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中微公司深度报告:半导体设备龙头,国产替代前景可期
机构研报精选 / 2021-01-21 09:14 发布
报告摘要
公司竞争优势明显,国产替代需求紧迫,给予“买入”评级。随着半导体行业逐渐回暖,半导体产业向国内转移,存储、Foundry等厂商扩产,提升对上游设备的需求;IC制造工艺升级,刻蚀工艺使用频率及技术要求提升。中微公司技术领先,客户资源优秀,发布定增预案,拟定增100亿元扩产,未来竞争力将进一步加强,前景可期。我们上调公司盈利预测,预计公司2020-2022年归母净利润3.37/4.78 /6.84亿元(+0.86/+1.87/+1.32亿元),EPS 0.63/0.89/1.28 (+0.16/+0.35/ +0.25),当前股价对应PE 276.3/194.8/136.0倍,上调评级为“买入”。
刻蚀设备空间巨大,MOCVD设备前景可期。半导体刻蚀设备全球市场规模2019年达115亿美元,CR3超90%,中国市场规模超180亿元,“新应用+产业转移+工艺进步”使国内刻蚀设备厂商获发展良机。MOCVD设备:中国已成全球MOCVD设备最大的需求市场,保有量占全球比例超过40%。目前MOCVD设备下游应用主要为蓝光LED,随技术的进步,MOCVD设备还有望逐步应用在黄红光LED、深紫外LED,以及Mini LED、Micro LED、功率器件等诸多新兴领域,市场规模会有望进一步扩大。
公司核心竞争力强大,持续新品开发,未来增长可期。公司技术积累深厚,部分技术已达国际标准,同时汇聚优秀人才与管理团队,客户资源优秀,持续开发高端新品,未来增长可期:(1)公司刻蚀设备已运用在国际知名客户65nm到7nm生产线;公司已开发出5nm刻蚀设备,并已获得批量订单,正在开发更先进工艺(2)公司CCP设备可应用于3D NAND 64层的量产,同时正在开发能够涵盖128层刻蚀以及对应的极高深宽比的刻蚀设备和工艺(3)拓展MOCVD新兴应用领域,深紫外光LED已获领先客户验证成功。用于Mini LED、Micro LED、功率器件等生产的MOCVD设备正在开发中。公司拟定增100亿元扩产,未来竞争力有望进一步提升。
风险提示:国际贸易摩擦加剧风险、下游客户扩产不及预期的风险、国产化进展缓慢、公司新产品开发验证不及预期。
目录
1 国内半导体设备明星企业,业绩快速增长
1.1、公司国内领先,深耕等离子刻蚀设备、MOCVD设备领域
1.2、乘行业东风及公司优质综合实力加成,业绩快速增长
2 刻蚀设备空间巨大,MOCVD设备前景可期
2.1、刻蚀设备:空间巨大,集中度高,国内市场获发展良机
2.1.1、CCP和ICP是等离子刻蚀设备中应用最广泛的两类设备
2.1.2、刻蚀设备市场:市场空间较大,集中度较高
2.1.3、“新应用+产业转移+工艺进步”,国内刻蚀厂商获发展良机
2.2、MOCVD设备:国内市场快速扩张,氮化镓基MOCVD设备占主要份额
3 公司核心竞争力强大,持续新品开发,未来增长可期
3.1、技术积累深厚,客户资源优质
3.1.1、汇聚优秀管理团队及技术人才,研发实力强大
3.1.2、客户资源优秀,地域优势具有更强服务力
3.2、持续技术升级,未来增长可期
4 盈利预测与投资建议
5 风险提示 附:财务预测摘要 正文
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国内半导体设备明星企业,业绩快速增长
