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电子元器件:晶圆平坦化的关键工艺,CMP设备材料国产替代加速

老范说评   / 2022-06-13 10:50 发布

1. CMP:晶圆平坦化的关键工艺

1.1. CMP 工艺是晶圆全局平坦化的关键工艺

晶圆制造流程可以广义地分为晶圆前道和后道 2 个环节,其中前道工艺在晶圆厂中进行,主要负责晶圆的加工制造,后道工艺在封测厂中进行,主要负责芯片的封装测试,其中,化学机械抛光(CMP)是实现晶圆全局平坦化的关键工艺,指的是通过化学腐蚀与机械研磨的协同配合作用,实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化,是先进集成电路制造前道工序、先进封装等环节必需的关键制程工艺。

在前道加工领域:CMP 主要负责对晶圆表面实现平坦化。

晶圆制造前道加工环节主要包括 7 个相互独立的工艺流程:光刻、刻蚀、薄膜生长、扩散、离子注入、化学机械抛光、金属化 CMP 则主要用于衔接不同薄膜工艺,其中根据工艺段来分可以分为前段制程(FEOL)和后段制程(BEOL),前段制程工艺主要为 STI-CMP 和 Poly-CMP,后段制程工艺主要为介质层 ILD-CMP、IMD-CMP 以及金属层 W-CMP、Cu-CMP 等。

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在后道封装领域:CMP 工艺也逐渐被用于先进封装环节的抛光,如硅通孔(TSV)技术、 扇出(Fan-Out)技术、2.5D 转接板(interposer)、3D IC 等封装技术中对引线尺寸要求 更小更细,因此会引入刻蚀、光刻等工艺,而 CMP 作为每道工艺间的抛光工序,也得以广 泛应用于先进封装中。

如果晶圆制造过程中无法做到纳米级全局平坦化,既无法重复进行光刻、刻蚀、薄膜和掺杂等关键工艺,也无法将制程节点缩小至纳米级的先进领域。

随着超大规模集成电路制造的线宽不断细小化,制造工艺不断向先进制程节点发展,平坦化的精度要求也不断提高,CMP 步骤也会不断增加,从而大幅刺激了集成电路制造商对 CMP 设备的采购和升级需求。

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CMP(化学机械抛光)相较于传统方法有更高的加工精度和加工速度。

传统的机械抛光和化学抛光方法,去除速率、抛光质量均无法满足先进芯片量产需求。而 CMP 技术利用磨损中的“软磨硬”原理,即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的表面抛光,避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点,是目前唯一能兼顾表面全局和局部平坦化的抛光技术,在先进集成电路制造中被广泛应用。

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1.2. CMP 工艺技术原理

CMP 设备主要依托 CMP 技术的化学-机械动态耦合作用原理,通过化学腐蚀与机械研磨的 协同配合作用,实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化(全局平整落差 5nm 以内的超高平整度)。CMP 抛光过程可以分为化学过程和物理过程。

化学过程指:研磨液中化学成分与硅片表面材料产生化学反应,通过将不溶物转化为易溶物或软化高硬度物质,生成比较容易去除的物质。物理过程指:研磨液中的磨粒与硅片表面材料发生机械物理摩擦,从硅片表面去除这些化学反应物,溶入流动的液体中带走。

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CMP 具体步骤:

第一步:将硅片固定在抛光头最下面,抛光垫放臵在研磨盘上;

第二步:旋转的抛光头以一定压力压在旋转的抛光垫上,在硅片表面和抛光垫之间加入流 动的研磨液(由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成),研磨液在抛光垫的传输和离心力的作用下均匀涂布,在硅片和抛光垫之间形成一层液体薄膜;

第三步:通过化学去膜和机械去膜的交替过程实现平坦化。

CMP 主要技术参数:

研磨速率:单位时间内磨除材料的厚度;

平整度:硅片某处 CMP 前后台阶高度之差/CMP 之前台阶高度*100% ;

