2023年中微公司研究报告 半导体设备国产化率持续快速提升

  • 来源:华西证券
  • 发布时间:2023/04/12
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1.中微公司在设备国产化趋势下高速发展

中微半导体设备(上海)股份有限公司(证券简称“中微公司”)是一家以中国 为基地、面向全球的微观加工高端设备公司,为集成电路和泛半导体行业提供极具竞 争力的高端设备和高品质的服务。

过去十年中微公司快速增长。根据中微公司 2022 年年报,公司从 2012 年到 2022 年十年的平均年营业收入一直保持了高于 35%的增长率。公司 2021 年营业收入 为 31.08 亿元,同比增长 36.72%。2022 年,虽然国内外产业形势异常严峻,公司上 下齐心,克服了重重困难,与客户和供应厂商密切合作,积极应对复杂国际环境的考 验,公司 2022 年仍实现营业收入 47.40 亿元,较上年同期增长 52.50%,再创历史新 高。公司 2022 年新签订单金额约 63.2 亿元,较 2021 年增加约 21.9 亿元,同比增加 约 53.0%,订单销售比达到 1.33。

中微公司持续保持营收的高速增长,近两年营收增速不断提升,2022 年营收增 速超 50%,我们认为基于公司产品未来广阔的市场,营收有望保持高速增长态势。根 据公司年报,公司 2022 年营业收入为 47.40 亿元,同比增加约 52.50%,主要系:公 司主打产品等离子体刻蚀设备是除光刻机外最关键、工艺难度最高的半导体前道加工 设备。公司的等离子体刻蚀设备在国内外持续获得更多客户的认可,市场占有率不断 提高,在国际最先进的 5 纳米芯片生产线及下一代更先进的生产线上均实现了多次批 量销售。公司的另一类主打产品 MOCVD 设备在新一代 Mini-LED 产业化中,在蓝绿光 LED 生产线上取得了绝对领先的地位。另外,公司的各种新产品开发,比如用于更先 进微观器件制程的薄膜设备和刻蚀设备,也取得了可喜的进展。

研发高投入,研发团队持续扩充,积累技术优势。公司的核心竞争力主要体现 在与产品有关的技术优势及产品服务解决方案上。公司持续进行较高水平的研发投 入,以保持公司的核心竞争力。2022 年研发投入总额 9.29 亿元,较上年增加 27.61%, 主要系研发材料投入的增加以及研发人员增加下职工薪酬的增长。

1.1.激励政策惠及全员,打造强大团队竞争力

突出的创始人及技术团队保证公司在高端半导体设备研发和运营的竞争优势。 中微公司的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。中微公司的创始人、董事长及总经 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。

中微公司以合作共赢的团队精神和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。截至报告期末, 公司共有研发人员 592 名,占员工总数的 42.93%,涵盖了等离子体物理、射频及微 波学、结构化学、微观分子动力学、光谱及能谱学、真空机械传输等相关学科的专业 人员。凭借研发团队多年的努力以及持续不断的研发投入,公司成功研发了具有市场 竞争力的半导体刻蚀设备及 MOCVD 设备,并实现了大规模产业化,积累了丰富的研发 和产业化密切结合的经验和雄厚的技术、专利储备。

