2022年晶盛机电研究报告 泛半导体领域平台化布局，设备加材料发展动力十足

一、泛半导体领域平台化布局，设备+材料发展动力十足

1.1 平台化布局持续推进，硅+碳化硅+蓝宝石三大领域业务不断突破

晶盛机电是一家专注于“先进材料、先进装备”的高新技术企业，围绕碳硅、碳化硅、蓝宝石三大主要半 导体材料，针对“长晶、切片、抛光、外延”四大核心环节进行设备研发，并适度延伸到材料领域。公司持续 推进泛半导体领域业务平台化布局，目前产品主要应用于集成电路、太阳能光伏、LED、工业 4.0 等具有广阔 发展前景的新兴产业，在设备、材料及核心零部件方面广泛布局。

设备方面，公司开发出了应用于光伏和集成电路领域两大产业的系列关键设备，积极投入碳化硅设备。公 司光伏及半导体设备布局包括全自动晶体生长设备（直拉单晶生长炉、区熔单晶炉）、晶体加工设备（单晶硅滚 磨机、截断机、开方机、金刚线切片机等）、晶片加工设备（晶片研磨机、减薄机、抛光机）、CVD 设备（外延 设备、LPCVD 设备等）、叠瓦组件设备等。在光伏领域，公司在光伏产业链装备取得了行业认可的技术和规模 双领先的地位；在集成电路领域，在 8-12 英寸大硅片设备上，公司产品在晶体生长、切片、抛光、CVD 等环 节已实现 8 英寸设备的全覆盖，12 英寸长晶、切片、研磨、抛光等设备也已实现批量销售，产品质量已达到国 际先进水平。在碳化硅领域，公司产品主要有碳化硅长晶设备、抛光设备、外延设备、以及 6 英寸导电型碳化 硅衬底片，其中碳化硅外延设备已通过客户验证。公司在 6 英寸碳化硅晶体生长、切片、抛光环节已建设研发 试验线，研发产品已通过下游部分客户验证，产品进一步向材料端延伸。

材料方面，公司积极布局碳化硅、蓝宝石及辅材耗材（石英坩埚、金刚线）。在碳化硅领域，2022 年 8 月 12 日，首颗 8 英寸 N 型碳化硅晶体成功出炉，晶坯厚度 25mm，直径 214mm，是晶盛在大尺寸碳化硅晶体研发 上取得的重大突破，晶盛第三代半导体材料碳化硅研发自此迈入 8 英寸时代。在蓝宝石领域，公司大尺寸蓝宝 石晶体生长工艺和技术已达到国际领先水平，目前已成功生长出全球领先的 700kg 级蓝宝石晶体，并实现 300kg 级及以上蓝宝石晶体的规模化量产，公司可提供满足 LED 照明衬底材料和窗口材料所需的蓝宝石晶锭、晶棒和 晶片。在辅材耗材领域，公司建立了以高纯石英坩埚、金刚线为主的产品体系以配套产业链所需核心辅材耗材 需求，近年来在不断保持设备的双领先优势下，在上下游相关领域积极研发。包括研发合成砂石英坩埚、新一 代金刚线等产品，通过和核心耗材联合创新方式进一步提升设备的整体竞争力。 核心零部件方面，公司建立了以半导体阀门、管件、磁流体、精密零部件为主的产品体系，以配套半导体 和光伏设备所需关键零部件方面的需求；对半导体阀门、磁流体、专用风机、尾气处理装置等核心零部件进行 研发，自主解决部分设备零部件的供应链短板。2022 年上半年，公司半导体关键零部件真空阀门产品隔膜阀通 过客户验证，实现半导体核心精密真空阀门部件国产化，进一步提升公司产业链配套服务能力。

1.2 研发技术实力突出，晶体生长设备持续更新迭代

重视技术创新，持续加大研发投入。公司坚持以技术创新和对客户需求深度挖掘的双轮驱动模式作为公司 持续发展的源动力，持续进行技术研发投入，不断壮大研发技术人员体系，保证公司在技术驱动下获得可持续 发展的核心竞争力。2015-2021年，公司研发投入逐年增长，近年来研发投入占营收的比重稳定在 6%左右；2022H1 公司研发投入 2.74 亿元，同比增长 85.45%，占营收比重为 6.28%。 研发团队不断壮大，核心技术人员研发经验丰富。优秀的人才是公司持续创新的重要驱动力，随着公司规 模的持续壮大，研发技术人员数量不断增加，截至 2021 年末，公司研发技术人员共 1015 名，专业背景丰富， 涵盖多个领域。公司核心技术人员曹建伟、朱亮、傅林坚等具有多年的技术研发经验，带领公司承担了多项国 家科技重大专项课题和浙江省工业类重大科技专项项目。截至 2022 年 6 月 30 日，公司拥有 560 项专利，其中 发明专利 71 项。

围绕晶体硅生长设备，保持在硅片生产设备领域的领先地位。 在光伏设备领域，公司已建立起覆盖全自动单晶炉、多晶铸锭炉、滚圆磨面一体机、截断机、切片机、叠 瓦自动化生产线等较为齐全的产品体系。全自动单晶硅生长炉被工信部评为第三批制造业单项冠军产品，全自 动单晶炉系列产品被四部委评为国家重点新产品。公司单晶炉持续创新迭代，2023 年将升级至第五代设备：① 第一代：全自动单晶炉。2007 年公司成功研制出国内首台全自动直拉式单晶硅生长炉并实现销售，突破了高端 单晶硅生长炉设备长期被国外大型企业垄断的产业格局；②第二代：配置水冷套的高拉速单晶炉。2009 年公司 成功研发出水冷套装置，实现高拉速第二代单晶炉；③第三代：配置复投器+大热场技术的高产单晶炉。2013 年公司成功研发出复投器+大热场，开创第三代 RCZ 高产单晶炉；④第四代：基于工业互联网的智能化单晶炉。 2017 年公司将自动化、智能化技术应用于单晶炉；⑤第五代：基于开放平台架构的单晶炉。公司将于 2023 年 推出第五代基于开放平台架构的新型单晶炉，除了具有更强大的硬件配置外，第五代单晶炉还配置了基于开放 架构的用户可编程的软件定义工艺平台，提供可自行构建工艺时序、控制逻辑、核心算法的自主创新条件，可 以为客户差异化竞争提供新的解决方案。

在半导体领域，公司积极布局“长晶、切片、抛光、CVD”四大核心环节设备的研发，在半导体关键设备 领域实现国产化突破。公司通过承担国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”项目的“300mm 硅单晶直拉生长装备的开发”和“8 英寸区熔硅单晶炉国产设备研制”两项课题，实现集成电路 12 英寸半导体 长晶炉的量产突破。2020 年 8 月，晶盛机电国内首台 8 英寸硬轴直拉炉生长出 8 英寸硅单晶，2021 年 7 月，公 司晶体实验室自主研发的国内首台 12 英寸硬轴直拉硅单晶炉成功生长出首颗 12 英寸硅单晶，在巩固原有技术 的基础上，解决了硬轴单晶炉高真空、高精度及传动过程震动消除等诸多技术难题，实现了高稳定性晶体生长 环境，为 12 英寸硅单晶体内微缺陷控制和径向均匀性提高提供了技术支撑，又一次在半导体级硅单晶生长装备 上取得的重要技术进展。

