国产半导体设备的新机遇与挑战

国产半导体设备的新机遇与挑战,第1张

半导体工业是电子工业的一个分支,本质上仍然是制造业。与网路产业不同的是,半导体产业仍然需要制造设备和工厂,有特定的产品要生产,并且需要设计、生产、包装、测试和销售。简单来说,整个产业链分为三大环节:上游公司定义与设计 芯片 、中流晶片制造芯片、下游厂商将芯片应用于个人电脑、手机等领域。

       产业链的上游是电子自动化设计(EDA)软件供应商和集成电路设计公司。EDA主要有三家Synopsys、Cadence和Mentor,公司在不同领域的专业知识,但业务也是交叉的,国内厂商有华达九天。设计公司有英特尔、高通、联发科技、博通等,国内设计公司有华为海斯、紫光占瑞和惠定科技等。

图1半导体产业链上游企业

        产业链的中间环节是由许多以晶圆制造商为核心的企业组成的。知名的晶片制造商包括英特尔、三星、台积电、格罗芬德和中芯国际,它们需要从设备制造商那里购买设备。此外,亦有需要向其他原料制造商购买制造晶片所需的消耗品。所购设备主要包括光刻机、蚀刻设备和沉积设备;采购的原材料主要包括单晶硅、光刻胶、湿式电子化学品、特种气体等。芯片生产完成后,将交给封装测试制造商对芯片进行测试和封装。包装企业是具有代表性的月光、安全和国内长期动力技术,通福微动力和天水华天。

图二:产业链中游企业

        下游企业是联系最广泛的公司,包括移动电话制造商苹果、三星、华为、特斯拉和比亚迪在汽车领域,联想和惠普在个人电脑领域。此外,还有物联网、医疗电子等应用。

图3:下游企业、芯片应用和具有代表性的公司

        半导体行业设备的头等大事,芯片节电的速度取决于工艺,工艺取决于设备。

        一、摩尔定律接近极限,集成电路技术成熟,产业成熟,成本和服务将决定成熟产业的核心竞争力。

       迈克尔·波特指出,在产业成熟的过程中,成本和服务将成为产业的核心竞争力。

       英特尔(Intel)联合创始人戈登·摩尔(GordonMoore)在1965年提出,当价格保持不变时,集成电路类的元件数量将每18至24个月翻一番,性能将翻一番。简单地说,在大约两年的时间里,消费者将能够以同样的价格购买性能是现在的两倍的芯片。在过去的40年里,集成电路工业的发展一直遵循摩尔定律,但它不可能永远持续下去。近年来,技术更新周期有所放缓。

图4摩尔定律预测了每个集成电路的晶体管数目。

       可以观察到,台积电2011年生产28 nm、2015年生产16 nm、2018年量产7 nm、20 nm和12 nm 10 nm以及其他升级的过度生产工艺。先进的工艺更新周期已经从最初的18个月减缓到2年,现在已经放缓到3年左右,未来5 nm甚至3 nm的更新周期可能会更长。

       直到2000年,在光刻市场上有三家供应商,即尼康、佳能和阿斯梅尔。目前,ASMAI家族是唯一留在20 nm的公司,另外两家由于研发和利润压力而放弃最新光刻技术的开发。其余的Asmae占光刻市场的80%。

图5:半导体工艺已慢慢接近物理极限

       这些迹象表明,集成电路制造工艺的进步越来越困难,集成电路产业正在从成长性向成熟性转变。在成熟的产业过程中,成本和服务将成为产业的核心竞争力。

       以成熟的传统汽车工业为例。2004年,该波导从南汽集团撤出。一年前,该公司获得了超过1亿元人民币的58股股份,以控制南汽集团无锡汽车车身有限公司。前后一年左右的对比如此之大,正是由于产业竞争策略的制定错误。不可否认,在2004年左右,中国的汽车工业仍然是一个积极的行业,而且这个行业已经以惊人的速度发展。我国庞大的人口和潜在的巨大需求一直是支撑着工业发展的巨大推动力,在一个快速增长的工业中。一个企业只需要伴随着工业的进步就行了,不需要太多的努力。这也许是《波导》进入汽车行业的原因,但随着汽车行业竞争的升温,无论是美国汽车巨头通用汽车和福特,还是德国大众和奔驰,以及日本的丰田和本田汽车,他们关注成本优势,同时也关注本土汽车企业,他们在中国市场上的竞争加剧,这减少了中国汽车行业巨大利润的泡沫。对于当时的汽车工业企业来说,汽车工业增长缓慢,客户多年来积累的知识和经验,以及更为成熟的技术,带来的结果是,竞争趋势变得更加注重成本和服务。这一发展改变了市场对企业在该行业取得成功的需求。

