中微公司深度报告:设备多元发展效果显著,新签订单驱动业绩高增长

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公司主要看点:

  1. 团队领军人物尹志尧过往成绩卓越,是国际等离子体刻蚀技术发展和产业化的重要推动者之一,曾带领LAM Reasearch成为全球最大的刻蚀机公司,而后加入AMAT,再次带领AMAT跻身全球第一大刻蚀机公司,带领中微公司深耕刻蚀领域将近20年,出货设备在客户73条生产线全面量产。

  2. 从刻蚀设备的使用工艺和技术路线上来看,中微公司主要以用于介质刻蚀的CCP刻蚀为主,目前可以基本覆盖CCP刻蚀设备7成左右的工艺。公司近几年ICP刻蚀机销售取得了较大的进展,整体来看Nanova新机台进入市场将近3年时间,每年销售增长均超100%。

  3. 2018年中微公司打破了维易科和爱思强在MOCVD设备的垄断地位,占全球新增氮化镓基LED MOCVD市场份额大幅提升,占有量全球第一,制造氮化镓基LED的关键设备MOCVD设备已成为国内和国际第一的占绝对领先地位的设备。

第一部分:中微公司基本情况

中微半导体设备(上海)股份有限公司(证券简称:“中微公司”,证券代码:688012)是一家以中国为基地、面向全球的微观加工高端设备公司,致力于为全球集成电路和LED芯片制造商提供领先的加工设备和工艺技术解决方案。中微公司基于在半导体装备产业多年耕耘积累的专业技术,跨足半导体芯片前端制造、先进封装、发光二极管生产、MEMS制造以及其它微观制造的高端设备领域。公司于2018年12月整体变更为股份有限公司,2019年7月成功登陆科创板,成为科创板首批上市公司之一。截至2022年6月底,公司设备累计付运台数达2654个反应台,在客户73条生产线全面量产。

回溯中微公司的发展历程,公司于2004年在上海张江科技园成立,2007年首台12英寸甚高频去耦合等离子体刻蚀设备Primo D-RIE研发成功并交付客户,正式进入半导体前道装备领域;2008年入选国家科技重大专项(02专项)首批项目承担单位,获批承担国家《65~45nm介质刻蚀机研发与产业化》项目;2010年首台深硅刻蚀设备研发成功,切入先进封装领域;2013年公司投资睿励仪器,布局检测设备领域;2016年公司首台MOCVD设备Primo D-Blue研发成功,成功拓展LED领域;2016年首台VOC设备的研发成功步入环保领域。经过多年的技术积累,公司的等离子体刻蚀设备已在国际一线客户从65纳米到14纳米、7纳米和5纳米的集成电路加工制造及先进封装中有具体应用;MOCVD设备,即金属有机化合物化学气相沉积设备,主要应用在LED外延片的制造过程中,公司MOCVD 设备在行业领先客户的生产线上大规模投入量产,公司已成为世界排名前列的氮化镓基 LED设备制造商。公司产品服务遍布中国大陆和台湾、新加坡、韩国、德国、意大利等国家和地区的客户。

图1:中微公司发展过程中主要标志性事件

中微公司股权结构较为分散,不存在控股股东和实际控制人,主要股东包括国有股东、国内知名股权投资基金、国外知名投资机构、创始人及员工持股平台持股等。截至2022年Q3,公司第一大股东为上海创投,持股比例为15.6%,据企查查资料显示,该公司由上海市国资委直接监管,是国有创业投资机构之一,是由上海科技投资公司与上海创业投资有限公司经战略重组而成;第二大股东为巽鑫投资,是国家集成电路产业投资基金100%控股子公司,持股比例为15.2%;此外,公司通过全员持股方式将员工个人利益和公司利益绑定在一起,提升公司员工忠诚度和公司凝聚力,于2018年12月31日签订《员工持股计划协议》,设立境内外员工持股平台南昌智微、中微亚洲、Grenade、Bootes、励微投资、芃徽投资,公司在科创板IPO前,六家员工持股平台持股比例分别为6.37%、5.15%、2.38%、2.31%、0.41%和0.05%,合计持股比例为16.67%。2020年公司股权激励计划授予限制性股票670 万股,2020年因实施股权激励计划产生股份支付费用约1.24 亿元。