1.1、 公司国内领先,深耕等离子刻蚀设备、MOCVD设备领域 中微公司成立于2004年,是一家以中国为基地、面向全球的高端半导体微观加工设备公司,深耕芯片制造刻蚀领域,研制出了国内第一台电介质刻蚀机,是我国集成电路设备行业的领先企业。公司专注于集成电路、LED关键制造设备,核心产品包括:(1)用于IC集成电路领域的等离子体刻蚀设备(CCP、ICP)、深硅刻蚀设备(TSV);(2)用于LED芯片领域的MOCVD设备。目前公司等离子体刻蚀设备已被广泛应用于国际一线客户从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。薄膜沉积设备方面,中微公司从 2010 年开始开发用于 LED 外延片加工中最关键的设备——MOCVD 设备,目前已开发了三代 MOCVD 设备,可用于蓝绿光 LED、功率器件等加工,包括:第一代设备 Prismo D-Blue、第二代设备 Prismo A7 及正在开发的第三代 30 英寸大尺寸设备。
公司的股权结构较为分散。截至2020Q3,公司第一大股东上海创投持股比例为18.02%,第二大股东巽鑫投资的持股比例为17.45%,其中上海创投是助力高新技术产业发展的专项基金,巽鑫投资由国家集成电路产业投资基金(大基金)100%控股。
1.2、乘行业东风及公司优质综合实力加成,业绩快速增长 受益于半导体设备行业的快速发展及自身优秀的综合能力,公司营收、归母净利润持续高速增长。公司营业收入从2016年的6.1亿元增长至2019年的19.5亿元,CAGR约47.2%,主要得益于:(1)中国半导体行业处于加速发展阶段,(2)公司持续研发投入并不断推出新产品,(3)公司拥有优质的客户资源和良好市场品牌;其中2019年,在全球贸易争端不断、世界经济增长持续放缓、国内经济下行压力加大的背景下,全球半导体产业、LED产业及设备产业呈现大幅下滑态势,公司收入增速虽有所降低,但仍旧取得了18.8%同比高增长,2020Q3公司营收14.8亿元,同比+21.3%。公司归母净利润在2017年实现扭亏为盈,2017-2019年的归母净利润大幅增长,由2017年的0.3亿元,上升至2019年的1.9亿元,CAGR约151.0%,2020Q3公司归母净利润2.8亿元,同比+105.3%。
公司主营业务收入主要来源于以刻蚀设备、MOCVD设备为主的专用设备,以中国大陆地区收入为主。分业务来看,公司的主营业务以专用设备为主,此外还有备品备件、设备维护、其他业务,2019年,上述收入/占主营业务比例,依次为15.9亿元/81.5%、3.4亿元/17.4%以及0.21亿元/1.1%。分地域来看,公司的大部分收入在中国大陆地区,2019年,实现收入/占收入比例为16.2亿元/83.0%,此外在港澳台及海外实现收入/占收入比例为3.3亿元/16.9%。
公司近年来低毛利率业务快速发展导致总体毛利率有所降低,但净利率持续提升。公司毛利率呈现小幅下滑趋势,由2016年的42.5%下降至2019年的34.9%,但总体维持良好水平;其中2017、2018年下降幅度较大,主要是由于产品结构变化(毛利率相对较低的MOCVD设备Prismo A7销量大幅提升)、市场策略变化导致。净利率从2017年的3.1%提升至2019年的9.7%。
管理费用率、销售费用率、财务费用率下降。公司2019年管理费用率5.6%,较2017年下降3.2pcts;销售费用率10.1%,较2017年下降6.6pcts;财务费用率-0.1%,较2017年下降1.9pcts。
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刻蚀设备空间巨大,MOCVD设备前景可期
2.1、 刻蚀设备:空间巨大,集中度高,国内市场获发展良机 2.1.1、CCP和ICP是等离子刻蚀设备中应用最广泛的两类设备 刻蚀是用化学或者物理方法,有选择地从硅片表面去除不需要材料的过程,通常在显影检查后进行,目的是在涂胶的硅片上正确复制掩膜图形。光刻胶层在刻蚀工艺中不受显著侵蚀,被光刻胶覆盖的部分因受到保护而未被刻蚀,没有覆盖的部分将被刻蚀掉。刻蚀可以看做在硅片上复制所需图形最后的转移工艺步骤。
刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀,湿法刻蚀各向异性较差,侧壁容易产生横向刻蚀造成刻蚀偏差,通常用于工艺尺寸较大的应用,或用于干法刻蚀后清洗残留物等。干法刻蚀是目前主流的刻蚀技术,其中以等离子体干法刻蚀为主导,用于3um及更先进制程。等离子体刻蚀设备的分类与刻蚀工艺密切相关,其原理是利用等离子体放电产生的带化学活性的粒子,在离子的轰击下,与表面的材料发生化学反应,产生可挥发的气体,从而在表面的材料上加工出微观结构。
根据产生等离子体方法的不同,干法刻蚀主要分为电容性等离子体刻蚀(CCP)和电感性等离子体刻蚀(ICP)。电容性等离子体刻蚀主要是以高能离子在较硬的介质材料上,刻蚀高深宽比的深孔、深沟等微观结构;而电感性等离子体刻蚀主要是以较低的离子能量和极均匀的离子浓度刻蚀较软的和较薄的材料。这两种刻蚀设备涵盖了主要的刻蚀应用。根据被刻蚀材料类型的不同,干法刻蚀主要是刻蚀介质材料(氧化硅、氮化硅、二氧化铪、光刻胶等)、硅材料(单晶硅、多晶硅、和硅化物等)和金属材料(铝、钨等)。
2.1.2、 刻蚀设备市场:市场空间较大,集中度较高 全球半导体刻蚀设备市场规模不断增长,三大巨头瓜分超过90%的市场。根据中微公司招股说明书,晶圆制造环节的刻蚀设备规模约占所有设备规模的19.4%。据SEMI数据,全球刻蚀设备规模从2013年的40亿美元增长至2019年的115亿美元,CAGR近20%,预计2025年达155亿美元。全球半导体刻蚀设备行业的集中度很高,主要参与者以泛林半导体、东京电子以及应用材料为主,占据全球90%以上的市场份额。
中国半导体刻蚀设备市场规模超过180亿元。根据SEMI数据,2019年中国大陆半导体设备销售额135亿美元,同比上升2.6%。若按成熟市场半导体刻蚀设备占比19.4%测算,中国大陆刻蚀设备市场规模可达26亿美元,合183亿元人民币。 中微公司刻蚀设备在国内市场的主要竞争对手是美国的泛林半导体、应用材料和日本东京电子三家国际巨头,中微公司在国内半导体刻蚀设备市场竞争力突出,且市占率加速提升。从本土存储及逻辑IC制造厂商的招标情况来看,中微公司整体采购比例超过15%,是进入主流存储、Foundry厂商最大的本土半导体刻蚀设备供应商。同时,公司在本土市场的市占率加速提升,以在长江存储的中标情况来看,2020年至今已达9台,占同期招标比例的22%。
中微公司电容性刻蚀设备全球占比1.4%,部分技术水平和应用领域已达国际同类产品。中微公司经过十多年的努力使国产高端刻蚀设备在国际市场上拥有了一席之地。当前公司所销售的刻蚀设备以电容性刻蚀设备为主,根据公司招股说明书,公司电容性刻蚀设备的全球市占率约1.4%左右。虽然公司刻蚀设备在销售规模上距离全球巨头仍有一定差距,但部分技术水平和应用领域已达到国际同类产品标准,并已应用于全球最先进的7nm和5nm生产线。
2.1.3、 “新应用+产业转移+工艺进步”,国内刻蚀厂商获发展良机 一方面,半导体产业的全球性转移,晶圆厂陆续投产、扩产带动相关设备订单量大幅增加。另一方面,以5G、物联网、汽车电子、AI为代表的新兴下游应用市场崛起。集成电路应用领域中,以物联网为代表的新兴产业,在可预见的未来内发展趋势明朗。可穿戴设备、智能家电、自动驾驶汽车、智能机器人、3D显示等应用的发展将释放出大量芯片制造的需求,进一步推动上游半导体设备行业的稳步增长。
