2022年华海清科（688120）研究报告 CMP设备业务放量，晶圆再生业务快速发展

1.华海清科：深耕二十余载，打造国内 CMP 设备龙头

1.1 化学机械抛光设备龙头，打破国际厂商垄断

华海清科自设立以来专注于半导体 CMP 设备的研发、生产、销售及技术服务。 公司于 2013 年 4 月成立，目前主要产品为化学机械抛光（CMP）设备。公司研制的 CMP 设备产品全面覆盖集成电路制造过程中的非金属介质 CMP、金属薄膜 CMP、 硅 CMP 等抛光工艺并取得量产应用，高端 CMP 设备的工艺技术水平已在 14nm 制 程验证中，形成了硬件+技术服务的全方位体系。此外，公司以自有 CMP 设备和自 主 CMP 技术为依托，针对下游客户生产线控片、挡片的晶圆再生以及设备关键耗材 采购、维保等需求，积极拓展晶圆再生业务、关键耗材销售和维保等技术服务业务， 目前已成功获得业务订单并形成规模化销售。

深耕 CMP 设备研发，打破国际厂商垄断。目前公司所生产的 CMP 设备已经广 泛应用于 12 英寸和 8 英寸的集成电路生产线，是国内唯一一家 12 英寸 CMP 商业化 的半导体设备制造商。2014 年公司首台 12 英寸 CMP 设备研制成功并于 2016 年 7 月通过中芯国际验收，2018年10月首台300 Plus CMP设备通过华虹集团验收，2019 年 9 月通过长江存储验收。目前公司设备已广泛应用于国内一线逻辑芯片、存储芯片 制造厂，其中包括中芯国际、长江存储、华虹集团、英特尔、长鑫存储、厦门联芯、 广州粤芯、上海积塔等。

1.2 创始人为清华团队，四川国资委将为实控人

清华团队深耕 CMP 二十余载，目前清华大学为公司实控人。2000 年清华大学 就开始了抛光原理研究和关键技术攻关，2008 年清华大学掌握了 CMP 系列关键技 术，2013 年公司成立，原清华大学摩擦学国家重点实验室 CMP 核心团队成员加入 到公司，进行 CMP 设备产业化应用的核心技术研发。目前清华大学仍为公司实控人， 本次 IPO 发行后，孙公司清华控股持股为 28.19%。此外，清津厚德、清津立德、清 津立言是公司员工持股平台，合计持股 9.17%。公司第三大股东路新春直接持股 5.95%。

股权划转后，四川国资委为公司实控人。2021 年 12 月 10 日，清华大学与四川 省能源投资集团有限责任公司签署《国有产权无偿划转协议》，拟通过无偿划转方式 将所持清华控股 100%股权划转给四川能投，目前该划转处于审批阶段，若审批通过后，四川能投将成为公司的间接控股股东，四川省国资委将成为公司的实际控制人。

1.3 验证加速营收大幅增长，规模销售盈利显著改善

营业收入实现大幅增长，扣非归母净利润扭亏为盈。2017-2021 年，公司产品 客户验收加快，营业收入从 1918 万元增至 8.05 亿元，期间年复合增速达到 154.53%； 同时受益于产能利用率提升，公司盈利能力逐渐提高，2020 年公司扣非归母净利由 负转正，达 1461.46 万元，2021 年扣非归母净利润达到 1.14 亿元，同比增长 680%。 2022Q1，公司实现营业收入 3.48 亿元，同比增长 193%；实现扣非归母净利润 0.78 亿元，同比增长 458%，盈利能力显著提升。

从产品销售结构看，公司收入以 CMP 设备为主，其中应用于 12 英寸集成电路 生产线的 300 系列 CMP 产品销售占比最高。2019 至 2021 年，公司 CMP 设备收入 从 1.95 亿元增至 6.94 亿元，占比从 92.39%降至 86.19%；配套材料及技术服务收从 0.16 亿元增至 1.11 亿元，占比从 7.61%增至 13.81%。从公司产品细分收入来 看，公司所有产品及服务均实现了营收增长，借助于公司 CMP 机台的累计出货增加， 配套材料及技术服务收入快速提升。