研磨均匀性:包括片内均匀性和片间均匀性。片内均匀性=同个晶圆研磨速率的标准差/研磨速率;片间均匀性=不同晶圆同一条件下研磨速率标准差/平均研磨速率

缺陷量:CMP 工艺造成的硅片表面缺陷,一般包括擦伤、凹陷、侵蚀、残留物和颗粒污染,直接影响成品率。

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1.3. CMP 设备及材料对工艺效果有关键影响

CMP 工艺离不开设备及材料,其中材料包括抛光垫和抛光液,设备和材料对工艺效果有关 键影响,CMP 效果主要影响因素如下:

设备参数:抛光时间、研磨盘转速、抛光头转速、抛光头摇摆度、背压、下压力等;

研磨液参数:磨粒大小、磨粒含量、磨粒凝聚度、酸碱度、氧化剂含量、流量、粘滞系数等 ;

抛光垫参数:硬度、密度、空隙大小、弹性等;

CMP 对象薄膜参数:种类、厚度、硬度、化学性质、图案密度等。CMP 材料主要包括抛光液、抛光垫、钻石碟、清洗液等,对 CMP 工艺效应均有关键影响。

1. CMP 抛光垫:主要作用是储存和运输抛光液、去除磨屑和维持稳定的抛光环境等;

2. CMP 抛光液:是研磨材料和化学添加剂的混合物,可使晶圆表面产生一层氧化膜,再由 抛光液中的磨粒去除,达到抛光的目的。

3. CMP 钻石碟:是 CMP 工艺中必不可少的耗材,用于维持抛光垫表面一定的粗糙状态, 通常与 CMP 抛光垫配套使用。

4. CMP 清洗液:主要用于去除残留在晶圆表面的微尘颗粒、有机物、无机物、金属离子、 氧化物等杂质,满足集成电路制造对清洁度的极高要求,对晶圆生产的良率起到了重要的作用。

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CMP 设备是 CMP 技术应用的载体,集摩擦学、表/界面力学、分子动力学、精密制造、化 学化工、智能控制等多领城最先进技术于一体,是集成电路制造设备中较为复杂和研制难度较大的设备之一。同时,由于铜连线在微处理器生产中广泛引用,因此唯一能够抛光铜金属层的 CMP 设备更成为芯片制造厂商必需的重要工具。

CMP 设备主要分为抛光部分和清洗部分,抛光部分由抛光头、研磨盘等组成,清洗部分由 清洗刷、供液系统等组成

• 抛光头:通常具有真空吸附装臵用于吸附晶圆,防止晶圆在抛光过程中产生位移,同时向下施加压力。

• 研磨盘:起到对晶圆的支撑作用,承载抛光垫并带动其转动并对抛光头压力大小、转动速度、开关动作等进行控制。

• 清洗刷:用于 CMP 后清洗环节,在 CMP 后去除颗粒和其他化学污染物,分为清洁—冲洗—干燥环节,保证晶圆干进干出。

• 终点检测设备:终点检测设备用于检测 CMP 工艺是否把材料磨到正确的厚度,避免过薄(未起到抛光作用)及过厚(损失下层材料)带来的负面影响,通常使用电性能及光学两种测量方式

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2. CMP 设备市场快速成长,国产替代快速前行

2.1. 行业高景气带动晶圆厂扩大资本开支,设备需求大幅提高

在 5G、物联网、汽车电子、云计算等需求的带动下,半导体市场需求持续增长。2020 年尽管受到疫情的影响,全球半导体市场规模依然同比增长 6.8%,达到了 4404 亿美元,预计 2021 年、2022 年全球半导体市场规模分别为 5530 亿美元、6015 亿美元,同比分别增长 25.6%、8.8%。从分地区来看,2021 年和 2022 年亚太市场规模增速将高于全球平均,分别为 26.7%、8.4%,在全球市场的占比分别为 62.11%、61.90%。