先进工艺向更小的节点发展,对刻蚀次数、设备技术要求更高。随先进制造的工艺节点从14nm-10nm阶段向7nm、5nm甚至更小的方向发展,沉浸式光刻机受光源波长的限制,无法满足越来越小的关键尺寸要求,必须采用多重模板工艺,通过多次沉积、光刻、刻蚀实现更小的关键尺寸,使得包括刻蚀设备在内相关设备的重要性进一步提升。此外,随着工艺节点的减小,刻蚀技术需要在刻蚀速率、各向异性、刻蚀偏差、选择比、深宽比、均匀性、残留物、等离子体引起的敏感器件损伤、颗粒沾污等指标上满足更高的要求,对刻蚀设备的技术进步上提出更高的要求。例如:刻蚀设备的静电吸盘从原来的4个分区扩展到超过20个分区,以实现更高要求的均匀性;更好的腔体温度控制提高生产重复性。
3D NAND层数增加对刻蚀技术实现更高深宽比提出要求。NAND闪存已进入3D时代,3D NAND制造工艺中,增加集成度的主要方法不再是缩小单层上线宽而是增加堆叠的层数。刻蚀要在氧化硅和氮化硅一对的叠层结构上,加工40:1到60:1的极深孔或极深的沟槽。目前64层闪存已进入大规模生产阶段,长江存储128层闪存研发成功。 2.2、 MOCVD设备:国内市场快速扩张,氮化镓基MOCVD设备占主要份额 LED(Light Emitting Diode,又称发光二极管)产业链由衬底加工、LED外延片生产、芯片制造和器件封装组成。该产业链中主要涉及的设备包括:衬底加工需要的单晶炉、多线切割机;制造外延片需要的MOCVD设备;制造芯片需要的光刻、刻蚀、清洗、检测设备;封装需要的贴片机、固晶机、焊线台和灌胶机等。
LED外延片的制备是LED芯片生产的重要步骤,与集成电路在多种核心设备间循环的制造工艺不同,主要通过MOCVD单种设备实现。MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,金属有机化合物化学气相沉积)设备,作为LED制造中最重要的设备,其采购金额一般占LED生产线总投入的一半以上,因此MOCVD设备的数量成为衡量LED制造商产能的直观指标。
中国LED市场规模稳定增长。据CSA数据,中国LED市场规模从2006年的356亿元增长至2019年的7548亿元,CAGR达26.5%。
中国LED芯片产业的快速发展带动了作为核心设备的MOCVD需求量的快速增长,目前中国已成全球MOCVD设备最大的需求市场,保有量占全球比例超过40%。根据Technavio统计,全球MOCVD市场规模预计将从2016年的6.1亿美元增加到2021年的11.6亿美元,CAGR约13.7%。据高工LED数据显示,2013年至2018年中国MOCVD设备保有量从1017台增长至1938台,CAGR达13.8%。根据LED inside统计,中国已成全球MOCVD设备最大的需求市场,MOCVD设备保有量占全球比例已超40%。
氮化镓基MOCVD设备占主要份额。目前MOCVD设备主要用于氮化镓基及砷化镓基半导体材料外延生长。根据LED inside的数据显示,2018年全年氮化镓基MOCVD的新增数量为215台,砷化镓基MOCVD的新增数量为65台,氮化镓基MOCVD设备约占全部MOCVD市场份额的77%。
MOCVD市场主要玩家有维易科、爱思强、中微公司。2017年以来,中微公司的MOCVD设备逐步打破维易科、爱思强的垄断,根据IHS Markit数据,2018年,中微公司MOCVD设备占据全球氮化镓基LED用MOCVD市场的41%,地位领先。
在LED领域存在一个类似摩尔定律的海兹定律,即LED的价格每10年将为原来的1/10,输出流明则增加20倍。自1993年第一颗商业化蓝光LED诞生以来,经过20多年的发展,制造蓝光LED的MOCVD技术已达到较为成熟的阶段,目前MOCVD设备企业主要在提高大规模外延生产所需的性能、降低生产成本、具备大尺寸衬底外延能力等方面进行技术开发,以满足下游应用市场的需求。
MOCVD设备还可制造应用于高端显示用Mini LED和Micro LED、杀菌消毒与空气净化等应用的紫外LED、用于电力电子领域的功率器件等。