公司盈利能力逐渐改善。从盈利能力来看，公司毛利率于近两年增长至较高水平， 2017-2021 年毛利率分别为 17.53%、25.27%、31.27%、38.17%、44.73%；净利 率也于 2020 年转正，2020 年和 2021 年分别为 25.34%和 24.63%。对比国内同类 设备公司北方华创、至纯科技、芯源微，公司盈利能力已经逐渐高于同行。

从费用端来看，2017-2021 年公司三费费用率快速下降，前期费用率较高主要系 公司处于发展起步阶段，产品尚未实现大规模销售，随着营收大幅增长、费用率趋于 行业平均水平。

公司前五大客户销售规模持续上升，占比有所下降。公司前五大客户中最主要 的是长江存储、华虹集团和中芯国际，三者合计在 2019 年、2020 年和 2021 年的销 售额分别占比公司销售额的 82%、70%和 88%。由于公司下游行业集成电路制造厂 商的集中度高，且公司尚处在发展初期，销售规模较小，仍有大量客户待拓展，因此 目前客户集中度相对较高。

1.4 研发团队实力雄厚，巨额研发构筑技术优势

核心研发人员源自清华，团队稳定。公司研发团队主要由原清华大学摩擦学国家 重点实验室 CMP 核心团队成员、IC 行业专业人才组成，最近两年公司核心技术人员 一直为路新春、王同庆、赵德文、沈攀、裴召辉、许振杰、田芳馨、郭振宇 8 人，核 心研发团队稳定。截至 2021 年底，公司研发人员合计达到 224 人，占公司员工总数 的 32.37%，其中硕士及以上人才占比约 21%。

研发费用率高于行业平均，持续高研发投入巩固竞争力。2019 年至 2021 年， 公司研发投入从 4496 万元增长到 1.19 亿元，年复合增长率达到 62.66%。2022 年 一季度公司研发费用达到 3285 万元，同比增长 99%，继续保持高研发投入。此外， 公司研发费用率显著高于行业平均水平，2019年至2021年，公司研发费用率从21.32% 降至 14.82%，主要是由于收入大幅增长导致费用率下降。

攻克 CMP 关键技术，多项核心技术处于国内领先。路新春团队自 2000 年起开 展 CMP 基础研究，经历 20 年打磨，填补了国内厂商在 CMP 设备领域的空白，打破 了国际巨头垄断。公司掌握的核心技术均处于国内领先地位，主要包括纳米级抛光、 纳米精度膜厚在线检测、纳米颗粒超洁净清洗、大数据分析及智能化控制以及超精密 减薄等，目前已经拥有授权及在申报 CMP 技术相关发明专利 200 余项。

公司技术储备丰富，持续创新能力强。除已有的可应用于 28nm 及以上制程的 CMP 技术以外，公司仍在大力投入研发，持续创新，开展 14nm 及以下制程的 CMP 研发。目前公司已有机台在客户端 14nm 产线进行验证，并且根据反馈持续改进。此 外，公司也在晶圆减薄、关键零部件等领域开展了技术研发并且产生突破。

2. CMP 设备市场需求增加，国内供给格局改善

2.1 晶圆平坦化关键设备，技术迭代趋缓

CMP 是用来实现晶圆表面平坦化的关键工艺。晶圆制造过程主要包括七大工艺： 光刻、刻蚀、薄膜生长、扩散、离子注入、化学机械抛光、金属化。化学机械抛光（CMP） 是一种表面全局平坦化技术，1984 年 IBM 公司首次将 CMP 技术应用于集成电路制 造工艺中，进入超大规模集成电路（ULSI）时代后，多层金属互连技术的广泛应用 使得 CMP 成为芯片生产不可缺少的关键工艺。受益于 CMP 技术的快速发展，更加 精密制程工艺的光刻、刻蚀、薄膜和掺杂等工序得以顺利推进。

与传统平坦化工艺相比，使用 CMP 工艺的硅片能够获得硅片表面的全局平坦化， 拥有更好的均匀性和平整度。多层金属互连技术的出现导致 IC 制造过程中不可避免 的在层与层之间产生台阶，层数越多起伏越明显。为了减小台阶高度，出现了较早的 是反刻、玻璃回流、旋涂膜层等平坦化工艺，这些传统工艺随着多层金属互连技术迭 代，台阶高度减小的效用降低，并逐渐不能满足先进 IC 制造需求。在 IBM 引进 CMP 技术后，晶圆全局平坦化得以实现。

