraECPap)及第三代半导体设备(UltraECPGⅢ)3种型号,产品可用于逻辑电路和存储电路双大马士革镀铜工艺和先进封装PillarBump、RDL、HD、Fan-out和TSV深硅刻蚀中铜、银、金锡等电镀工艺,产品已进入中芯国际、华虹集团及长江存储等客户。

先进封装湿法设备:根据公司公告,年先进封装设备实现销售43台,营收2.18亿元,实现同比.0%的翻倍增长。在先进封装环节,公司凭借清洗、涂胶、显影、去胶、湿法刻蚀等设备实现对先进封装湿法工艺全覆盖。已获得先进封装大厂长电科技、通富微电、Nepes和WaferWorks等厂商重复订单。

立式炉管设备:年公司立式炉管设备在年1台DEMO机基础上成功实现7台套小批量出货。常压炉可用于热扩散掺杂、薄膜氧化、高温退火;低压炉可实现多晶硅、氮化硅、氧化硅等不同类型薄膜在晶圆表面沉积,公司立足当前LPCVD炉管设备,逐步向氧化炉、扩散炉及ALD沉积设备拓展,持续丰富产品矩阵,有望在未来持续为公司营收增长添加新动力。

其他设备:公司无应力抛光技术(SFP)包括前道铜互联抛铜设备和后道先进封装无应力抛铜设备,分别应用于5nm及3nm技术节点以下铜互联工艺和先进封装3DTSV、2.5D硅中介层、RDL和HDFan-out等工艺金属层平坦化,目前已通过先进封装客户工艺测试并收到重复性订单。

通过不断丰富产品矩阵,盛美上海逐步实现了客户群的多元化。截至年末,公司包含四大客户群:①头部前道制造商,如中芯国际、华虹集团、上海华力微电子等逻辑厂商,长江存储、长鑫存储、SK海力士等存储厂商以及全球领先的功率电源IC供应商。其中华虹集团和华力微电子是公司最大客户,合计占销售额28%,订单已覆盖公司所有产品组合,并与公司上海团队密切配合,成为公司新产品首批验证客户之一。长江存储是公司第二大客户,销售额占比21%,已成为顶级清洗设备供应商。②中国新兴半导体客户,包括电源管理器、模拟、CMOS图像传感器、化合物半导体等其他二三线厂商如士兰微等;合计占比营收10%左右;③先进封装厂商,包括长电先进、通富微电、中芯长电、Nepes和WaferWorks等顶级客户,占营收占比14%左右;④半导体硅片制造及回收厂商和科研院所,包括中国科学院微电子研究所、上海集成电路、华进半导体等。

1.3财务分析:产品拓展叠加新客户导入,驱动销量和营收快速增长

随着产品生态逐渐丰富,客户资源不断导入,公司营收规模快速扩张,盈利水平显著提升。营收端:年全年营收达16.21亿元,同比增长66.0%;出货金额23.21亿元,同比增长%;归母净利润2.66亿元,同比增长35.3%;扣非归母净利润1.95亿元,同比增长.7%;年~年公司营收分别为2.54/5.5/7.57/10.07/16.21亿元,CAGR为58.6%。

销量和营收快速增长,主要得益于客户群的扩大、产品性能提升叠加差异化产品解决方案、产品交付周期控制和不断增长的生产规模。在新技术和新产品的推动下,年四季度单季实现营收5.33亿元和出货7.3亿元,均创出单季历史新高。其中,清洗设备实现稳健增长,电镀设备、先进封装湿法设备以及立式炉管设备实现快速增长。

营收结构:半导体清洗设备营收占比65%,营收稳定增长,其他营收总计占比35%,20年以来其他设备营收增速高于清洗设备。公司半导体清洗设备收入主要来自于单片湿法清洗设备和槽式清洗设备(包括SAPS单片清洗设备、TEBO单片清洗设备和Tahoe单片槽式组合清洗设备),~年清洗设备营收占比分别为:91.11%/82.62%/81.02%/65.14%;清洗设备占比减少主要系其他产品快速放量,营收快速增长所致;~H1单片设备营收占清洗设备总营收分别为:%/88.13%/87.72%/89.74%,单片清洗设备占清洗设备营比例趋于稳定,仍是营收增长的主要动力。

电镀设备、先进封装湿法设备、立式炉管设备占比快速上升。将营收结构进一步细分:

1)电镀设备营收从年万元增至年2.74亿元,营收占比从2.16%增至16.88%;得益于公司ECP产品性能快速提升以及新客户的快速导入;2)先进封装湿法设备营收从年万元增至年2.78亿元,营收占比从4.79%增至13.44%;主要系行业寻求封装创新以推动更高性能,先进封装市场快速发展,叠加公司是唯一能同时提供全套湿法设备和电镀设备公司,能提供一系列先进封装组合工具;3)立式炉管设备20年开始出货,年全年已向客户交付7台炉管设备,随着更多立式炉产品推出,预计将为公司营收带来更大贡献。

利润端:公司~年归母净利润由0.11亿元快速增长至2.66亿元,CAGR高达.75%,年扣非净利润-.8万元,年首次转正为万元,年扣非净利润1.亿元,-年CAGR达.7%,归母净利润和扣非归母净利润均远高于营收增速,反映出公司盈利能力提升明显。另一方面,公司销售毛利率稳定在43%左右,销售净利率由年的4.28%提升至年的16.43%,年一度达到20%左右,主要系年公司新产品处于市场推广和快速放量期,影响公司整体利润率。

毛利端:与同行业可比公司北方华创、至纯科技、芯源微相比,公司整体毛利维持在较高水平。公司整体毛利率在年达到45.14%最高点后,年和年逐步走低达到年的42.53%。拆分来看,公司半导体清洗设备毛利率常年保持在45%左右稳定状态,先进封装湿法设备和半导体电镀设备毛利率较低,且年开始处于初步放量状态,前期推广叠加产品出货占比逐渐走高,导致公司毛利逐渐下滑。

费用端:公司期间费用率逐步走低,随着公司营收规模快速增加,基于规模效应和品牌效应,公司销售费用率、管理费用率及财务费用率逐渐走低,随着公司对研发的投入加大,研发费用率逐步走高。

存货和合同负债:存货及合同负债显著增长,截至年末,公司存货及和合同负债分别达到14.43亿元和3.64亿元,同比增长.8%和.5%;由于公司是根据市场预测和客户意向合同进行原材料和产品备货,且公司发出商品占库存比重50%以上,产品库存、原材料库存占比较低,合同负债快速增长,确保中短期业绩高速增长。

客户结构:客户全球化战略初见成效,年基于客户全球化战略,公司将市场从中国大陆地区扩展至亚洲其他地区及美国和欧洲地区,公司扩大了客户群,提高产品产能,已成功获得来自美国全球性头部半导体厂商、全球领先IDM厂商以及亚洲等5家主要半导体厂商订单,年中国大陆区域内主营业务收入15.29亿元,同比增长58.88%,营收占比94.32%,中国大陆地区为主要营收来源和增长火车头,大陆外营收.9万元,同比增长41.14%,营收占比5.68%,区域突破初见成效。

1.4研发实力:核心成员研发及产业经验丰富,加速新技术产业化

盛美上海研发人数逐步增加,研发人员占比近一半,技术研发转化率高。截至H1,公司员工合计人,研发人员人,占比44.99%,公司总计应营收16.21亿元,总人数按公司招股书计算为人,人均创收万,与同行业可比公司相比,具有较高的研发成果转化率。截至Q4,公司拥有已获授权专利项,其中境内授权专利,境外授权专利项(发明专利项,实用新型专利3项)。

公司高管及核心技术人员均拥有QuesterTechnologyInc、英特尔、AMI、惠普等国外半导体企业技术研发工作经历并担任重要职位,首席执行官HUIWANG曾为上海市“浦江人才计划”获得者。董事兼总经王坚,成功研发出无应力抛铜技术和电化学镀铜技术,申请发明专利余项,负责多项重大科研项目。公司高度重视研发投入、研发投入力度强于本土其他半导体设备企业。~年研发费用分别为:万元/万元/万元/1.4亿元/2.亿元,平均年复合增长率达52%。

基于公司的创新环境和理念,吸引了一批经验丰富的研发人员。公司产品研发以核心团队为主导,公司拥有一支20~30人稳定的、从业经验丰富的核心研发团队,大多在职时间10年以上。同时通过与国内外高校联合培养,同时基于国内和韩国研发团队,积极吸纳海内外有志之士,实现公司研发人才的良性循环。

公司自成立以来一直以差异化竞争为基本战略、走独立自主创新研发路线,并在韩国建立研发团队,结合中国本土和国外各自优势,共同研发差异化相关技术:

半导体清洗设备领域:在单片清洗设备领域,公司区分于市场主流的二流体技术,采用兆声波技术,先后分别研发出全球首创的单片SAPS技术、TEBO技术和Tahoe单片槽式组合清洗技术,可应用于45nm及以下技术接节点晶圆清洗工艺,成功解决了刻蚀后有机沾污和颗粒清洗难题、兆声波在晶圆表面分布不均的问题,并大幅减少浓硫酸等化学试剂使用量。加上近期推出的Semi-Critical工具,公司清洗设备可覆盖90%以上清洗制程工艺。

