半导体设备公司,北方华创受益国产替代加速

(报告出品方/分析师:东吴证券周尔双黄瑞连)

1.国产半导体设备领军者,业绩表现加速增长

1.1.国产半导体设备平台型龙头,产品系列持续拓展

北方华创成立于年,是国内领先的高端电子工艺装备供应商,专业从事半导体装备、真空装备及精密电子元器件等的研发、生产、销售和技术服务。

公司构筑多元化技术平台,多线并行布局产品体系。公司与子公司北方华创微电子、北方华创真空等均系经北京市科技局、财政局、税务局联合认定的高新技术企业,经过多年研发创新,公司已掌握刻蚀、薄膜沉积、真空热处理等领域的多项核心技术,曾承担国家科技部“十五”集成电路制造装备重大项目及国家02科技重大专项,蝉联-年“中国半导体设备十强单位”,并荣获“国家级企业技术中心”、年“中国半导体设备五强企业”、年“中国电子百强企业”等荣誉称号。

公司主营产品包括半导体装备、真空新能源锂电装备及精密元器件三大类:

(1)半导体工艺装备:主要由子公司北方华创微电子生产经营,覆盖刻蚀设备(ICP、CCP)、薄膜沉积设备(PVD、CVD、ALD)、氧化扩散、清洗设备、外延设备等类别,广泛应用于逻辑芯片、存储芯片、先进封装、第三代半导体、微机电系统等领域。

(2)真空锂电装备:真空装备主要包含真空热处理设备、气氛保护热处理设备、连续式热处理设备和晶体生长设备等,广泛应用于真空电子、新能源光伏、半导体材料、磁性材料、新能源汽车等领域。锂电设备主要提供浆料制备、真空搅拌机、涂布机、强力轧膜机、高速分切机等极片制造装备,集流体卷绕PVD镀膜设备已进入客户端验证。

(3)精密电子元器件:由子公司七星华创精密电子生产经营,包括石英晶体器件、石英微机电传感器、高精密电阻器、钽电容器、微波组件、模拟芯片、模块电源等产品,广泛应用于高铁、智能电网、通信、医疗电子、精密仪器、自动控制等领域。

电子工艺装备为公司主要收入来源,泛半导体设备收入占比快速提升。

1)整体来看,-年公司电子工艺装备(主要包含半导体设备真空设备)收入占比分别为76%、79%、80%、82%、82%,构成公司收入主体;

2)细分设备来看,年北方华创微电子实现收入.33亿元,占公司总收入78%,较年的60%明显提升,侧面反映出公司半导体设备收入占比快速提升。(注:北方华创微电子主营“半导体设备”,其业务范畴涵盖集成电路、新型显示、新能源等泛半导体领域)

公司客户群体覆盖国内泛半导体各细分领域龙头。

1)集成电路:公司批量供货中芯国际、长江存储、华虹集团、武汉新芯等龙头客户,28nmHardmaskPVD、Al-PadPVD设备已率先进入国际供应链体系;

2)LED、MEMS、新能源光伏等领域:覆盖三安光电、华灿光电、隆基股份、晶澳太阳能等龙头客户。

公司客户集中度适当,-年前五大客户收入占比分别为43.66%、30.55%和25.67%,呈现快速下降趋势。

1.2.高度重视研发投入,股权激励利好中长期发展

公司股权结构较为集中稳定,国资背景大基金持股为持续快速发展打下基础。

从股权构成来看,截至Q1末,北京电控直接间接合计持有公司43.08%股份,为公司实际控制人。

作为北京市国资委全资下属企业,北京电控具备深厚的区域性资源优势和强大的资本实力,长期为公司提供战略资源支持。

此外,国家集成电路产业投资基金二期合计持有公司8.36%股份,同样为公司持续快速发展奠定坚实基础。

公司高度重视研发端投入,积极进行前瞻性技术布局。

年公司研发支出达到35.66亿元,-年CAGR达到42%。公司研发投入占营收比重常年高居20%以上,年达到24.28%,高于中微公司、盛美上海、拓荆科技、华海清科等本土同行。

