半导体设备行业之芯源微研究报告

一、国内涂胶显影设备龙头，前后道业务全面布局

1.1 国内涂胶显影设备龙头，前道突破打开成长空间

国内涂胶显影设备龙头，多年承担国家“02 专项”。2002 年 12 月 17 日 公司前身沈阳芯源先进 半导体技术有限公司设立，由中科院沈阳自动化研究所发起创建。2008 年，公司获批承担国家 “十一五”《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》专项（“02 专项”）中的“凸点封装涂胶 显影、单片湿法刻蚀设备的开发与产业化”项目，是 02 重大专项支持的唯一一家国产涂胶显影 设备企业；2012 年之前，公司产品主要面向小尺寸封装及 LED 等领域；2012 年公司承担的国家 “十二五”02 重大专项的“300mm 晶圆匀胶显影设备研发”项目获得立项批复，加大力度拓展 先进封装领域，在项目执行期 2012-2015 年，成功突破前道领域超薄胶膜均匀涂覆、精细化显影、 精密温控热处理等多项核心关键技术；2018 年，公司出厂验证第一台前道涂胶显影机，成功切入 前道市场；2020-2021 年，公司加速拓展前道产品，持续突破高端涂胶显影设备、清洗设备。

公司背靠中科院沈自所，无实际控制人。截至 2021 年末，中科院沈自所直接持有公司 12.48%股 权，长期为公司提供科研资源支持。公司董事长宗润福先生在沈阳自动化研究所任职 14 年，享 有享受国务院政府特殊津贴，曾获得多项国家级、省级奖项；董事胡琨元先生自 2006 年至今一 直供职于沈自所；董事 CTO 陈兴隆先生曾先后担任应用材料资深工程经理、三星电子生产技术研 究所首席工程师、SEMES America Inc.技术创新官。

公司产品线覆盖光刻环节涂胶显影设备及单片湿法设备。公司主要产品包括光刻工序涂胶显影设 备（涂胶/显影机、喷胶机）和单片式湿法设备（清洗机、去胶机、湿法刻蚀机），可用于8/12英 寸单晶圆处理（如集成电路制造前道晶圆加工及后道先进封装环节）及 6 英寸及以下单晶圆处理 （如化合物、MEMS、LED 芯片制造等环节）。

公司客户覆盖广泛，供货各领域头部厂商。 （1）集成电路前道晶圆加工领域：中芯国际、上海 华力、长江存储、积塔半导体等；（2）集成电路后道先进封装领域：台积电、华为、长电科技、 通富微电、华天科技、日月光集团等；（3）化合物、MEMS、LED 芯片制造等领域：三安光电、 华为、Silex、乾照光电、华灿光电等。

定增项目进一步加码研发、扩充产能，有望持续突破前道高端设备。公司前道设备业务推进顺利， 适用于前道晶圆加工工序的涂胶显影设备和单片清洗设备在特定工艺上已通过客户验证并投入使 用，2020 年，前道 track 获得重复订单，前道清洗设备获得多个前道大客户订单。同时公司拟通 过 22 年定增项目募资 10 亿元，推进 ArF 光刻工艺涂胶显影机、浸没式光刻工艺涂胶显影机及单 片式化学清洗机等高端半导体专用设备的研发和产业化；同时提升现有量产半导体设备的供货能 力，主要用于前道 I-line 与 KrF 光刻工艺涂胶显影机、前道 Barc（抗反射层）涂胶机以及后道先 进封装 Bumping 制备工艺涂胶显影机。公司原有设备业务主要应用于先进封装、小尺寸设备领域， 市场空间 2-3 亿美元，突破前道设备（Track、清洗）将使公司下游市场空间拓展至 80 亿美元以 上，公司有望迎来加速增长阶段。

1.2业绩高速增长，研发持续高投入

前道设备业务持续突破，公司业绩加速增长。受益于半导体行业高景气，公司在保持小尺寸（如 LED、化合物半导体等）及集成电路后道先进封装领域产品收入稳步增长的同时，集成电路前道 晶圆加工领域产品收入也实现快速放量，2021 年公司实现营收 8.3 亿元，同比增长 152%；公司 利润持续增长，2021 年实现归母净利润 0.77 亿元，同比增长 58%。

光刻工序涂胶显影设备与单片湿法设备双轮驱动公司业绩成长。2021 年，公司光刻工序涂胶显影 设备收入占比为 61%，单片湿法设备收入与占比 35%，其中光刻工序涂胶显影设备收入同比 114% 以上，单片湿法设备同比增长 281%。

