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中微公司专题研究:刻蚀+MOCVD龙头,内生外延协同打造设备平台
老范说评 / 2021-07-06 17:27 发布
一、刻蚀+MOCVD 龙头,技术驱动对标前沿科技
1.1 专注高端半导体设备
国内领先、世界排名前列的半导体高端设备制造商。公司自成立以来主要从事半导体设备的研发、生产和销售。公司以中国为基地,为全世界提供高端半导体微观加工设备。 主营业务为开发大型真空微观器件工艺设备,主要产品是刻蚀设备和 MOCVD 。刻蚀机用于半导体制程,客户涵盖台积电、中芯国际、海力士、华力微、联华电子、长江存储等; MOCVD 用于 LED 外延片制程,客户涵盖三安光电、华灿光电、乾照光电等。
技术更新迭代贯穿公司发展的各个阶段。公司 2004 年在张江高科科技园区启动运营, 以瞄准世界科技前沿,坚持自主创新为理念,不断推出先进半导体设备产品。2007 年, 公司推出首台 CCP 刻蚀设备,2012 年,首台 MOCVD 设备产品 Prismo D-Blue 研制成功,2018 年开始改进 Primo AD -RIE 并进入 5nm 生产线。公司产品在国际具有较高认可度,2019 年 5 月,中微公司在全球晶圆制造设备供应商中排名第三,在十大芯片制造 设备专业型供应商和专用芯片制造设备供应商中均位列第二。中微公司已经连续两年成为其中唯一一家中国本土的半导体设备公司。
内生外延,高端半导体制程新版图未来可期。目前,公司从三个维度对业务进行拓展布局规划:1)刻蚀设备领域作为核心竞争力,向薄膜、检测等关键设备领域扩展;2)扩展在泛半导体领域设备的应用; 3)持续关注其他新兴领域,考虑从设备制造向器件大规模生产,探索如环保设备及工业物联网设备等领域的市场机会。
技术驱动,专业认可度业内领先。公司两大主营业务刻蚀设备和 MOCVD 设备是半导体制造的核心工艺。薄膜沉积工艺是在晶圆上沉积一层待处理的薄膜,通过匀胶工艺把光刻胶涂抹在薄膜上,光刻和显影工艺随后把光罩上的图形转移到光刻胶,刻蚀工艺将光刻胶上图形转移到薄膜,去除光刻胶后,即完成图形从光罩到晶圆的转移。整个芯片制造流程需要数十次光罩,循环使用薄膜沉积、光刻和刻蚀三大工艺来将所有光罩的图形 逐层转移到晶圆上。
等离子体刻蚀设备分为电容性等离子体刻蚀设备和电感性等离体刻蚀设备。电容性等离子体刻蚀设备主要用于刻蚀氧化物、氮化物等硬度高、需要高能量离子反应刻蚀的介质材料。电感性等离子体刻蚀设备主要用于刻蚀单晶硅、多晶硅等材料。
中微刻蚀产品线逐步成熟,从 CCP 向 ICP 快速开拓。
(1) CCP 刻蚀设备:公司 CCP 刻蚀设备批量应用于国内外一线客户从 65nm 到 5nm 集成电路制造产线,其中在先进逻辑电路方面,公司已取得 5nm 及以下逻辑电路产线的重复订单;在存储领域,公司蚀刻设备已广泛用于 64 层及 128 层 3D NAND 产线, 并正在积极布局 DRAM 应用的工艺开发及验证。
(2)ICP 刻蚀设备
ICP 刻蚀设备 Primo nanova®是中微公司 2018 年正式发布的第一代电感耦合等离子体刻蚀设备。目前,中微公司 Primo nanova®产品已成功进入海内外十余家客户的晶圆产线,在领先的逻辑芯片、DRAM 和 3D NAND 厂商的生产线上实现大规模量产,2021 年 6 月 10 日公司第 100 台反应腔顺利交付。目前,公司研发的具有高输出率特点的双反应台 ICP 刻蚀设备 Primo Twin-Star®也已经在客户端完成认证,公司刻蚀设备产品种类不断完善,竞争力持续提升。
公司的刻蚀设备产品具有行业竞争优势,正逐步打破国际垄断。公司开发的 12 英寸高端刻蚀设备已运用在国际知名客户 65 nm 到 5 nm 等先进的芯片产线上;公司已开发出小于 5 nm 刻蚀设备用于若干关键步骤的加工,并已获得行业领先客户的批量订单。 公司正开发新一代刻蚀设备和包括更先进大马士革在内的刻蚀工艺,能够涵盖 5 nm 以下更多刻蚀需求和更多不同关键应用的设备。