先进封装湿法设备:采用差异化竞争策略,公司以客户需求为导向,额外开发出了SAPS兆声波、二流体纳米喷射、刷子刷洗、高压液体喷射等技术,用于对旋转喷淋技术的补充。

半导体电镀设备:1)创造性采用第二阳极电场控制技术,解决了在更大电镀液流量下实现平稳电镀难题。同时自主研发橡胶环密封技术,实现更好的密封性,避免电镀液泄露问题。2)采用新型电流控制方法,创造性开发出多阳极局部电镀技术,实现在超薄籽晶上完成无孔穴填充及填充后更好的铜膜沉积均匀性。

半导体抛铜设备:公司首次提出无应力抛光SFP概念,在抛除晶圆表面金属膜的过程中,摒弃机械压力,避免了抛光过程中对金属布线层的损伤。设备具有无应力、化学可回收使用、降低使用成本和工艺环保等优点。

与一线厂商长期稳定合作,加深市场洞察,加快技术落地。公司研发以国际技术动态、客户需求为导向,研发新工艺、新技术并联合下游厂商(如:华虹集团)完成相关技术验证,把研发成果快速产业化并推向市场。年在现有国内外客户基础上,公司分别获得某亚洲集成电路制造商双大马士革电镀设备DEMO机订单,开展联合产线验证;此外获得某国际半导体制造商在中国工厂的SAPSDEMO机订单。

1.5募投项目:募集资金用于产能扩充,持续提升制程工艺,完善产品矩阵

市场拓展:公司以中国大陆芯片企业制造需求为立足点,重点面向大陆客户需求,提高现有产品组合的市场占有率,为加快产品推向市场化进程,公司采用多客户、多产品策略同步推进验证工作,加速产品和新客户导入进程。同时基于现有韩国、中国台湾客户基础上,紧跟全球芯片制造生产拓展计划,提高中国大陆以外国际市场占比。

产品研发:1)公司继续加大研发投入力度,搭建更好验证环境和设备仪器平台,为后续技术突破和产品创新提供重要保障;2)公司在现有产品基础上,根据市场机客户需求,持续优化并细分产品,开发不同硬件,提高产品应对不同工艺的性能;3)及时洞察客户未来需求,定义下一代产品的技术指标和路线,提前开启技术预研;4)拟通过并购国内外清洗设备、芯片制造、封装测试及化合物半导体等设备厂商或与国内外厂商合作开发,丰富公司产品矩阵、提升市场占有率。(报告来源:未来智库)

盛美上海本次合计拟募集资金19.82亿元,分别用于半导体设备研发与制造中心、高端半导体设备研发项目和补充流动资金7/4.5/6.5亿元,分别占募集资金比重35.3%/22.7%/32.8%。

盛美半导体设备研发与制造中心:本项目拟投入7亿元,基于公司全球化发展战略,公司基于已掌握的先进兆声波湿法工艺及核心机电软技术,快速实现槽式清洗设备、立式炉管设备等关联工艺设备集成开发与量产,从而建立起湿法和干法并举的产品组合,以满足全球不断增长的订单规模;同时将现有成熟设备与相关技术导入临港研发与制造中心,成立先进制造与智能化示范基地。该项目历时3年,届时将加强公司应对集成电路、先进封装产业对设备持续迭代升级需求,为公司提高市占率、扩大领先优势巩固基础。

随着定增产能持续落地,有望突破公司产能瓶颈。截至Q3公司产能利用率已超%,现有产区产能已不足以支撑公司持续增长的订单量,成为制约公司未来收入增长的瓶颈。随着IPO及募投产能的落地,预计公司年产能可达27亿,有望突破公司产能瓶颈。

二、差异化、平台化、全球化“三轮”驱动,造就平台型龙头

2.1湿法清洗设备性能比肩国际厂商,市占率国内领先

半导体清洗设备主要用于硅片制造、晶圆加工和封装工艺中杂质的去除,提高芯片良率和芯片产品性能。随着芯片制程工艺提升,芯片对表面污染物的敏感性急剧增高,微小杂质也可能直接影响芯片良率,因此对晶圆表面污染物的控制越发严格,每一步光刻、刻蚀、沉积、电镀等工艺前后都需要清洗工序保证污染物在工艺要求范围内。