1.2.持续高水平的研发投入,提前布局产业发展

根据公司年报信息,公司积累了深厚的技术储备和丰富的研发经验,这一优势保 证了公司产品和服务的不断进步。公司拥有多项自主知识产权和核心技术,截至 2022 年 12 月 31 日,公司已申请 2,259 项专利,其中发明专利 1,938 项;已获授权 专利 1,266 项,其中发明专利 1,097 项。 在逻辑集成电路制造环节,公司开发的 12 英寸高端刻蚀设备已运用在国际知名 客户最先进的生产线上并用于 5 纳米、5 纳米以下器件中若干关键步骤的加工;同时, 公司根据先进集成电路厂商的需求持续进行设备开发和工艺优化。在 3D NAND 芯片制 造环节,公司的等离子体刻蚀设备已应用于 64 层和 128 层的量产,同时公司根据存 储器件客户的需求正在开发极高深宽比的刻蚀设备和工艺;公司也根据逻辑器件客户 的需求,正在开发更先进刻蚀应用的设备。公司的 MOCVD 设备 Prismo A7®、Prismo UniMax®能分别实现单腔 34 片 4 英寸和 41 片 4 英寸外延片加工能力。公司的 Prismo A7 与 Prismo UniMax®设备技术实力突出,已在全球氮化镓基 LED MOCVD 市场中占据 领先地位。公司和诸多一流的 LED 外延片厂商公司紧密合作,实现了产业深度融合。 公司开发的 12 英寸低压薄膜沉积设备可以用于先进逻辑电路接触孔填充工艺,以及 64 层和 128 层 3D NAND 的多个工艺的制程要求,同时公司还致力于更先进逻辑电路 的接触孔填充设备和更多层数的存储器件接触孔和金属互联填充设备的开发和工艺验 证。

2.刻蚀之光照亮广阔前景,MOCVD、薄膜沉积设备助力腾飞

半导体设备是集成电路和泛半导体微观器件产业的基石,而集成电路和泛半导 体微观器件,又是数码时代的基础。半导体设备微观加工的能力是数码产业发展最 卡脖子的关键。没有能加工微米和纳米尺度的光刻机、等离子体刻蚀机和薄膜沉积等 设备,就不可能制造出集成电路和微观器件。随着微观器件越做越小,半导体设备的 极端重要性更加凸显出来。一个国家要成为数码时代的强国,至关重要的是要成为半 导体微观加工设备的强国。 半导体设备市场主要由欧美、日本等国家的企业所占据。近年来我国半导体设备 行业整体水平不断提高。中微公司作为其中的代表,在刻蚀设备与 MOCVD 设备上不断 提升,获得市场越来越多的认可。

晶圆制造主要可以分为六个独立的功能单元。主要可分为:扩散功能单元(DIF)、 光刻功能单元(PHOTO)、刻蚀功能单元(ETCH)、薄膜功能单元(包括化学气相沉积 区 CVD,物理气相沉积区 PVD 和金属淀积区)、离子注入功能单元(IMP)和抛光 功能单元(CMP)。“无图形的晶圆”就像一块平整的大工地,经过不断的整地(由抛 光、离子注入功能单元执行),灌浆混沙填土上钢架(由薄膜、扩散功能单元执行), 再经过砌墙挖坑打洞筑沟(由光刻、蚀刻功能单元执行)等,多重入地往复进入各个 功能单元,一层一层堆栈而上, 制作成拥有复杂结构和完善功能的集成电路的晶圆。

中国的集成电路和泛半导体产业近年来持续兴旺。在政府的大力推动和业界的努 力下,虽然在半导体设备的门类、性能和大规模量产能力等方面,国产设备和国外设 备相比还有一定的差距,但发展迅速并已初具规模,中国大陆半导体设备市场规模在 全球的占比逐年提升,目前占比超过 20%。

半导体设备国产化率持续快速提升。根据芯谋研究的数据显示,2022 年国产半 导体设备销售额约 43 亿美元左右,国产化率首次突破 10%,达到 12%。预计 2023 年 国产半导体设备销售额将达到 62 亿美元,国产化率约 16%。