图2:中微公司前十大股东持股明细

中微公司创始团队及技术人员拥有国际领先半导体设备公司的从业经验,是国内具有国际化优势的半导体设备研发和运营团队之一。其创始人、董事长和总经理尹志尧博士在半导体芯片和设备产业有超过30年的行业经验,是国际等离子体刻蚀技术发展和产业化的重要推动者之一,曾带领LAM Reasearch成为全球最大的刻蚀机公司,拥有40%的市场份额,而后加入到AMAT,再次带领AMAT跻身全球第一大刻蚀机公司。2004年,身居AMAT副总裁高位的尹志尧辞职,回国创立中微半导体设备有限公司。2018年美国VLSI Research的全球评比中,中微公司董事长尹志尧博士与英特尔董事长、格罗方德CEO等一起被评选为2018年国际半导体产业十大领军明星。2021年4月,尹志尧在杨澜访谈录节目《逐风者》中透露,中微3nm刻蚀机Alpha原型机的设计、制造、测试及初步的工艺开发和评估等系列工作已完成。截至2022年6月末,尹志尧持股620万股,占公司已发行股本的1%。

值得一提的是,为了确保公司今后十到十五年的高速发展,中微公司在2021年成功完成再融资发行,募集资金约82亿元,进行三个重大项目建设。在南昌约14万平方米的生产和研发基地已部分完工,部分生产洁净室于2022年7月投入试生产;公司在上海临港的约18万平方米的生产和研发基地建设也已大部分封顶,明年年初就可以部分投入使用;上海临港滴水湖畔约10万平方米的研发中心暨总部大楼也在顺利建设。未来两年时间,公司会有比现在十五倍大的厂房陆续建成,使中微公司有足够的研发、生产和营运的空间,为今后的发展夯实基础。

第二部分:中微公司的业务情况梳理(刻蚀设备、MOCVD)

应用于集成电路领域的设备通常可分为前道工艺设备(晶圆制造)和后道工艺设备(封装测试)两大类。其中,在前道晶圆制造中,共有七大工艺步骤,分别为氧化/扩散、光刻、刻蚀、 清洗、离子注入、薄膜生长、化学机械研磨,制造过程中所用到的专用设备主要包括氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、化学机械抛光设备。其中刻蚀设备、薄膜沉积、光刻设备是集成电路前道生产工艺中最重要的三类设备。根据Gartner统计,2021年全球刻蚀设备、薄膜沉积和光刻设备分别占晶圆制造设备价值量约21.59%、19.19%和18.52%。

图3:2021年晶圆制造设备市场结构占比

在刻蚀设备方面,全球刻蚀设备市场呈现垄断格局,拉姆研究、东京电子、应用材料占据主要市场份额,国产企业中微公司、北方华创和屹唐半导体合计占比2.36%的市场份额,中微公司刻蚀设备已应用于全球先进的7纳米和5纳米集成电路加工制造生产线。虽然公司在主要客户的市场占有率稳步提升,但目前在销售规模上与全球巨头尚有差距。

图4:2020年全球刻蚀设备市场竞争格局情况

刻蚀是指用化学或物理方法有选择地在硅片表面去除不需要的材料的过程,是与光刻相联系的图形化处理的一种主要工艺,是半导体制造工艺的关键步骤。刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀,湿法刻蚀是用液体化学试剂以化学方式去除硅片表面的材料,但由于其在线宽控制和刻蚀方向性等多方面的局限,在3m以后的工艺中不再使用。

而在当前主流工艺的刻蚀机需求当中,干法刻蚀占比90%以上的市场份额。根据作用机理的不同,干法刻蚀可以分为电容性等离子体(CCP)刻蚀设备和电感性等离子体(ICP)刻蚀设备。CCP主要用于质地较硬的电介质刻蚀领域;等离子体(ICP)刻蚀设备可用于质地较软的金属、硅等导体刻蚀领域。从刻蚀设备的使用工艺和技术路线上来看,中微公司主要以用于介质刻蚀的CCP刻蚀为主,北方华创以用于硅刻蚀和金属刻蚀的ICP刻蚀为主。综合统计,2021年中微公司共生产付运CCP刻蚀设备298腔,产量同比增长40%,ICP刻蚀设备134腔,产量同比增长235%。