当前主流半导体湿法清洗技术主要分为:①以国内企业如北方华创、至纯科技为主的二流体清洗技术、批式旋转喷淋清洗技术以及超声波清洗技术;②以国际巨头企业为主的化学药液清洗配合氮气雾化水物理清洗;③以盛美上海为主的兆声波清洗技术;④刷洗技术和溶液浸泡法。二流体技术、超声波清洗技术容易损伤晶圆表面结构,批式旋转喷淋技术和溶液浸泡法容易造成晶圆交叉污染,刷洗技术只能去除大颗粒污染物,且对晶圆造成损伤。兆声波清洗技术能精确控制晶圆表面能量分布和控制空穴气泡,可用于精细晶圆结构清洗。

公司通过自主研发的SAPS和TEBO兆声波单片清洗技术,有效解决了能量在晶圆表面均匀分布及避免损伤晶圆表面微结构的全球性难题。在此基础上为兼容效率和工艺性能,创造性开发出Tahoe单片槽式组合清洗设备,同时减少了硫酸使用量。近期公司进一步推出Semi-Critical清洗工具,叠加即将推出的CO2干燥技术和先进高温IPA干燥技术,整个清洗产品组合将覆盖90%以上清洗工艺步骤。

关于兆声波技术,其主要优势在于对30nm及以下颗粒额清洗性能要远优于二流体技术。28/14nm及以下性能优势更加突出,针对3D结构如沟槽或深沟小颗粒,二流体法基本无法清洗,盛美清洗设备兼容二流体技术和SAPS或者TEBO配置,实际应用可根据客户的真实需求来决定,平面结构大颗粒可使用二流体技术,高深宽比结构及小颗粒可使用兆声波技术。

未来,逻辑器件在3/2nm之后必然会走3D架构,DRAM存储也会走3D架构,3DNAND已经是3D架构,未来3D结构的清洗将是个世界性难题,公司的兆声波技术加上公司正在开发的超临界干燥及先进IPA干燥技术,可以为未来的3D结构清洗及干燥提供最理想的解决方案。

单片清洗设备占据占据市场主要份额,其中前道清洗设备市场规模高于后道先进封装设备市场规模,但先进封装市场成长性优于前道设备市场。1)根据SEMI统计,全球和中国大陆半导体清洗设备市场规模从年15.7/1.65亿美元增长至年的47.65/9.35亿美元,CAGR为14.9%/24.2%,中国半导体清洗设备市场增速远高于全球平均增速,其中湿法清洗设备占比90%以上;2)按应用市场分类,前道半导体清洗设备市场份额占比80%以上,主要以刻蚀、薄膜业务为主,分别占比43%和35%,后道先进封装市场规模占比较低,但未来增速可期。据Gartner统计,年全球封装市场规模亿美元,其中先进封装市场亿美元,预计到年将分别增长至亿美元、亿美元,CAGR分别为4.0%、6.6%,随着“先进封装摩尔定律”要素已齐备,先进封装在半导体制造中占比将会越来越高。考虑到先进封装市场技术门槛相对较低、国内厂商与国外差距较小,预期未来将极大推动公司业绩增长。

全球半导体清洗设备市场格局较集中,主要被日本等国外企业垄断,年排名前四的厂商市场规模合计占比90%以上,盛美上海已成功实现半导体清洗设备国产替代,在国产清洗设备中占据绝对主导地位。年盛美半导体清洗设备全球市占率约为5%,国内市占率达30%。据中国国际招标网统计,年前9个月盛美分别中标华虹宏力已招标机台31台中的7台,占比22.6%;中标长江存储台招标清洗设备中的30台,占比18.9%。根据长江存储近期清洗设备采购情况统计,单笔招标设备数量,盛美股份可占据50%以上份额。未来,公司凭借技术优势、品牌优势、产品组合优势,国内市场份额有望提升至50%以上,国际市场份额有望达到20%~30%。

盛美半导体湿法清洗设备产品性能比肩国际厂商,与国内厂商相比性能处于前列。公司自研的SAPS兆声波清洗技术、SAPS氢气-功能水技术、TEBO兆声波清洗技术、TEBO及气体雾化二流体集成清洗装置、单片槽式组合Tahoe高温硫酸清洗技术均达到国际领先水平并进入量产。以上核心技术推动客户产品良率和降低成本方案取得显著效果,使得公司产品在市场中能够持续保持竞争优势。

2.2电镀设备ECP打破国外垄断,切入晶圆前后道制程

半导体电镀设备是在芯片制造过程中,将电镀液中的金属离子电镀至晶圆表面形成金属互联。目前由于铜导线可显著降低互联阻抗、降低功率损耗和成本、提高器件整体性能等,铜互联工艺逐渐替代铝互联工艺,半导体镀铜设备也逐渐被广泛使用,除此之外还有锡、锡银合金、金、镍等金属也被应用于沉积工艺,但铜互联工艺目前占据主导地位。