前道设备业务快速拓展致盈利能力短期承压，未来有望逐步回归至较高水平。半导体设备行业技 术壁垒、客户认证壁垒较高，过去几年毛利率整体稳定在 40%以上。2021 年毛利率水平略有下 滑，主要由于公司前道设备业务正处于快速的市场开拓阶段。未来随公司前道设备业务体量扩大、 客户逐渐形成稳定合作关系以及上游零部件的国产化，毛利率有望回归至前期水平，甚至高于前期水平。

2021 年公司费用率明显下降。2020 年公司由于人员规模的快速扩张各项费用率有所上升，2021 年前三季度随公司收入快速提升带来的规模效应以及公司管理水平的持续提升，管理费用率由 2020 年的 17.4%下降至 2021 年的 11.16%，销售费用率由 2020 年的 11.3%下降至 2021 年的 8.77%。

公司持续强研发投入，推进自研核心技术。公司高管均有丰富的半导体专业背景和相关从业经历。 其中董事长宗润福先生曾在中科院沈阳自动化研究所工作，历任室主任、科技处长等职，主持过 多项大型自动化系统工程、国家攻关项目，曾获国家科技重大专项突出贡献奖等多项奖励。公司持续保持高研发投入水平，2021 年研发支出占营业收入比重 11.16%。公司在主要的业务领域掌 握了一系列具有自主研发的核心技术，截至 2021 年末，公司及其子公司已获授权专利共计 217 项，其中发明专利 162 项，实用新型专利 33 项，外观设计专利 22 项；同时公司拥有软件著作权 54 项。（报告来源：未来智库）

二、前道设备：引领涂胶显影设备国产替代，布局清洗设备进一步打开成长空间

2.1 半导体行业高景气，设备开支大幅提升

新应用、新技术驱动半导体产业快速成长。应用角度来看，从家电、PC 到智能手机，再到如今 的智能汽车、智能物联网产品等，终端不仅品类不断丰富，智能化程度也不断提升，基数扩容的 同时半导体含量也在快速增长。技术角度来看，通讯、定位与连接技术方面，5G、UWB、Wifi-6 等技术持续渗透，带动相关芯片需求；交互技术方面，3D 深感摄像头、各类传感器在手机、可穿 戴设备中应用不断提升；存储技术方面，DDR5 标准蓄势待发；显示技术方面，MiniLED 在 TV、 显示器等领域的应用也愈发成熟。半导体产业迎来黄金发展时期，2021 年全球半导体产值达 5559 亿美元，相比 2020 年同比增长 26%。

国内半导体产业崛起，带动配套制造和设备需求。上世纪 70年代半导体产业在美国形成规模，其 后，半导体产业总共经历了三阶段产业扩散：第一阶段是从 20 世纪 60 年代开始，半导体产业中 心由美国本土向日本扩散，成就了东芝、松下、日立等知名半导体企业；第二阶段是在 20 世纪 90 年代末期到 21 世纪初，半导体产业中心由美国、日本向韩国以及中国台湾扩散，造就了三星、 海力士、台积电、日月光等一流半导体厂商；第三阶段，是当前正在发生的，半导体产业向中国 大陆扩散，有望造就新一批的一流的半导体设计、制造、设备及材料企业。制造端，SEMI 数据 显示，全球半导体制造商在 2021 年建设了 19 座全新晶圆厂，2022 年将另外建设 10 座晶圆厂， 其中中国大陆、中国台湾地区各有 8 座晶圆厂建设项目，领先其他地区。总体来看，未来数年这 29 座晶圆厂的设备支出预计将超过 1400 亿美元。

中国大陆半导体设备行业快速增长，全球占比持续提升。如上所述，受益于半导体产业的高景气 及向国内的转移，制造、设备需求快速提升。相关数据显示， 2021 年前三季度全球半导体设备 销售额达 752 亿美元，已超越 2020 年全年设备销售，同比提升 46%；其中，中国大陆半导体设 备销售额占比达到 29%，相比于 10 年之前不足 10%的占比有明显提升。

芯源微具备涂胶显影、清洗、湿法刻蚀等设备供应能力，覆盖晶圆制造设备市场达 10%以上的需求。半导体设备市场中，晶圆制造设备占比约 86%。公司主要业务涂胶显影设备在前道设备投资 中占比约 4%，清洗设备占比约 5%，湿法刻蚀设备占比约 2%（湿法蚀刻在刻蚀中占比 10%）， 公司合计前道市场覆盖率达到 10%以上。

