半导体设备龙头企业北方华创

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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。

作为中国最早涉足新能源 汽车 领域的民营车企，比亚迪从一开始就没有将自己局限为一家整车制造企业。

对新能源 汽车 产业链的 深度垂直整合 ，是比亚迪在国内 汽车 产业立足的一大特色。

从 2019 年 3 月至 2020 年 4 月期间，比亚迪利用一系列的拆分与整合将其自有的新能源 汽车 核心供应链进行了大幅重构，其中就包括 5 家弗迪系公司以及一家专攻半导体技术的公司——「 比亚迪半导体 」。

关于 5 大弗迪系公司，我们先按下不表，今天重点来聊聊新近拆分的「比亚迪半导体」。

1.27 亿元融资，1 年内估值翻 4 番，比亚迪半导体为什么金贵？

2020 年 4 月，比亚迪通过对比亚迪微电子等公司的一系列股权转让和业务划转，重组成立了一家名为「比亚迪半导体」的公司。

「比亚迪半导体」由比亚迪微电子、宁波比亚迪半导体以及广东比亚迪节能 科技 三合一而成，同时还吸纳了惠州比亚迪实业的智能光电、LED 光源和 LED 应用相关业务。

随后在 5 月和 6 月，比亚迪半导体先后在 A 轮和 A+ 轮融资中拿下了总计约 27 亿人民币的巨额投资。

在拿下这两轮融资前，比亚迪半导体的官方估值为 75 亿 人民币。

而根据前不久中金对比亚迪半导体给出的最新估值已经高达 300 亿 人民币。

在比亚迪半导体的 A 轮与 A+ 轮投资方中，既有长于资本运作的红杉资本、中金资本、国投创新等机构；也有如北汽产投、上汽产投、中芯国际、ARM、小米等产业资本。

两轮融资中，超过 30 家机构的 44 名投资主体成为比亚迪半导体的外部股东，这部分股东目前持有该公司约 28% 的股份，剩余股份则全部归属于比亚迪。

这也意味着比亚迪仍然享有对这家公司的绝对控制权。

7 月，有媒体报道，比亚迪有意推动比亚迪半导体独立上市，传闻称将登陆 科创板 或 创业板 。

2.IGBT：电动车的「心脏」

重组后的比亚迪半导体，其主要业务覆盖功率半导体、智能控制 IC、智能传感器和光电半导体的研发、生产和销售，而且拥有包含芯片设计、晶圆制造、封装测试和下游应用在内的系统化能力。

在比亚迪半导体的众多产品中，最为核心的莫过于 车规级 IGBT 芯片 和 模块 。

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）全称「绝缘栅双极晶体管」，是一种大功率的电力电子器件，也是新能源 汽车 电控系统非常核心的组件。

它能够直接控制直、交流电的转换，决定驱动系统的扭矩（ 汽车 加速能力）、最大输出功率（ 汽车 最高时速）等。

另外，因为车辆电控系统的能耗主要来自逆变器控制器部分，而逆变器控制器损耗的 70% 又来自开关部分，也就是最核心的元件 IGBT。

所以， IGBT 的效率也间接影响车辆的续航里程。

作为 IGBT 模块的核心， IGBT 芯片 与 动力电池电芯 并称为电动车的「双芯」，其成本占整车成本的 5% 左右。

如果以整个 IGBT 模块的成本来计算，这个数值要提升至 7% 以上。

以特斯拉 Model S 为例，其使用三相异步驱动电机，其中每一相的驱动控制都需要使用 28 颗塑封的 IGBT 芯片，三相共需要使用 84 颗 IGBT 芯片。