公司半导体电镀设备主要分为前道铜互联电镀设备和后道先进封装电镀设备以及化合物电镀设备。1)前道电镀工艺:为了配合沉积、刻蚀和清洗等工序完成铜互连线,需要采用电镀设备在晶圆上沉积一层致密的、无孔洞、无缝隙的均匀分布的铜;2)后道电镀工艺:为完成晶圆级封装,在硅通孔、重布线、凸块工艺中需要使用电镀设备沉积铜、锡、银、金等金属。3)在化合物领域的金凸块、薄膜沉积、深孔加工以及RDL、UBM工艺中都需要电镀设备辅助。

前道晶圆制造电镀设备领域,公司采用多阳极局部电镀技术的新型电流控制方法实现超薄籽晶层上的无孔穴填充,并进一步对调整不同阳极电流,在填充后更好的实现铜膜沉积厚度的均匀性,成功打破LAM对全球市场的垄断。后道先进封装电镀领域,公司独辟蹊径,在现有设备工艺性能的基础上,通过独创第二阳极控制技术,实现在更大电镀液流量下电镀平稳性,更好地控制晶圆平边或缺口区域的膜厚均匀性,从而提高封装良率。具备了与国际一线厂商应用材料、LAM、日本EBARA和新加坡ASM同台竞争的实力。

半导体电镀设备市场大,国产化率低,国产替代空间广阔。电镀设备:1)用在前道的铜互连,目前只有LAM能生产,国内基本都从LAM进口;2)用在后道的先进封装,电镀设备难度高,只有美国应用材料、LAM、NEXX及日本EBARA4家能生产,其中NEXX、EBARA都是垂直式电镀设备,不能用于12寸晶圆。而水平电镀设备,只有盛美、LAM、应用材料材3家在做,基于公司的IP创造能力,结合客户需求进行相应技术开发,公司的电镀设备已进入国内华虹集团、中芯国际、长江存储及长鑫存储等主要大厂。

进军先进封装市场,进一步打开电镀设备增量空间。近些年,随着全球各大晶圆厂和封测厂大力加码先进封装市场,先进封装市场规模逐渐扩大。据YoleDeveloppement最新数据,年全球半导体厂商在先进封装领域资本支出总计达亿美元。市场份额来看,预计到年,超高密度扇出(UHDFO)、HBM(高宽带显存)、3D内存封装和有源硅中阶层将占据50%以上市场份额,同时3DNAND、嵌入式硅桥、3DSOC和HBM复合增长率将达20%以上,市场增速可期。

2.3深度绑定国内一线客户,积极拓展二三线和国际客户,客户逐步多元化

公司与华虹深度合作,共同开展技术研发、产品验证工作,加速产品量产和技术迭代。自年获得华虹首台TEBO兆声波单片清洗设备DEMO机订单,双方合作逐步加深,产品线逐步从单片清洗设备延申至槽式清洗设备、单片槽式组合清洗设备,进一步导入半导体电镀设备、先进封装湿法设备和炉管设备等,公司向华虹集团供应了几乎所有设备。华虹集团常年为公司第二大客户,占销售额比重27%左右,近两年略有下降。随着华虹宏力、华虹无锡、上海华力等积极扩产,预期公司产品占比将持续提升。

国内客户认证加快,国外客户逐步导入,客户多元化战略效果显著。~公司前五大客户合计销售总额占比分别为:92.49%/7.33%/83.36%/54.97%。除深度绑定SK海力士、中芯国际、华虹集团及长江存储、长电科技等逻辑、存储、封测晶圆大厂外,公司积极拓展国内功率、电源管理、CMOS图像传感器、模拟及化合物半导体等二三线厂商。据公司财报会议,年公司国际化战略取得初步成功,第四季度公司分别获得美国某主设备厂商UltraCSAPS12腔清洗设备验证和生产订单;获得全球领先IDM厂两台UltraCPRStripper系统订单;以及一家全球半导体厂商和亚洲半导体制造商的清洗和镀铜设备订单,有望于年交付使用。

2.4布局上游,为持续快速稳健交付订单提供保障

半导体设备行业构建起了我国核心技术自主的产业支撑,半导体设备的可靠性和稳定性与零部件的性能、质量、精度密切相关,上游半导体零部件则是促进半导体设备行业高质量发展的关键。当前我国半导体核心部件国产化率仍然较低,企业自主研发能力较弱,上下游产业链联动不强,严重制约半导体设备的国产化进程。