2.2 涂胶显影：前道涂胶显影设备国产替代领军者

涂胶显影是光刻环节重要步骤。涂胶/显影机作为光刻机的输入（曝光前光刻胶涂覆）和输出（曝光后图形的显影），主要通过机械手使晶圆在各系统之间传输和处理，从而完成晶圆的光刻胶涂 覆、固化、显影、坚膜等工艺过程，其不仅直接影响到光刻工序细微曝光图案的形成，显影工艺 的图形质量对后续蚀刻和离子注入等工艺中图形转移的结果也有着深刻的影响，是集成电路制造 过程中不可或缺的关键处理设备。

不同光源的光刻工艺需要不同的涂胶显影设备。在早期的集成电路和较低端的半导体制造工艺 中，此类设备往往单独使用（Off Line）。随着集成电路制造工艺自动化程度及客户对产能要求的 不断提升，在 200mm（8 英寸）及以上的大型生产线上，此类设备一般都与光刻设备联机作业 （In Line），组成配套的圆片处理与光刻生产线，与光刻机配合完成精细的光刻工艺流程。inline 设备整体上来讲技术要求相对更高，随着半导体产品制造技术特征尺寸的不断减小，光刻机光源 持续升级，对应的涂胶显影设备亦持续升级。

从涂胶显影设备技术难度看，Off-line 工艺设备难度低于 In-Line 工艺设备，而 InLine 工艺设备中， I-Line工艺设备难度小于 KrF、ArF工艺设备小于 ArFi工艺设备（浸没式 ArF工艺设备）小于 EUV 工艺设备。

国内前道涂胶显影设备市场规模 2021 年约 10.3 亿美元。其中，若按照 off-line 设备占比 15%、Iline设备占比20%、KrF+ArF设备占比35%、ArFi设备占比30%计算，off-line设备、I-line设备、 KrF+ArF 设备、ArFi 设备对应国内市场规模分别为 1.5、2.1、3.6、3.1 亿美元。

TEL 垄断全球涂胶显影市场，国产替代空间广。从全球数据来看，2019 年东京电子占据涂胶显影 设备 87%市场份额。国内市场来看，东京电子占据国内市场 91%市场份额，DNS 占据 5%市场份 额，国内仅芯源微占据 4%市场份额，国产替代空间十分广阔。

公司为前道涂胶显影设备国内目前唯一供应商，持续技术升级，替代路径清晰。公司目前产品可 覆盖 PI、Barc、SOC、SOD、I-line、KrF、ArF 等工艺，ArFi（浸没式 ArF）工艺设备也正在研 发验证过程中。由于目前国内暂无 EUV 光刻设备，EUV 工艺涂胶显影设备国内暂无需求。公司 有望逐步按照 I-line→KrF→ArF→ArFi（浸没式）的路径实现对海外涂胶显影设备的替代，同时在 胶膜涂覆均匀性、平均故障间隔时间、产能等核心技术指标方面有望逐步追平甚至赶超海外厂商。

目前公司已实现小批量替代，大客户认证进展顺利。目前，公司生产的前道涂胶显影设备获得了 多个前道大客户订单及应用，下游客户覆盖逻辑、存储、功率器件及其他特种工艺等多家国内厂 商，实现了小批量替代。认证进展方面，公司生产的 offline 涂胶显影机已实现批量销售，I-line 涂 胶显影机已经通过部分客户验证并进入量产销售阶段、KrF 涂胶显影机已经通过客户 ATP 验收。 随着各项关键技术的突破及工艺验证的稳步推进，公司前道涂胶显影机具备快速实现国产替代的 技术实力。

2.3 清洗设备：物理清洗设备国内领先，积极拓展化学清洗

工艺制程推进，杂质敏感度提升影响芯片良率，推动清洗步骤不断增加。随着半导体芯片工艺技 术的发展，工艺技术节点进入 28 纳米、14 纳米等更先进等级，工艺流程不断延长且越趋复杂，小尺寸污染物的高效清洗更困难，而先进制程对杂质的敏感度更高，从而使得产线成品率下降， 解决的方法主要是增加清洗步骤，晶圆清洗变得更加重要。

湿法清洗设备为主流，市场占比 90%以上。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。湿法清洗是指使用腐蚀性或氧化性较强的溶剂进行喷雾或擦洗，使硅表明的杂质 与溶剂发生化学反应，生成可溶性物质或气体，从而将晶圆表明的颗粒或其他金属离子清洗掉。 干法清洗是指不使用化学溶剂的清洗技术，主要包括等离子清洗、超临界气相清洗、束流清洗等 技术。干法清洗虽然具有对不同薄膜有高选择比的有点，但可清洗污染物比较单一，目前在 28nm 及以下技术节点的逻辑产品和存储产品有应用。晶圆制造产线通常以湿法清洗为主，少量 特定步骤采用湿法和干法清洗相结合的方式互补所短。预计未来清洗设备仍将呈现二者并存发展 的局面，并均向节点更先进、功能多样化、体积小、效率高、能耗低的方向发展，在短期内二者 无相互替代趋势。整体来看，湿法清洗步骤占总体清洗步骤的 90%以上。