在 ICP 方面,公司正在进行下一代产品的技术研发,满足 5nm 以下逻辑芯片、1X 纳米的 DRAM 芯片和 128 层以上 3D NAND 芯片的 ICP 刻蚀需求。
MOCVD 设备将超纯气体注入反应器中并精细计量以将非常薄的原子层沉积到半导体晶片上。含有所需化学元素的有机化合物或金属有机物和氢化物的表面反应为晶体生长创造条件,形成材料和化合物半导体的外延。
Prismo A7:公司的 MOCVD 设备 Prismo A7 设备已在全球氮化镓基 LED MOCVD 市 场中占据领先地位;
Prismo HiT3:2020 年,公司推出了用于制造深紫外光 LED 的高温 MOCVD 设备 Prismo HiT3,已在行业领先客户端用于深紫外 LED 的生产验证并获得重复订单;制造功率器件用 MOCVD 已在客户芯片生产线上投入试用;
Prismo UniMax:2021 年 6 月,公司推出用于 Mini LED 生产的 MOCVD 设备 Prismo UniMax,并已收到来自国内领先客户的订单。目前,制造 Micro LED 等应用的新型 MOCVD 设备正在开发中。
公司自主研发的 MOCVD 设备已被三安光电、华灿光电、乾照光电、璨扬光电等多家与 公司紧密合作的一流 LED 外延片及芯片制造厂商大批量采购。
研发力度行业领先,专利收获颇丰。2020 年,公司研发投入为 6.4 亿,同比上涨 50.69%, 主要用于研究开发新的工艺,包括存储器刻蚀的 CCP 和 ICP 刻蚀设备、Mini-LED 大规模生产的高输出量 MOCVD 设备、Micro-LED 应用的新型 MOCVD 设备等。研发投入占 营业收入比例为 28.14%,高于行业水平。从研发成果来看,公司具有深厚的技术研发基础,拥有多项自主知识产权和核心技术,到 2020 年底,公司新增专利 80 个,累积 1096 个。截至 2021 年 4 月,公司研发人员数量达到 345 人,占员工总数的 38.55%。公司及子公司已申请 1,814 项专利,已获授权且在保护期内的专利共 1,070 项并且绝大多数专利在产品上得到应用。
品牌认可度高,荣获多项奖项。多年深耕刻蚀设备及 MOCVD 设备领域,产品已成功进 入了海内外半导体制造企业,塑造了技术领先、质量可靠的品象。公司经过持续优质的产品交付、技术更新以及客户服务,在行业内获得了较高的认可度。2020 年,公司 获得 8 项主要奖项,其中包括“上海贸易自主品牌示范企业”、“2020 福布斯中国最具创新力企业 50 强”、“国家企业技术中心”称号等。公司以积极参与有影响力的市场活动的方式,持续打造领先设备公司市场形象,不断强化公司技术和品牌优势。
产业积累深厚,客户覆盖国内外一线企业。公司的高端半导体设备技术水平处于世界前列,客户已经延伸至世界范围, 在公司的前五大客户中覆盖了国内外一线企业。并且随着公司收入规模增大,主要客户集中度逐年降低。多年来,公司产品技术及销售服务竞争优势不断累积,同海内外客户的业务合作关系不断深化,客户服务和产品解决方案专业化不断提升。
1.2 战略控股推动业务外延,管理层技术经验丰富
目前公司无控股股东,第一大股东上海创投的持股比例为 18.02%,第二大股东巽鑫投 资的持股比例为 17.45%,两者持股比例接近。根据公司目前的实际经营管理情况,公 司重要决策均属于各方共同参与决策,公司无实际控制人。
公司以子公司控股方式推动业务外延性发展。公司拥有 5 家下属子公司,包括中微国际、 中微半导体设备有限公司、中微惠创科技有限公司、中微汇链科技有限公司、南昌中微半导体设备有限公司。公司在聚焦公司核心业务集成电路设备的同时积极探索布局包括健康领域在内的新业绩增长点,子公司中微惠创、中微汇链及公司参与投资标的公司在各自细分领域取得了卓有成效的进展,公司和国内外先进设备公司的合作也取得了突破进展。
公司同时积极探索在相关领域的投资机会,完成投资,内生外延逐步实现协同效应。