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根据 IC Insights 的数据,半导体资本开支在 2021 年大增 36%之后,预计 2022 年半导体行 业资本支出将增长 24%,达到 1904 亿美元的历史新高,比三年前(2019 年)增长 86%,行 业资本开支持续高增有望带动上游设备需求成长。

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半导体厂商的资本开支提高将带动设备市场规模高成长,根据 SEMI 统计,预计 2021 年半 导体设备的全球销售额同比增长 45%,增至 1030 亿美元,该预期数据比 2021 年 7 月的预 期高出 8%,市场增长持续超出预期。

根据 SEMI 的预测,全球半导体设备市场将于2022年同比增长10.68%,增长至1140亿美元,2016-2022年复合增长率将达到18.47%。

另外,中国大陆的半导体设备销售额从2013年的33亿美元增长至2020年的187亿美元, 年复合增长率高达27.70%,远超全球市场增速。

从中国市场占比来看,中国大陆半导体设备销售额在全球占比从 2013 年的 10.40%提高到 2020 年的 26.25%。2021年,中国大陆第二次成为全球半导体设备的最大市场,销售额增长了 58%,达到 296 亿美元,在全球市场占比高达 28.7%,占比进一步提高。

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3.3. CMP 材料具有较高的技术壁垒和客户认证壁垒

CMP 行业涉及领域广泛,交叉包含了摩擦学、物理学、机械学和化学反应热力学等众多学 科,整体技术壁垒较高,存在产业规模大、技术门槛高、研发投入大和研究周期长等特点。 国内厂商由于进入市场起步时间相对较晚,国产替代市场成长性高。

在种类繁多的半导体材料子行业中,抛光垫、抛光液是最容易被“卡脖子”的领域之一,为实现纳米级的打磨技术,对抛光垫和抛光液的要求极为严苛。而且随着制程工艺越来越先进,对这两种材料的技术要求也不断提高。

CMP 抛光材料的技术更新动力源自下游晶圆的技术更新。晶圆制程不断提高,为了满足更细致的工艺,CMP 材料也有着更高的要求,具体体现在两方面:技术壁垒和客户认证。

1)技术壁垒:外国厂商具备先发优势,搭建专利壁垒

抛光垫难点主要在于孔隙率和沟槽设计,以及较高的时间成本。抛光垫难点主要在于孔隙率和沟槽设计,以及较高的时间成本。抛光垫的孔隙率越高和粗糙度越大,其携带抛光液的能力越强。

优秀的沟槽设计可以增强储存、运送抛光液的能力,抛光效率和质量都得到提高。此外,研究 CMP 抛光垫的时间成本较高,在设计 CMP 抛光垫过程中会涉及到物理指标包含硬度、刚性、韧性、弹性模量、剪切模量、密度、可压缩性等各项机械指标,企业需要不断进行试验摸索工艺指标、产品配方等对物理参数及性能的影响,结合考虑材料选择、温度选择、固化时长、搅拌时长等工艺步骤控制进行研发。同时由于摩尔定律的不断演变,平均每 18 个月半导体集成电路产品就需要换代一次,因此对上游半导体材料的研发速度有着较高的要求,加重了后发企业进入的资金投入压力。

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抛光垫是 CMP 工艺中重要耗材之一,但由于国内企业在化学机械抛光领域起步较晚,专利 技术积累相对较浅。代表未来趋势的 12 英寸晶圆用的开窗口抛光垫专利被美国公司占有, 国内仅有 DOW 获得授权生产销售。

据《集成电路制造业用高分子聚合物抛光垫专利分析》数据,2003-2009 年为国际申请数量高峰时段,2010 年后数量有所下降,但总体变化平稳,抛光垫领域仍然是各个公司重点攻略方向。国内专利申请数量于 2008 年逐步攀升,在之后呈现出波浪式上升的趋势。