中微公司在国产化浪潮中表现亮眼,产品涵盖近 4000 亿市场。根据公司年报, 在刻蚀设备方面,全球刻蚀设备市场呈现垄断格局,泛林半导体、东京电子、应用材 料占据主要市场份额;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。在国际最先进的 5 纳米芯片生产线及下一代更先进的生产线上,公 司的 CCP 刻蚀设备均实现了多次批量销售,已有超过 200 台反应台在生产线合格运 转,公司在主要客户的市场占有率稳步提升。 在 MOCVD 设备领域,公司用于氮化镓基 LED 外延生产的 MOCVD 设备已在行业领先 客户生产线上大规模投入量产,自 2017 年起已经成为氮化镓基 LED 市场份额最大的 MOCVD 设备供应商,并持续保持在行业内的领先地位。 公司持续打造领先设备公司市场形象,积极参与有影响力的市场活动,不断强化 公司技术和品牌优势。研发团队和客户紧密合作,进行更多的关键制程的工艺开发和 验证,进一步提高产品的技术先进性和市场竞争力,以拓宽机台的生产能力并赢得更 多的制程量产机会。

2.1.刻蚀设备国内领先,存储市场需求广泛

公司的等离子体刻蚀设备已应用在国际一线客户从 65 纳米到 14 纳米、7 纳米和 5 纳米及其他先进的集成电路加工制造生产线及先进封装生产线。

在逻辑集成电路制造环节,公司开发的 12 英寸高端刻蚀设备已运用在国际国内 知名客户 65 纳米到 5 纳米及下一代更先进的芯片生产线上;同时,公司根据先进集 成电路厂商的需求,持续开发 5 纳米及更先进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, 能够涵盖客户更多刻蚀需求和更多不同关键应用的设备。 在 3D NAND 芯片制造环节,公司的等离子体刻蚀设备可应用于 64 层和 128 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设备,以满足极高深宽比的刻 蚀设备和工艺。 此外,公司的电感性等离子刻蚀设备自推出以来,不断地核准更多的刻蚀应用, 迅速的扩大了市场并收到领先客户的批量订单,已在超过 20 个客户包括逻辑、DRAM 和 3D NAND 等各类芯片生产线上进行超过 100 多个 ICP 刻蚀工艺的量产,并持续扩 展到更多刻蚀应用的验证,发展势头强劲。同样应用 ICP 技术的 8 英寸和 12 英寸 深硅刻蚀设备在先进系统封装、2.5 维封装和微机电系统芯片生产线等刻蚀市场继续 获得批量重复订单。 根据公司年报信息,2022 年刻蚀设备销售量同比增长 51.03%,生产量同比增长 43.06%。我们认为在高速增长的刻蚀设备市场中,公司对应更高的增速体现了市场对 公司产品的认可。

2.1.1.CCP 设备持续升级,22 年增速超五成

CCP 设备 2022 年生产交付量增速超五成。根据公司年报,公司 CCP 刻蚀设备产 品不断完善、丰富产品的性能,继续保持竞争优势,Primo AD-RIE®、Primo SSC AD-RIE®、Primo HD-RIE®等产品已广泛应用于国内外一线客户的集成电路加工制造 生产线。公司持续丰富公司产品线,不断提升市场占有率,为客户提供全方位的刻蚀 解决方案。公司 2022 年共生产付运 475 个 CCP 刻蚀反应腔,同比增长 59.40%。在先 进逻辑器件方面,公司的双反应台刻蚀机不断完善设备性能,在国际最先进的 5 纳米 芯片生产线及下一代更先进的生产线上均实现了多次批量销售。在存储器件方面,公司的刻蚀设备不仅在 3D NAND 的生产线被广泛应用,还成功的通过了多个动态存储器 的工艺验证,并取得了重复订单。 公司在现有产品的基础上,分别针对逻辑器件的一体化大马士革刻蚀工艺和存储 器件的极高深宽比刻蚀技术进行技术攻关,并取得良好进展。在 28 纳米及以下的逻 辑器件生产工艺中,一体化大马士革刻蚀工艺,需要一次完成通孔和沟槽的刻蚀,是 技术要求最高、市场占有率最大的刻蚀工艺之一。公司针对该刻蚀工艺,开发了可调 节电极间距的刻蚀机,在刻蚀过程中,反应腔的极板间距可动态调节,以同时满足通 孔和沟槽刻蚀的不同工艺要求。