       这与过去三四十年来集成电路的发展非常相似,芯片的性能主要取决于设计技术和制造技术。在过去的二十年里,芯片随着制造技术的进步而不断进步,而设计技术并没有得到很大的更新。PC芯片仍然是以Intel公司为主导的X86体系结构,而复杂计算机指令集的CISC迁移则是由ARM体系结构主导的。采用精简的计算机指令集(RISC)。制造技术依赖于制造设备的技术进步,现在设备的进步已经接近半导体的物理极限。据专家预测,半导体芯片制造工艺的物理极限为2~3 nm。摩尔定律似乎是十年来唯一可以再做的事情&现状;生存与现状;。

       缓慢的增长、更多的知识客户和更先进的技术已经导致了竞争趋势变得更加以成本为导向和服务为导向。随着产品标准化、成本和技术成熟度的日益重视,产业转型往往出现明显的国际竞争。

      在国际竞争中,国内企业的劣势在于起步较晚,但从后来的分析中我们可以看出,企业之间的差距正在逐年缩小。现在差距大约是2 - 3年。优点是(1)低。研发成本,制造成本和技术支持成本(2)所有研发人员和技术支持人员均在中国,可以提供更及时,更低成本的现场技术支持。 (3)研发人员更贴近国内市场,了解客户需求,并提供定制服务

       1。成本优势:国内企业在研发成本和原材料成本方面具有绝对的竞争优势。

      所有国际设备制造商都在中国设有办事处。他们主要负责各种生产线的设备销售和技术支持工作。它们不涉及研发和制造。众所周知,信息和通信技术行业的硕士学位毕业生每年在家领取20万至40万元人民币。在美国等发达国家,这一数字将增至80,000美元至100,000美元,是国内水平的两倍以上。设备巨头asml每年的营收占总收入的10%至15%。近年来,由于进程日益先进,这一数字有所增加。生产中原材料的成本占经营成本的50<垃圾&GT-60<垃圾&GTlt垃圾&GT想到未来在设备更新缓慢,我们在人为研发成本上的绝对成本优势,和原材料价格,当国内半导体设备会发光。

      2。服务优势:国内企业可提供更完善、更方便的现场技术支持,增加客户粘性。

       外资企业的高服务成本已成为国内企业的共识。在这方面,国内企业可以依靠本地优势,提供更及时、更低的售后服务费用,以改善下游客户对公司的粘度和满意度。今后,公司应在不断拓展市场的基础上,努力构建和完善大客户的服务体系。具体措施包括为特定重点客户量身定制服务方案,在国内集成电路产业集中的地区建立综合工艺和技术支持中心,以及人员和技术的快速反应。为客户提供更完善、更方便、更及时的增值服务等。

       在行业竞争需要密集的本地化营销服务或密集的客户交易的市场中,全球公司将难以在综合的全球基础上与本地竞争者竞争。虽然全球公司在分散的单位中为客户提供服务,但在实施过程中,管理任务非常庞大,但本地公司对客户服务请求的响应能力更强。

       3.市场优势:研发人员更贴近国内市场,了解客户需求,提供定制化服务。

       先进的工艺不能由设备制造商单独完成,而是设备和制造商联合研发的结果。国内设备的研发人员在国内,国际制造商不能这样做。除了提供技术支持外,国际制造商的技术支持人员还需要将遇到的问题发送给公司的研发人员进行改进。优化设备.所以我们往往更贴近国内的客户,更了解国内生产线的客户需求。

二、新型合作竞争关系

      值得注意的是,传统的企业竞争模型只提到了企业与五种力量之间的竞争,而没有考虑到企业与五种力量之间的合作。在某些环境中,这些企业既有竞争关系,也有合作关系。如果一种产品或服务能使另一种产品或服务更具吸引力,那么就可以称之为互补产品或服务,两个企业之间的关系已经从竞争转变为合作。如何区分两个企业是否形成了合作与竞争的关系?一般来说,如果顾客同时拥有两家公司的产品比同时拥有一家公司的产品获得更多的价值或更少的成本,那么这两家公司就是互补的。

      成功的例子包括:汽车在上个世纪是一种昂贵的产品,而消费者想要购买汽车时却没有足够的现金。目前,银行信贷机构已成为企业公司的补充,后者向消费者提供贷款,并为他们购买汽车提供资金。但是汽车贷款并不容易获得,因此通用汽车公司在1919年创立了通用汽车公司,福特公司在1959年成立了福特银行,以使消费者更容易获得贷款。这样做的好处是显而易见的:方便的贷款是人们可以购买更多的汽车,而对汽车的需求的增长促进了福特和通用汽车的贷款业务。