在比亚迪半导体推出真正可量产的车规级 IGBT 之前，国内的车用 IGBT 供应 90% 以上都依赖于国际巨头，比如英飞凌、安森美、三菱、富士通等等。

这些年，包括比亚迪半导体、斯达半导在内的国产供应商发力追赶。

以 2019 年的数据为例：

全球第一大 IGBT 供应商英飞凌为中国的电动乘用车市场供应了约 62.8 万套 IGBT 模块，市场占有率接近 60%。

而比亚迪半导体则供应了接近 20 万套，市占率约为 20% 。

比亚迪半导体在 IGBT 领域的进展，背后是比亚迪长达 15 年的投入。

比亚迪半导体走到今天，也离不开王传福在 2008 年顶着巨大压力做出的一个决定。

3.点石成金：王传福收购中纬积体电路

比亚迪最早在 2005 年组建研发团队，正式布局 IGBT 产业。

这个时间点距离比亚迪收购秦川 汽车 仅过去两年，这年也是比亚迪旗下首款真正意义上自研的车型——比亚迪 F3 的诞生之年。

从这点来看，比亚迪在很早就有掌握 IGBT 这个电控系统核心元件的想法，其切入口则是整套系统中最为关键的 IGBT 芯片。

2005 年前后，国内集成电路设计和生产能力都非常薄弱，比亚迪要设计 IGBT 芯片的难度可想而知。

到 2008 年，比亚迪内部研发 IGBT 芯片迟迟没有成果，而且还面临芯片设计出来怎么制造的问题。

这年，王传福看上了一家半导体制造企业—— 中纬积体电路 （宁波）有限公司。

这家公司成立于 2002 年，注册资本 1 亿美元，主要从事晶圆生产、芯片制造，在当时被称为浙江省最尖端的高 科技 项目。

宁波市政府积极引入这个项目，众多投资人更是狂热追捧。

中纬积体电路在当时之所以如此受欢迎，也是因为国内发展集成电路制造产业之心非常迫切。加之这家公司其实和台积电颇有渊源。

中纬积体电路是由台湾亚太 科技 和大茂电子共同出资成立。中纬积体电路董事长冯明宪曾任大茂电子董事长、亚太 科技 公司执行长。

上世纪 90 年代，台湾大力发展半导体产业。台积电刚成立时，台积电一厂就是台湾经济部工研院租借给其厂地，张忠谋在执掌台积电之前，就曾是工研院的院长。

2002 年 2 月台积电一厂租借到期后，台积电将厂区内的一座实验室捐给了工研院，并且将余下的晶圆厂设备卖给了冯明宪曾执掌的亚太 科技 。

这批二手设备正好成为了中纬积体电路创立的基础，但也给这家公司后来的发展埋下了隐患。

经过从 2002 年到 2008 年五年多的发展，中纬积体电路并没有成长为外界期望的半导体制造明星公司，而是一步步走向衰落。

其最大的问题就是芯片生产设备老旧、设备维护费用高而致产能不足，另外就是资金短缺。

各种原因集中起来，最终导致中纬积体电路经营惨淡，走向被拍卖的结局。

2008 年，这家濒临破产的半导体企业，几乎找不到人接盘。

转机出现在这年 10 月，比亚迪王传福在众多的外界质疑声中斥资近 2 亿人民币拍下了中纬积体电路，后来这家公司就变成了「 宁波比亚迪半导体 」，现在已经被整体并入「比亚迪半导体」。