抛光液的核心技术运用壁垒体现在产品配方和生产工艺流程两方面。

CMP 抛光液的主要原料包括纳米磨料、各种添加剂和超纯水,根据产品应用领域的不同,所选用的原料种类也随之改变,在加料、混合和过滤等关键生产流程中,各种组分的比例、顺序、速度和时间等都会影响到最终的产品性能,需要公司不断优化研究来找出最合适的方案,优化过程中产品配方的运用体现了公司核心技术水平,工艺流程作为转化核心技术为最终产品的实现手段受到公司机密保护,皆为企业竞争力的体现。

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4. 相关公司

4.1. 华海清科:国内唯一 12 英寸 CMP 设备商,市占率稳步提升

公司成立于 2013 年 4 月,是中国大陆一家拥有核心自主知识产权的高端半导体设备制造商,科创板上市注册申请已获证监会通过。

公司主要从事半导体专用设备的研发、生产、销售及技术服务,主要产品为化学机械抛光(CMP)设备,并提供配套耗材及技术服务。

公司生产的 CMP 设备可广泛应用于 12 英寸和 8 英寸的集成电路大生产线,总体技术性能已达国际先进水平。

公司是目前国内唯一一家提供 12 英寸 CMP 商业机型的高端半导体设备制造商,所产主流机 型已成功填补国内空白,打破国际巨头数十年的垄断,有效降低了国内下游客户的采购成本,减少对国外设备的依赖,支持国内集成电路产业发展。

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公司主要产品为拥有核心自主知识产权的 CMP 设备,产品类型涵盖 12 英寸 CMP 设备 300 系列、8 英寸 CMP 设备 200 系列及 12 英寸减薄抛光一体机 Versatile-GP300,全面覆盖集成电路制造过程中的非金属介质 CMP、金属薄膜 CMP、硅 CMP 等抛光工艺并取得量产应用,高端 CMP 设备的工艺技术水平已突破至 14nm 制程,形成了硬件+技术服务的全方位体系。

公司在配套材料业务亦有布局,已打通整套晶圆再生工艺流程,能够实现无污染、低缺陷、 高平整度、高洁净度的晶圆再生加工,未来有望实现与公司 CMP 设备业务之间的高度协同。

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公司市场化进展顺利,依托稳定的性能、突出性价比和良好的售后服务优势,国内市占率稳 步提升。

公司主要客户包括中芯国际、长江存储、华虹集团、英特尔、长鑫存储、厦门联芯、广州粤芯、上海积塔等国内外先进集成电路制造商。

截至 2021 公司 CMP 设备已累计出货超 140 台,未发出产品的在手订单超 70 台。

根据 SEMI 统计的 2018-2020 年中国大陆地区的 CMP 设备市场规模和公司 2018-2020 年 CMP 设备销售收入计算,公司 2018-2020 年在中国大陆地区的 CMP 设备市场占有率约为 1.05%、6.12%和 12.64%,呈逐年提升趋势。

在项目中标上,根据招股说明书 2019-2021 年间,公司在长江存储、华虹无锡、上海华力一二期项目、上海积塔 CMP 设备采购项目中,三年分别中标 8 台、33 台、27 台,中标占比分别为 21.05%、40.24%、44.26%,中标率连年提升。

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CMP 设备正常运行过程中,除了使用到抛光液、抛光垫等通用耗材外,设备自身的抛光头、保持环、气膜、清洗刷、钻石碟等耗材在抛光过程中快速损耗,需进行定期维保更新。

公司关键耗材销售和维保业务主要是针对已销售的 CMP 设备,由于国产化集成电路设备供应商要获得市场突破,打破国际巨头的垄断,不仅要求产品的技术水平、性能稳定性达到国际先进水平,更需要以本地化服务优势来争取客户的认可和订单。