1.3 业绩快速增长，近六年归母净利润 CAGR 超 59%

受益于光伏硅片行业发展，公司业绩实现高速增长。2015-2021 年公司收入由 5.92 亿元快速增长至 59.61 亿元，收入 CAGR 为 46.96%；同期归母净利润由 1.05 亿元快速增长至 17.18 亿元，利润 CAGR 为 59.43%，业 绩实现高速增长。2022 年上半年公司实现营收 43.70 亿元，同比增长 91.02%；归母净利润 12.07 亿元，同比增 长 101.05%。碳中和背景下我国光伏行业快速发展，大尺寸硅片的推出促进行业技术升级，下游光伏硅片厂商 积极扩产释放设备红利，公司持续提升设备交付能力和质量管理，强化技术服务品质，实现了收入和利润规模 的高速增长。与此同时，公司在半导体设备、蓝宝石材料等领域业务持续推进，不断释放业绩增量，多元化驱 动优势逐渐显现。

各业务毛利率相对稳定。晶体生长设备毛利率相对较高，目前基本稳定在 40%左右，2018-2021H1 该业务 毛利率分别为 43.62%、38.13%、40.52%、39.98%；智能化加工设备毛利率稳定在 37%左右，2018-2021H1 该业 务毛利率分别为 37.85%、35.36%、37.10%、37.14%；蓝宝石产品毛利率相对较低，2018-2021 年毛利率分别为 15.70%、18.26%、12.76%、24.54%，2022H1 提升至 27.42%。2021 年合并口径后公司“晶体生长设备”、“智能 化加工设备”及“设备改造及服务”均归集于“销售设备及服务”业务，按合并后口径看，公司 2018-2022 年 销售设备及服务业务毛利率分别为 42.90%、37.45%、38.69%、42.61%，2022H1 该业务毛利率为 41.49%。

业绩增长规模效应显现，期间费用率持续下降。自 2019 年以来，公司毛、净利率显著提升，2022H1 公司 毛利率为 40.00%，同比提升 3.46pct；净利率为 28.40%，同比提升 1.94pct，盈利能力处于业内较高水平，彰显 公司龙头地位。随着公司收入的快速增长，规模效应逐步凸显，期间费用率呈现稳步下降趋势，2022H1 公司期 间费用率合计为 9.74%，同比下降 0.66pct；其中销售、管理、研发、财务费用率分别为 0.42%、3.04%、6.28%、 0.00%，同比分别-0.18、-0.53、-0.19、+0.24pct。

1.4 客户集中度较高，在手订单饱满短期业绩无虞

公司前五大客户集中度较高，符合下游行业格局特点。根据 CPIA 数据，2021 年光伏硅片环节产量前五名 企业合计硅片产量占比达到 84%，前五名企业平均产量超过 38GW，同比增长 64.2%。正是因为这样的下游格 局，各硅片设备厂商也都积极寻求伙伴关系维持市场份额的稳定。公司前五大客户主要为光伏硅片生产商，2021 年前五大客户收入占比达到 79.88%。

在手订单饱满，短期业绩增长无虞。受益于光伏行业扩产浪潮，公司在手订单持续突破新高，截至 20222H1 末，公司未完成晶体生长设备及智能化加工设备合同总计 230.40 亿元，其中未完成半导体设备合同 22 亿元（以 上合同金额均含增值税）。2022H1 末在手订单是 2020 年营业收入的 6.05 倍，是 2021 年营业收入的 3.86 倍，考 虑到收入确认节奏，预计 2022 年、2023 年公司业绩快速增长具有充足保障。

1.5 股权结构稳定，员工持股计划助力长期发展

公司目前的控股股东是晶盛投资，持股 48.24%。公司的实际控制人是曹建伟先生、邱敏秀女士，曹建伟先 生、邱敏秀女士分别直接持股 2.77%、2.97%，合计直接持股 5.74%，并分别通过晶盛投资间接持股 12.92%、3.97%， 合计间接持股 16.89%，共计持股 22.63%。

员工持股计划公布，业绩考核指标彰显公司未来发展信心。2022 年 8 月 27 日公司发布 2022 年员工持股计 划（草案），本次员工持股计划受让的股份总数预计不超过 175.2390 万股，占公司当前总股本的 0.134%，筹集 资金总额上限为 5001.32 万元。本次员工持股计划拟参与认购的员工总人数不超过 241 人。公司层面业绩考核 以 2021 年净利润为基数，2022、2023 年净利润增长率不低于 50%、70%。员工持股将有效提高核心员工凝聚力， 业绩目标彰显对公司未来发展信心。

假设本持股计划于 2022 年 9 月完成全部标的股票过户（拟认购的股票份额全部认购完毕），共 175.2390 万 股。以公司《2022 年员工持股计划(草案)》公告日期（2022 年 8 月 26 日）的收盘数据预测算，公司应确认总费 用预计为 8,477.19 万元，该费用由公司在锁定期内按月分摊，计入相关费用和资本公积。在不考虑本持股计划 对公司业绩的影响情况下，本持股计划费用的摊销对有效期内各年净利润有所影响，但影响程度不大。若考虑 本持股计划对公司发展产生的正向作用，本持股计划将有效激发公司员工的积极性，提高经营效率。

二、光伏硅片设备龙头，下游扩产不断在手订单创新高

2.1 硅片制备包括长晶、截断切方、切片、测试分选四个环节

当工业硅经过提纯后，形成达到太阳能级质量标准的硅料，根据产业需要用于制备单晶硅、多晶硅，分别 应用于单晶电池和多晶电池的生产。制备硅片主要包括长晶、截断切方、切片、测试分选四个环节。其中，长 晶与切片为核心环节。单晶硅棒的制备由多晶硅料通过直拉法或者区熔法制成；铸锭法制备单晶硅指采用类似 于铸造多晶硅的工艺制备单晶硅，目前采用该工艺制备单晶硅片的占比仍然较小。

2.2 “大尺寸”与“薄片化”趋势确定，N 型硅片占比将快速提升

硅片环节目前最重要的变化趋势包括“大尺寸”、“薄片化”、“N 型”。 2018 年至今，硅片尺寸迭代加速驱动新一轮设备投资。根据 CPIA 数据，2021 年 182mm 和 210mm 尺寸合 计占比由 2020 年的 4.5%迅速增长至 45%，预计未来其占比仍将快速扩大。由于设备兼容尺寸存在一定限制， 因此向 210mm 尺寸切换过程中释放了大量新设备需求，显著加速了设备更新。

薄片化趋势明确，产业端持续推进。“薄片化”有助于降低硅片成本，但是也会一定程度影响切片良率，需 要工艺的进一步完善。目前切片工艺完全能满足薄片化的需要，但硅片厚度还要满足下游电池片、组件制造端 的需求。在硅料价格高企的背景下，产业仍有减小硅片厚度的降本动力。我们就每公斤多晶硅料在不同硅片厚 度与切片良率假设下的出片数量作了敏感性分析。当切片良率达到 98%，硅片厚度降至 160μm，每公斤多晶硅 料出片数量达到 60.11 片，相较于 96%良率、165μm 场景出片率提升 4.36%。

2.3 晶盛为硅片设备龙头，收入规模大幅领先同行

硅片制备过程中，长晶与切片为核心环节，分别对应长晶炉与切片机。国内光伏领域单晶炉已实现进口替 代，主要供应商包括晶盛机电、连城数控、北方华创、京运通等；新玩家包括无锡松瓷等。从客户分布来看， 晶盛机电为隆基股份之外硅片企业最主要的单晶炉供应商，其大客户为中环股份；连城数控为隆基股份单晶炉 重要供应商，2021 年隆基外客户实现大幅增长，未来有望逐步降低对于隆基的依赖。