       即使处于互补竞争关系的两家公司技术落后,它们也会获得一定的优势。没有合作伙伴的人如果拥有技术优势,就不一定会成功。例如,索尼于1975年推出了Betamax格式录像机。它曾经是电视录制领域的主导者。在美国多久,日本JVC开发了VHS格式录像机。尽管Betamax在技术的某些方面比VHS更强大,但Betamax格式录像机可以租用的电影数量太少,最终丢失,市场份额占JVC的60%。

        国产设备+中鑫国际华润设备与中国合作,为进一步赢得国际市场打下基础

       amat通过与台积电、英特尔和其他晶圆工厂的合作取得了技术突破。国内企业可以与中芯国际紧密合作,共同促进国内设备的发展。例如,中芯国际和北方的中国创都是国内公司。要在国际市场上发挥更大的作用,就必须相互支持、相互帮助。北芳华可以为中心提供低成本的设备和更好的服务。反过来,中芯国际稳定的制造过程可以给Beifanghua带来产品验证支持和广告效果(高品质客户的身份也可能带来广告效果,使公司销售设备,这对半导体设备来说应该是昂贵的。因此,晶圆制造商倾向于选择那些在扩大生产线方面已经得到国际制造商验证的设备公司。

       目前,一些设备制造商与中芯国际的合作并不局限于设备的验证阶段。为了加快半导体生产线的国产化和替代进程,上下游厂商开始在早期研发过程中进行合作。正是在中芯国际等晶圆厂的大力帮助下,国产设备才能在短期内实现多项技术突破,进入国内先进晶圆厂乃至国际制造商的供应链系统。加快设备国产化和更新换代进程。

        三是以历史为镜,把握产业转移的大趋势,规划新的市场。

应用材料(AMAT)

       回顾AMAT增长的历史,从1972年纳斯达克上市开始,收入为630万美元,市值仅为300万美元,而52年后,今天的收入为170亿美元,市值超过410亿。 AMAT在此过程中经历了四个主要阶段:启动期,增长期,并购调整期和研发领导期。其中,确定其生存,生存和大发展的时期是前两个时期。

       (1)在最初阶段,从1967年到1979年,Amat的主要业务是向半导体制造商提供他们所需的原材料。然而,由于产品种类繁多,Amat一度濒临破产。1977年,新上任的首席执行官Morga进行了一系列激烈的改革,精简了生产线,关闭或出售了一些部门,并集中精力生产半导体设备。这些措施效果明显,企业在危机中幸免于难。

       (2)增长时期:1979-1996年,1970年代,全球半导体工业开始向美国以外的市场转移,首先是日本,然后是韩国和台湾。1977年,Morga决定搭乘参加日本半导体设备展览会后返回的飞机进入日本市场。此后,分别于1985年和1989年在韩国和台湾设立了办事处。该公司过去20年的全球布局使其在1996年实现了41.15亿美元的收入。

       泛林集团(Lrcx)也有前瞻性的眼光,全球新兴市场的布局。

       大卫·K·林,一位工程师,成立于1980年,由英特尔的鲍勃·诺伊斯资助。第一台设备于1982年售出,该公司于1984年在纳斯达克首次公开募股(IPO)。目前,总市值接近300亿美元,2018年的收入为48亿美元。

       它没有经历与代工半导体市场相同的竞争。在其创立的第一年,它吸引了80万美元的投资。在第三年,它有稳定的现金流。它诞生于20世纪80年代,正处于将半导体市场从美国转移到海外的阶段。除了LAM当时在半导体设备行业中具有很强的竞争力之外,其成功还归功于20世纪80年代日本半导体行业对设备的巨大需求。当时,除个人电脑外,还使用半导体产品,以及移动电话,立体声系统(功率放大器),汽车和电话。

      事情并不总是顺利的。在80年代中后期,林正处于一个艰难的时期,尽管半导体设备的市场需求持续增长,但日本企业从技术引进、消化吸收等方面逐渐增强。日本从70年代末的零开始,到80年代中期已经占到全球设备销售额的50%。后来,美国半导体设备公司进行了业务重组等改革,提高了生产效率,并更加注重大容量设备的开发,更注重研究专利技术的发展。

       当时,前瞻性的林氏管理层注意到新兴小市场的销售增长。从1980年代末到1990年代初,它开始了更广泛的全球布局。这一时期的重点是环太平洋和欧洲市场。海外收入占50%以上。日本住友金属工业有限公司。。。(smi)联合开发蚀刻机器,建立了一个完整的子公司:lam技术中心;1980年代中期,在台湾和韩国建立了客户支持中心;直到1990年代初,lam在中国、马来西亚和以色列也看到了增长的机会。并考虑建立研发中心。