CMP 是硅片制造、晶圆制造前道工序、先进封装等环节必需的关键制程工艺。 伴随着 IC 制造的不断发展，CMP 应用更加广泛，目前主要应用于衬底、金属（互连、 扩散阻挡层）、介质层、平板显示等其他半导体领域中。

CMP 抛光基本原理是在晶圆抛光过程中，抛光头将晶圆待抛光面压抵在粗糙的 抛光垫上，借助抛光液腐蚀、微粒摩擦、抛光垫摩擦等耦合实现全局平坦化，随后通 过清洗清除晶圆表面的颗粒。IC 制程工艺的能力由相应的 CMP 设备及其耗材决定， CMP 设备主要包括两部分，即抛光部分和清洗部分，抛光部分由 4 部分组成，即 3 个抛光转盘和一个圆片装卸载模块。清洗部分负责晶圆的清洗和甩干，实现圆片的“干 进干出”。

CMP 设备在较长时间内不存在技术迭代周期，应用于 28nm 和 14nm 的 CMP 设备没有显著的差异，仅是特定模块技术的优化。CMP 工艺由 14nm 持续向 7nm、 5nm、3nm 先进制程推进过程中，CMP 技术将不断趋于抛光头分区精细化、工艺控 制智能化、清洗单元多能量组合化方向发展，抛光驱动技术、压力调控技术、智能控 制系统、终点识别检测系统以及智能清洗模块等关键模块技术将是 CMP 技术未来发 展的重要突破方向。

2.2 “国产替代+制程迭代”需求增加，CMP 设备市场规模稳步提升

中国大陆半导体设备市场规模+国产设备销售额均处于高速增长，但设备国产化 率仍然较低。2014-2020 年，中国大陆半导体设备市场规模从 268.45 亿元增至 1291.61 亿元，期间 CAGR 为 29.93%；国产半导体设备销售额从 41 亿元增至 213 亿元，期间 CAGR 为 31.6%。根据上述数据，我们推算出半导体国产化率在 12%-17% 之间，国内半导体设备替代空间仍然较大。

CMP 设备国产替代率低，替代空间大。从半导体设备国产替代进度来看，去胶 设备国产化率最高，超过 90%；光刻设备及涂胶显影设备替代率较低，但是目前进 展较为顺利，预计将有零的突破。就 CMP 设备而言，国内 CMP 设备国产替代率已 经达到 10%以上，主要由华海清科贡献，但仍然具备较大的替代空间。

CMP 工艺步骤数随着半导体制造工艺进步不断提升，设备需求提升。近年来， CMP 技术从 Planar Logic 发展到 3D FinFET，从 2D NAND 发展到 3D NAND。随 着 CMP 工艺的演变，CMP 步骤也在逐渐加多，晶圆表面也越来越精细。在先进工 艺芯片的生产中，每片晶圆都要经过几十道 CMP 工艺步骤。以逻辑芯片为例，65nm 制程工艺的芯片需要经过 14 道左右的 CMP 步骤，而 7nm 工艺则需要 30 道以上的 CMP 步骤。伴随着未来的技术升级，CMP 在生产环节当中的使用频次将持续提高， 设备投资规模也将随之扩大。

2013-2020 年中国大陆 CMP 设备市场规模增长迅速。根据 SEMI 统计，2018 年全球 CMP 设备的市场规模约为 18.42 亿美元，2019 年受全球半导体景气度下滑 影响，全球 CMP 设备的市场规模出现短暂下滑，2020 年市场规模迅速回升至 15.8 亿美元，较 2019 年增长 5.83%。2020 年全球 CMP 设备市场中，中国大陆市场规模 已跃升至全球第一，约为 4.29 亿美元，占全球市场 27%。2013 年至 2020 年，中国 大陆 CMP 市场从 0.8 亿美元增长至 4.29 亿美元，年复合增长率达到 19.6%。

2.3 应材、荏原垄断市场，华科中国市场突围 

行业经历了群雄并起、并购扩张，最终形成寡头竞争格局。1997-2017 年，全 球 CMP 设备市场进行了激烈竞争，CMP 设备厂商从 20 家逐渐集中在 2017 年两大 龙头企业，分别是美国 AMAT 和日本 EBARA。2019 年，美国 AMAT 和日本 EBARA CMP 设备销售收入合计占全球市场份额超过 90%，分别占比 70%、25%。