单晶炉设备主要供应商比较：以 2021 年收入规模来看，晶盛机电、连城数控、京运通单晶炉分别为 34.75 亿元、10.97 亿元、0.22 亿元，晶盛机电业务收入体量大幅领先同行。从收入波动性来看，晶盛机电近 5 年保持 收入的持续增长，预计 2022 年公司晶体生长设备增速将进一步提速，其大客户主要为中环及其子公司；连城数 控由于隆基订单占比较高，其业绩高低较大程度取决于大客户的扩产意愿，当然，2021 年连城数控在隆基以外 的客户拓展方面也取得了较为明显的突破；京运通的收入波动性则相对较大。

2.4 预计 2022 年硅片设备市场空间约 297 亿元

2022 年硅棒/硅片扩产仍将位于景气高位。根据我们的统计，就目前已公布的数据来看，扩产规模约 194GW， 而 2021 年预计在 160GW 左右。影响 2022 年硅片行业扩产景气度的因素主要包括：①上游多晶硅原材料价格； ②硅片企业自身盈利性；③新老玩家在行业大扩产背景下预期市占率的考量等。我们认为其中硅片企业自身盈 利性是核心。另一方面，根据 PV infoLink 的预测，2022 年以后大硅片产量将超过 70%，大硅片趋势下大量 M6 （166）硅片需求面临萎缩，成为被迫退出市场的无效产能。

2.5 长晶炉持续迭代升级，第五代单晶炉即将推出

公司自成立以来不断进行技术和产品升级，推动先进晶体硅生长技术和设备的本土化发展进程，持续 引领行业技术创新；截至目前公司已推出四代单晶炉产品，第五代单晶炉也将于 2023 年上市。 ①第一代：全自动单晶炉。2007 年公司成功研制出国内首台全自动直拉式单晶硅生长炉（TDR80A-ZJS 型）并实现销售，突破了高端单晶硅生长炉设备长期被国外大型企业垄断的产业格局；2008 年公司成功研 制出国内规格最大的全自动直拉式单晶硅生长炉（TDR120A-ZJS 型），结束了国内 12 英寸大规格单晶硅生 长炉设备依赖国外进口的局面； ②第二代：应用高拉速-超级水冷套技术的单晶炉。2009 年公司研制出应用水冷夹套技术的 TDR95A-ZJS 型单晶硅生长炉，根据中国电子材料行业协会、中国电子专用设备工业协会出具的《科学技术成果鉴定证 书》，该产品能够提高晶体生长速度 30%，缩短拉晶周期约 15%，降低拉晶单位能耗 20%左右，产品性能 突出。 ③第三代：配置复投拉晶+大热场技术的高产单晶炉。2013 年公司成功研发出复投器+大热场技术，开 创第三代 RCZ 高产单晶炉。 ④第四代：智能化单晶炉。2017 年公司研发出基于工业互联网的第四代智能化单晶炉，突出单晶炉的 自动化、智能化技术。 ⑤第五代：基于开放平台架构的单晶炉。公司将于 2023 年推出第五代新型单晶炉，除了具有更强大 的硬件配置外，第五代单晶炉还配置了基于开放架构的用户可编程的软件定义工艺平台，提供可自行构建 工艺时序、控制逻辑、核心算法的自主创新条件，可以为客户差异化竞争提供新的解决方案。

三、晶圆厂扩建如火如荼，半导体硅片设备进口替代需求强烈

3.1 晶体生长与硅片抛光为核心环节

半导体硅片为价值占比最高的半导体制造材料，难点在于高纯度要求，用于芯片制备的电子级高纯度硅纯 度要求通常为 99.9999999%（9N）以上。半导体硅片主要可分为抛光片、外延片、SOI 硅片。其中，抛光片用 量最大，为其他硅片产品二次加工的基础材料；外延片即在抛光片基础上进行外延生长，满足特定器件的生产 要求；SOI 硅片即在顶层硅和背衬底之间引入一层埋氧化层，实现了器件与衬底的全介质隔离。

半导体硅片制备过程包括长晶工艺、硅锭加工工艺、成型工艺、抛光工艺、退火工艺、外延工艺、SOI 处 理工艺、清洗工艺等，其中，晶体生长与硅片抛光为核心环节。硅片的发展趋势为“大尺寸”，生产工艺的变动 对于设备供应商提出更高要求。

3.2 国内 12 英寸半导体硅片产能缺口较大

3.2.1 半导体硅片：2021 年全球市场约 126 亿美元，国内 12 英寸以进口为主

半导体制造材料包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶、湿法化学品、抛光材料、靶材等，其中硅片占比 约 35%，包括抛光片、外延片与 SOI 硅片。硅片为占比最大的半导体制造材料。

SEMI 硅制造商集团（SMG）的数据显示，2021 年全球半导体硅片市场规模达到 126 亿美元，同比增长 12.5%，为历史上最高值；2021 年实现半导体硅片出货面积 14165 百万平方英尺，2020 年同期为 12407 百万平 方英尺，300mm、200mm、150mm 晶圆尺寸均拥有强劲的下游需求。

国内 12 英寸半导体硅片严重依赖进口，自给率尚低。2014 年开始，国内半导体硅片市场进入飞跃式发展 阶段，2021 年中国半导体硅片市场规模提升至约 16.56 亿美元。目前国内 12 英寸半导体硅片仍以进口为主，以 沪硅产业、中环领先、立昂微为代表的国内半导体硅片供应商纷纷加码 12 英寸硅片的产能建设。 沪硅产业目前为中国大陆规模最大的半导体硅片供应商之一，其在国内率先实现 12 英寸半导体硅片的规模 化生产与销售，打破了当时在 12 英寸领域国内自给率约等于 0 的尴尬局面。2021 年年底，沪硅产业子公司上 海新昇 300mm 半导体硅片产能达到 30 万片/月；2022 年上半年沪硅产业 300mm（12 英寸）硅片销售收入 6.55 亿元，同比增长 120.51%。上海新昇拟在 30 万片/月产能基础上，进一步新增 30 万片/月 300mm 硅片产能，达 产后合计 300mm 产能 60 万片/月。

3.2.2 需求端分析：预计到 2025 年国内 12 英寸半导体硅片需求将达到 200 万片/月

2021 年全球晶圆代工市场规模为 1101 亿美元，中国大陆市场占比 8.5%，即 93.59 亿美元。2021 年，中芯 国际、华虹集团销售收入分别同比增长 39%、52%，增速远超行业整体值 26%，使得中国大陆晶圆代工市场的 市场份额大幅提升 0.9 个 pct 至 8.5%。IC Insights 预计 2026 年中国大陆晶圆代工市场在全球的份额将进一步提 升至 8.8%。

根据 IC Insights 于 2022 年发布的更新报告，预计 2022 年全球晶圆代工市场规模将达到 1321 亿美元，同比 增长 20%，有望连续 3 年增速保持 20%及以上，将是晶圆代工市场自 2002 年~2004 年以来最为强劲的三年增 长跨度。从资本支出角度，IC Insights 预计 2022 年全球半导体行业资本开支将大幅增长 21%至 1855 亿美元， 主要由于供应链在疫情影响期间仍显紧张，部分代工厂利用率甚至达到 100%，在高利用率与高需求预期下，供 应商上调了 2022 年资本开支计划。