管理层深耕行业,管理及技术经验丰富。尹志尧博士自 2004 年中微公司成立以来,一 直担任中微董事长兼 CEO,在半导体设备行业具有超过 30 年的产品开发和行政管理经验,是 98 项美国专利和 420 多项其他海内外专利的主要发明人。尹志尧博士于中国科学技术大学获得物理化学学士学位、北京大学化学学院完成硕士学习,并于加州大学洛杉矶分校获得物理化学博士学位,曾在应用材料公司任职 13 年,曾担任公司副总裁、等离子体刻蚀设备产品事业群总经理、亚洲区采购副总裁、应用材料亚洲首席技术官等。
1.3 2021Q1 业绩猛增,盈利水平保持高位
深耕集成电路关键设备,21Q1 业绩爆发式增长。2020 年公司实现营收 22.73 亿元,同 比增长 16.76%,2021Q1 实现营收 6.03 亿元,同比增长 46.23%。依靠公司强大的研发 实力,技术先进的产品力以及专业的配套服务,公司与国内外一流客户紧密合作,不断 导入新客户新产品,提升市占率,营收稳步增长。
公司 2020 年实现归母净利润 4.92 亿元,同比大幅增长 161.02%。2021Q1 归母净利润达到 1.38 亿元,同比暴增 425.36%。21Q1 公司政府补助转结进利润表带来其他收益大 幅增长,2020Q1 其他收益为 0.05 亿元,2021Q1 为 1.38 亿元。业绩持续高增得益于营收的快速增长,不断推出新产品,升级更高端产品,完善产品线,进一步带来毛利水平的提升,2020 年公司综合毛利率达到 37.7%,同比提升 2.7 个百分点。2021Q1 公司毛利率进一步提升至 40.9%。同时公司精益管理,除研发费用外的其他费用水平稳中有降,多重因素合力推动公司业绩快速提升。
在国家产业政策支持背景下,公司继续瞄准世界科技前沿,重点开发集成电路关键设备领域、拓宽泛半导体关键设备领域应用并持续探索其他新兴领域机会。公司以研发创新为驱动的高质量增长策略进一步推动业务专业化提升,市场竞争力逐渐显现。2021Q1, 公司营业收入达 6,03 亿元,同比增长 46%。2020 年,公司实现营业总收入 22.73 亿 元,比上年增长 16.76%。受益于半导体设备市场发展及公司产品竞争优势,公司 2020 年刻蚀设备收入为 12.89 亿元,同比增长约 58.49%;公司 2020 年 MOCVD 设备收入 为 4.96 亿元,同比下降约 34.47%。
持续丰富产品线,非中国大陆地区营收占比提升。分产品看,2020 年刻蚀设备实现营收 12.89 亿元,同比增长 58.5%,刻蚀营收占比再次超过 50%达到 57%。MOCVD 设备 2016-2018 年起量较快,整体专用设备营收从 2016 年的 4.9 亿提升到 2020 年的 18.0 亿元。但专用设备占总营收比重从 2017-2018 年的约 85%下 降至近两年 80%左右,备品备件、设备维护营收增长同样迅速。从营收地域看,中国大陆营收占比自 2018 年以来略有下降,2020 年为 79.1%。中微产品不断获得全球客户认 可,打造国际化的品象,未来将继续国内外双轮发展。
高研发投入领跑技术前沿。公司自成立以来坚持自主创新,产品布局及技术研发对标世界科技前沿。中微始终非常重视研发,2017-2020 年 4 年研发总投入达到 18 亿元,2020 年公司研发投入 6.4 亿元,研发投入占营收比重高达 28.1%。公司研发人员比重不断提升,至 2020 年公司 346 名研发人员,占公司总人数 38.7%。2020 年全公司人均创利达到 55 万元,同比提升 111%。在新设备技术研发方面,公司持续改善现有设备性能,并针对不同应用设计产品的功能以满足客户的差异化需求。另外,公司还根据客户的研发需求,定义下一大产品的技术指标和技术路线,持续开发满足客户需求的新产品。
二、刻蚀设备需求不断提升,国产替代进程加速
2.1 全球晶圆厂资本开支提升,设备需求快速放量
大陆 12 寸晶圆厂建厂潮带动设备需求持续增长。生产效率及降低成本因素推动下,全球 8 寸扩产放缓,12 寸晶圆厂扩产如火如荼。2020 年以来,国内 12 寸晶圆厂遍地开花,除中芯国际外,12 英寸生产线陆续建成投产。根据 SEMI,到 2024 年,中国 12 寸晶圆产能将占 全球约 20%。大量晶圆厂的扩建、投产,将带动对上游半导体设备的需求提升,更有望 为国产化设备打开发展空间。