在湿法清洗工艺路线下，单片清洗设备为主流。在湿法清洗工艺路线下，目前主流的清洗设备主 要包括单片清洗设备、槽式清洗设备等，其中单片清洗设备市场份额占比最高，达到 75%。单片 清洗的优势主要在于能够在整个制造周期提供更好的工艺控制，改善了单个晶圆和不同晶圆间的均匀性，提高了产品良率；更大尺寸的晶圆和更先进的工艺对于杂质更敏感，槽式清洗出现交叉 污染的影响会更大，进而危及整批晶圆的良率，会带来高成本的芯片返工支出，因而单片清洗设 备更适合用于更先进工艺。槽式清洗设备相对而言则具有更高的清洗产能，适合大批量生产，对 于工业、汽车电子、电力电子用途的芯片，仍在大量使用 6 英寸和 8 英寸晶圆及μm 级工艺，槽 式清洗设备能更好满足该类应用需求。

中国大陆清洗设备市场规模 2021 年约 12.8 亿美元。按照其中单片清洗设备占比 75%、槽式清洗 设备占比 18%、其他类型清洗设备占比 7%计算，2021 年中国大陆单片清洗设备、槽式清洗设备、 其他类型清洗设备市场规模约 9.6、2.3、0.9 亿美元；按照单片清洗设备中物理清洗设备占比 13%，化学清洗设备占比 87%计算，单片物理清洗、单片化学清洗设备市场规模为 1.3、8.4 亿美 元。

清洗设备国产化率仍有广阔提升空间。从 2020 年全球半导体清洗设备市场格局来看，迪恩士占 据绝对优势地位，全球市场份额达 46%，此外东京电子、SEMES、泛林半导体分别占据 20%、 15%、13%市场份额。国内仅盛美上海占据 4%市场份额，相比国内半导体设备市场 2020 年占据 全球市场 26%的比例看，国内清洗设备厂商份额仍有巨大提升空间。

公司物理清洗机 Spin Scrubber 设备已经达到国际先进水平，积极开拓单片式化学清洗领域。公 司生产的集成电路前道晶圆加工领域用单片式物理清洗机 Spin Scrubber 设备已经达到国际先进 水平，2021 年获得中芯国际、上海华力、武汉新芯、厦门士兰集科、扬杰科技、青岛芯恩、上海 积塔等国内多家 Fab 厂商的批量重复订单，成功实现进口替代。根据我们对近两年国内主要产线 招投标统计数据来看，芯源微仅通过 Spin Scrubber 设备便已占据国内主要前道产线清洗设备中 标量 9%的水平。同时公司通过定增项目积极推动上海临港厂区建设，加码单片式化学清洗机等 高端半导体专用设备，有望不断提升在单片式化学清洗领域市场份额。

三、 后道及小尺寸设备：先进封装、MiniLED、化合物 驱动市场增长，公司优势显著

先进封装市场快速发展，拉动后道涂胶显影、湿法设备需求。随着电子产品趋向于功能化、轻型 化、小型化、低功耗和异质集成，先进封装技术正被越来越多地应用到电子产品，下游芯片生产 厂商对先进封装设备的需求正不断增强。根据 Yole 的统计，2021 年全球半导体厂商在先进封装 领域资本开支达到 119 亿美元，2021 年先进封装市场体量约为 27.4 亿美元，根据 Yole 的预测， 先进封装市场规模到 2027 年将将达到 78.7 亿美元，复合年化增长率高达 19%。先进封装市场规 模的快速增长有望拉动后道涂胶显影、湿法设备需求持续旺盛。

国内封测厂商积极定增扩产，拉动国内后道设备需求。国内领先封测厂商长电科技、华天科技、 通富微电、晶方科技等厂商纷纷于 2020、2021 年发布定增扩产计划，四家厂商合计预计总投资 额达到 157 亿元以上。拉动国内后道涂胶显影、湿法设备需求快速增长。

全球后道涂胶显影设备市场快速增长，2021 年测算约 1.4 亿美元市场规模。保守假设后道涂胶显 影设备市场规模增速与半导体设备市场整体增速相同，则 2019、2020、2021 年对应全球后道涂 胶显影设备市场规模约 0.8、0.96、1.40 亿美元。