当时在外界看来，这起收购将让比亚迪至少亏损 20 亿人民币，公司股价也应声下跌。

然而，后来的事实证明，王传福这一收购决策让比亚迪的 IGBT 产品研发和制造走上了正轨。

王传福接手中纬后，将其业务整合到比亚迪生产链上，核心产品就是电动 汽车 IGBT。

就这样，比亚迪在 IGBT 芯片和器件的研发设计及生产制造端建立起了较为完整的能力。

4.IGBT 的演进方向

2009 年，比亚迪正式推出 IGBT 1.0 芯片，并且成功通过中电协电力电子分会的 科技 成果鉴定，这颗芯片推出也打破了国际巨头在这一领域的技术垄断。

随后 2012 年，比亚迪又推出了 IGBT 2.0 芯片。

基于这块芯片，比亚迪打造出了车规级 IGBT 模块，并应用在比亚迪纯电动车 e6 上。

2015 年，比亚迪又将 IGBT 芯片升级为 2.5 版本。

自研 10 年、收购中纬积体电路 7 年之后，比亚迪的 IGBT 业务不断壮大，这年其 IGBT 模块的营业额突破 3 亿人民币。

2017 年，比亚迪 IGBT 4.0 芯片研发成功，并于 2018 年 11 月正式推出车规级 IGBT 4.0 芯片。

在这款芯片的加持之下，比亚迪 IGBT 模块的综合损耗较当时市场主流产品降低了约 20%，其温度循环寿命可以做到市场主流产品的 10 倍以上。

比亚迪 IGBT 4.0 芯片

现在的比亚迪已经是全球唯二拥有 IGBT 这个电控核心元器件设计与生产能力的 汽车 厂商，另一家则是丰田。

比亚迪半导体的 IGBT 产品，除了用于比亚迪 汽车 外，还与金康 汽车 、蓝海华腾、吉泰科等多家整车、电控供应商达成合作。

今年 4 月，比亚迪总投资 10 亿 人民币的 IGBT 项目在 长沙 开工。

这个项目设计年产 25 万片 8 英寸晶圆的生产线，投产后可满足年装 50 万辆 新能源 汽车 的产能需求。

现阶段，比亚迪 IGBT 芯片晶圆的产能已经达到 5 万片/月，预计 2021 年可达 10 万片/月，一年可供应 120 万辆新能源车。

对于比亚迪半导体来说，其在 IGBT 领域所取得的成就已是过往，在这个技术迭代如此之快的领域，不进则退。

随着纯电动 汽车 性能的不断提升，其对功率半导体组件也提出了更高的要求。

作为纯电动车电机、电控系统的核心元器件，IGBT 器件的性能也需要不断演进。

现在以硅材料为基础的 IGBT 已经接近性能极限，比亚迪大规模应用的 1200V 车规级 IGBT 芯片的晶圆厚度已经减薄至 120um （约两根头发丝直径），再往下减难度极大。

对于整个行业来说，寻求性能更佳的全新半导体材料成为共识。

碳化硅 （SiC）则是最佳的后继者，也被称为第三代半导体材料。

据了解，碳化硅临界击穿场强是硅的 10 倍，带隙是硅的 3 倍，热导率是硅的 3 倍，所以被认为是一种超越硅材料极限的功率器件材料。

相关业内人士表示，相对于现在的硅基 IGBT，碳化硅基 IGBT 将会提供更低的芯片损耗、更强的电流输出能力、更优秀的耐高温能力以及缩小电控体积和重量等众多优点。

但现阶段因较高的成本费用，碳化硅基 IGBT 暂时只应用于长续航版本的纯电动 汽车 上。

比亚迪半导体作为业内的头部公司，自然看到了这一趋势，目前已经投入巨资布局碳化硅材料功率器件，加快其在电动车领域的应用。

按照比亚迪半导体的规划，到 2023 年，其将实现碳化硅对硅基 IGBT 材料的全面替代，将整车性能在现有基础上再提升 10%。

5.比亚迪半导体更大的野心

现在这个阶段，绝大多数行业都在研讨芯片国产替代的问题，所有企业都不希望像华为遭遇突然的断供和禁令，害怕被绑住手脚。

以车规级半导体为核心产品的比亚迪半导体，便是典型的 IGBT 芯片国产替代者。

以往其器件基本上供应的是比亚迪的车型产品，去年比亚迪的新能源车销量在 23 万辆左右，这个规模对于 IGBT 芯片走量其实是局限。

国内新能源 汽车 的年销量已经突破了百万台，保有量超过 400 万台。

重组之后的比亚迪半导体，其野心已不再局限于比亚迪自身，而是瞄准国内所有新能源车企，甚至是国际厂商。

而对于整个中国新能源 汽车 产业来说，新增这样一家车规级半导体供应商，意味着新能源车企有机会实现 IGBT 芯片和器件的国产化替代，毕竟目前大多数车厂依然是从国外供应商手中采购这类核心部件。

比亚迪半导体的分拆融资以及以后的上市，对于比亚迪以及中国新能源 汽车 产业发展来说，实际上是双赢。

自 2005 年开始 IGBT 的研发，到 2008 年收购芯片制造工厂中纬积体电路，再到如今开展碳化硅基 IGBT 器件的研发，比亚迪在这条道路上已经走过了 15 年。

如今的比亚迪半导体已经成长为国产第一大 IGBT 供应商，成为了抗衡国外供应商的先锋。

下一个 5 年、10 年和 15 年，比亚迪半导体还将实现哪些野望？

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