光电子LED产业中,以LED新型显示为代表的新兴产业,逐渐成为显示行业追逐的热点。当前新兴的小间距LED显示在物理拼缝、显示效果、功耗、使用寿命方面均有优越表现,未来随着Mini LED和Micro LED技术的进一步发展和完善,LED新型显示产业有望成为继LED照明产业后MOCVD应用产业发展最迅速的版块之一。目前MOCVD设备下游应用主要为蓝光LED,随技术的进步,MOCVD设备还有望逐步应用在黄红光LED、深紫外LED,以及MiniLED、MicroLED、功率器件等诸多新兴领域,市场规模会有望进一步扩大。
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公司核心竞争力强大,持续新品开发,未来增长可期
3.1、 技术积累深厚,客户资源优质 3.1.1、汇聚优秀管理团队及技术人才,研发实力强大 公司拥有经验丰富且具有国际视野的管理团队和技术人员,创始人尹志尧博士是国际等离子体刻蚀技术发展和产业化的重要推动者。公司的创始人、董事长、总经理尹志尧博士在半导体芯片和设备产业拥有35年行业经验,是国际等离子体刻蚀技术发展和产业化的重要推动者。尹志尧博士是89项美国专利和200多项其他海内外专利的主要发明人。2018年美国VLSI Research的全球评比中,公司董事长尹志尧博士与英特尔董事长、格罗方德CEO一起被评为2018年国际半导体产业十大领军明星(All Stars)。公司其他联合创始人、核心技术人员等包括多名各专业领域的专家,其中很多是在国际半导体设备产业耕耘数十年,为行业发展做出杰出贡献的资深技术和管理专家。
公司采取全员激励制度吸引了全球范围内的优秀人才。公司全员持股的激励制度吸引了来自世界各地具有丰富经验的半导体设备专家,形成了成熟的研发和工程技术团队。截至2019年底,公司共有研发和工程技术人员421名,占员工总数的58%。公司成功打造了一支具有创造力和竞争力的技术和研发团队,有力地保障了公司产品和服务不断创新改进。
公司研发投入大,保障了长期核心竞争力的稳定。公司研发投入较大,2019年金额达到4.3亿元,占营业收入比例21.8%。公司所处的半导体设备制造行业属于高新技术产业,持续的研发的投入、新品推出是支持业绩不断增长的基础条件,较高的研发投入为公司长期保持竞争力提供了基础保障。
优秀的人才汇聚叠加公司对研发的大力投入,使得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2020年6月30日,公司已申请1,538项专利,其中发明专利1,350项;已获授权专利1,035项,其中发明专利885项。
同时公司先后承担了五个国家科技发展重大专项研发项目,是执行国家科技发展重大专项的标杆单位。目前,公司已顺利完成四个等离子体刻蚀设备的开发和产业化项目,正在执行的第五个研发项目已提前两年达到预定技术。公司在电容性等离子体刻蚀设备、电感性等离子体刻蚀设备、深硅刻蚀设备、MOCVD设备领域均掌握了相关核心技术,已达到国际先进和国内领先水平。
3.1.2、 客户资源优秀,地域优势具有更强服务力
经过多年的努力,公司凭借其在刻蚀设备及MOCVD设备领域的技术和服务优势,已成功进入了部分海内外主流半导体制造企业,具有相对优质的客户资源。公司刻蚀设备的用户包括台积电、中芯国际、联华电子、华力微电子、海力士、长江存储等集成电路制造商(或半导体封测厂商);MOCVD设备的客户包括三安光电、璨扬光电、华灿光电、乾照光电等LED芯片及功率器件制造商。