公司对此发展相关配套业务,向客户提供设备关键易磨损零部件的维保、更新服务,以保证设备的稳定运行。

报告期内,公司向客户销售的关键耗材主要包括保持环、探测器、气膜、7 分区抛光头等,维保服务主要包括向客户提供 7 分区抛光头维保等。随着公司 CMP 设备销售数量增加,相关产线陆续投产并持续运行,关键耗材销售和维保业务规模将随之扩大,业务可持续性较强。

2021 年公司配套材料及技术服务营业收入达 1.11 亿元,同比增长 236.36%,占总年度收入 13.81%,整体占比呈不断爬坡趋势。参考海外成熟半导体设备厂商应用材料,技术服务收入 在营收占比长期维持在 20%的比例左右,我们认为公司配套材料及技术服务收入在总体收入 的占比仍有较大提升空间。

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公司与清华大学保持紧密合作关系,研发实力雄厚。

清华大学是公司大股东清控创投的控股股东,公司已与清华大学达成合作协议,清华大学负责配合公司进行 14-7nm CMP 装备、纳米金属薄膜厚度测量技术、抛光耗材节约技术等先进抛光技术及工艺的基础性论证,并配合公司进行工艺开发。

目前,公司具有完全自主知识产权的先进 CMP 设备,并已实现在国内外知名客户先进大生产线的产业化应用。

清华大学作为国内率先从事 CMP 基础原理研究的著名高校,拥有雄厚的技术原理基础与研发力量,公司与其建立的紧密合作关系,将为未来公司技术开发持续赋能。

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300 系列 CMP 设备是目前收入主要来源。从营收结构来看,2021 年公司 300 系列 CMP 设 备、200 系列 CMP 设备和配套材料分别为 6.82 亿元(YoY+98.83%)、0.12 亿 (YoY+13.46%)、1.11 亿元(YoY+240.88%),占公司整体收入比例分别为 84.75%、 1.43%、13.81%。2021 年 CMP 设备和配套材料毛利率分别为 42.78%、56.92%。

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从公司整体营收来看,公司业务发展迅速,收入规模不断扩大,市场份额持续提升。

2018 年到 2022 年第一季度,公司营业收入分别约为 0.36 亿元、2.11 亿元、3.86亿元、8.05 亿元和 3.48 亿元,2018-2021 年复合增长率达 182.60%,市场占有率逐步提高。

盈利能力方面,公司所在行业前期研发投入高,在机台量产前和产品持续创新升级时公司需 要保持较大强度的研发投入;同时公司所销售的设备需工艺测试一段时间通过客户验证后方 可确认销售收入,最近三年产销量较小,而单位成本较高或期间费用率较高,尚未体现规模 效应,导致 2020 年前公司存在连续亏损。2020 年公司完成了由负转盈的突破。

2021 年,公司实现归母净利润 1.98 亿元,同比增长 102.76%;扣非归母净利润 1.14 亿元,同比增长 679.88%。

公司盈利能力不断上涨,其主要原因是公司生产规模的增长加大了固定成本的分摊,同时优化选型令直接材料的价格逐步降低,综合降低了生产成本;同时公司持续进行创新研发、推出新的高端产品,单台设备价格有所提升。

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本次 IPO 公司拟募资 10 亿元用于以下项目:

(1)高端半导体装备(化学机械抛光机)产业化项目:计划总投资约 5.4 亿元,建设期为 15 个月,设计产能为年产 100 台化学机械抛光机(包括减薄设备)。本项目是对公司核心产品的产能扩充,并促进新产品或新功能的创新开发及升级,助力公司扩展产品线,加快研发成果产业化,抢占国内集成电路装备市场。

(2)高端半导体装备研发项目:计划总投资约 3.1 亿元,通过开展系列技术研发课题,创 新研发面向 14nm 及以下制程先进半导体制造 CMP、减薄多项关键技术及系统,并研发相应的成套先进工艺。

(3)晶圆再生扩产升级项目:计划总投资约 3.6 亿元,建设期为 15 个月,新增生产设备及仪器 46 套,项目建成后具备月加工 10 万片 12 英寸再生晶圆的生产能力。