图5:中微公司主要刻蚀机型号

中微公司从2004年建立起着手开发甚高频去耦合的CCP刻蚀设备Primo D-RIE,到目前为止成功开发了双反应台Primo D-RIE,双反应台PrimoAD-RIE和单反应台的Primo AD-RIE三代刻蚀机产品。公司的CCP刻蚀设备技术处于国内领先国际先进水平,具备强技术壁垒及产品竞争力,批量应用于国内外一线客户的集成电路加工制造生产线。2020年中微CCP介质刻蚀机在国内领先的3D NAND晶圆厂64层生产线中市占率达到34%,128层生产线中达35%,在国内领先的逻辑晶圆厂28nm生产线市占率达到39%,在中国台湾14nm逻辑器件产线中市占率达到了24%。中微公司的CCP刻蚀设备目前可以基本覆盖CCP刻蚀设备7成左右的工艺,CCP介质刻蚀的欠缺主要是两方面:1)大马士革刻蚀,国外的设备公司基本垄断。大马士革刻蚀是先进工艺中铜布线器件制作的主要工艺,其原理是先在介电层上蚀刻金属导线用的图膜,再通过电镀方式填充金属铜以实现多层金属互连,解决了金属铜难以被直接刻蚀的工艺难题。随着器件线宽下降,铝布线难以满足响应速度需求,电导率更高的铜布线逐步成为先进器件的主流选择,大马士革刻 蚀工艺及配套设备变得更加重要;2)极高深宽比的刻蚀设备,尤其是3D存储器领域。公司正根据存储器厂商的需求开发新一代能够涵盖128层及以上关键刻蚀应用以及相对应的极高深宽比的刻蚀设备和工艺,同时积极布局动态存储器的应用,并开始工艺开发及验证,目前公司在开发设备YDRIE,一年左右即将进入市场。随着新工艺的研发推进,公司技术护城河有望进一步加深,提高产线渗透率以占据更多市场份额。

图6:中微公司CCP产品简要介绍

中微公司自2012年开始研发ICP刻蚀设备,于2016年正式推出Primo nanova,经过前期产线验证之后,公司在2020年开始逐步取得客户的重复订单。2020年下半年,中微公司受益于国内存储客户的扩产需求,ICP刻蚀机销售取得了较大的进展,整体来看Nanova新机台进入市场将近3年时间,每年销售增长均超100%,2021年超过了200%,2022年上半年同比增长414.08%。2021年上半年公司发布新一代ICP刻蚀设备Primo Twin-Star,具有高输出特性的双反应台,用于IC器件前道和后道制程导电和电介质膜的刻蚀应用,已经在客户端完成认证,并收到来自国内领先客户的订单。公司进入ICP设备领域的时间相对较晚,但凭借出色的技术优势和下游厂商的扩产带动,产品通过客户验证的应用数量持续增加,重复订单逐步取得,已经在多个逻辑芯片和存储芯片厂商的生产线上量产。

图7:中微公司部分ICP产品介绍


此外,根据IHS Market统计,2018年中微彻底打破了维易科和爱思强在MOCVD设备的垄断地位,占全球新增氮化镓基LED MOCVD市场份额高达41%,下半年全球占比更是超过60%,占有量全球第一。经过十多年的努力,中微公司制造氮化镓基LED的关键设备MOCVD设备已成为国内和国际第一的占绝对领先地位的设备。

2021年6月,中微公司发布Prismo UniMax用于高性能MiniLED量产的MOCVD设备,可以同时加工164片4英寸或72片6英寸外延片,目前已经收到国内多家领先客户的批量订单,累计设备订单超过180腔。目前公司积极布局用于功率器件应用的第三代半导体设备市场,开发GaN功率器件量产应用的MOCVD设备,已经交付国内外领先客户进行生产验证。当前公司 MOCVD 设备已被三安光电、华灿光电、兆驰光电、乾照光电、璨扬光电等一流 LED 外延片及芯片制造厂商大批量采购。市场机构预测到2026年,全球每年需求超过800台MOCVD设备。中微公司在其中三个领域有开发相关产品,公司将继续开发照明、显示领域,包括MiniLED,MicroLED,以及功率器件等等领域的外延设备。公司预计可以覆盖大约75%的MOCVD设备市场,市场空间广阔。