值得借鉴的经验有:

1。战略遵循产业转移进行全球布局

        巨人的成长离不开两种产业转移。上世纪七、八十年代,日本在工业DRAM产品的高可靠性和美国的技术支持下取得了飞速发展,占DRAM市场的近80%,占半导体市场的近50%。另一次是在上世纪八九十年代,韩国通过引进技术成为个人电脑DRAM的主要供应商,而台湾则在垂直分工领域的晶片合约制造和芯片封闭测试方面处于领先地位。

 2.与新兴市场的当地企业和大学建立合作伙伴关系

        Amat在日本、韩国、台湾、东南亚和欧洲建立了广泛的公司和机构,抢占市场第一。在大学方面,我们与新加坡科技局投资了多个研发实验室,并与亚利桑那州立大学联合开发了用于柔性显示器的薄膜晶体管技术。在企业方面,2001年,我们共同研究了使用黑钻石方案来突出0.1um晶体管,并推动了0.13um芯片的技术节点。2003年,ARM与台积电共同开发了90nm低功耗芯片设计技术,使总功耗降低了40%。

        林书豪与清华大学合作设立了泛森林小组清华大学微电子论文奖,捐赠了实验室设备,并提供了就业机会。

iv。政府、财政支援及税务宽减,三管齐下

       落后是要克服的,现在的理解是,在电子信息技术领域,落后受到技术封锁和国家安全的威胁。如果一个国家想被喉咙挡住,它就必须发展关键技术,而不是被其他国家控制。近年来,我国在应用领域取得了巨大的成就。20多年来,以BAT为代表的企业引领了科学技术的发展趋势,但在基础科学领域,我们还没有实现核心芯片技术的自我完善。包括设计和制造领域,而制造领域的成功取决于设备。

        政策支持反映了该行业的重要性,国家必须以坚定的决心发展半导体产业

       政府对半导体工业的政策支持正在增加。今年3月,在第十三届全国人民代表大会第一次会议上,李总理根据“02专项”、“国家集成电路产业发展促进计划”等重大政策,在讨论实体经济发展问题时,把集成电路产业放在实体经济第一位。在政府工作报告中。3月底,财政部发布了《关于IC厂商企业所得税政策的通知》,给予IC企业税收优惠,表明了政府对半导体产业发展的坚定态度。

图5:政府对半导体行业的支持政策

      二期大型基金即将募集,全国产业基金总额突破万亿元。计划一期,大型基金募集资金1000亿元,实际募集资金1387亿元,实际投资超过1000亿元。此外,这只大型基金还投资了3600亿多家地方工业基金。总计5000亿元的半导体产业基金,以较高的资本投入,为半导体产业的发展提供了有力的支持。目前,第二阶段的大型基金正在设立,并将在年底前完成。预计将筹集1,500亿至2,000亿美元(一些外国媒体也透露,筹资额可能达到3,000亿美元)。按1:3的比例计算,二期大型基金还将举债4500亿至6000亿元地方产业基金,国家半导体产业基金总额突破万亿元。作为中国最有希望承担替代中国制造半导体设备任务的企业,微电子、上海微电子、北方华昌等企业必将充分受益于政府对该行业的支持红利。

      财政部、国家税务总局、科技部联合在财政部网站上出台新政策,扣除研发费用,研发费用税前扣除比例由50%提高到75%。同时,将原科技企业的扣除范围扩大到所有企业。利润增幅最大的企业主要集中在机械、计算机、电子元器件等行业。事实上,在一些行业,特别是集成电路行业,每年的研发成本、研发开支甚至占营运收入的一半以上,而增加研发开支的税前扣减比例,无疑会释放减税的红利。

5.设备行业继续强劲增长,晶圆厂建设高峰期导致设备需求增加。

       设备制造商位于半导体产业链上游,为生产线提供晶圆制造设备。2017年,全球半导体设备市场销售额达到492.4亿美元,年均增长率稳定在10%以上。从2016年到2020年,全球共建成62家晶圆厂。此外,中国正在建设和规划26家12英寸晶圆厂,占世界的42%。因此,近年来,我国工厂建设出现了小高峰,设备需求巨大,国际企业设备产量有限,这是扩大市场份额的好时机。

全球半导体市场销售额

         2017年全球半导体设备市场销售额达到492.4亿美元。2016年至2020年,陆续建成62座晶圆工厂。设备销售年均增长率超过100亿。近年来对设备的需求将达到一个小高峰。