国内绝大部分先进制程的 CMP 设备来自 AMAT 和 EBARA，国内厂商华海清科、 烁科精微主要供给中低端 CMP 设备。华海清科依托清华大学科研成果转化成立，目 前已有 12 英寸和 8 英寸 CMP 设备导入客户产线，打破国外厂商垄断。北京烁科精 微电子装备有限公司成立于 2019 年，其生产的 8 英寸 CMP 设备已实现销售，应用 于中芯国际 FAB7 T3 产线和华虹集团，首台 12 英寸 CMP 设备于 2021 年 2 月发往 客户处进行验证。

国产 CMP 设备发展较快，华海清科市占率快速提升。华海清科具备 12 英寸和 8 英寸 CMP 设备的生产能力，根据 SEMI 统计的 2018-2020 年中国大陆地区 CMP 设备市场规模和公司 2018-2020 年度 CMP 设备销售收入计算，2018-2020 年华海清 科在中国大陆地区的 CMP 设备市场占有率约为 1.05%、6.12%和 12.64%。

3. 华海清科CMP 设备业务放量，晶圆再生业务快速发展

3.1 12 寸 CMP 设备商业化，持续受益晶圆厂扩产潮

CMP 设备产品矩阵丰富，几乎满足 28nm 及以上所有需求。目前公司已经研发 出 12 英寸 CMP 设备 Universal 300 系列，可以应用于 14nm-130nm 的逻辑芯片和 存储芯片生产线，满足 Oxide/SiN/STI/Poly/Cu/W CMP 等各种工艺需求。同时，公 司也根据市场需求并且基于成熟技术设计出了 8 英寸 CMP 设备 Universal 200 系列， 可以应用于 MEMS 和第三代半导体制造等领域。公司凭强大的研发能力建立了丰富 的 CMP 设备产品矩阵，几乎可以满足目前国内所有晶圆厂的需求。

CMP 设备销售逐步放量，拓展客户与产品研发同步进行。2015 年 8 月，公司 300 系列首台 CMP 设备获得进驻中芯国际生产线验证的机会，2016 年 7 月机台通 过了工艺测试，完成验收确认，在 2018 年，公司 300 系列设备分别进驻长江存储和 华虹集团，取得销售。受益于下游制造厂商扩产以及国产替代趋势，公司设备销售 额快速上升。2020 年公司共销售 CMP 设备 19 台，其中 300 Dual 产品销售 9 台， 占比较大；而在 2021 年公司共销售 CMP 设备 36 台，其中 300 X 产品销售 24 台， 占比 60%。300X 是公司面向 14nm 及 128 层 NAND 等更先进制程的更高平坦度要 求研发的设备，产品于 2020 年发布并正式投产，2021 年销售放量，同比增长 500%。 目前公司 CMP 设备已累计出货超 140 台，未发出产品的在手订单超 70 台。

国内晶圆厂大幅扩产，公司作为国内唯一 12 寸 CMP 商业化设备供应商将持续 受益。2021 年以后，全球各大晶圆厂陆续开启扩产计划，中国大陆新增 12 寸产能 将超过 30 万片/月，制程节点均在 28nm 及以上。中芯北方 12 寸 7 万片/月 90-40 产 线一共布置了70台CMP设备，平均新增1万片/月产能将增加10台以上CMP设备， 预计中国大陆市场 12 寸 CMP 需求量将超过 300 台。华海清科作为国内唯一实现 12 寸设备商业化的供应商，将充分收益于此次晶圆厂产能扩张。

3.2 晶圆再生市场空间可观，依托设备能力快速发展

挡片、控片在晶圆制造中起维持稳定、监控测试作用，主要通过晶圆再生获得。 晶圆有正片和测试片两种，测试片包括挡片和控片。挡片主要用来维持机台的稳定性， 使用对象包括炉管、暖机挡片、传送挡片等；控片主要用来监控机台的制程能力是否 稳定、生产环境是否洁净等。挡控片主要通过晶圆再生工艺获取，即将用于制作控片 及挡片的晶圆回收加工再使用，来降低控片和挡片的成本。