图8:中微公司的MOCVD产品情况


在薄膜沉积领域的研发布局和战略规划上,公司现在正紧锣密鼓开发在硅和锗硅方面在集成电路需要的EPI(单晶外延)设备。另外一个公司的布局则是导体类的沉积设备LPCVD(低压热化学的反应器),从LPCVD做到ALD都是围绕着硅的金属化合物的沉积,导体类的沉积会是公司目前开发薄膜沉积领域设备的重点。ALD方面是一个新的领域,国内的应用目前还是有限的,因为ALD一般都用在10nm以下的这个技术上,公司也进入了导体类ALD的领域,相关设备正在开发中。

在外部投资的选择上,中微参股PECVD领先企业拓荆科技,形成业务协同,持有拓荆科技11.2%的股份,在技术开发和产品布局有一定的合作,横向投资半导体检测设备制造公司睿励仪器,持有其29.36%股份。公司在保持刻蚀设备优势的基础上,进行上下游配套设备的投资或协同开发,在工艺研发、客户渠道、供应商管理和生产营运方面形成协同效应。

目前,中微公司客户群户包括台积电、中芯国际、联华电子、华力微电子、海力士、长江存储、华邦电子、晶方科技、格罗方德、博世、意法半导体等。公司凭借优良产品性能、高性价比和高质量服务,在部分海内外领先客户中获得较高的采购份额;未来有望把握优势,提高原有客户 采购占比、加速新客户验证,进一步推进市占率提升。

第三部分:中微公司部分财务状况

受益于下游积极扩产和国产替代,中微公司收入和利润增长强劲,在手订单饱满。据中微公司业绩快报披露,2021年实现营业收入31.08 亿元,同比增长36.7%,2017-2021 年CAGR4为 33.7%。公司2021年新签订单金额为41.3亿元,同比增加约 90.5%。 公司归母净利润增长强劲,2021 年实现归母净利润 10.11 亿元,同比增长105.5%。2022年前三个季度,公司实现营收30.43亿元,同比增长46.81%,归母净利润7.93亿元,同比增长46.34%,扣非后归母净利润6.44亿元,同比增长290.43%。

图9:中微公司2016-2022Q3营收和净利润表现情况(万元)

中微公司2021年比2020年全年新增订单金额增长90.46% 达41.29亿元、营业收入增长36.72%达31.08亿元,公司2022年上半年新签订单金额同比增长约61.83%达30.57亿元,营业收入同比增长47.30%达19.72亿元,扣非归母净利润同比增长615.26% 达4.41亿元。公司2022年上半年刻蚀设备收入为12.99亿元,较去年同期增长约51.48%;其中CCP刻蚀设备上半年收入8.86亿元,同比增长13.98%;ICP刻蚀设备上半年收入4.13亿元,同比增长414.08%;公司2022年上半年MOCVD设备收入为2.41亿元,较去年同期增长约9.90%,本期MOCVD设备的毛利率达到35.42%,较去年同期增长约4.65%。2022年上半年度归属于上市公司股东的净利润较上年同期增加约0.71亿元,增长约17.94%,原因主要系:(1)本期收入和毛利增长下扣除非经常性损益后的归母净利润较上年同期增加约3.79亿元;(2)本期非经常性损益较去年同期减少3.08亿元。非经常性损益变动主要包括:本期计入非经常经损益的政府补助较去年同期减少约2.03亿元;公司本期因股权投资产生的公允价值变动收益较去年同期减少约1.77亿元,主要是由于公司持有的中芯国际和天岳先进的股票价格在本期有所下降。

图10:中微公司2021H1-2022H1主要业绩变化情况


从产品的营收构成比例来看,2021年公司专用设备收入5.07亿元,占公司营业收入的 81%;其中,刻蚀设备和MOCVD 设备收入分别为 20.04 亿元和5.03 亿元,占公司营业收入的 65%和 16%。备品备件与设备维护收入共计6.01亿元,占2021年营业收入的 19%,刻蚀设备和MOCVD设备是公司主要的收入来源。

图11:中微公司收入结构情况(万)