图六:全球半导体市场销售及其增长率

        从国内实际市场看,从2018年到2020年,国产设备企业每年仍有500亿至70亿美元的潜在市场份额。

       从国内市场来看,国内市场销售额从2013年开始持续增长,年增长率保持在20%以上,远远超过国际市场10%以上的增速。 2016年至2020年,中国将有26家晶圆厂,将建成并投入生产,占全球在建晶圆厂数量的42%,成为全球新晶圆厂最活跃的地区。另外,从国内市场的设备销售比例可以看出,这个数字正在缓慢而稳步上升。 2016年,中国半导体设备市场规模为64.6亿美元,2017年销售额为82.3亿美元。据SEMI称,2018年将达到113亿。在过去三年中,每年的增长率接近30%。

       购买新晶圆厂设备的费用将占生产线的70%,其余为基础设施费用。从2016年到2018年,8至12个12英寸晶圆厂正在建设中。根据Semi对2018年100亿美元设备市场的预测,晶圆制造工艺占80%,光刻机占制造工艺的30%。剩余的市场是国内潜在的国产设备总市场,100-80%(1-30%)=56亿。据推测,从2018年到2020年,每年仍有50亿至70亿美元的潜在市场份额。

图七:半导体设备在国内市场的销售和增长情况

       近几年国内装备技术进步与市场对装备的强劲需求

       国内设备凭借深厚的技术积累填补了国内半导体设备领域的一些技术空白,产品已能够满足12英寸、90~28 nm工艺生产线的生产要求,部分设备批量进入中芯国际等国内主流集成电路生产线进行批量生产。展望未来2-3年,设备需求将迎来2019年90/65/55/40 nm工艺生产线设备采购高峰。而国内仓储企业将在2020年前后扩大生产设备采购高峰。

图8:国内建造/正在建造的晶圆生产线

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今天我们一起梳理一下北方华创,公司主要从事基础电子产品的研发、生产、销售和技术服务, 主要产品为电子工艺装备和电子元器件 ,是国内主流高端电子工艺装备供应商,也是重要的高精密电子元器件生产基地。

公司电子工艺装备主要包括半导体装备、真空装备和锂电装备 ,广泛应用于集成电路、半导体照明、功率器件、微机电系统、先进封装、新能源光伏、新型显示、真空电子、新材料、锂离子电池等领域。电子元器件主要包括电阻、电容、晶体器件、微波组件、模块电源等,广泛应用于精密仪器仪表、自动控制等高、精、尖特种行业领域。

半导体制造过程分为硅片制造、晶圆加工和封装测试三个步骤。 半导体制造过程需要经过几百道复杂的工艺流程,但可以大致分为硅片制造、晶圆加工和封装测试三大环节。 硅片制造是半导体制造的第一大环节,主要是将天然硅石通过提炼加工得到晶圆加工所需要的硅片,其涉及的主要设备包括单晶炉、切磨抛光设备。晶圆制造是通过数百道复杂工艺将硅片加工成半导体的过程,其涉及的主要设备包括热处理、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、抛光和清洗等设备。 封装和测试是将完成加工的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程,主要涉及的设备有分选机和测试机等。

半导体设备投资中晶圆加工设备占比达80%。 半导体设备在新建的晶圆厂资本支出中占比为80%,而在半导体设备中晶圆加工设备占比为80%,为最主要的资本支出项目,封装测试设备占比15%,其余设备占比5%。根据前瞻产业研究院的数据,在晶圆加工设备中,刻蚀机投资占比最高达30%,其次是薄膜沉积设备占比25%,光刻机占比23%,其余设备合计占比22%。 在各细分领域中,我国半导体设备企业具备竞争力的设备主要包括刻蚀设备、薄膜沉积设备以及清洗设备

2019年全球刻蚀设备规模约115亿美元,市场集中度高,CR3达91%。 全球刻蚀设备主要由泛林半导体(LAM)、东京电子(TEL)和应用材料(AMAT)垄断,其市场占有率分别为52%、20%和19%。 国内主要的刻蚀设备企业包括中国电科、中微公司、北方华创和屹唐半导体。其中中微公司刻蚀产品以电容耦合刻蚀(CCP)为主,北方华创刻蚀产品以电感耦合刻蚀(ICP)为主

薄膜沉积设备以化学气相沉积(CVD)为主,占比53%,物理气相沉积(PVD)占比25%。 半导体薄膜沉积设备主要可以分为CVD、PVD和包括原子层沉积(ALD)在内的其他沉积设备。根据前瞻产业研究院数据,三者的市场份额占比分别为53%、25%和18%。在CVD市场中。应用材料、泛林半导体和东京电子占据了70%的市场份额;在PVD市场中,应用材料市占率高达85%,处于绝对垄断的地位。 国内薄膜沉积设备龙头有北方华创和沈阳拓荆。其中,北方华创产品线覆盖CVD、PVD和ALD,沈阳拓荆主要覆盖CVD和ALD