根据芯思想研究院的统计，截止到 2021 年年底，中国大陆合计拥有 12 英寸、8 英寸、6 英寸晶圆制造线共 210 条，其中：①12 英寸：已投产 12 英寸晶圆制造产线 29 条，合计月产能 131 万片/月（外资 61 万片/月）；② 8 英寸：已投产 8 英寸晶圆制造产线 29 条，合计月产能 125 万片/月。新增产能方面，截止到 2021 年年末国内 在建、规划签约 12 英寸晶圆制造产线（含中试线）26 条，投资额 6000 亿元，规划月产能达到 134 万片/月；在 建、规划签约 8 英寸晶圆制造产线 10 条。

SUMCO 预计，2021~2025 年全球硅晶圆市场年复合增速有望达到 10.2%。至 2026 年，全球 12 英寸硅片需 求有望达到 1100 万片/月（目前为 700 万片/月左右），2022-2026 年行业处于供不应求状态，半导体硅片持续的 产能扩建仍将维持较长一段时间。国内方面，预计到 2025 年国内 12 英寸半导体硅片需求将达到 200 万片/月。

3.2.3 供给端分析：中期维度中国大陆 8/12 英寸产能将提升至 440 万片/月、380 万片/月以上

供给端角度看，基于中国大陆主要半导体硅片供应商的产能统计，目前已有 8 英寸、12 英寸半导体硅片产 能分别为 220 万片/月、70 万片/月。其中，12 英寸半导体硅片一方面供给量仍然较小，同时，产品也以测试片、 挡片为多，与国际巨头相比良率也存在差距，未来主要的增量也主要来自于 12 英寸半导体硅片。 规划角度，随着新建产能的逐步投产，预计中期维度中国大陆 8 英寸、12 英寸半导体硅片产能将提升至 440 万片/月、380 万片/月以上。

3.3 预计 8/12 英寸半导体硅片设备空间分别为 108/372 亿元

3.3.1 半导体硅片制造包括硅提炼与熔炼、晶体生长、硅片成型、外延生长等主要环节

①硅提炼与熔炼：将砂石原料倒入超过 2000℃并有碳源的电弧熔炉内，高温下还原反应得到冶金级硅。将 粉碎的冶金级硅与气态氯化氢反应生成硅烷，通过蒸馏与化学还原得到高纯度多晶硅。 ②晶体生长：将多晶硅拉制成单晶硅可采用区熔法或直拉法，直拉法较为普遍。将高纯度多晶硅放置于石 英坩埚中使其熔化，籽晶浸入其中由拉直棒带动籽晶反方向旋转，熔化的多晶硅按籽晶晶格排列方向生长。 ③硅片成型：将单晶硅棒通过滚磨、切割、研磨、吸杂、背封、抛光、清洗等工艺，加工成为抛光片。 ④外延生长：通过化学气相沉积的方式在半导体硅抛光片上面生长一层或多层掺杂类型、电阻率、厚度、 晶格结构等符合特定器件要求的新硅单晶层，形成半导体硅外延片。

3.3.2 2017 年以来累计进口半导体大硅片生产设备超过 50 亿美元，国内 12 英寸空间 372 亿元

半导体硅片设备目前仍以海外供应商为主，在 12 英寸半导体硅片设备方面尤其如此。拉晶设备供应商主要 为德国 PVATePlaAG 等，国产化率预计为个位数；切磨设备供应商主要为日本齐藤精机、日本 TOYO、日本 NTC、 东京精密、大途电子等，该领域国产化率也并不高；抛光设备供应商主要为日本 SPEEDFAM、东京精密、美国 AMAT、德国 Peter-Wolters 等，设备国产化率相对更低。

2019 年修订的《瓦森纳协议》新增了对于 12 英寸大硅片生产制造技术的出口管制，具体内容为：“对 300mm 直径硅晶圆的切割、研磨、抛光达到局部平整度的技术要求，在任意 26mm×8mm 面积内平整度小于等于 20nm， 边缘去除小于等于 2mm”。在此要求下，涉及以上指标的技术、设备将出现在出口管制范围内。国内半导体产 业链迫切需要本土设备供应商的崛起从而摆脱对于海外供应商的依赖，增强供应链安全。 半导体硅片设备包括单晶炉、切割机、滚圆机、截断机、研磨系统、倒角机、抛光机、清洗设备、检测设 备等。其中，拉晶设备价值占比约 25%，为最重要的半导体硅片设备之一，其由炉体、热场、磁场、控制装置 等部件构成，控制炉内温度的热场与控制晶体生长形状的磁场为决定拉晶设备性能的关键指标。此外，切磨设 备、抛光设备、清洗设备、检测设备价值占比分别为 25%、25%、10%、15%。

截止到目前，国内 8 英寸半导体硅片扩产规划为 180 万片/月、12 英寸半导体硅片扩产规划为 310 万片/月。 基于中国大陆半导体硅片供应商扩产计划，我们测算得到 8 英寸、12 英寸半导体硅片市场规模分别为 108 亿元、 372 亿元。 ①8 英寸半导体硅片设备市场空间：设备空间总计 108 亿元，其中拉晶、切磨、抛光、清洗、检测设备空 间分别为 27 亿元、27 亿元、27 亿元、10.8 亿元、16.2 亿元。 ②12 英寸半导体硅片设备市场空间：设备空间总计 372 亿元，其中拉晶、切磨、抛光、清洗、检测设备空 间分别为 93 亿元、93 亿元、93 亿元、37.2 亿元、55.8 亿元。

3.4 晶盛深耕半导体硅片设备多年，与国内主流客户保持长期的战略合作关系

公司于 2021 年 10 月发布向特定对象发行股份预案，根据最新修订稿方案，拟向特定对象募集资金不超过 14.2 亿元（含），扣除发行费用后用于：①12 英寸集成电路大硅片设备测试实验线项目，投资总额 7.5 亿元，拟 使用募集资金 5.64 亿元；②年产 80 台套半导体材料抛光及减薄设备生产制造项目，投资总额 5 亿元，拟使用 募集资金 4.32 亿元。其余为补充流动资金。截止至 2022 年 7 月 14 日，募集资金全部到位并存放于募集资金专 用账户。

公司围绕长晶、切片、抛光、外延四大核心环节作全产线产品布局。通过承担国家科技重大专项“极大规 模集成电路制造装备及成套工艺”项目的“300mm 硅单晶直拉生长装备的开发”、“8 英寸区熔硅单晶炉国产设 备研制”两项课题，实现了集成电路 8 英寸、12 英寸半导体长晶炉的量产突破。在此基础上，成功研发 6 英寸、 8 英寸晶体滚磨机、截断机、切片机、双面研磨机、边缘抛光机、单面抛光机、外延生长、LPCVD 等设备，且 已形成销售。晶体滚磨机、截断机、双面研磨机、边缘抛光机、双面抛光机、最终抛光机等 12 英寸设备也均已 研发成功。

公司在单晶炉领域技术积累深厚，处于国内同行领先地位；与齐藤精机株式会社合作，开发用于 8 英寸、 12 英寸半导体硅单晶体滚磨、截断的专用设备，齐藤精机在半导体滚圆截断设备市场市占率约为 98%，晶盛为 其中国区独家制造、销售、服务设备供应商；在半导体硅单晶切割设备、8 英寸~12 英寸双面研磨设备、8 英寸 ~12 英寸硅片减薄设备、晶片边缘抛光设备、12 英寸最终抛光设备、单片式硅外延炉、炉管 APCVD/LPCVD 等 产品上均有突破。