公司成立了全球业务部统筹公司销售业务,快速及时响应客户的需求,公司获得众多重量级奖项。半导体设备制造商的售后服务尤为关键,关系到设备能否在客户生产线上正常、稳定地运行。随着半导体制造环节向亚洲转移,相较于国际竞争对手,公司在地域上更接近主流客户,能提供更快捷、更经济的技术支持和客户维护。2018年,在美国领先的半导体产业咨询公司VLSI Research对全球半导体设备公司的“客户满意度”调查和评比中,公司综合评分全球第三,等离子体刻蚀设备单项评比名列第二,薄膜沉积设备单项评比名列第一;2019年,公司综合评分保持全球第三,并在芯片制造设备专业型供应商和专用芯片制造设备供应商评比中均名列第二,同时,全球晶圆制造设备商评级为五星级公司仅有五家,中微公司便是其中之一。这体现了公司在产品竞争力和客户满意度等方面的优势。
3.2、 持续技术升级,未来增长可期
公司刻蚀设备产品保持竞争优势,批量应用于国内外一线客户的集成电路加工制造生产线,并不断开发新一代设备以应对更先进的制造工艺。(1)在逻辑集成电路制造环节,公司开发的高端刻蚀设备已运用在国际知名客户65nm到7nm的芯片生产线上;同时,公司根据先进IC厂商的需求,已开发出5nm刻蚀设备用于若干关键步骤的加工,并已获得行业领先客户的批量订单。公司目前正在配合客户需求,开发新一代刻蚀设备和包括更先进大马士革在内的刻蚀工艺,能够涵盖5nm以下刻蚀需求和更多不同关键应用的设备。(2)在3D NAND芯片制造环节,公司的电容性等离子体刻蚀设备可应用于64层的量产,同时公司根据存储器厂商的需求正在开发新一代能够涵盖128层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。(3)公司的ICP设备已经在多个逻辑芯片和存储芯片厂商的生产线上量产,根据客户的技术发展需求,正在进行下一代产品的技术研发,以满足7纳米以下的逻辑芯片、1X纳米的DRAM芯片和128层以上的3D NAND芯片等产品的ICP刻蚀需求,并进行高产出的ICP刻蚀设备的研发。
拓展MOCVD新兴应用领域,深紫外光LED已获领先客户验证成功。公司的MOCVD设备Prismo D-Blue、Prismo A7能分别实现单腔14片4英寸和单腔34片4英寸外延片加工能力。公司的Prismo A7设备已在全球氮化镓基LED MOCVD市场中占据领先地位。公司研发了用于制造深紫外光LED的MOCVD设备,已在行业领先客户端成功验证,并取得了重复订单,同时获得多家行业主流企业与科研院所的订单;用于Mini LED生产的MOCVD设备的研发工作正在有序进行中;另外,制造Micro LED、功率器件等需要的MOCVD设备正在开发中。
2020年10月公司发布定增预案,拟定增100亿元,其中31.7亿元投入中微产业化基地建设项目,37.5亿元投入中微临港总部和研发中心项目,30.8亿元用于科技储备资金,进一步扩产产能,提高公司研发实力,未来增长潜力巨大。
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盈利预测与投资建议
关键假设:(1)下游半导体需求旺盛,半导体制造厂商资本开支提升,提升对于上游设备需求。(2)公司已有型号设备持续稳定供货,新产品开发、验证顺利。
随着半导体行业逐渐回暖,半导体产业向国内转移,国内存储、Foundry厂商扩产,提升对上游设备的需求;IC制造工艺升级,提升对刻蚀工艺的使用频率级及技术要求。中微公司技术领先,客户资源优秀,拟定增100亿元扩产,未来竞争力将进一步加强,前景可期。我们上调公司盈利预测,公司2020-2022年归母净利润3.37/4.78/6.84亿元(+0.86 /+1.87/+1.32亿元),EPS0.63/0.89/1.28 (+0.16/+0.35/+0.25),当前股价对应PE 276.3/194.8/136.0倍,公司为国内设备龙头,具有稀缺性,给予部分估值溢价,上调评级为“买入”。
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风险提示
国际贸易摩擦加剧风险、下游客户扩产不及预期的风险、国产化进展缓慢、公司新产品开发验证不及预期。
开源刘翔团队|