持续性高研发投入,保障了技术先进性、产品领先性,为公司后续发展打下基础。

此外,公司还高度重视研发团队建设,股权激励下沉绑定核心技术人才。

中国大陆半导体产业的高速发展,技术人才是重要竞争力。截至年底,公司技术人员合计4,人,占比达到41.2%。

年公司再次实施股权激励计划,首次授予的激励对象不超过人,主要为核心技术人才管理骨干。

若以年底公司技术人员数量为基数,本次股权激励的覆盖面达到26%。

本次股权激励覆盖面进一步下沉,可以更好地激励人才,将公司利益和激励对象紧密捆绑,利于公司中长期发展。

高强度研发投入下,公司已掌握多项集成电路核心技术。

截至年底,公司累计申请专利6,余件,已获授权3,余件。

公司在光伏、LED、MEMS、功率器件等工艺设备及真空设备领域均处于国际先进水平,等离子刻蚀设备已突破新型高密度/低损伤等离子体源技术和脉冲射频控制技术,PVD设备已突破溅射源设计技术、等离子产生与控制技术、颗粒控制技术等多项关键技术,技术水平处于行业领先地位。

1.3.业绩持续快速增长,募投扩产打开成长天花板

半导体设备快速放量,驱动公司收入规模持续扩张。

1)整体来看,年公司营业收入达到.88亿元,-年CAGR达到45%。Q1实现营业收入38.71亿元,同比+81%,保持快速上升态势。

2)分产品来看,公司半导体设备持续放量,年子公司北方华创微电子实现收入.33亿元,-年CAGR达到55%,占公司总营业收入的比重持续提升,是公司收入端持续快速增长的主要驱动力。

利润端,-年公司归母净利润CAGR高达78%,高于同期收入端增速,侧面反映出公司盈利能力提升。

进一步分析发现,年以来公司销售净利率和扣非销售净利率均呈现明显上行趋势,年分别达到17.30%和14.34%,分别同比+4.98pct和+6.01pct,盈利水平明显提升。

下面将从毛利端与费用端进行详细分析。

1)毛利端:半导体设备产品结构改善,驱动毛利率快速爬坡。

-年公司销售毛利率分别为36.69%、39.41%和43.83%,快速爬升,主要系电子工艺装备毛利率快速上升,-年分别为29.44%、33.00%和37.70%,我们判断核心在于半导体设备产品结构优化,同时成本端也存在一定规模化降本。

2)费用端:规模效应显现,期间费用率稳中有降。

-年稳中有降,Q1降至22.28%,进一步驱动净利率提升。

公司在手订单充足,将保障短期业绩高速增长。

截至Q1末,公司存货和合同负债分别达到.12、78.22亿元,同比+55%、+54%,均验证在手订单充足。

为应对旺盛的订单需求,公司积极募投扩产,不断打开成长瓶颈。

年公司非公开募集85亿元,用于“半导体装备产业化基地扩产项目(四期)”、“高端半导体装备研发项目”、“高精密电子元器件产业化基地扩产项目(三期)”等项目,将有效缓解产能瓶颈,进一步夯实核心竞争力。具体来看:

1)半导体装备产业化基地扩产项目(四期):设计年产量为集成电路设备新兴半导体设备各台+LED设备台+光伏设备台,达产后年均销售额约74.6亿元,对应年均利润总额约8.07亿元。

