近20年以来,半导体硅片长期被日本信越、日本胜高(SUMCO)、环球晶圆、德国Siltronic、韩国SK Siltron等少数寡头企业垄断。2019年,行业前五大企业合计销售额占全球半导体硅片行业销售额比重高达92%,我国90%以上的硅片需求依赖进口,基本不在国内生产,目前,硅片垄断局面还在加剧。
11月30日,德国硅片制造商Siltronic AG表示,正与环球晶圆开展深入谈判,后者拟以37.5亿欧元(约合45亿美元)将其收购,双方预期在12月第二周,取得Siltronic监事会及环球晶圆董事会核准后,进行BCA签署。
环球晶董事长徐秀兰指出,双方都认为结合后的事业体会有很好的成效,将更能互补地有效投资,进而扩充产能。
并购前,德国Siltronic为全球第四大硅晶圆厂,市占率约为7%,环球晶则为全球第三大厂,市占率达18%,收购完成后,环球晶在全球硅晶圆市场占有率有望一举跃升至25%,逼近日本胜高的28%,同时意味着全球晶圆市场将呈现日本信越、胜高、环球晶圆、SK Siltron四强争霸的格局,进一步垄断市场。
根据IC Insights的报告,今年仅ADI收购Maxim、英伟达收购ARM、SK海力士收购英特尔存储业务、AMD收购赛灵思四起收购案的交易额就高达1050亿美元,外加Marvell100亿美元收购Inphi、环球晶45亿美元收购德国Siltronic,2020年半导体并购金额已经创下 历史 新高。
去年,韩国SK Siltron为防止日本出口限制,收购杜邦碳化硅晶圆事业部,在区域全球化抬头的当下,各巨头抱团取暖,通过并购来加强各自的优势,以应对快速变化和复杂的局面。
以半导体设备巨头应用材料为例,在2018年之前的几十年内,应用材料长期稳坐全球半导体设备第一供应商的位置,凭借的就是全面且强大的产品线,特别是在具有高技术含量的半导体制造前道设备,该公司具有相当深厚的技术功底。
但从 历史 来看,应用材料正是通过一系列的并购,来加强自己实力的,虽然从1967年-1996年的30年间,应用材料只有一次核心业务相关的并购,但在1997年-2007年十年间,先后发起了14起并购案,不断完善自己的产品构成。
截至目前,应用材料的产品线涵盖了半导体制造的数十种设备,包括原子沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、离子注入机、刻蚀机、化学抛光及晶圆检测设备等,预计2020年,应用材料半导体设备的市场份额将从去年的15.9%提高至18.8%。
查阅了近几年的国内半导体海外并购案例,主要有五起:
2013年紫光集团17.8亿美元收购展讯,2014年9.07亿美元收购锐迪科,后合并成为紫光展锐;2015年合肥瑞成18亿美元收购高性能射频功率放大器厂商AMPLEON;2016年中信资本、北京清芯华创投资与金石投资19亿美元收购CMOS传感器厂商豪威 科技 ;
2016年长电 科技 以7.8亿美元收购新加坡封测厂金科星朋;2017年建广资产27.5亿美元收购恩智浦标准件业务,今年6月安世半导体正式注入闻泰 科技 。
其他的海外收购基本都在5亿美元以下,特别是国产替代加速的最近三年,鲜有海外并购的大案例,想着国内半导体厂不差钱,但为何还是买不来?
实际上,国内企业海外并购,特别是半导体海外并购还真不是钱多就能解决的问题,早在1996年,西方42国就签署了集团性限制出口控制机制——《瓦森纳协定》,简单来说,就是成员国内技术转让或出口无需上报,但向非成员国转让需要上报,以此达到技术转让监管和控制的目的。
并且这份协定很与时俱进,以大硅片为例,2019年底修订的《瓦森纳协定》,就新增了一条关于12英寸大硅片技术的出口管制内容,直指中国集成电路14纳米制程工艺,以及上游适用于14纳米工艺的大硅片。
封锁的还不止拉高纯度单晶硅锭的设备和材料,更是从切割抛光好的硅片具体参数上进行了限制,专门针对适用于14纳米制程工艺的各种硅片。所以说,小到具体产品参数都能安排的明明白白,更别说直接并购先进企业,基本没有可能。
如果说美国单方面打压华为是凭借自身实力,那么通过《瓦森纳协定》限制技术出口,就相当于是在全球拉圈子,限制圈内技术出口,圈外想用,就只能用廉价劳动换取圈内输出的高附加值成品,《瓦森纳协定》相当于“金钟罩”。所以并购不来的公司,只有自己造。
实际上,光伏用硅片已经被国内的厂家玩出白菜价,半导体用的硅片之所以被国外垄断,难度在于单晶硅的纯度和内部缺陷的控制,我们做的不好。
在纯度上,光伏用的硅片6个9就够了,但半导体硅片需要11个9,也就是99.999999999%,问题就在这个纯度上面,拉出来的单晶硅锭纯度不够,内部缺陷、应力、翘曲度也跟国外有差距,做出来的芯片良品率就比较低。
所以为了良品率,晶圆厂都愿意愿意花高价买更高质量的硅片,而不愿意花低价买低质量的硅圆片,因为会导致最终芯片的良率,我国生产的硅圆片打不开国际市场就是凭证。
对于单晶硅的提纯和晶体缺陷控制,需要基于长期实践经验的积累和现场错误的总结,这是各个厂商的高度保密的技术,因为这方面的因素,国外硅片厂都没有在国内设厂。
目前,沪硅产业打破了我国12英寸(300mm)半导体硅片国产化率几乎为0的局面,推进了我国半导体关键材料生产技术自主可控的进程;中环股份现也已具备3-12英寸全尺寸半导体硅片产品的量产能力。
总的来说,当下全球市场主流的产品是12英寸,使用比例超过70%,主要应用在智能手机、计算机、人工智能、固态硬盘等高端芯片上。目前4-6英寸的硅片已可以满足国内需求,8英寸也日渐成熟,进入大规模国产替代阶段,但12英寸才刚刚进入初级阶段,还面临EPI、位错等诸多难题待解决,替代之路仍任重道远。
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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。
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