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4.2. 鼎龙股份:国内 CMP 抛光垫龙头,光电半导体材料业务高速放量

湖北鼎龙控股股份有限公司创立于 2000 年,并于 2010 年在创业板上市。

鼎龙股份是一家从事集成电路芯片设计及制程工艺材料、光电显示材料、打印复印通用耗材等研发、生产及服务的企业。

公司在创立之初主要产品为电荷调节剂和显色剂,并一步步拓展了碳粉、硒鼓、显影辊、耗材芯片、墨盒等产品,实现了打印复印通用耗材全产业链布局。

此外,公司拓展泛半导体材料领域,形成光电半导体材料产业布局,泛半导体材料业务主要包括半导体制程工艺材料、半导体显示材料、半导体先进封装材料三个板块,着力攻克国家战略性新兴产业(集成电路、新型显示)被国外卡脖子、保障供应链安全的核心关键材料。

公司半导体制程工艺材料产品包括 CMP 抛光垫、抛光液、清洗液三大 CMP 环节核心耗材。

在 CMP 抛光垫方面,公司从 2013 年开始 CMP 抛光垫项目的研发,是国内唯一一家全面掌 握抛光垫全流程核心研发和制造技术的 CMP 抛光垫供应商,已成为部分客户的第一供应商,在该领域国内市场的优势地位已经确立;公司也在积极开拓海外市场,经过在客户端验证,于 2021 年 11 月取得首张海外订单。

CMP 抛光液方面,公司在 Oxide,SiN,Poly,Cu,Al 等 CMP 制程抛光液产品多线布局,客户端验证反馈情况良好,部分产品也已通过各项技术指 标测试:Oxide 制程某抛光液产品已取得小量订单;Al 制程某抛光液产品在 28nm 技术节点 HKMG 工艺中通过客户验证,进入吨级采购阶段。清洗液方面,公司在 Cu 制程 CMP 清洗液实现突破,获得三家国内主流客户验证通过,另有 3 家客户已进入大规模验证阶段并取得小量订单。

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目前,公司的主要营收来源还是传统业务打印复印耗材,但在光电半导体材料产业的布局也 逐渐取得成效。从营收结构来看,2021 年公司打印复印耗材和光电半导体材料分别为 20.13 亿元(YoY+17.79%)、3.07 亿(YoY+286.98%),占公司整体收入比例分别为 85.43%、 13.05%;毛利率分别为 29.15%、63.29%,光电半导体材料毛利率显著高于打印复印耗材。

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随着集成电路产业的蓬勃发展,半导体材料用量逐步增加,公司光电半导体材料业务布局获 得良好成效,营收快速提升。

2018-2021 年,公司营业收入分别为 12.38 亿元、11.49 亿元、18.17 亿元、23.56 亿元,4 年 CAGR 为 15.20%。2021 年公司营收同比增长 29.67%,主要源自公司 CMP 抛光垫业务较上年同期大幅增长,以及打印复印通用耗材业务的稳步增长;同时,归母净利润 2.14 亿元,同比增长 233.60%;归母扣非净利润 2.07 亿元,同比增长 175.62%。

2022 年第一季度,公司实现营收 5.70 亿元,同比增长 9.57%;归母净利润 0.71 亿元,同比 增长 90.12%;归母扣非净利润 0.67 亿元,同比增长 27.23%。

根据公司一季报,公司半导体工艺材料业务收入、利润同比显著增加;半导体显示材料收入较去年四季度呈现环比增长趋势;打印复印通用耗材业务收入基本持平。

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未来规划方面,CMP 抛光垫二期工厂已于 2021 年年底正式投产,将抛光硬垫一、二期合计 年产能提升至 30 万片每年,目前二期产能利用率正在爬坡中;抛光垫三期工厂(潜江)已于2021 年 5 月正式动工,并于 2021 年 10 月顺利封顶,目前正在内部装修及设备装机中,预计于 2022 年夏季完成设备安装,进入设备联动、试生产阶段。