四、碳化硅方兴未艾，设备端向材料端延伸更进一步

4.1 碳化硅：在高功率、高电压、高频率上更具优势

按照被研究和规模化应用的先后顺序，业内普遍将半导体材料划分为三代。 第一代半导体材料以硅和锗等元素半导体为代表，典型应用于以集成电路为核心的微电子产业。硅基半导 体也是目前产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品使用硅基制作。 第二代半导体以砷化镓等化合物半导体为代表，砷化镓材料的电子迁移率约是硅的 6 倍，具有直接带隙， 故其器件相对硅基器件具有高频、高速的光电性能，被广泛应用于光电子和微电子领域。 第三代半导体指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿 电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，可进一步满足现代工业对于高功率、高电压、高 频率的要求，在新能源汽车、光伏发电、5G 通讯等领域具有广阔的应用前景。 三代半导体材料各有利弊，并无绝对的替代关系，在特定的应用场景中存在各自的比较优势。

与硅相比，碳化硅具有更优的电气性能，可满足高温、高温、高频、大功率条件下的应用需求。 ①耐高压：碳化硅击穿电场强度是硅的 10 倍，因此用碳化硅制备器件可极大地提高耐压容量、工作频率和 电流密度，并大大降低器件的导通损耗。 ②耐高温：禁带宽度越大，器件的极限工作温度越高，碳化硅禁带接近硅的 3 倍，可保证碳化硅器件在高 温下工作的可靠性。此外，碳化硅相较于硅具有更高的热导率，有利于器件的散热，极限工作温度更高。硅器 件的极限工作温度一般不超过 300℃，而碳化硅器件极限工作温度可达到 600℃以上。耐高温特性可以带来功率密度的显著提升，同时降低对散热系统的要求，使终端可以更加轻量和小型化。 ③实现高频的性能：碳化硅的饱和电子漂移速率是硅的 2 倍，因此碳化硅器件可以实现更高的工作频率和 更高的功率密度。

4.2 碳化硅衬底产业链地位高，国外企业仍占据主导地位

碳化硅器件的生产环节主要包括“衬底制备—外延层生长—器件制造”三大步骤，对应产业链“衬底—外 延—器件”三大环节。碳化硅单晶材料主要分为导电型衬底和半绝缘型衬底两种。在导电型碳化硅衬底上生长 碳化硅外延层，制得碳化硅同质外延片，可以进一步制成肖特基二极管、MOSFET、IGBT 等功率器件，可应用 于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域；在半绝缘型衬底上生长氮化镓外延层，可 以制得碳化硅基氮化镓外延片，可进一步制成 HEMT 等微波射频器件，应用于 5G 通讯、雷达等领域。

碳化硅衬底在产业链中地位突出，成本占比近半。衬底的电学性能决定了下游芯片功能与性能的优劣，在 生产应用中需根据不同芯片的功能要求制备电学性能不同的碳化硅衬底。根据 CASA 数据，在碳化硅器件的制 造成本中，衬底占比约为 50%，外延成本占比约 25%，衬底和外延两个环节合计超过碳化硅器件制造成本的七 成，产业链地位突出。由于单晶生长较为缓慢、生产工艺需要较长时间培育、良率控制难度高、晶圆切割困难 等原因，碳化硅衬底的制造成本一直处于高位。此外，碳化硅外延质量对器件性能影响较大，且外延也受到衬 底质量影响，其材料品质要求较高，外延在产业链中成本占比也相对较高。

长晶环节是碳化硅衬底制备的关键环节。长晶以高纯度碳化硅微粉为原料，使用晶体生长炉，采用物理气 相传输法（PVT 法）生长碳化硅晶体。由于碳化硅晶体需要在高温（>2200℃）、真空环境中生长，对温场稳定 性的要求较高，其生长速度相比硅材料有数量级的差异；碳化硅存在 200 多种同质异构体，在密闭的高温石墨 坩埚中生长，无法即时观察晶体的生长状况，容易产生异质晶型，影响良率。公司深耕行业多年，掌握晶体生 长的核心技术，对材料特性以及热场控制有着深刻理解，能够保证产品的稳定性。

碳化硅衬底生产还具有加工环节难度大、规模化生产壁垒高等特点。碳化硅硬度高，需通过切割工艺获得 低翘曲度的晶片，研磨和抛光工艺需控制晶片的平整度。此外，由于碳化硅衬底制备难度较大，制造厂商需要 在大规模生产的情况下保证良率的稳定性，降低成本，以获得持续的盈利能力。公司在硅和蓝宝石材料的切割、 研磨、抛光等关键设备上均有较强的技术基础，在热场设计、热场仿真和工艺研发方面具有丰富经验，并在蓝 宝石材料领域具备千台级设备长晶及大规模加工的生产经验，有利于克服碳化硅衬底制造过程中的难关。 碳化硅单晶材料主要分为导电型衬底和半绝缘型衬底两种。根据工信部发布的《重点新材料首批次应用示 范指导目录（2019 年版）》，可将碳化硅衬底按照电学性能分为两类：一类是低电阻率（电阻率区间为 15~30mΩ·cm） 的导电型碳化硅衬底，另一类是具有高电阻率（电阻率≥105Ω·cm）的半绝缘型碳化硅衬底。

在碳化硅衬底领域，国外企业占据主导地位。导电型碳化硅衬底方面，2020 年全球市场中，Wolfspeed（Cree） 一家独大占据绝对的领先地位，市场份额达到 62%，随后是Ⅱ-Ⅳ、SiCrystal、SKSiltron、天科合达，分别占据 14%、13%、5%、4%的市场份额。半绝缘型碳化硅衬底方面，2020 年全球市场中Ⅱ-Ⅳ、Wolfspeed、天岳先进 三分天下，分别占据 35%、33%、30%的市场份额。整体而言，由于全球龙头企业在碳化硅领域起步较早，目 前全球的碳化硅衬底市场由国外企业占据绝对的主导地位，近年来国产企业加大研发投入，打破了国内碳化硅 晶片制造的技术空白并逐渐缩小与发达国家的技术差距，国产替代趋势逐步明确。

碳化硅衬底向大尺寸方向发展。2020 年在碳化硅衬底领域，国际上 6 英寸碳化硅衬底产品实现商用化，主 流几大厂家均推出 8 英寸衬底样品，预计 5 年内 8 英寸将全面商用。碳化硅外延领域，6 英寸产品实现商用化， 已经研制出 8 英寸产品，可满足中低压、高压、超高压功率器件制备要求。 国内方面，2020 年碳化硅商业化衬底以 4 英寸为主，逐步向 6 英寸过渡。研发水平上，实现了高质量 6 英 寸碳化硅衬底材料的制备，微管密度为 0.5 个/cm2，螺位错密度为 1200 个/cm2。但同时必须指出，国内碳化硅 衬底单晶质量仍存在单晶性能一致性差、成品率低、成本高等问题，国产高性能衬底自给率仍然较低，“十四五” 时期我国将推进 6 英寸衬底规模化量产，突破 8 英寸衬底关键技术，降低成本，提高自给率。

新能源汽车仍为当前碳化硅下游主要应用领域。据 Yole 数据，2021 年碳化硅下游市场中，电动车、能源、 工业、通讯领域占比分别为 59%、17%、13%、8%，为碳化硅应用的主要市场。展望未来，随着国家“新基建” 战略的实施，碳化硅半导体将在新能源汽车充电桩、5G 基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、大 数据中心等新基建领域发挥重要作用。碳化硅产业链有望在下游新能源汽车、光伏和 5G 等应用领域的拉动下 保持快速增长态势。

4.3 公司积极由碳化硅设备端向材料端延伸，打造第二增长曲线

碳化硅领域业务由设备端向材料端延伸。在碳化硅领域，公司产品主要包括碳化硅长晶设备、抛光设备及 外延设备等；公司开展碳化硅衬底晶片生产业务包括碳化硅晶体生长和碳化硅晶片加工两个主要环节，是从设 备端往材料端的延伸，有望打造业务增长点，促进业绩增长。