半导体设备上游零部件具有小而散但壁垒高的特征。半导体设备零部件具有种类繁多、性能差异大的特性,零部件技术与底层科学机理联系紧密,多学科交叉,对高复合型技术人才要求高,加工工艺或原材料的微小差别就能导致性能上的巨大差异,因此行业技术壁垒高企。对底层机理的研究需大量研发投入,行业内企业只能专注于特定一个或几个领域进行纵向拓展,很少能出现平台型零部件企业,行业小而分散。并且认证壁垒极高,一旦获得下游半导体设备及晶圆厂认证成功,就不会轻易被替换。因此,在单独领域较容易形成垄断格局。

盛美上海主营业务成本主要由直接材料、人工成本及制造费用组成。~H1年直接材料成本分别占总成本94.3%/93.4%/94.7%/92.5%,随着公司规模扩大,原材料成本逐年增长。公司采购原材料主要包括:气路类、物料传送类、机械类、电器类等。半导体零部件占据设备总成本85%左右,但国产化率不到不足8%,半导体设备零部件按照服务对象主要分为全球半导体设备厂商或零部件采购及相关服务。根据VLSI数据,年全球半导体零部件市场规模约亿~亿美元,全球零部件领军供应商均被美日欧占据,其中美国和日本市占率分别为59.7%和26.7%。近10年全球前十大零部件供应商市场份额稳定在50%左右,但细分产品市场集中度往往达到80%~90%以上。

公司原材料价格稳中有降,供应商集中度逐步下降,供应多元化初见成效。基于原材料来源多元化,确保公司原材料成本保持平稳,~H1公司前五大供应商占比从32%将至23%左右,多元化供应战略见效明显。与同为以美国为研发主体的屹唐半导体相比,公司供应链集中度处于低位,国外供应商占比较低。

三、先进封装湿法设备逐步放量,炉管设备小批量出货,蓄势第二增长极

3.1先进封装市场平稳增长,本土厂商初露头角

后摩尔时代,先进封装属于必然选择。随着晶圆工艺制程逐步进入到物理极限,摩尔定律进程放缓,成本快速增长,以倒装、扇入/扇出型封装以及晶圆级、系统级封装为主的先进封装以其低成本、高性能等优势将重新定义封装产业链地位。台积电、三星以及英特尔等晶圆厂商先后入局先进封装领域,自台积电8年进入先进封装领域以来,已经推出了2.5D的CpWos、扇出型晶圆InFO和3DFaric三类先进封装技术;与谷歌和AMD共同研发3D堆叠晶圆级封装;英特尔推进3D“混合结合技术”;三星开发3D-TSV技术,可堆叠12个DRAM,同时研发出“X-cube”3D封装技术,可以实现不同芯片的有效堆叠。国内长电科技与中芯国际合资进军先进封装领域,目前其Fan-out、WLP、2.5D/3D先进封装业务已经占营收90%以上。

据Gartner统计,年全球封装市场规模亿美元,其中先进封装市场亿美元,预计到年将分别增长至亿美元、亿美元,CAGR分别为4%、6.6%,随着“先进封装摩尔定律”要素已齐备,先进封装在半导体制造中占比逐步增加。根据Yole数据,年中国先进封装产值29亿美元,全球市场占比11.9%;至年国产先进封装产值46亿美元,占全球市场份额14.8%,国内综合技术水平与世界一流水平尚有差距,当前封测作为国产半导体突破最具优势的子行业,将继续保持高速增长态势。

公司先进封装业务(除ECP、其他备件及服务)营收快速增长,后道电镀设备市场占比逐年提升。年公司先进封装业务营收同比增长%至2.33亿元,占总营收比重约14%。针对先进封装应用,公司具备提供全套湿法设备和电镀设备工具的能力,目前已获得某国际IDM厂商中国工厂的意向订单,随着先进封装变得越来越重要,国内初创封装公司陆续取得产能,预计后续先进封装设备将为公司收入带来坚实贡献,并且公司后道电镀设备覆盖市场份额将由当前7亿美元增长至15亿美元。

3.2立足炉管设备,发力薄膜领域,进一步打开市场空间

立式炉按照工艺条件和应用主要分为常压炉和低压炉,是集成电路制造过程关键工艺设备之一。其中常压炉主要完成参杂扩散、薄膜氧化、高温退火等工艺;低压炉主要完成如多晶硅、氮化硅、氧化硅等薄膜的晶圆表面沉积工艺,产品相对较小。公司基于UltraFn系列炉管设备,横向拓展工艺应用,针对不同工艺需求,进一步延伸至LPCVD、氧化炉、扩散炉以及ALD薄膜沉积领域,进一步拓展产品市场覆盖范围。