未来两年全球晶圆厂设备开支持续增长。疫情对全球半导体行业带来深远影响。需求端, 居家及远程办公带来笔电等消费电子需求激增,此外全球正步入第四轮硅含量提升周期, 服务器、汽车、工业、物联网等需求大规模提升。供给端,全球晶圆厂 2015-2019 年产能投资尤其是成熟制程扩产不足,疫情短期导致供应链中断,及地缘政治不确定性加剧供需失衡。2020 年开始,全球领先的晶圆厂纷纷加速扩产提升资本开支, 预计未来两年将进行大规模的半导体设备投资,2021、2022 年晶圆厂前道设备支出将保持16%、12%的同比增速。
设备国产化率较低,海外龙头垄断性较高。我国半导体设备市场仍非常依赖进口,从市场格局来看,细分市场均有较高集中度,部分设备甚至出现一家独大的情况,目前国内厂商目标市场主要是国内晶圆厂需求,尤其是内资投建的需求。
国内国产化逐渐起航,从 0 到 1 的过程基本完成。
国内半导体设备替代潜在空间巨大。制程越高,设备投资额占比越高。 光刻、刻蚀、沉积、过程控制、热处理等均是重要投资环节。目前国内厂商目标市场主 要是国内晶圆厂需求,尤其是内资投建的需求,潜在收入目标空间较大。
2.2 海外龙头垄断刻蚀设备市场
2020 年全球半导体设备市场规模创 700 亿美元新高,大陆首次占比全球第一。2017 年,存储厂商的大幅资本开支推动半导体设备迎来巨大需求,且这一势头一直延续到 2018 年上半年。但随后,产能过剩致使存储市场走低,叠加上半年整体半导体行业景气度不佳,虽然下半年随着行业景气度恢复,以台积电为代表的晶圆厂陆续调高资本开支大幅扩产,2019 年全年半导体设备需求同比仍回落 7.6%。2020 年伊始,中国和其他各地先后受疫情影响,但存储行业资本支出修复、先进技术投资叠加 5G 带来的下游各领域强劲需求,SEMI 统计 2020 年全年设备市场同比增长 19%至 712 亿美元,大超协会此前指引,并创历史新高,中国大陆地区凭借 187.2 亿美元(+39%)成为了半导体制造设备的最大市场。
半导体设备行业产值具有高增长、高波动性。半导体设备行业呈现明显周期性,受下游厂商资本开支节奏变化较为明显。从长周期而言半导体行业复合增速 约 10%,半导体设备行业复合增速约 13%,半导体设备行业增长弹性高于半导体行业。
刻蚀设备市场超过 130 亿美元,是晶圆设备占比最高的市场。刻蚀设备市场基本是干法刻蚀设备,2020 年全球干法刻蚀 设备市场约 137 亿美元,其中介质刻蚀60 亿美元,导体刻蚀76 亿美元。
刻蚀由海外龙头主导,国内公司保持快速增长。全球刻蚀企业前三大分别是 Lam Research、TEL、AMAT,全球市占率合计 91%。国内刻蚀业务前三大企业分别为中微公司、北方华创、屹唐半导体。2020 年国内的刻蚀龙头企业中微公司、北 方华创的刻蚀业务都取得较高收入增长,并在规模体量逐步接近全球前五大厂商。
从导体刻蚀市场结构看,Lam 一家独大,长期全球市占率超过 50%;其次 AMAT 占据约 30%市场份额。剩下的厂商如日立高新、TEL、KLA、北方华创、SEMES、中微公司等公 司合计,在导体刻蚀合计市占率不超过 20%。近两年,国内设备龙头厂商北方华创、中 微公司该产品线放量加速,逐步提高半导体设备刻蚀供应链份额。
从介质刻蚀市场结构看,TEL 一家独大,长期全球市占率超过 50%;其次 Lam 占据接近 40%的市场份额,两家厂商主导整个市场,寡占程度较强。全球介质刻蚀设备供应商还 有 SEMES、中微公司、AMAT、Ulvac、屹唐半导体等。中微公司开发了系列介质刻蚀装 备,并承担多项重大科研项目,是国内领先的介质刻蚀设备厂商。
三、受益 LED 新应用,MOCVD 需求回暖
3.1 Mini LED 开启光电产业新纪元
Mini LED 等新应用市场爆发,MOCVD 需求回暖。2020 年受终端芯片价格下降及产能 释放等影响,2020 年 LED 设备市场呈下滑趋势。当前以 Mini LED 背光及直显、消毒及 植物照明为代表的 LED 新兴市场需求放量背景下,MOCVD 设备需求有望回暖。