半导体清洗设备中,湿法清洗为主,占比90%,干法清洗占比10%。 随着半导体制程推进,对工艺水平要求也越来越高,清洗工艺显得越发重要。按照清洗原理来分,清洗设备可分为干法清洗设备和湿法清洗设备,其中湿法清洗设备市场占比达90%,是主要的清洗设备。清洗设备市场集中度较高,CR4达94%,其中Screen市占率54%,是清洗设备的主要生产商。 国内清洗设备商主要有至纯 科技 、北方华创和盛美半导体,盛美半导体目前主要产品是单片式清洗设备,北方华创和至纯 科技 目前仍主要以槽式清洗为主,三者核心产品存在差异,正面竞争较少

近年来我国半导体设备市场正处于快速增长的阶段,2015年我国半导体设备市场规模为49亿美元,2019年在全球市场下降的情况下,大陆半导体设备市场规模达134.5亿美元,同比增长2.6%,2015-2019年CAGR为28.7%,高于全球平均水平。 随着今年国内晶圆厂资本支出的上升,半导体设备将充分受益 ,根据SEMI的最新预测,2020年中国大陆半导体设备市场规模将达173亿美元,同比增长28.6%。而在2020年国内晶圆厂密集资本支出之后,2021年中国大陆半导体设备市场规模将小幅回落,市场规模为166亿美元,同比下降4%,仍旧为全球最大半导体设备市场。

2019年国产半导体设备销售额为161.82亿元,同比增长30%。其中集成电路设备销售额为71.29亿元,同比增长55.5%。而中国大陆2019年半导体设备市场规模134.5亿美元,国产化率约17%,具备较大国产替代空间

半导体设备是公司最重要的业务,也是未来最重要的发展方向。 北方华创作为国资背景的半导体设备国产化主力军,承担了863计划和国家02专项等多个半导体设备公关研发项目,包括刻蚀设备、PVD和CVD设备的研发和产业化,公司承担项目已部分完成验收实现产业化。

在集成电路刻蚀设备方面,公司主要覆盖ICP刻蚀设备,而中微公司主要覆盖CCP刻蚀设备,两者短期内并不存在直接竞争的关系。 公司ICP刻蚀设备主要用于硅刻蚀和金属材料的刻蚀,28nm制程以上刻蚀设备已经实现产业化,在先进制程方面,公司硅刻蚀设备已经突破14nm技术,进入上海集成电路研发中心,与客户共同开展研发工作。

PVD是公司最具竞争力的半导体设备产品。 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。北方华创突破了溅射源设计技术、等离子产生与控制技术、颗粒控制技术、腔室设计与仿真模拟技术、软件控制技术等多项关键技术,实现了国产集成电路领域高端薄膜制备设备零的突破,设备覆盖了90-14nm多个制程。根据公司官网消息,公司PVD设备被国内先进集成电路芯片制造企业指定为28nm制程Baseline机台,并成功进入国际供应链体系。

公司氧化扩散设备技术成熟,国内市占率较高。 氧化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,退火指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。上述工艺广泛用于半导体集成电路制造,北方华创的立式炉、卧式炉设备达到国内半导体设备的领先水平,成为了主流厂商扩散氧化炉设备的优选,实现了较高的设备国产化率。

公司依靠地理优势,提供优质本地服务,增强了产品竞争力。随着国内晶圆厂资本支出上升,半导体设备国产化步伐加快,公司近年来在长江存储、华虹无锡、华力集成、上海积塔、燕东微电子等多个项目取得订单。公司5/7nm先进制程设备研发项目有序推进,奠定公司长期竞争力

一、半导体设备龙头企业

北方华创成立于2001年,前身可追溯到国家“一五”期间建设的军工重点项目;2010年深交所上市;2015年七星电子和北方微电子战略重组为北方华创;2016年完成重组并引进大基金等战略投资者实现了产业与资本的融合;2017年更名北方华创;2018设立北方华创美国硅谷研究院,开展先进半导体设备技术研发;2019年募资20亿元用于半导体设备研发及产业化项目和高精密电子元器件扩产。

二、业务分析

2015-2020年,营业收入由8.54亿元增长至60.56亿元,复合增长率47.96%,20年同比增长49.23%,2021Q1实现营收同比增长51.76%至14.23亿元;归母净利润由0.39亿元增长至5.37亿元,复合增长率0.73%,20年同比增长73.75%,2021Q1实现归母净利润同比增长175.27%至0.73亿元;扣非归母净利润分别为-0.05亿元、-2.61亿元、-2.08亿元、0.76亿元、0.70亿元、1.97亿元,20年同比增长180.81%,2021Q1实现扣非归母净利润同比增长348.98%至0.32亿元;经营活动现金流分别为-0.44亿元、-2.01亿元、0.32亿元、-0.20亿元、-9.41亿元、13.85亿元,20年同比增长247.12%,2021Q1实现经营活动现金流同比下降8.40%至6.61亿元。