薄膜沉积设备工艺是指在晶圆上沉积一层功能薄膜。根据沉积原理不同可以化学沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)以及蒸发、旋涂等,一般来说CVD主要用于绝缘薄膜沉积,PVD工艺主要用于金属薄膜沉积。根据Gartner统计,年CVD设备市场规模约85亿美元,占薄膜沉积设备市场份额64%左右,其中LPCVD市场规模约15亿美元,ALD(原子层沉积)市场规模约17亿美元。PVD设备占比25%,MOCVD设备占比3%。进一步划分,炉管类CVD设备占比14%;非炉管CVD设备占比86%,其中等离子体CVD占非炉管CVD设备63%,ALD占24%。未来,随着晶圆工艺制程的推进,等离子体沉积(PECVD)和原子层沉积(ALD)将贡献主要增长点,预计到年,等离子体CVD(PECVD)和ALD将分别占据薄膜沉积设备市场份额51%和19%。

半导体行业整体高景气度,推升薄膜沉积设备需求增加。四大因素推动薄膜市场扩容:1)晶圆厂扩产带来设备需求;2)先进逻辑制程芯片的沉积工序增多,多重曝光技术拉动薄膜设备需求,目前基于EUV的7/5nm已成台积电营收主力,预计22年将投产3nm工艺;DRAM方面,据产业链消息,目前三星、SK海力士以及美光处于从1Y制程向1Z制程转换阶段,未来基于EUV的导入,制程将进一步延申至10nm;3)FLASH存储芯片级3DNAND成为主流,堆叠层数增加导致薄膜沉积工序增加;4)芯片结构复杂化,由此导致各设备份额的变化。

参考年各薄膜设备占比来,初步测算年公司炉管设备、LPCVD设备以及ALD设备市场份额分别为13亿美元、11.2亿美元、20亿美元。据Gartner数据,受益于先进制程GAA应用和存储器超深宽比薄膜技术需求,单片ALD设备市场规模将从年20亿美元增长至年34亿美元左右。其中单先进制程FinFET向GAA工艺转换即可推动ALD设备和EPI设备市场增加12亿美元。另根据MaximizeMarketResearch预测,年全球半导体薄膜沉积设备市场规模将达到美元,年均复合增长率13%以上。届时LPCVD和ALD设备市场规模合计将达到85亿美元左右。(报告来源:未来智库)

3.3前瞻性布局未来,切入化合物半导体领域

半导体衬底材料历经三个发展阶段,目前主要包括硅材料、GaAs、GaN和SiC材料。现阶段,全球半导体芯片和器件95%以上是以硅作为基础原材料生产的,硅基芯片市场规模超亿美元。随着物联网、5G时代到来以及新能源的逐步普及,以砷化镓、氮化镓和碳化硅为代表的第三代化合物半导体快速崛起并被广泛应用。集邦咨询指出,SiC和GaN在电动车(EV)和快充市场有相当大发展潜力,预计第三代功率半导体产值将从年9.8亿美元增长至年的47.1亿美元,CAGR为48%。

随着下游应用需求快速释放,国内第三代半导体器件进入快车道。第三代半导体主要应用于以5G、新能源、“碳中和”以及智能电网等为主的新兴产业领域。据赛迪顾问统计,年国内第三代半导体器件市场规模达86.26亿元,增长率为99.7%,预计到年,市场规模将突破亿元,CAGR达78.4%。

第三代半导体材料风头正劲,未来有望成为半导体产业发展新引擎。基于下游市场需求推动及国家政策扶持,国内第三代半导体投资方兴未艾,据CASAResearch统计,在年17笔扩产投资基础上,年共计24笔投资扩产项目,总投资金额达亿元(不含GaN光电子)。1)分材料统计,涉及SiC材料投资共17笔,金额亿元;GaN共7笔,金额共计亿元;2)分应用环节统计,衬底环节投资12笔(以SIC为主),涉及金额亿元;器件及模块环节共计15笔,金额亿元。

GaAS器件:GaAs器件产业链包括衬底、外延、芯片设计、晶圆制造、封测及下游应用市场。据Yole统计,~年GaAs器件市场规模快速增长,至年全球总规模达65.8亿美元。前瞻产业研究院预测,~年中国GaAs元器件市场CAGR将在15%左右,至年市场规模约亿元。1)GaAs衬底主要应用于射频、LED和激光二极管三大领域,据Yole统计,全球GaA晶圆市场规模将从年2亿美元增长至年的3.48亿美元,年复合增长率为10%。2)5G时代手机对PA的需求至少是4G时代2倍,带动RF总功率放大器面积和功率放大器数量增长,GaAs仍将占据主导地位。据Yole统计,全球射频GaAs芯片市场规模将从年29亿美元增长至年36亿美元以上;3)随着光通信、3D传感、面部识别及车载激光雷达的普及,以VCSEL为代表的光电子应用将为GaAs增长带来新驱动力。据Yole统计数据,全球VSCEL市场规模将从年11亿美元增至年27亿美元。