Mini LED 背光市场正式起量,TV、IT 商用有望加速渗透。2021-2024 全球 Mini LED 市场规模有望从 1.5 亿美元增至 23.2 亿美元,其间每年同比增速皆高达 140%以上。这个数据显著低估市场的增长弹性。随着三星、 苹果等主流品牌导入 Mini LED 背光,引领终端市场创新热潮。TV 和平板是率先启动商业化的终端;智能手机,汽车,VR 等有望在 2022~2023 年开启商业化元年。
苹果发布全球首款搭载 Mini LED 背光的平板产品 iPad Pro。苹果首款 Mini LED 背光落地,新款 12.9 寸 iPad 8499 元起售,定价策略有望带动较高销量。
苹果引领新风尚,加速 Mini LED 在笔电平板终端导入。苹果在终端产品中极大的影响力,有望发挥示范效应, 加速笔电平板产品对 Mini LED 的采用。同时,苹果对供应链要求严格,苹果对 Mini LED 技术的采用有望培育供应链企业的严格技术要求,成熟工艺等,加速Mini LED产业发展。
三星 QLED 技术推至全新境界,刷新电视体验新高度。2021 年 1 月 CES 上三星发布了 Neo QLED 量子电视。该新品采用量子 Mini LED 技术,摒弃透镜散光与封装形式,其大小仅传统 LED1/40。同时,超薄微型涂层的采用,叠加三星自研 AI 量子程式演算科技,可精细控制紧密排列的 LED 晶粒,呈现精细影像,避免光晕产生。
众多知名品牌 2021 发布首款 Mini LED 电视,龙头示范效应有望加速 Mini LED 渗透。终端应用推进加速,在龙头厂商示范效应下,更多厂商有望推出 Mini LED 背光产品。
2021 年为 Mini LED TV 放量元年,出货量有望突破 400 万台。2021 年 Mini LED TV 将成为各类新型显示技术电视中出货量突破最大的。预测 21 年 Mini LED 背光电视将会达到 440 万台,占整体电视市场比重约 2%。预测 2025 年全球 Mini LED 背光 TV 产品销量将增至 5280 万台,2019-2025 CAGR 53.73%。
3.2 中微推出高性能 Mini LED 量产用 MOCVD
2021 年 6 月,中微公司推出专为高性能 Mini LED 量产设计的 Prismo UniMax™ MOCVD设备,助力 LED 芯片制造商提高产能,降低生产成本。该设备在帮助 LED 芯片制造商提 高产能的同时能够有效地降低生产成本。
Prismo UniMax™助力 Mini LED 生产实现优异波长均匀性及稳定性。Prismo UniMax™ 在同一系统中最多可配备 4 个反应腔。Prismo UniMax™还配置了创新多区温度补偿加热 系统,波长均匀性、重复性和稳定性优异。喷淋头的优化设计实现了更好的均匀性和产出稳定性、超大直径石墨托盘可大幅提升产能并降低成本。Prismo UniMax™ MOCVD 设备加工容量业内领先,通过最优化石墨盘晶片排布,其加工容量可以延伸到生长 164片4 英寸或 72 片 6 英寸晶片。
已收到国内领先客户订单,MOCVD 产品线进一步完善。Prismo UniMax™ MOCVD 设备 已收到来自国内领先客户的订单,公司正在积极导入更多客户。公司 Prismo 系列 MOCVD 设备已进入全球大多数领先的氮化镓基蓝绿光 LED 制造商,Prismo UniMax™ 的推出, 进一步完善了公司 MOCVD 设备产品线,强化中微在 MOCVD 领域核心竞争力。
3.3 第三代化合物半导体扬帆起航
2025 年 SiC 电力电子市场规模将超过 30 亿美元。到 2020 年底, 全球碳化硅和氮化镓功率半导体市场增长到 8.54 亿美元,其中 SiC 电力电子市场规模约 为 7.03 亿美元,GaN 电力电子市场规模约为 1.51 亿美元。到 2025 年 SiC 电力电子市场 规模将超过 30 亿美元,GaN 电力电子器件市场规模将超过 6.8 亿美元。2020 年全球功率半导体器件市场规模约为 180~200 亿美元, SiC、GaN 电力电子器件渗透率约为 4.2%~4.5%。