2)高精密电子元器件产业化基地扩产项目(三期):设计量产22万只高精密石英晶体振荡器+万只特种电阻,达产年均销售额4.43亿元,对应年均利润总额为1.33亿元。

2.海外制裁加速国产替代进程,半导体设备需求维持高位

2.1.美、荷、日相继加码制裁,有望驱动国产化率超预期提升

整体来看,半导体设备国产化率仍处于低位。收入口径下,年11家半导体设备企业合计实现营业收入亿元,同比+53%,对应半导体设备市场整体国产化率约22%。

细分领域来看,国产半导体设备企业在清洗、热处理、CMP、刻蚀设备等领域已取得一定市场份额。

然而,对于光刻、量/检测、涂胶显影、离子注入设备等领域,我们预估年国产化率仍低于10%,国产替代空间较大。

外部事件方面,继年10月美国对中国大陆半导体制裁升级后,年荷兰、日本相继加入限制阵营,主要聚焦在先进制程领域,半导体设备逆全球化趋势愈发明显。

国产半导体设备先进制程产业化进展加速,具备持续扩张的条件。

国产半导体设备企业在薄膜沉积、刻蚀、量/检测、CMP、清洗等领域均已具备一定先进制程设备技术积淀,并且产业化进展正在快速推进,具备持续扩张的底层技术基础。

海外制裁升级的背景下,半导体设备进口替代逻辑持续强化。

我们看好在国产设备商已经具备相关技术积淀的基础上,内资晶圆厂加速对于国产半导体设备的导入进程,我们判断半导体关键设备突破、国产化率提升有望超出市场预期。

2.2.扩产上修静待招标启动,半导体景气复苏同样利好设备

相较IC设计、封测环节,晶圆制造是中国大陆当前半导体行业短板,自主可控驱动本土晶圆厂逆周期大规模扩产。

中国大陆市场晶圆产能缺口较大,年底晶圆全球产能占比仅为16%,远低于半导体销售额全球占比。

外部制裁事件频发的背景下,晶圆环节自主可控需求越发强烈,本土晶圆厂逆周期扩产诉求持续放大。

对于年晶圆厂资本开支,我们预计整体持平或微降,好于年初市场预期。

1)在逻辑端,中芯国际为扩产主力,年资本开支维持高位。作为内资晶圆代工龙头,中芯国际在半导体行业下行周期中,年8月拟在天津新增规划产能为10万片/月,进一步验证逆周期扩产逻辑。年中芯国际资本开支达到63.5亿美元,同比+41%,并预计年资本开支基本持平。

2)在存储端,年扩产好于先前预期,二三线晶圆厂粤芯、晋华、燕东等扩产量我们预计仍有一定增长。设备招标方面,我们预计随着Q2内资晶圆厂招标陆续启动,国内半导体设备公司订单有望持续兑现。

展望未来,我们看好在终端消费逐步复苏的背景下,半导体行业景气拐点逐步出现。

1)全球范围内来看,Q2美光实现营收36.93亿美元,环比-9.6%,降幅明显收窄,Q3营收指引为35-39亿美元,环比-5%~+6%,中枢基本持平,降幅进一步收窄。

2)对于中国大陆市场,IC设计龙头库存水位开始下降。若以已披露年报的韦尔股份、紫光国微、北京君正、乐鑫科技、全志科技、上海贝岭和晶丰明源为统计样本,Q4末行业存货周转天数平均数为.62天,环比下降5%,库存水位已经出现下降迹象。

历史数据表明,全球半导体设备与半导体销售额同比增速呈现高度联动效应,同时在行业上行周期时,半导体设备可以表现出更强增长弹性。

展望年,全球范围内来看,在终端消费持续复苏的背景下,SEMI预计年全球晶圆厂设备支出约亿美元,同比增长21%,年半导体设备需求有望明显反弹,进入下一轮上行周期。

对于中国大陆市场,叠加自主可控需求,我们看好年半导体设备需求加速放量。

定量来看,我们预计年中国大陆半导体设备市场规模将达亿元,同比+32%。

3.平台型产品线布局趋于完善,公司成长逻辑清晰

作为国产半导体设备领军者,公司持续受益国产替代+产品线延展。

公司已成功覆盖薄膜沉积、刻蚀、热处理、清洗设备等领域,尤其在PVD、ICP、热处理设备等领域占据领先地位。

在稳固现有优势产品市场竞争力,持续快速提升市场份额的同时,公司产品体系持续完善,集成电路装备面向逻辑、存储、功率、先进封装等多领域拓展,刻蚀机、PVD、CVD、ALD、立式炉、清洗机等多款新品进入主流产线,其中逻辑领域主流芯片产线批量采购公司设备;存储领域多种新型工艺设备进入产线验证;先进封装领域与国内主要封装厂均建立合作关系;功率器件领域与国内主流厂商开展深度合作,成为业内主流厂商重要设备供应商,公司成长空间持续快速打开。

3.1.刻蚀设备:ICP具备较强市场竞争力,积极布局CCP领域

刻蚀是光刻之后的关键工序,指用物理或化学方法有选择地去除不需要的薄膜材料,进而形成光刻定义的电路图形。

根据工作机理不同,刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀两大类,其中干法刻蚀应用占比高达90%。