公司于 2017 年起涉足碳化硅领域，相继成功研发出 4 英寸、6 英寸第一代、6 英寸第二代及 6 英寸第三代 晶体生长设备、核心晶体加工设备及配套工艺，目前公司碳化硅外延设备已通过客户验证并实现销售。在设备 及工艺相对成熟后，公司于 2021 年组建了原料合成-晶体生长-切磨抛加工的中试线并于 2021 年下半年开始向 客户送样，目前 6 英寸碳化硅晶片已获得客户验证。 2022 年上半年，公司通过自有籽晶经过多轮扩径，成功生长出 8 英寸 N 型碳化硅晶体，解决了 8 英寸碳化 硅晶体生长过程中温场不均，晶体开裂、气相原料分布等难点问题，破解了碳化硅器件成本中衬底材料占比过 高的难题，为大尺寸碳化硅衬底的广泛应用打下基础。8 月 12 日，公司首颗 8 英寸 N 型 SiC 晶体成功出炉，晶 坯厚度 25mm，直径 214mm。标志着晶盛第三代半导体材料 SiC 研发自此迈入 8 英寸时代。

公司在碳化硅衬底生产领域通过晶体实验室和中试线的研究，已经在以下技术方面取得突破： （1）通过有限元仿真模拟和实验结合，推演晶体生长过程中传质、传热和生长界面演变和缺陷形成等基础 机理，完成 6-8 英寸晶体生长的热场和设备开发，解决超高真空度的获取、高温及硅蒸汽腐蚀下的热场稳定性 和均匀性、自动化控制等核心技术问题，为后续批量化稳定生产奠定基础。 （2）籽晶固定技术：通过自主开发的夹持技术，大大提高籽晶的温度均匀性，并抑制籽晶背面导致的缺陷 产生，有效提高晶体质量一致性及良率。经过第三方检验，目前中试线产出衬底片的微管和位错达到业内要求。 （3）在半导体硅、蓝宝石和碳化硅等硬脆材料加工技术的基础上，通过多种研磨抛光技术路线的对比，发 挥出公司在半导体材料加工装备的技术优势，完成了加工中试线的技术路线选择和布局。

调整定增项目，不改碳化硅材料战略布局。2022 年 3 月，公司公告将“碳化硅衬底晶片生产基地项目”从 定增募投项目中调出，后续拟使用自有资金及其他融资方式投入。公司官方公众号披露，2021 年 12 月，碳化 硅半导体材料项目已在银川成功签约，2022 年 3 月厂房开始动工。此次虽然将其移出定增项目，但我们认为公 司在碳化硅材料领域的布局战略是明确的，项目的实施有望顺应下游行业发展趋势，完善公司业务布局，为公 司业绩增长带来动力，打造第二条增长曲线。

五、蓝宝石业务具有综合竞争力，联手蓝思加快产业布局

5.1 多年蓝宝石研发经验积淀，具有较强的成本竞争力与规模优势

蓝宝石兼具优良的光学、物理、化学性能。蓝宝石即 α-Al2O3 单晶，俗称刚玉，具有优异的光学性能、机 械性能和化学稳定性，其强度高、硬度大、耐冲刷，可在接近 2000℃高温的恶劣条件下工作，因而被广泛的应 用于红外军事装置、高强度激光的窗口材料、半导体 GaN/Al2O3 发光二极管（LED），大规模集成电路 SOI 和 SOS 及超导纳米结构薄膜等，是理想的衬底材料。 晶盛机电在蓝宝石领域已有 11 年研发历史。2011 年，公司首台 KY35S 蓝宝石生长炉研发成功，而后六年 磨一剑，2017 年国内首颗 300kg 级蓝宝石晶体出炉，2018 年公司 450kg 级蓝宝石晶体创该领域研发纪录，随后 2020 年 700kg 级蓝宝石晶体再次刷新研发纪录。公司对于蓝宝石晶体生长的工艺，以及配套的热场和温度梯度 的控制具备较为深入的理解。公司的蓝宝石长晶设备和核心加工设备为自主研发制造，设备的稳定性、精确性 和自动化程度高，可有效降低人为因素对生长过程的干扰，进而提高晶体的良率与均一性。

蓝宝石工艺技术领先，成本具有显著优势。目前公司大尺寸蓝宝石晶体生长工艺和技术已达到国际领先水 平，已成功掌握国际领先的超大尺寸 700kg 级蓝宝石晶体生长技术。在良率相当的情况下，蓝宝石晶体尺寸越 大，材料的利用率越高，边角损失越小，成本优势更加显著。公司的蓝宝石生产基地选址于内蒙古和宁夏，充 分利用当地的电价优势，可大幅降低生产过程中的能源成本。从设备、生长工艺、规模化生产体系、能源价格 等各个环节累积下来，公司蓝宝石的成本具有非常明显的优势，是掌握核心技术及规模优势的龙头企业。

5.2 下游应用不断拓展，成立子公司加速蓝宝石业务布局

蓝宝石产业链主要包括三个环节：上游行业的高纯氧化铝等原材料制备产业和晶体生长、加工等核心生产 加工设备的制造，中游是蓝宝石材料的长晶、切割、加工环节，下游行业主要包括蓝宝石作为 LED 衬底材料和用于消费电子的应用。蓝宝石衬底片的加工制作包括定向、切片、研磨、倒角、清洗、退火、贴片、抛光、清 洗、质检等步骤。

LED 衬底材料是蓝宝石下游最主要的应用领域。蓝宝石兼具优良的光学、物理、化学性能，单晶 C 面与 GaN 衬底沉积薄膜间的晶格常数失配率低，且符合 GaN 磊晶制程中耐高温的要求，因此蓝宝石晶片是制作 LED 的关键材料，LED 衬底材料也成为蓝宝石下游最主要的应用，消耗了全球超过 50%的产能。从全球来看，LED 市场多年来维持较高景气度，2020 年全球 LED 照明渗透率达 59%；从国内来看，禁白令（即逐步淘汰白炽灯） 使得国内 LED 对传统灯源的替代效应持续释放，LED 照明产品进入加速渗透期。 Mini/MicroLED 为蓝宝石材料打开新的市场空间。MiniLED 指晶粒尺寸约在 100 微米的 LED，背光成本 仅为 OLED 背光的 6-8 成，但亮度是其一倍，寿命是其五倍，满足了行业对高对比度和亮度、曲面贴合性和耐 用性的要求，有望成为背光市场的主流产品。根据 GGII 数据，2020 年中国 MiniLED 市场规模为 37.8 亿元，到 2026 年市场规模将达 431 亿元，CAGR 达 50.0%。而 MicroLED 技术可以让 LED 单元小于 50 微米，在性能、 技术和基本结构方面比 MiniLED 更具突破性。Mini/MicroLED 将 LED 芯片尺寸进一步减少，在显示领域不断 拓展应用。根据 Arizton 预计，2022 年全球 MiniLED 和 MicroLED 市场规模将超过 10 亿美元，2024 年市场规 模超 63 亿美元，市场规模有望实现高速增长，蓝宝石衬底作为重要原材料，有望持续获益。