分产品来看,2020年电子工艺装备实现营收同比增长52.58%至48.69亿元,占比80.40%,毛利率减少5.79pp至29.44%;电子元器件实现营收同比增长37.46%至11.65亿元,占比19.24%,毛利率增加6.26pp至66.15%;其他实现营收同比增长12.29%至2192.83万元,占比0.36%。

2020年前五大客户实现营收26.44亿元,占比43.66%,其中第一大客户实现营收11.77亿元,占比19.43%。

三、核心指标

2015-2020年,毛利率由40.62%下降至17年低点36.59%,随后逐年提高至19年40.53%,20年下降至36.69%;期间费用率16年上涨至高点64.11%,随后逐年下降至19.19%,其中销售费用率16年上涨至高点6.70%,随后逐年下降至18年低点5.08%,而后上涨至5.84%,管理费用率16年上涨至高点55.72%,随后逐年下降至19年低点13.75%,20年上涨至14.06%,财务费用率由1.96%下降至17年低点1.20%,随后逐年上涨至19年高点2.44%,20年下降至-0.71%;利润率由8.79%下降至17年低点7.53%,随后逐年提高至14.06%,加权ROE由2.09%提高至8.51%。

四、杜邦分析

净资产收益率=利润率*资产周转率*权益乘数

由图和数据可知,15-17年净资产收益率的提高是由于资产周转率和权益乘数的提高,18年净资产收益率的提高是由于利润率、资产周转率和权益乘数共振提高所致,19年 净资产收益率的下降是由于权益乘数的下降,20年净资产收益率的提高是由于利润率和资产周转率的提高。

五、研发支出

20年公司研发投入同比增长41.39%至16.08亿元,占比26.56%,资本化10.52亿元,资本化率65.38%;截止2020年末公司研发人员1415人,占比23.67%。

六、估值指标

PE-TTM 150.18,位于近3年50分位值附近。

根据机构一致性预测,北方华创2023年业绩增速在33.45%左右,EPS为2.84元,18-23年5年复合增长率43.33%。目前股价176.46元,对应2023年估值是PE 61.97倍左右,PEG 1.85左右。

看点:

公司作为国内半导体设备龙头企业,深度布局半导体装备、真空装备、新能源锂电装备和精密元器件,产品体系具有较强竞争力,同时在技术研发、客户卡位等方面优势明显,叠加晶圆厂扩产潮再度开启,国产替代进程提速可期,公司核心竞争优势凸显,有望引领半导体设备国产替代大潮崛起。

01

半导体设备、中微公司

中微公司是国内稀缺的半导体设备龙头,刻蚀设备与 MOCVD设备为核心业务,收入占比 57%/22%,同时拓展其他泛半导体关键设备。泛半导体包含集成电路、LED、光伏电池等领域, 在制造环节中具有相似性 。其中以集成电路制造最为复杂,需完成数百道加工工序,涉及半导体设备达数十种。

光刻、刻蚀、薄膜沉积设备是集成电路前道工艺中最重要三类设备,设备价值量占比分别约25%/24%/21%。 2020年营收规模全球前10的半导体设备厂商半数布局了刻蚀设备领域,前五厂商中,应用材料、泛林半导体、东京电子均为刻蚀设备头部厂商。 中微公司以刻蚀设备起家,再向其他泛半导体设备拓展时,具备天然优势。 参考泛林半导体成长之路,中微公司未来将打造半导体设备平台公司, 机构预计公司未来三年中微公司的收入复合增速为34%

2020年全球半导体设备市场约924.1亿美元,同比+18.4%。全球及国内半导体设备市场在2021-2025年将持续同比增长+13-15%及20-30%。 但半导体设备的前十五强公司均为欧美日韩厂商,中国大陆厂商在全球市场占比仅约2%左右,国产替代空间较大 。其中

(1)全球刻蚀设备以干法刻蚀设备为主,市场约140亿美元,预计2020~2024年年复合增速为5.8%。刻蚀设备市场高度集中,2019年,泛林半导体(52%)、东京电子(20%)、应用材料(19%)分列刻蚀设备前三。中微公司是国内唯一兼具CCP/ICP两种刻蚀技术的企业,产品线覆盖65nm-5nm各制程,已获得批量订单。中微公司的产品性价比高,例如:公司双反应炉产品相较于竞争对手可降低30%-50%的生产成本和占地面积; 目前中微公司在CCP刻蚀全球市占率约3%,ICP刻蚀市占率不足1%,国产替代已步入快车道 。公司拟定增募资扩充刻蚀设备产能630腔/年,2026年达产后产能将较2021年提升6倍。假设新增产能在2030年产能满载, 预计2030年公司刻蚀设备收入达77.52亿元,2020~2030年复合增速预计为19.7%。