SiC、GaN 功率器件持续降价,驱动应用需求快速增加。第三代半导体功率器件价格下降主要来源于四个方面原因,首先,上游衬底产能持续释放,带来材料端衬底价格下降,器件制造成本降低;第二,量产技术趋于稳定,良率提升,产能持续扩张, 拉动市场价格下降;第三,器件产线规格由 4 英寸过渡到 6 英寸,单晶圆产出芯片量大幅增加;第四,更多量产企业加入,竞争加剧。随着 SiC、GaN 器件价格下降,以及行业 产能积累,近年来下游电动汽车、光伏逆变、消费类电子等细分市场渗透加速。
2020 年我国第三代半导体产业电力电子和射频电子总产值超过 100 亿元,同比增长 69.5%。其中 SiC、GaN 电力电子产值规模达 44.7 亿元,同比增长 54%,相较前几年, 中下游的增长速度加快。预计到 2023 年 SiC、GaN 电力电子器件的市场规模将超过 150 亿元。SiC 和 GaN 这两种第三代半导体材料均可作为 MOSFET 器件材料。 当前已有较多的 GaN FET 器件应用在高端的 DC-DC 转化器中,SiC MOSFET 的使用也会逐渐增多,但分别应用在不同的场景和领域:SiC MOSFET 主要应用在高压大电流的模 块,GaN FET 主要应用在高频的模块。
在高压、超高压器件,SiC 的优势尤为明显。目前 600V、1200V、1700V SiC 器件已实 现商业化,预期未来 3300V和 6500V 级、甚至万伏级以上的 应用需求将快速提升。SiC 混合模块的电流可以做到 1000A 以上,与相同电流电压等级 的 Si 模块比较,性能优势较为明显,成本和可靠性方面相对于全 SiC 模块较易被用户接受,因此,在要求有高电能转换效率的领域具有较大的应用市场。随着 SiC 产品向高压大容量方向发展,SiC 产品的应用领域、应用量都会越来越多。但在 600V 及以下小容量换流器中,在面临现有 Si MOSFET 强有力竞争之外,还可能会受到 GaN 器件的冲击。
汽车领域已经较为广泛搭载 SiC SBD 和 SiC MOSFET。据 Yole 统计,2018 年,国际上 有 20 多家汽车厂商已经在车载充电机中使用 SiC SBD 或 SiC MOSFET。目前针对车用 电机控制器的 SiC 模块主要包括:650V、900V 和 1200V 三个电压等级,电流从几十安 培到几百安培不等。
新能源汽车将是 SiC 器件需求规模大幅增长的主要推动力。按照 SiC 功率器件应用发展来看,初期 SiC 器件主要用于 PFC 电源领域,过去十年 SiC 在光伏及一些能源储存系统中被广泛应用,未来十年,新能源汽车、充电设施、轨道交通将是 SiC 器件需求规模大幅增长的主要推动力。2019 年 SiC 全球市场规模超过 5.4 亿美元,到 2025 年将达到 25.6 亿美元,CAGR 30%,其中新能源汽车占比最高,2025 年市场规模将达到 15.5 亿美元,CAGR 38%,充电桩增速高达 90%。
中微定增募投布局宽禁带功率器件外延生长设备。公司定增拟不超过 100 亿元,其中总 投资 37.56 亿元用于中微临港总部和研发中心项目,搭建从产品技术研发、样品制造与 模拟测试到大规模工业投产的全周期研发平台。临港总部和研发中心项目部分资金用于 于公司新产品的研发项,主要研发产品包括 7 类,其中一种就是用于宽禁带功率器件外延生产的量产型 CVD 设备,项目将由在化合物半导体外延工艺研发领域超过 25 年的 主管人员牵头,目前处于研究阶段,预计将持续至 2025 年底。
四、定增加码研发投入,内生外延推进平台化建设
4.1 提升研发投入水平,提升核心竞争力
公司拟定增不超过 100 亿元,用于中微产业化基地建设项目、中微临港总部和研发中心 项目和科技储备资金。