积极布局存储市场进行设备研发。在存储器件中,极高深宽比刻蚀是最为困难 和关键的工艺,是在多种膜结构上,刻蚀出极高深宽比(>40:1)的深孔/深槽。公 司自主开发了极高深比刻蚀机,该设备用 400KHz 取代 2MHz 作为偏压射频源,以获得 更高的离子入射能量和准直性,使得深孔及深槽刻蚀关键尺寸的大小符合规格。

2.1.2.ICP 存储领域应用广泛,中微不断推出新品

中微公司不断提升 ICP 设备性能并积极丰富产品种类。根据公司年报信息,公 司 ICP 刻蚀设备产品部门持续攻克技术难点,开展技术创新,在原有的单台机 ICP 刻 蚀设备 Primo nanova®家族的 Nanov SE 的基础上,推出了用于高深宽比结构刻蚀的 Nanova VE 和用于高均匀性刻蚀的 Nanova UE 两种 ICP 设备,增强了刻蚀设备性能和 工艺覆盖度,丰富了 ICP 产品种类。 1.Nanova VE 设备配备了双偏压射频发生器和独有的晶圆边缘阻抗动态调节功能, 在高深宽比结构的刻蚀中,能有效地增加离子的能量,提高刻蚀形貌的垂直度,消除 晶圆边缘的倾斜度,并提高刻蚀速度和单位时间的产能。 2.Nanova UE 设备配备了多区域温控静电吸盘和多脉冲射频发生器。多区域静电 吸盘可对晶圆的局部温度进行微调,从而实现局部关键尺寸(Critical Dimension, CD)的调节,极大地提高晶圆内 CD 的均匀性。脉冲射频发生器能形成脉冲波形,调 节电子温度和方向,提高待刻蚀材料和掩膜的刻蚀选择比。

上述 Nanova VE 和 Nanova UE 设备的推出,拓展了公司单台机 ICP 刻蚀设备 Primo nanova®家族的适用工艺制程,在全面满足 55nm,40nm 和 28 纳米逻辑芯片制 造中的 ICP 刻蚀工艺的基础上,拓展了在 DRAM、3D NAND 存储芯片和特色器件等芯 片制造中的可刻蚀应用范围。与此同时,公司在原有的双台机 ICP 刻蚀设备 Primo Twin-Star®的基础上,通过研发晶圆边缘保护功能和低频偏压系统,推出了 TwinStar SE 产品。Twin-Star SE 的推出,不仅拓展了公司双台机 ICP 刻蚀设备在功率器 件、Micro-LED、Meta Lens 等特色器件的刻蚀市场,也让客户在不同芯片种类的各 种刻蚀应用上有了高产出、高性价比的双台机 ICP 设备可供选择。至此,公司 ICP 刻 蚀设备形成了完整的单台和双台刻蚀设备的布局,满足客户对高刻蚀性能、高产能和 高性价比的不同侧重需求。

公司的 ICP 刻蚀设备在超过 20 个客户的逻辑、DRAM 和 3D NAND 等器件的生产线 上进行超过 100 多个 ICP 刻蚀工艺的量产,并持续扩展到更多刻蚀应用的验证。截止 2022 年底,Primo Nanova®系列产品在客户端安装腔体数已达到 297 台,且在客户端 完成验证的应用数量也在持续增加。Primo Twin-Star®则在海内外多个客户的产线 上实现量产,并取得重复订单。

2.1.3.存储市场继续激发刻蚀设备需求

以价值量来看,刻蚀设备为晶圆制造设备中头位,其中 95%以上为 CCP 和 ICP 贡 献。根据公司年报信息,集成电路设备包括晶圆制造设备、封装设备和测试设备等, 晶圆制造设备的市场规模约占集成电路设备整体市场规模的约 80%。晶圆制造设备可 以分为刻蚀、薄膜沉积、光刻、检测、离子掺杂等品类,其中刻蚀设备、薄膜沉积、 光刻设备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, 2022 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 22%、22% 和 17%。