蓝宝石在消费电子领域的应用不断增加。在 5G 技术加速商用、无线充电技术逐渐普及以及消费电子产品 持续创新迭代的背景下，蓝宝石成为了重要的触控显示、外观防护主流材料。蓝宝石的莫氏硬度达 9 级，同时 具备良好的透光性、热传导性、电气绝缘性，因此在智能手表、智能手机摄像头盖板、HOME 键等应用场景不 断扩展，市场需求旺盛增长，为蓝宝石材料带来了更广阔的增量空间。 根据 LED inside 数据，2019 年全球蓝宝石市场需求约为 3755 万片（4 英寸），预计到 2023 年全球市场规 模有望达 36.7 亿元，年复合增速约 13%。随着蓝宝石材料成本的持续降低，下游 Mini/MicroLED 渗透率的持续 提升，以及蓝宝石在消费电子领域后续市场应用范围的增加，蓝宝石市场空间有望保持快速增长。

合资成立控股子公司，加速蓝宝石在消费电子领域的布局。在蓝宝石材料领域，公司与中图半导体、三安 光电建立了合作关系。2020 年，公司与国内盖板玻璃龙头蓝思科技合作，设立合资公司宁夏鑫晶盛电子材料公 司，公司持股 51%，蓝思科技持股 49%，子公司从事蓝宝石材料的生产及加工，为蓝宝石材料在消费电子应用 领域的规模应用提前布局。2021 年 12 月，公司官方公众号披露，鑫晶盛年产 3500 吨工业蓝宝石制造加工项目 首批晶体成功下线，这标志着全球最大工业蓝宝石生产基地正式投产。2022 年半年报透露，公司已实现 300Kg 级及以上蓝宝石晶体的规模化量产。公司年产 2,500 万 mm 蓝宝石晶棒生产项目、年产 600 万片蓝宝石切磨抛 项目（宁夏）与年产 1,200 万片蓝宝石切磨抛项目预计于 2022 年 12 月 31 日达到预计可使用状态。未来公司将 继续加强与产业链上下游优质厂商的协同合作，深入挖掘蓝宝石材料市场需求，进一步推动公司蓝宝石材料业 务的发展。

六、金刚石生长炉研制成功，耗材零部件业务发展势头良好

6.1 金刚石晶体生长炉研制成功，切入培育钻石领域

公司金刚石晶体生长炉研制成功，设备即将投放市场。2022 年 3 月，公司官方公众号披露，晶盛机电晶体 实验室经过半年多的工艺测试，全自动 MPCVD 法生长金刚石设备（型号 XJL200A）成功生长出高品质宝石级 的金刚石晶体，标志着公司在晶体生长设备领域再进一步。目前公司已经完成了设备定型和批量工艺开发，设 备即将投放市场，能为客户提供一站式解决方案。 MPCVD 方法生长金刚石晶体具有速度较快、质量好、尺寸大等优点。公司 XJL200A 金刚石生长炉成功解 决了传统的 MPCVD 培育钻石生长技术的行业痛点，即对多晶及生长裂纹等缺陷的判断、对晶体温度和生长厚 度等关键生长参数的控制都依赖人工判断，克服了目前人工培育钻石过程中质量控制和规模化生产的瓶颈。该 设备经过长晶测试表明，能一次可以实现 20 颗以上 4-5 克拉毛坯钻石的生产能力，设备稳定性好，综合生长良 率高，为大规模的生产提供了自动化操作的基础。

培育钻石市场潜力大。金刚石晶体又称钻石，是碳化硅、氮化镓之后具有代表性的新一代半导体材料，被 誉为“终极半导体”材料，还广泛用于取代天然钻石的高端首饰领域。当前天然钻石全球年产量约 1 亿克拉， 其中可用作珠宝的天然钻石大约仅占 20%。2020 年全球培育宝石级钻石产量约 720 万克拉，渗透率仅约 6%， 随着培育钻石渗透率的提升，相关设备需求有望持续增长。美国、日本、新加坡等国家在化学气相沉积法（CVD） 技术研究和产业应用方面取得较多成果，国内 CVD 技术研究和产业应用发展速度较为缓慢。目前国内 MPCVD 法金刚石生长设备主要以进口为主，仍具有较为广阔的国产替代空间。

6.2 积极布局零部件耗材领域，呈现良好的发展势头

公司建立了以高纯石英坩埚、金刚线及半导体阀门、管件、磁流体、精密零部件为主的产品体系以配套半 导体关键零部件、辅材耗材方面的需求。公司的半导体硅片抛光液、半导体坩埚、磁流体等重要半导体零部件、 耗材已经取得客户的认证应用，进一步提升了公司在国内半导体材料客户中的综合配套能力，丰富了公司半导 体材料产品端的产业链。公司持续加强半导体零部件及金刚线、石英坩埚等辅材耗材的扩产和市场开拓工作， 提升在半导体材料、装备领域的综合配套及服务实力。

布局半导体关键辅料耗材，助力半导体硅片产业链的国产替代。硅片和硅片设备的研发和生产过程离不开 辅料耗材的选择和应用。抛光液、抛光垫、阀门、磁流体部件、坩埚等辅料耗材对硅片及硅片设备的性能参数 和未来实际应用，起着关键性的作用。目前国内辅料耗材的材质、性能、测试和应用尚未形成完整的体系，缺 乏统一的标准，和国外仍存在一定的差距。在半导体关键辅材耗材方面，公司坚持自主研发与对外技术合作相 结合，建立了以高纯石英坩埚、抛光液及半导体阀门、管件、磁流体、精密零部件为主的产品体系，建立了国 内领先的半导体设备精密加工制造基地，借助客户渠道优势，完善产业链配套服务体系，加强关键辅材耗材的 市场推广力度，助力半导体产业链的国产替代。

6.2.1 石英坩埚：2017 年切入石英坩埚领域，已有浙江、内蒙古、宁夏三处生产基地

石英坩埚是用于拉制单晶硅棒的辅助性耗材，生产主要包括坩埚熔制和坩埚清洗两大步骤

石英坩埚是用于半导体与太阳能拉制单晶硅棒的辅助性耗材。石英坩埚主要用于太阳能或半导体单晶拉制 行业，是用来装放多晶硅原料（工作中原料处于熔化状态的硅液）的一次性石英器件，其高纯和高耐温耐久性 （高强度和化学稳定性）为单晶拉制以及单晶品质提供保障，是单晶拉制系统的关键辅料之一。石英坩埚具有 洁净、同质、耐高温等性能。从物理热学性能上看，它的形变点约为 1100℃左右，软化点为 1730℃，其最高连 续使用温度为 1100℃，短时间内可为 1450℃。目前广泛应用于太阳能和半导体领域提炼晶体硅的生产工艺中， 基于单晶硅片纯度的要求，石英坩埚一次或几次加热拉晶完成后即报废，需要购置新的石英坩埚用于下次拉晶， 因而在单晶硅产业链中具备较强的消耗品属性特征。

石英坩埚的生产主要包括坩埚熔制和坩埚清洗两大步骤。具体而言，石英坩埚熔制生产原理是将高纯石英 粉装入可任意倾动角度的旋转成型模内，利用离心力成型；将模具导入熔制炉内；将炉内抽真空，然后通过 3 根石墨电极起电弧，经过 30 至 40 分钟的熔制后将模具退出熔制炉进行初次尺寸检验；熔制完成后在喷房进行 冷加工喷砂处理。在对石英坩埚切割倒角后将进行第二次人工尺寸检测，对合格品进行酸洗和高压及超声波清 洗以去除表面残余离子，烘干后将氢氧化钡均匀喷涂于坩埚内表面，最后使用叉车将封装后的石英坩埚成品送 入仓库。