研磨、清洗是晶圆再生关键工艺，行业进入壁垒相对较低。晶圆再生工艺主要 包括化学腐蚀、机械研磨和清洗，需要用到抛光设备、清洗设备、清洗剂等加工完成。 虽然再生晶圆与正片 CMP 工艺环节相似，但是再生晶圆没有晶圆正片的高精度要求， 所以对于从事抛光、清洗企业来说，进入壁垒相对较低。

受益国内大厂产能爬坡放量，市场规模将快速增长。根据 SEMI 数据，预计 2021 年全球再生晶圆市场为 6.33 亿美元；根据 RS Technologies 报告，预计 2021 年全 球再生晶圆市场规模达 200 万片/月以上。另一方面，更先进制程的芯片制造过程中 将使用更多的控挡片，也将带来更大的晶圆再生需求空间。目前 RS、中砂、辛耘、 升阳 4 家厂商控制了全球 80%以上的再生晶圆产能份额，国内的再生晶圆市场也主 要被这些厂商把控，国产厂商至纯科技和协鑫集成都处于业务发展阶初期。

募投项目的投产将有助于公司迅速建立在再生晶圆市场的业务，成为公司第二 增长曲线。公司正在积极开拓再生晶圆代工业务，再生晶圆最核心的工艺环节是 CMP， 因此公司可以充分发挥 CMP 工艺技术优势和自产设备成本优势，布局晶圆再生市场。 目前公司已具备主流先进制程工艺标准的晶圆再生代工服务能力，业务暂时处于起步 阶段，产量较小。随着下游晶圆厂产能持续爬升，对再生晶圆的需求量也会随着增大， 预期公司的再生晶圆业务发展潜力大。

3.3 设备累计出货增加，维保业务持续扩大

半导体设备供应商的营收占比主要来自设备销售、维保和技术服务两部分，维 保和技术服务贡献营收稳定在 20%以上。根据美国 AMAT 最新财报，AMAT 的技术 服务营收占公司总营收的比例约为 22%左右。华海清科配套材料及技术服务包含了 晶圆再生业务及 CMP 设备配套服务，2021 年营收合计占比不到 15%，距离国际龙 头稳定的 22%仍然有较大提升空间。同时，公司 CMP 设备近两年处于放量出货期， 对公司配套材料及技术服务有较大推动作用，预计未来从规模、占比上均有较大成长 空间。

作为 CMP 设备供应商，公司同时提供 CMP 设备内部易损耗零部件的更新和售 后服务业务，目前已经开始向客户销售保持环、探测器、气膜、7 分区抛光头等关键 耗材并且提供 7 分区抛光头维保服务等。公司 CMP 设备已累计出货超 140 台，未发 出产品的在手订单超 70 台，随着公司在客户端的累计设备数量不断提升，耗材销售 以及售后服务业务规模也将不断扩大。

从利润贡献来看，技术服务占比持续扩大。2019-2021 年，公司 CMP 配套材料 及技术服务毛利贡献占比从 10.89%提升至 17.58%，配套材料及技术服务为公司带 来了较高的毛利润。由于该类业务毛利率较高，预计在未来会不断的帮助提升公司的 盈利水平。

3.4 募投项目扩大产能，支持高端设备研发

根据公司招股书显示，公司拟通过上市募资 10 亿元，分别投入高端半导体装备 （化学机械抛光机）产业化项目、高端半导体装备研发项目、晶圆再生项目以及补充 公司流动资金。

募投项目将继续扩大公司在高端 CMP 设备、12 寸晶圆减薄抛光一体机、晶圆 再生等市场的影响力。高端半导体装备产业化项目主要为建设化学机械抛光机生产基 地。项目设计产能为年产 100 台化学机械抛光机（包括减薄设备），该项目已于 2020 年 3 月开工，建设期预计为 15 个月。高端半导体装备研发项目系研发面向 14nm 及 以下制程的先进半导体制造 CMP、减薄等多项关键技术及系统。此外，公司将投入 晶圆再生项目。目前公司已打通整套晶圆再生工艺流程，并于 2020 年起开始规模化 生产，本项目将扩大再生晶圆产能，项目计划总投资 35,790 万元，建设周期 15 个 月，新增生产设备及仪器 46 套。预计项目建成后具备月加工 10 万片 12 英寸再生晶 圆的生产能力。

（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。）