中微产业化基地建设项目主要用于扩充公司现有设备产能,与主流半导体设备厂商合作, 开发新产品线。公司计划在上海临港新片区及南昌市高新区新建生产基地,总规划建筑面积 18 万平米,临港产业化基地主要承担公司现有产品升级、新产品开发生产及扩充 长。项目主要用于生产集成电路设备、泛半导体领域生产及检测设备以及部分零部件等,扩充和升级的产品包括为等离子体刻蚀设备、MOCVD 设备、热化学 CVD 设备等新 设备、环境保护设备,规划产能分别为 630腔/年、120腔/年、220腔/年、180腔/年。
中微临港总部和研发中心项目将在上海临港新片区建立中微临港总部和研发中心,搭建 从产品技术研发、样品制造与模拟测试到规模量产的全周期研发平台。12 个项目已于 2021 年 6 月 20 日集中开工。新产品研发不仅包括等离子体刻蚀设备、薄膜沉积设备, 还包括前瞻性技术研究、集成电路生产设备及零部件国产化、泛半导体设备产品的研发 及产业化等。
中微临港总部和研发中心项目与 IPO 募投的技术研发中心建设升级项目在职能定位、研发内容、建设地点等方面存在显著不同。从职能定位来看,研发中心建设升级项目主要是针对现有设备的厂房升级及完善研发中心配置。中微临港总部和研发中心项目着眼中长期业务发展,打造研发、样品制造及测试、到规模量产的全周期平台。
从研发内容来看,在 CCP 设备方面聚焦 14nm 一下逻辑器件刻蚀设备, 及 128 层以上 3D NAND 极高深宽比刻蚀设备。ICP 方面,主要包括三类设备,用于 7nm 及以下逻辑芯片,17nm 及以下 DRAM 芯片和 128 层以上的 3D NAND 的单台反应器 ICP 设备 Nanova+;用于 14nm 及以上逻辑芯片和相应节点的 DRAM 芯片,及部分 14nm 以 下 FinFET 逻辑芯片和 64 层以下 3D NAND 的非关键工艺的双台反应器 ICP 设备 TwinStar+;用于 3nm 及以下 GAA 结构、纳米片结构的高精度逻辑芯片刻蚀的 ALE 原子层刻蚀设备。此外,研发内容还包括碳化硅功率器件外延生长 CVD 设备及热化学 CVD 设备。
总投资 30.8 亿元的科技储备资金将用于满足公司与合作伙伴在新产品的协作开发项目、 对外投资并购项目等需求。其中新产品协作开发拟投资 15.8 亿元,用于包括红黄光 MOCVD 设备、大面积平板显示设备和集成电路设备、PECVD 等化学薄膜设备以及集成 电路光学检测设备的合作研发。对外投资并购项目拟投资不超过 15 亿元进行产业投资、 并购,向上下游配套设备纵向延伸,在公司刻蚀和薄膜关键技术基础上横向扩展。通过外部协作及投资并购,公司借助外部优势资源,快速切入相关领域,抓住机遇,打造平 台化设备公司。
4.2 纵横联合,内生外延协同发展
自上市以来至 2020 年底,公司已在集成电路与泛半导体产业投资累计约 8 亿元,投资推动平台化建设进程,内生外延,紧抓 行业机遇,实现协同发展。
沈阳拓荆——布局薄膜设备:截至 2021 年 1 月,中微公司持股比例 11.20%,为拓荆科技第三大股东。拓荆科技三次承担国家 02 专项,总投资达到 8.7 亿 元,是国家中长期科学技术发展规划重大战略产品。公司总部位于沈阳,一期产能 100 台套/年,全部投产可达 350 台套设备/年。目前在北京、上海、海宁有三家子公司。公司 拥有 12 英寸 PECVD、ALD、 SACVD三个完整系列产品,技术指标达到国际同类产品先进水平,产品用于集成电路晶圆制造,TSV 封装、光波导、Micro-LED、OLED 显示等 领域。
理想万里晖——布局光伏 PECVD 装备:公司2020 年公司落户临港新片区,全资子公司理想万里 晖真空装备异质结 PECVD 装备年产能 10GW。
公司致力于前沿高端光伏设备的研发,主营太阳能、泛半导体和半导体高端 PECVD 装备,光伏和 AMOLED 显示等领域高端 PECVD 产品多次打破国外垄断、填补国内空白。 公司在现有基础上延伸产业链,开发大面积石墨烯和集成电路半导体领域用 PECVD 设备。中微公司持股占比 3.85%。