1)湿法刻蚀:早期主流刻蚀工艺,各向异性较差,无法满足精细布线要求。通常用于3μm以上图形转移,以及干法刻蚀后清洗残留物等场景。

2)干法刻蚀:以等离子体刻蚀为主,主要利用等离子体产生的高化学活性粒子轰击薄膜表面,产生挥发性气体,从而形成各类微观结构。

根据等离子产生方式不同,干法刻蚀又分为CCP和ICP两大类设备。

1)CCP设备:离子能量较高,主要应用于较硬的介质材料,刻蚀高深宽比的深孔、深沟等微结构。

2)ICP设备:离子能量较低,离子浓度均匀度较高,适用于更精细的加工控制,尤其适用于较软较薄的薄膜材料加工。

芯片微型化趋势下对精细加工需求量提升,ICP市场份额快速提升,年在干法刻蚀设备中的市场占比达到61%,超过CCP设备。

作为半导体三大核心设备之一,刻蚀设备在前道晶圆加工设备中价值量占比高达21%。

我们预估年中国大陆半导体刻蚀设备市场规模达到亿元,其中ICP和CCP设备市场规模分别达到和亿元,市场空间较为广阔。

全球刻蚀设备仍由LAM、TEL和AMAT主导,本土企业已经全面覆盖ICP和CCP。

年LAM、TEL和AMAT在全球刻蚀设备市场份额分别达到47%、27%和17%,进口替代逻辑较强。

在本土企业中,中微公司、北方华创率先实现产业化,已全面覆盖ICP和CCP,整体呈现错位竞争。

特别地,公司在ICP领域具备较强市场竞争力,广泛应用于硅刻蚀,以及铝、钨等金属刻蚀等,引领国产替代浪潮。

公司ICP刻蚀设备市场竞争力显著,并积极布局CCP等领域,有望持续扩张。

公司刻蚀设备面向12吋逻辑、存储、功率、先进封装等客户,已完成数百道工艺的量产验证。

细分产品来看,公司ICP刻蚀出货累计超过腔;金属刻蚀设备凭借稳定的量产性能成为国内主流客户的优选机台;迭代升级的高深宽比TSV刻蚀设备,以其优异的性能通过客户端工艺验证,支撑Chiplet工艺应用;应用于提升芯片良率的12吋CCP晶边刻蚀机已进入多家生产线验证;精准针对客户需求,发布了双频耦合CCP介质刻蚀机,实现了在硅刻蚀、金属刻蚀、介质刻蚀工艺的全覆盖。

3.2.薄膜沉积设备:PVD具备国产主导地位,CVDALD快速拓展

半导体薄膜沉积设备种类繁多,主要包括CVD、PVD和ALD三大类。

1)CVD:气体分子在外部能量作用下发生化学反应并在衬底表面沉积成膜,重复性和台阶覆盖性较好。CVD种类繁多,根据腔室压力、外部能量等不同,可大致分为APCVD、LPCVD、SACVD、PECVD、MOCVD等类别。

2)PVD:在真空条件下利用高温蒸发或高能粒子等物理方法轰击靶材,使靶材表面原子“蒸发”并沉积在衬底表面,沉积速率高,一般适用于各类金属、非金属、化合物膜层的平面沉积,可大致划分为电子束蒸发PVD和磁控溅射PVD两大类。

3)ALD:将气相前驱体脉冲交替地通入反应室内,并以单原子膜形式通过循环反应逐层沉积在基片表面,可对复杂形貌的基底表面实现全覆盖成膜,台阶覆盖率极高,适用于各类金属及金属化合物、氧化物、氮化物、硫化物等薄膜沉积。