GaN器件:GaN因其禁带宽度大于2.2eV、导热效率高、能承受℃高温、能量密度更高和可靠性好等特性,是目前全球半导体研究前沿和热点。根据外延类型可以分为同质外延片和异质外延片(主导),其中蓝宝石衬底GaN可用于LED,硅基GaN可用于功率器件和射频器件,碳化硅基氮化镓可用于大功率LED、功率器件和大功率射频芯片。

GaN器件产业链包括衬底、外延、器件设计、制造和下游应用,据英飞凌预测,年GaN功率半导体整体市场规模可达13.2亿美元。1)GaN射频市场规模占据其主要应用市场,电力电子GaN占比10%左右;据Yole统计,年全球GaN功率器件市场规模.4万美元,预计将在年达到6.8亿美元,CAGR高达80%。2)GaN数据中心及电源市场成长动力十足。为提高数据中心电源效率,将会进一步促进氮化镓在数据中心的使用,Gartner预计年数据中心基础设施支出将增加6%至0亿美元。另据Yole数据,年GaN电源目标市场万美元,年达1.6亿美元,年将增长到2.4亿美元。

SiC器件:SiC具有高临界击穿电场、高临界迁移速率优势,是当前制造高温、高压、抗辐射功率器件综合性能最优的第三代半导体材料。下游大量应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域。产业链包括单晶材料、外延材料、器件、模块和应用五大环节。近年来随着下游应用规模不断扩大,SiC市场规模也随之扩大。据HISMarkit数据,年SiC功率器件市场规模约6.1亿美元,受新能源汽车、风电、光伏、储能等应用需求驱动,年全球SiC功率器件市场规模将达到30亿美元以上,年均复合增长率达30.4%。

盛美基于对未来的前瞻性研判,基于现有前道集成电路湿法和后道先进封装湿法工艺和技术,对现有产品系列进行拓展,可支持包括砷化镓、氮化镓和碳化硅在内的化合物半导体工艺,目前化合物半导体湿法工艺产品线包括涂胶设备、显影设备、光阻去胶设备、湿法蚀刻设备、清洗设备和金属电镀设备,并自动兼容平边或缺口晶圆。随着GaAs、GaN和SiC器件正成为未来电动汽车、5G通信系统和人工智能解决方案日益不可或缺的一部分,化合物半导体设备市场将会为盛美上海提供重要的增长机会。

四、盈利预测

清洗设备:我们认为未来1~2年:1)国内逻辑、存储及先进封装产线进入设备招标高峰期;2)公司逐步实现全系列干、湿法清洗设备工具全覆盖;半导体清洗设备将迎来国内市场空间和份额的双增长。公司在满足国内市场需求同时,不断加大国际市场开拓步伐,预计~年公司清洗设备营收将达18.9/26.5/34.4亿元,同比+60%/+40%/+30%;毛利率维持45%/44%/43.5%。

炉管设备:1)随着公司炉管设备交付并顺利验证,将为增厚公司业绩提供持续助力。公司即将推出LPCVD设备和应用于存储和逻辑电路先进制程的ALD设备,将进一步提升公司炉管设备覆盖空间至45亿美元。预计~年公司炉管设备营收将达0.53/1.06/1.8亿元,同比+%(同比年)/+%/+70%,毛利维持35%/40%/42%。

ECP设备:在化合物半导体管线上,公司已成功推出产品:①UltraECPGIII设备:年中交付客户,并满足客户工艺需求,后续有望获得重复订单;②UltraECPGIII8设备:于年底交付客户产线验证。未来上市产品:①UltraC碳化硅清洗设备:将于年下半年交付客户验证;②UltraC湿法刻蚀设备:将于年第三季度交付某重要客户,并进行产线测试。预计~年公司ECP营收将达2.73/4.9/7.1亿元,同比+80%/+60%/+45%,毛利维持40%/42%/44%。

先进封装设备:公司系全球唯一提供全套湿法设备和先进封装电镀设备的公司,随着先进封装逐步从后端制程延伸至前端制程,相关设备也将迎来价值量的重估。随着先进封装越发得到重视,国内外晶圆、封测以及初创封装公司积极扩产抢占先机,预计~年公司先进封装设备营收将达4.2/6.3/8.7亿元,同比+80%/+50%/+38%,毛利维持40%/41%/42%。

其他业务:其他业务主要包括备品备件业务、设备服务费用等,随着国内晶圆厂持续扩产及公司设备付运规模高速增长,备品备件业务及服务营收将持续增长,假设~年收入同比+70%/+50%/+34%,毛利率50%/52%/55%。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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