睿励仪器——布局检测设备:截至 2021 年 3 月,中微公司持股比例 20.45%,为睿励仪器第一大股东。睿励主营产品为光学膜厚测量设备和光学缺陷检测设备,以及硅片厚度及翘曲测量设备 等。公司自主研发的 12 英寸光学测量设备 TFX3000 系列产品,已应用于 65/55/40/28nm 产线,并在进行了 14nm 工艺验证,已应用于 64 层 3D NAND 芯片生产,并正在验证 96 层 3D NAND 芯片的测量性能。公司应用于 LED 蓝宝石衬底图形检测的自动光学检 测设备,也已成功销售到众多国内 LED PSS 衬底和 LED 芯片产线。
睿励正在开发下一代可支持更高阶芯片制程工艺的膜厚和 OCD 测量设备以及缺陷检测 设备。根据 SEMI,工艺检测设备是仅次于光刻、刻蚀、薄膜的第四大细分设备领域,约 占半导体芯片制造工艺设备市场规模的 13%。中微公司和睿励在客户和供应商方面有高 度重叠,通过投资睿励,中微公司布局检测设备领域,二者协同效应未来有望进一步凸 显。
山东天岳——布局碳化硅衬底材料:公司成立于 2010 年,是国内领先的宽禁带半导体衬底供应商,主要从事 SiC 衬底的研发、生产和销售,产品广泛用于微波、电力电子等领域。公司的 6 英寸导电型 SiC 衬底已送样至多家国内外知名客户,2020 年营收 4.25 亿元,同比增长 58.2%,实现扣非归母净利润 2268.8 万元。天岳先进拟在科创板上市, 本次 IPO 发行后,中微公司占其股本比例为 0.89%。
Solayer——战略投资德国 Solayer,布局真空镀膜:公司主营镀膜和膜层改性设备的研发、设计和制造,核心技术包括高精度薄膜镀层和溅射技术,产品包括超高精度溅射设备,模组光学镀膜设备、用于规模量产的垂直、横向镀膜设备、精密光学镀膜设备以 及用于研发及中试的设备等。在精密光学、光电、传感器和新兴技术领域,公司能够为客户提供从工艺开发到量产的支持。2020 年中微公司增资 Solayer 350 万欧元,截至 2020 年底持股比例为 13.94%。
德龙激光——布局精密激光加工设备:在半导体领域,公司 产品包括碳化硅晶圆激光切割设备、晶圆激光开槽设备、用于砷化镓晶圆加工 的晶圆激光开槽设备、玻璃晶圆激光切割设备及可对 Mini LED 晶圆进行切割加 工的晶圆激光应力诱导切割设备等。目前,公司产品已批量用于碳化硅、氮化镓等第三代半导体材料晶圆划片、MEMS 芯片切割、Mini LED 以及 5G 天线等的切割、加工等。 根据德龙激光招股书,截至 2021 年 6 月,中微公司持股占比 2.46%。
中欣晶圆——布局半导体晶圆:2020 年经过 Ferrotec 集团内部调整,整合旗下宁夏中欣晶圆及上海中欣晶圆的业务,中欣晶圆三地 工厂实现从半导体单晶硅棒拉制到 100mm~300mm 半导体晶圆片加工的完整生产。现拥有 9 条 8 英寸生产线、2 条技术成熟的 12 英寸生产线,具备年产能 240 万片/300mm、 540 万片/200mm、480 万片/150mm。
昂坤视觉——布局光学测量及检测系统:公司致力于为化合物半导体, 光电和集成电路产业提供光学测量和光学检测设备及解决方案,光学系统设计、光学成像技术和机器视觉、机器视觉算法研发能力业界领先。公司主要产品包括化合物半导体 各种衬底厚度和形貌测量设备、各种衬底的颗粒检测设备;蓝宝石 PSS AOI 检测及反射率测量集成设备;各种外延片 AOI 检测设 备;芯片外观 AOI 设备;MOCVD 在线监测系统等。根据公司官网,其 MOCVD 在线监测 设备性能上遥遥领先,适应于高转速或者行星式 MOCVD 系统,约占据国产 MOCVD100% 市场。根据企查查,中微公司持股占比 4.22%。
五、风险提示
下游需求不及预期:半导体设备新技术难度较高,验证周期较长,具有一定的不确定性, 如若下游需求不及预期,将会影响公司收入及利润;
技术研发不及预期:公司当前多款设备产品在做技术的进一步突破,如若公司技术研发 及突破情况不及预期,将会影响公司新产品的销售情况。
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