受益于晶圆厂逆周期扩产,我们预估年中国大陆半导体薄膜沉积设备市场规模将达亿元。

细分产品结构来看,PECVD为第一大薄膜沉积设备,占比达到33%,PVD和ALD占比分别为19%和11%,管式CVD和非管式CVD合计占比达到23%。

在上述假设下,我们预计年中国大陆半导体PECVD、PVD、ALD、管式CVD和非管式CVD市场规模分别为、、64、70和64亿元。

作为PVD设备龙头企业,公司积极拓展CVD和ALD设备,打开成长空间。

(1)PVD设备:公司成功研发出TiN-PVD、Al-Pad、G、GX20等系列,其中先进封装用PVD在全球排名前三的CIS封装企业中稳居鳌头。

在前道领域,公司12吋先进集成电路制程金属化薄膜沉积(MetalPVD)设备实现了量产突破,并且荣获年北京市科技进步奖一等奖。

据我们不完全统计,在年华虹无锡和积塔半导体PVD设备公开招标中,北方华创中标量占比分别达到20%和36%,市场竞争力可见一斑。

(2)CVDALD设备:

1)CVD:公司已成功覆盖LPCVD、APCVD等设备,其中LPCVD已形成批量供应,并持续拓展产品系列;

2)ALD:年实现首台国产ALD的销售,可实现28-14nmFinFET和3DNAND原子层沉积工艺要求,先发优势明显。

3.3.热处理设备:本土市场规模约50亿元,公司已占据较高市场份额

热处理工艺主要包含氧化、扩散和退火三个步骤。

1)氧化:将硅片在氧化环境中加热到~度的高温,在硅片表面上生长一层均匀的二氧化硅薄膜;

2)扩散:在高温条件下利用热扩散原理在硅衬底中掺入杂质元素,改变电学特性;

3)退火:通过加热硅片实现晶圆掺杂、金属薄膜沉积后金属硅化物烧结、晶圆表面改性等功能。炉管设备是氧化/扩散/退火的基本设备,在热处理设备中占比高达83%。

据Gartner数据,在年全球热处理设备市场中,栅极堆叠和炉管设备市场占比分别为17%和83%。

在炉管设备中,卧式炉早期广泛应用,立式炉具备自动化程度高、颗粒玷污少等特点,逐渐取代卧式炉;快速热处理炉(RTP)相比立式炉具备热预算少、加工时间短、温度均匀等优势,应用范围广泛,年在热处理设备中占比达到47%。

据Gartner数据,年全球热处理设备市场规模约20亿美元,若假设年中国大陆半导体设备销售额全球占比为37%,则我们预计年中国大陆热处理设备市场规模约为52亿元,其中RTP、氧化/扩散炉和栅极堆叠设备分别为24、18和9亿元。

全球范围内来看,AMAT、TEL在热处理设备领域竞争力较强,年全球市场份额分别达到46%、21%,尤其在快速退火RTP领域,AMAT具备全球主导地位,年全球份额高达70%。

在国产供应商中,屹唐半导体、北方华创等已形成批量出货,其中公司产品已成功覆盖氧化/扩散炉、RTP等。

据我们不完全统计,年公司在华虹无锡、积塔半导体热处理设备招标中份额分别为7%、44%,已具备较强市场竞争力。

3.4.清洗设备:国产化率已经较高,公司产品体系不断完善

半导体清洗设备种类繁多,湿法单片清洗为目前行业主流。

1)若按照清洗介质的不同,半导体清洗设备可划分为湿法和干法两条技术路线,湿法清洗约占到芯片制造清洗步骤的90%以上;

2)在湿法清洗工艺路线下,又细分为单片清洗设备、槽式清洗设备、组合式清洗设备等,其中单片清洗设备具备极高的工艺控制和微粒去除能力,可有效解决晶圆间交叉污染,应用广泛,是晶圆制造环节采用的主要清洗方式。

基于上文假设,我们预计-年中国大陆半导体清洗设备市场规模分别为99、和亿元,其中单片清洗设备市场规模分别为67、68和89亿元。

清洗设备技术壁垒相对较低,有望率先实现大规模国产化。

在本土供应商中,盛美上海、至纯科技、芯源微在清洗设备领域产业化较为领先。

年盛美上海和至纯科技清洗设备分别实现收入20.8和7.9亿元,两家合计市场份额已经达到29%。

公司收购Akrion完善清洗设备产品线,产品体系不断完善。

年公司收购美国Akrion完善清洗机产品线,目前已成功覆盖单片与槽式清洗设备,其中单片清洗机覆盖Al/Cu制程全部工艺,是国内主流厂商后道制程的优选机台;槽式清洗机已覆盖RCA、Gate、PRstrip、磷酸、Recycle等工艺制程,并在多家客户端实现量产,屡获重复订单。