Mini/MicroLED 渗透率提升驱动 LED 设备需求，新能源汽车带动功率/化合物半导体需求。 Mini/MicroLED 显示对 LED 芯片需求量巨大，Mini LED 背光起到从小间距 LED 到 Mini/MicroLED 显示的过渡作用，价格更具优势，有望带动 LED 芯片出货量提升，CINNO Research 预计 2025 年全球 Mini LED 背光基板出货面积增至约 5,000 万平方米，年均复合成长率 CAGR 将达 73%。 功率/化合物半导体方面，受益于 5G、新能源汽车的拉动，需求亦有望快速增长，根据英飞凌的 数据，相比传统燃油车，新能源汽车功率半导体单车价值量有望提升约 250 美元，同时 SiC 器件 在体积、效率方面更具优势，有望逐步部分替代硅基器件。受益于下游需求的拉动，LED 芯片厂 商、功率半导体厂商、化合半导体厂商资本开支有望持续提升，带动小尺寸设备需求持续旺盛。

后道先进封装、小尺寸设备是公司重要收入组成部分。根据公司招股书披露的数据，2019 年上半 年，公司来自后道先进封装设备业务的收入占比达到 45%，小尺寸设备业务收入占比达到 44%， 前道晶圆加工设备收入占比 11%。

公司核心技术积累深厚，后道、小尺寸领域技术水平与国际领先厂商基本持平，受益于下游需求快速增长。通过多年的技术研发，公司在涂胶显影、湿法设备领域掌握了如光刻工艺胶膜均匀涂 敷技术、不规则晶圆表面喷涂技术等核心技术，获得专利及授权超过 70 项，持续提高设备工艺性 能、产能，提升客户产品良率和降低客户成本，目前在小尺寸设备领域及后道先进封装领域整体 产品技术能力已不弱于海外领先厂商。未来随着先进封装市场的高速增长、LED 厂商资本开支不 断提升、化合物半导体产能持续扩充等驱动，公司后道先进封装、小尺寸设备收入亦有望快速提升。

公司后道/小尺寸设备已成国内应用主力机型，持续开拓中国台湾以及海外市场。后道设备领域， 公司的后道涂胶显影设备和单片式湿法设备作为主流机型已批量应用于台积电、长电科技、华天 科技、通富微电、晶方科技、中芯绍兴、中芯宁波等国内一线大厂，目前已经成为客户端的主力 量产设备。同时公司持续开拓新客户，积极开拓了日月光、矽品科技、盛合晶微等封装客户，未 来公司仍将持续加大力度开拓中国台湾以及海外市场。小尺寸设备领域，公司生产的小尺寸涂胶 显影设备与单片式湿法设备，可覆盖化合物、MEMS、LED 等多个领域，目前作为主流机型已批 量应用于三安光电、华灿光电、乾照光电、赛微电子、江西兆驰等国内一线大厂，也已成为客户 端的主力量产设备。同时公司作为国内化合物龙头三安光电的主力供应商，在市场开拓中不断延 伸，进一步巩固市场优势地位。（报告来源：未来智库）

四、盈利预测与投资分析

盈利预测

我们对公司 22-24 年盈利预测做如下假设：

1) 公司 22-24 年实现营收 13.1、18.4、25.7 亿元。公司收入的大幅增长来自于光刻工序 涂胶显影设备和单片式湿法设备的合力贡献，目前国内晶圆产线大幅扩产，设备开支 持续提升，前道环节涂胶显影设备国产化率处于低位，而公司作为目前前道涂胶显影 设备环节国内唯一供应商，深度受益市场需求提升及国产化率提升。此外，公司积极 拓展清洗设备业务，预计未来化学清洗设备的批量供货带动公司清洗设备市场占有率 提升。

2) 公司 22-24 年毛利率分别为 36.4%,35.5%和 36.4%。公司目前前道设备处于快速开拓 市场的阶段，因此毛利率水平相对后道/小尺寸设备预计较低，随着前道设备占比提升， 预计毛利率短期承压。未来随着公司上游零部件国产化带来的成本降低以及向大客户 的稳定供货，预计毛利率有所回升。

3) 公司 22-24 年销售费用率为 7.2%,6.5%和 6.1%，管理费用率为 8.0%,6.7%和 6.2%， 研发费用率 11.1%,10.4%和 10.1%。管理、销售费用率的下降主要考虑到销售收入的 增长对费用的摊薄影响。研发费用率由于公司持续进行新品研发、产品升级预计维持 较高水平。

4) 公司 22-24 年的所得税率维持 8%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）