CMP 抛光液产品开发验证快速推进,一期武汉 5000 吨年产能建设完毕静待放量,二期产线在按计划筹备中。

清洗液主要产品验证通过,年产能 2000 吨的武汉本部一期清洗液产线完成试产,已达到稳定供货的能力。

半导体先进封装材料方面,公司开启先进封装材料产线的建设,计划 10 月份在武汉竣工试产。

柔性显示材料 PSPI、TFE-INK 产品中试结束,客户端验证情况良好,武汉本部 PSPI一期年 产 150 吨中试产线已建成,即将开始规模化产线的二期建设。

4.3. 安集科技:国产 CMP 抛光液龙头,打造电子材料平台型企业

安集科技成立于 2006 年,2019 年在科创板上市,是一家集研发、生产、销售、服务为一 体的自主创新型高科技微电子材料企业。

公司主营业务为关键半导体材料的研发和产业化,目前产品包括不同系列的化学机械抛光液和功能性湿电子化学品,主要应用于集成电路制造和先进封装领域。

公司已形成了铜及铜阻挡层抛光液、介电材料抛光液、钨抛光液、基于氧化铈磨料的抛光液、衬底抛光液、功能性湿电子化学品和新材料新工艺七大产品平台,并均取得了不同程度的进展和突破。

公司为国内抛光液龙头,根据 TECHTET,公司 2021 年 CMP 抛光液的全球市场份额达到 5%。

公司客户涵盖中芯国际、长江存储、台积电、华虹半导体、华瑞微电子等主流晶圆厂商。由于集成电路制造行业集中度较高,且公司致力于为客户提供完整的一站式解决方案,公司客户集中度较高,前五名客户合计销售额占 2020 年销售总额的 84.45%,第一名客户和第二名客户占比分别为 42.91%和 31.10%。2021 年,公司服务国内本土 Fab 厂并持续取得新订单,还获得数个全球领先外资芯片企业在中国大陆 Fab 厂的新订单,有望持续受益国产替代趋势。

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公司积极布局研发创新,多项技术取得突破性进展。

在化学机械抛光液板块,公司在用于 28nm 技术节点 HKMG 工艺的铝抛光液取得重大突破,打破国外厂商垄断;基于氧化铈磨料的抛光液实现国产自主供应,目前已在 3D NAND 先进制程中实现量产并逐步上量;衬底抛光液取得突破性进展,已进入量产的准备阶段;公司通过合资成立子公司山东安特纳米建立了关键原材料硅溶胶的自主可控生产供应能力、通过自研自建的方式持续加强了氧化铈颗粒的制备和抛光性能的自主可控能力,推进核心原材料自主可控取得了突破性进展。

在功能性湿电子化学品板块,28nm 技术节点后段硬掩模铜大马士革工艺刻蚀后清洗液技术 实现进口替代,并已在重要客户上线稳定使用;14nm-7nm 技术节点后段硬掩模铜大马士革工艺刻蚀后清洗液的研究及验证正在按计划进行;抛光后清洗液已经量产,并应用于 12 英寸芯片制造;功能性刻蚀液成功建立技术平台,并开始客户端验证。

从营收结构来看,化学机械抛光液为公司最大营收来源,功能性湿电子化学品也在 2021 年 实现快速增长。2021 年公司化学机械抛光液和功能性湿电子化学品分别为 5.94 亿元(YoY+58.45%)、0.91 亿(YoY+92.15%),占 公司整 体收入比 例分别 为 86.51%、13.23%;毛利率分别为 51.08%、55.41%,始终保持较高水平。

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得益于半导体行业高景气度、中国 CMP 设备市场高增速,以及公司在化学机械抛光液全品类布局开花结果、在功能性湿电子化学品产品线布局持续攻克领先技术节点难关,公司营收实现高速增长,2018-2021 年分别为 2.48 亿、2.85 亿、4.22 亿、6.87 亿,4 年 CAGR 为 29.01%。