3.5.半导体设备零部件:聚焦电气仪器仪表类等零部件,完善产业布局

半导体设备零部件为千亿元级大市场,国产替代诉求迫切,兼具强β和强α属性。

1)我们预估年全球中国大陆半导体设备零部件市场规模分别约为、亿美元,整体市场规模庞大。受益于国产半导体设备快速放量,中国大陆半导体设备企业对于半导体设备零部件的需求快速提升。

2)另一方面,半导体设备高端核心零部件基本依赖进口,在全球供应链紧张背景下,零部件供给已成为半导体设备企业产能扩张重要瓶颈,叠加外部事件影响,半导体设备零部件国产化诉求愈发凸显。

半导体设备零部件种类繁多,公司主要覆盖电气类、仪器仪表等类别,完善产业布局。

1)电气类:年北方华创微电子收购北广科技射频(RF)技术相关资产,射频电源是进行薄膜沉积和刻蚀过程工艺控制的关键零部件,其性能和参数直接影响沉积/刻蚀速率以及成膜质量等关键指标。

2)仪器仪表类:主要包括质量流量控制器(MFC)、质量流量计(MFM)以及阀门管件等,广泛应用于半导体、真空、新能源光伏等行业。

4.电子元器件:下游需求旺盛,业务规模快速扩张

公司精密元器件业务广泛应用于自动控制、电力电子、精密仪器仪表、铁路交通等领域,收入规模快速放量,盈利水平快速提升。

1)收入端:-年七星华创精密电子营业收入CAGR达到36%,年实现营收25.74亿元,同比+50%,加速扩张。

2)利润端:年七星华创精密电子净利润达到10.42亿元,-年CAGR达到46%,高于收入端增速。

反映到盈利水平上,-年七星华创精密电子销售净利率分别为27.94%、19.53%、28.55%、33.16%、34.87%和40.47%,盈利能力快速提升。

5.盈利预测与报告总结

核心假设:

1)电子装备:受益于半导体设备国产替代加速,叠加真空设备、泛半导体设备等放量,我们预计公司电子装备业务将实现高速增长,假设-年收入同比增速分别为45.00%、30.00%和30.00%。

随着半导体设备成本端规模效应显现,我们预计毛利率将明显提升,假设-年毛利率分别为39.00%、39.50%和40.00%。

2)电子元器件:受益于下游高景气度,叠加公司较强的市场竞争力,公司电子元器件业务有望持续扩张,假设-年收入同比增速分别为40.00%、30.00%和20.00%,毛利率分别为68.00%、65.00%和65.00%。

3)其他业务:假设-年收入同比增速稳定在30.00%,毛利率稳定在50.00%。

盈利预测:

基于以上假设,我们维持公司-年营业收入分别为.65、.14和.00亿元,分别同比+44%、+30%和+28%;维持-年归母净利润分别为35.43、47.59和61.71亿元,分别同比+51%、+34%和+30%。

可比公司:盛美上海、中微公司、拓荆科技、华海清科、芯源微、至纯科技、万业企业、精测电子均为国产半导体设备龙头企业,与公司主业协同性较强,故选取为可比公司。

我们维持-年公司营业收入预测分别为.65、.14和.00亿元,当前市值对应动态PS分别为7、6和4倍;维持-年归母净利润预测分别为35.43、47.59和61.71亿元,当前市值对应动态PE分别为45、33和26倍。

考虑到公司在国产半导体设备领域的平台型龙头地位。

6.风险提示

1、半导体行业投资不及预期:若半导体行业景气度下滑,下游客户资本支出减少,则对半导体设备的需求将可能下降,将给半导体设备行业的短期业绩带来一定压力。

2、设备国产化不及预期:集成电路专用设备技术门槛较高,某些环节的技术难点或者国内设备厂商产能瓶颈可能导致设备国产化进展不及预期。

3、海外制裁风险:若美国、荷兰、日本等国加大对于中国大陆半导体领域制裁,进而影响核心设备供应、零部件采购等,将对国产半导体设备企业发展造成一定不利影响。

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