可以发现,中微公司毛利率在2016-2019年期间呈现下滑趋势,在2019年迎来拐点,这主要是由于:(1)2016-2018年,公司为进一步扩大市场份额,策略性地降低MOCVD产品销售价格,致使MOCVD设备毛利率下降,同时低毛利率MOCVD设备销售收入提升,拉低了综合毛利率; (2)2019年以后,高毛利刻蚀设备收入占营收比逐渐提高,2021年刻蚀设备销售占比 达到64.5%;同时MOCVD设备毛利率有所提升,2021年达到33.8%,较2020年的18.7%大幅度提升。公司2021年综合毛利率达43.4%,盈利能力稳步提升。在中微公司2022前三季度毛利率为45.51%,同比提升2.83个百分点,其中刻蚀设备毛利率达46.48%,MOCVD设备毛利率达35.83%。Q3单季毛利率45.78%,同比提升2.47个百分点。下图选取北方华创、拓荆科技产品毛利率作为参考发现,这几家设备类公司在今年三季度均有着不同程度的毛利率的提升,这主要系国内半导体设备公司国产替代加速,进而带动规模和利润双增长。

图12:三家可对比设备类公司的毛利率情况表现

中微公司研发投入(不含资本化投入)长期保持在营收15%左右的高水平,2022年前三季度研发投入(含资本化研发投入)4.55 亿元,占当期营收的22.0%。高研发投入是公司保持技术与产品优势的保障,也为公司后续的持续增长提供动力。公司积累了深厚的技术储备和丰富的研发经验,公司拥有多项自主知识产权和核心技术,截至2022年6月30日,公司已申请2,085项专利,其中发明专利1,799项;已获授权专利1,189项,其中发明专利1,011项。同时,公司在与国际半导体设备领先公司数轮的商业秘密和专利诉讼中均达成和解或胜诉,以事实结果证明了公司扎实的自主知识产权基础和应对国际复杂知识产权挑战的能力。中微2022Q1至Q3累计研发投入5.90亿元,同比增长29.75%,占营收比例19.40%,继续保持较高水平。同期海外限制措施收紧,国内对高深宽比介质刻蚀设备的需求迫切。中微公司的高深宽比刻蚀设备已有较大进展,持续研发投入有助于尽快完成工艺验证,实现自主可控,并获得高毛利率设备的市场份额。

图13:公司近几年各项费用支出占总营收收入情况对比

此外,中微公司实施全员持股制度,持续加强人才激励。2020 年起,公司实施了限制性股票计划和股票增值权计划,其中限制性股票激励计划授予对象共700人,公司 2020 年限制性股票激励计划和期权激励计划具有相同的业绩考核目标,考核年度为 2020-2023 四个会计年度,考核目标以 2016-2018年营业收入均值(10.74亿元)为基准,2019-2020/2021/2022/2023年累计收入相对基准值的增长率需分别达到 255%/460%/700%/980%。2020、2021 年业绩目标已经满足,后续完成压力不大。

第四部分:结语

在产品的成长路径上,中微公司目前CCP产品已经具备了深厚的积累,ICP成功开启了第二成长曲线,而随着半导体制造工艺的升级,ICP刻蚀设备市场份额占比已经慢慢超过了CCP设备。这主要是因为微观器件目前越做越小,薄膜厚度也越来越薄、线宽控制越来越严,低离子能量、高刻蚀精度的ICP刻蚀设备在部分刻蚀应用中逐步取代了CCP刻蚀设备,市场份额占比也逐渐增加。十年前CCP设备的市场占比约60%,ICP市场占比约40%,近年来,ICP占比超过了60%。

Mini LED被视为未来显示技术的发展趋势,市场增长强劲。当前中微公司的产品在Mini LED MOCVD设备新市场中抢占先机,产品具备一定的定价权,新设备较原有的MOCVD设备毛利率大幅改善。而当前第三代半导体SiC和GaN衬底分别适用于不同的功率器件应用,而此类器件的制作均需要经理衬底-外延-芯片制造-封装等环节,未来全球化合物半导体MOCVD市场也会有较快的增长。

最后,半导体设备的出货量一定是和晶圆产能的建设呈现正相关的联系。2021年初至今,国内产能爬坡、在建、规划建设的晶圆厂项目分别为17/8/8个,预计投资项目金额超过6000亿元,新增月产能超过100万片(折合12英寸)。国内设备公司在此轮国内晶圆厂商扩产的顺风车上,也将加速国产替代的进程。半导体设备进入客户生产线需要经历漫长的认证和工艺开发过程,中微公司作为刻蚀设备的后期之秀,已使国产的高端刻蚀设备在国际市场上拥有了一席之地,未来市占率有望持续成长。

(校对/张进)

责编: 邓文标
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