2021 年公司营业收入 6.87 亿元,同比增长 62.57%;归母净利润 1.25 亿元,同比-19.77%,同比下降的原因主要是非经常性损益科目的影响,对外投资的青岛聚源芯星公允价值变动收益较去年同期大幅减少;归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润 0.91 亿 元,同比增长 54.81%。

2022 年第一季度,公司实现营业收入 2.33 亿元,同比增长 95.14%;归母净利润 0.40 亿元,同比增长 1830.27%;归母扣非净利润 0.51 亿元,同比增长 575.44%。21Q1 公司整体营收以及归母净利润均大幅提高,主要原因为公司整体业务稳健增长,多款产品持续扩大份额,以及 2021 年第一季度基数较小。

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公司持续加大研发投入和产能建设,提升核心竞争力。

2021 年,公司研发费用为 1.53 亿元,同比增长 72.23%,研发费用率达到 22.30%。产能建设方面,公司启动了在上海化学工业区内新建上海安集集成电路材料基地的可转债募投项目,建设期为 3 年,投资 3.8 亿元用于

1)功能性湿电子化学品板块新增产品产能:特殊工艺用刻蚀液 8000 吨/年、新型配方工艺化学品 400 吨/年;

2)化学机械抛光液板块新增关键原材料产能:化学机械抛光液用高端纳米磨料 1500 吨/年、特殊电子级添加剂 1200 吨/年等,将填补国内高端纳米磨料等关键半导体材料上游原料规模化生产的空白,实现核心原材料的自主可控并降本增效。

宁波北仑基地主要生产功能性湿电子化学品,一期部分已于 2020 年竣工并投产,二期部分已完成主体基础建设。公司三大生产制造基地(上海金桥、宁波北仑、上海化学工业区)将形成产品差异化布局并协同互补发展。

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5. 风险提示

5.1. 市场竞争风险

由于国内 CMP 企业进入市场的时间晚、产品较为单一、经营规模较小且市场占有率较低, 较海外龙头企业仍有一定的技术差距,若海外企业加大研发投入或通过兼并购增加公司规模及研发实力,可能会导致国内企业竞争加剧。同时 CMP 市场的快速增长以及我国巨大的市场规模和进口替代预期,还将吸引更多的潜在进入者,将对国产企业对未来的长期发展带来一定负面影响。

5.2. 产品开发不及预期

CMP 行业对技术创新要求较高,需要对客户需求进行持续跟踪研究并开发满足客户需求的 产品。如果公司未来不能准确地把握技术发展趋势,在产品开发方向的战略决策上出现失 误,或者未能及时进行产品升级和新技术的运用,紧跟国内外半导体设备制造技术的发展趋势,或者后续研发投入不足,将使得公司产品开发的成功率受到影响,持续大量的研发投入成本无法回收,面临因无法保持持续创新能力而导致市场竞争力下降的风险。

5.3. 下游需求衰减

受本次疫情影响,宏观经济发生较大波动,导致通信、计算机、汽车、消费电子、人工智能等终端市场需求下降,对于位于产业链上游的 CMP 设备和材料企业,其需求直接受到下游芯片制造及终端应用市场的影响,市场需求不及预期,将导致国产设备材料每年的采购额大幅下降,对公司的业务发展和经营业绩造成不利影响。

5.4. 业务经营风险

受国际经济局势和全球疫情的影响,部分境外客户的经营情况和盈利能力可能下滑,从而造成境外客户应收账款及账龄的增加,如果公司主要供应商的供货条款发生重大调整或者停产、交付能力下降、供应中断等或者原材料采购国采取出口管制,会对公司原材料供应的稳定性、及时性和价格产生不利影响,从而对公司的经营业绩造成不利影响。

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