石英坩埚国产替代正当时，预计 2025 年市场空间达 100-150 亿元/年

国产石英坩埚正逐渐在各应用领域实现进口替代，国内主要企业有欧晶科技、江阴龙源、宁夏晶隆等。近 几年来，我国石英坩埚技术水平与国外企业产品的差距逐步缩小，在坩埚尺寸、纯度、拉晶时间和拉晶次数等 方面均取得显著进步。此外，国内石英坩埚具有一定的成本优势，在质量和性能等方面与进口石英坩埚的差距 正逐渐缩小。目前在光伏石英坩埚领域，凭借着价格优势，我国企业已占据绝大部分的市场份额；在半导体石 英坩埚领域，伴随着国外半导体产业逐渐转移至国内，作为其重要配套原辅料供应行业，石英坩埚制造领域获 得了较快的发展，产品正逐渐实现进口替代。国内主要生产坩埚的企业有欧晶科技、江阴龙源石英制品有限公 司、宁夏晶隆、江西中煜等。通常下游硅材料生产企业出于生产安全的考虑，会同时选取两到三家石英坩埚供 应商为其配套供货。光伏及半导体硅片下游扩产需求旺盛，我们预计 2025 年石英坩埚市场空间可达 100-150 亿 元/年。

公司于 2017 年切入石英坩埚行业，目前共有浙江、内蒙古、宁夏三处石英坩埚生产基地

晶盛机电于 2017 年投资设立控股子公司浙江美晶新材料，注册资本 1000 万元，旨在延伸业务范围，推动 在石英晶体等制品的开发，为公司培育新的利润增长点。截至 2022 年 6 月 30 日，公司持有浙江美晶新材料约 57.84%的股份，为浙江美晶新材料第一大股东。浙江美晶新材料下属 2 家全资子公司内蒙古鑫晶新材料和宁夏 鑫晶新材料分别成立于 2021 年 3 月 11 日和 2021 年 10 月 18 日，代表着公司石英坩埚研发及制造由浙江向内蒙 古及宁夏的拓展。

6.2.2 金刚线：2021 年开始布局金刚线业务，已有 600 万千米产能在建

金刚线是用于光伏硅片切割的线性超硬材料切割工具，国产化程度较高

金刚线是一种主要应用于光伏行业硅片切割环节的线性超硬材料切割工具。金刚线是用电镀的方法在钢线 基体上沉积一层金属镍，金属镍层内包裹有金刚石微粉颗粒，从而使金刚石颗粒固结在钢线基体上而制得的一 种线性超硬材料切割工具。金刚线切割技术是以金刚线为切割工具，配合专用的切割设备和适合的切割工艺， 实现硬脆材料切割加工的技术。金刚线主要应用于光伏行业上游硅片切割工序，金刚石线可用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割，其切割性能直接影响硅片的质量及光伏组件的光电转换性能；此外，金刚石线也可用于蓝 宝石、磁性材料切割等领域，并有向半导体硅片切割延展的趋势。

目前金刚线产品主要采用高碳钢丝作为母线材料。高碳钢丝因具有高强度、大硬度、良好切削性能、高的 弹性极限和疲劳极限的优点，目前金刚线锯领域基本采用 92c 或 100c 线材作为载体制备不同规格金刚石线锯。 但高碳钢丝也存在夹杂氧化铝降低切割能力与效率、生产过程中镀层易破损并发生电化学反应降低金刚线的质 量、细线化困难（线径极限 35μm）等缺陷。 高碳钢丝进一步细线化困难，钨丝替代高碳钢丝金刚线是未来可能的发展趋势。为保证切割所需的张力以 及切割过程中的张力波动余量，可用于光伏硅片切割的常规高碳钢丝极限线径约 35µm，高碳钢丝由于更细的线 径带来破断力下降，进一步细线化困难。钨丝钢线的优异性在于：①破断拉力值高，是同规格碳钢的 1.2-1.3 倍， 高扭转值是同规格 10 倍以上，合金钨丝杨氏模量是钢丝的 1.7 倍、拉伸率仅为碳钢的约 60％；②晶粒组织均匀， 易于拉拔，钨属于体心立方晶格，经过掺杂改性后的合金钨丝属于微晶结构，晶粒尺寸约 100nm，使其组织均 匀，内部无夹杂颗粒，其纯度高达 99.95％，有利于超细钨丝拉拔；③电阻率低，合金钨丝的电阻率为 5.4×10-6 ω/cm，仅为碳钢的 55.7％，可以承载高一倍的电流，镍镀层沉积更均匀致密；④耐酸碱性强，酸碱环境下均不 易腐蚀，有效避免生产过程酸的腐蚀导致母线的缺陷断丝。综上，合金钨丝优异的指标十分匹配超细线高强度 线锯设计需求。

6.2.3 半导体零部件：2018 年开始布局关键零部件业务

公司于 2018 年开始逐步布局半导体相关辅材、耗材、关键零部件业务，增加了半导体抛光液、阀门、磁流 体部件等新产品，2019 年开始增加研发和市场开拓力度，产业链配套优势逐步显现。

抛光液业务：2018 年公司与韩国 ACE 纳米化学株式会社、英特国际合作成立晶研半导体

公司与韩国 ACE 纳米化学株式会社、英特国际合作成立晶研半导体，开始布局抛光液业务。2018 年 8 月 22 日，公司以自有资金投资设立控股子公司绍兴上虞晶研半导体材料有限公司，用于开展半导体抛光材料研发 制造及销售等业务，开启公司抛光液业务。公司持有晶研半导体 71%股权，ACE 纳米化学株式会社持有晶研半 导体 19%股权，英特国际有限公司持有晶研半导体 10%股权。韩国 ACE 纳米化学株式会社是韩国硅溶胶纳米材 料的专业公司，制造生产半导体抛光液和其他各个特殊领域的抛光液，产品已被美国、日本、中国、新加坡、 马来西亚和韩国等全球众多的客户选用，以高品质、高性价比赢得了良好的市场声誉。英特国际有限公司在相 关产品领域具有较好的客户和市场经验。 目前公司抛光液可见产能 2000 吨。公司 2019 年在建“半导体硅片抛光液项目”年产能 2000 吨，已于 2020 年转固。

阀门业务：公司与普莱美特株式会社签约成立绍兴普莱美特，半导体隔膜阀已实现量产并通过客户认证

阀门方面，公司与普莱美特株式会社签约成立绍兴普莱美特，推动真空阀门部件国产化。2021 年 3 月 11 日，公司全资子公司浙江晶鸿精密机械制造有限公司与日本的普莱美特株式会社举行了网上签约，共同成立绍 兴普莱美特，打造半导体核心精密真空阀门部件的国产化基地。基于普莱美特的先进研发技术和晶鸿精密的精 密机械加工制造能力展开紧密合作，在焊接连接件、金属密封件、管阀件、保护过滤器、真空发生器等产品上， 更进一步推动技术升级、市场开拓和产品研发，填补国内半导体关键阀门空白，实现国产化落地。

经过一年多的研发制造，公司半导体隔膜阀已实现量产并通过客户认证。2022 年 4 月，首批 6 款隔膜阀通 过客户认证，实现量产。同时，公司深化创新链和产业链融合，加快关键核心技术攻关，以创新引领产品、工 艺的迭代和突破，开拓高压、高流量及 IGS 隔膜阀的开发，努力成为国内半导体关键阀门的领导者。2022 年 9 月，半导体关键零部件真空阀门产品隔膜阀通过客户验证，实现半导体核心精密真空阀门部件国产化，进一步 提升公司产业链配套服务能力。

编辑：JACK