(2)2020年全球半导体薄膜沉积设备市场规模约172亿美元,预计2020~2025 年复合增速约为14.6%,其中 MOCVD设备市场约8.4亿美元,预计2020~2025年复合增速约为8.5% 。CVD设备市场由海外巨头寡头垄断,2020年前三强市占率达 70%,其中MOCVD设备前三强市占率高达98%。 中微公司MOCVD市占率为16%。中微公司 MOCVD 设备业务过去主要应用于照明 LED 市场 。随着Mini LED渗透率提升,机构测算2021~2024年,Mini LED芯片合计需消耗4寸片46.69、190.3、392.1、694.2万片,对应每年对MOCVD需求量达23、95、196、347腔。

02

建材、海螺水泥

国内水泥龙头:海螺水泥今年上半年收入804.33亿元,同比+8.68%;归母净利润149.51亿元,同比-6.96%;主要是煤炭价格大幅上涨,燃料成本增加明显,导致利润同比下滑。 今年上半年专项债发行进度仅完成了全年的30%,下半年专项债发行和基建投资有望提速。 进入9月份,全国水泥市场将步入旺季,需求有望回升。

长期来看,中国水泥行业虽然需求见顶,但根据国外情况,在需求见顶后,水泥需求还会在高位平台维持数年甚至十余年才会缓慢回落,可认为水泥需求基本稳定。水泥的同质性很强,企业核心竞争力在于低成本。 海螺水泥通过难以模仿的T型发展战略,生产成本在行业最低。2019年海螺水泥吨成本179元/吨,远低于行业(208元/吨)。 海螺水泥产量占全国20%左右, 未来增长在于:

(1)产品高端化。 国家出台政策要取消32.5级的低端水泥。2019年海螺收入中,42.5级水泥占比50%、32.5级水泥占比13%,42.5级水泥吨售价比32.5级水泥高30元/吨左右。 随着32.5 级水泥的退市,预计公司毛利将进一步提升。

(2)骨料规模增长。 骨料主要用于与水泥合用以拌制混凝土或砂浆。参考世界老牌水泥公司,成熟阶段骨料和水泥的销量在1:1与2:1之间,公司2019年水泥熟料自产品销量3.23亿吨,骨料销量仅为3140万吨,预计骨料业务有3.5-6亿吨的销量空间。同时, 海螺规划规划2020年骨料产能达1亿吨,2025年产能目标达到2-3亿吨。

(3)海外市场扩张。 2019年末,海螺海外熟料投产产能1094.3万吨,主要集中在经济增速较快的东南亚地区。 公司规划2025年海外产能达7000万吨,收入占比达15%-20%。

03

电子烟、思摩尔国际

港股电子烟龙头:思摩尔国际今年上半年收入69.5亿元,同比+79.2%;经调整后的净利润29.75亿元,同比+127%。长期来看,相对于传统卷烟,电子烟和HNB(加热不燃烧)既具有减害效果,又能较好地满足烟民解瘾需求。 只要烟草消费长期存在,烟民转向电子烟和HNB的大方向就是确定的。 机构预计2024年全球电子烟和HNB销售额(零售口径)将分别达到1115亿美元和325亿美元, 五年的年复合增速分别达25%和40%。 从 历史 来看,思摩尔的增速还会高于电子烟行业增速。

思摩尔国际是全球电子雾化设备的代工龙头,主要生产将烟油进行雾化的加热器件(陶瓷雾化芯),它在电子烟中的地位相当于笔记本电脑中的英特尔。思摩尔的陶瓷雾化芯技术门槛很高, 2019年思摩尔在雾化烟制造环节的市占率为16.5%,超过第2-5名的市场份额总和。 以电子烟最大的美国市场为例,电子烟上市需要经过烟草上市前申请(PMTA),美国PMTA审查要耗费企业很多时间和资金。一旦更换雾化芯等重要组件,将意味着产品整体需要重新研究测试。 由于客户更换供应商将面临重新申请PMTA的风险,因此下游客户通常不会更换雾化芯供应商,使得思摩尔对下游具有很强议价权 ,盈利能力非常强。

思摩尔产能并不饱和,2019年实际产量相比设计产能仍有60%的提升空间;此外, 江门一期/江门二期/深圳产业园预计于2022-2024年陆续投产,设计产能相比目前将进一步提升47%/111%/138% ,产能释放将带动思摩尔业绩增长。


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