存储应用中,刻蚀设备和薄膜沉积设备已成为最核心设备。根据公司年报信息, 随着集成电路芯片制造工艺的进步,线宽关键尺寸不断缩小、芯片结构 3D 化,晶圆 制造向 7 纳米、5 纳米以及更先进的工艺发展。由于目前先进工艺芯片加工使用的光 刻机受到波长限制,14 纳米及以下的逻辑器件微观结构的加工多通过等离子体刻蚀 和薄膜沉积的工艺组合——多重模板工艺来实现,使得刻蚀等相关设备的加工步骤增 多。由于存储器技术由二维转向三维架构,随着堆叠层数的增加,刻蚀设备和薄膜沉 积设备已取代光刻机成为最关键、最核心的设备。 3D 存储的发展大量激发刻蚀设备需求。根据《3D NAND 存储芯片刻蚀设备选型 和数量配置研究》的研究显示,随着 3D NAND 技术节点的升级,即堆叠层数的增加, 刻蚀设备用量需求会有明显地变化。对于不同的技术节点,各工艺分区的设备配置数 量占比具有明显差异。其中刻蚀设备用量需求相对较高,占比在 34%以上,并且随着 堆叠层数的增加,刻蚀设备用量占比不断攀升。

3D NAND 存储将逐渐取代 2D 存储。根据半导体产业纵横的信息,2D 在平面上对 晶体管尺寸进行微缩,从而获得更高的存储密度,但晶体管尺寸微缩遇到物理极限, 现已面临瓶颈,达到发展极限。为了在维持性能的情况下实现容量提升,3D NAND 成 为发展主流。3D NAND 把解决思路从单纯提高制程工艺转变为堆叠多层,成功解决了 平面 NAND 在增加容量的同时性能降低的问题,实现容量、速度、能效及可靠性等全 方位提升。2019 年,3D NAND 的渗透率为 72.6%,已远超 2D NAND,且未来仍将持 续提高,预计 2025 年 3D NAND 将占闪存总市场的 97.5%。

根据 DRAMeXchange 估计,随着 110+层闪存芯片的推出,92/96 层会被快速取 代,产出占有率在 2020 年略微提升后逐步下降,预计 2023 年市场总产出的 72.5% 会被 110+层 3D NAND 闪存占据。 大数据时代,算力等各种需求仍将不断刺激存储市场增长。据 Yole 预测,从 2021 到 2027 年,DRAM 将以 9%的年均增长率增长,2027 年,市场规模将达到 1585 亿 美元,NAND Flash 将以 6%的复合增长率增长,市场规模将达到 960 亿美元。整个存 储业的复合年均增长率预计为 8%。

刻蚀设备重要性还体现在其它先进制程应用中。根据《先进工艺中刻蚀关键尺 寸的优化研究》的研究,在半导体制造工艺中,晶体管的尺寸主要是由光刻和刻蚀两 道制程共同定义的。为了实现更高更小的分辨率,光刻技术在几十年中也有非常迅猛 的发展,不仅曝光光源的波长越来越小。为了适应越来越先进的工艺节点的要求,刻 蚀技术对于关键尺寸所起的作用也越来越显著,越来越具有自身的独到之处。先进的 刻蚀技术可以对关键尺寸及其相关技术参数进行方方面面的调整和提升,为先进技术 工艺的开发攻坚克难。

我们认为先进制程持续增加会带动刻蚀设备市场增长。据 IC insights 的数据, 未来几年 10nm 以下工艺的 IC 产能预计将进入快速增长期,并且到 2024 年,该制程 的芯片将成为该行业月安装容量的最大占比。到 2020 年底,10nm 以下的产能预计将 占 IC 行业总晶圆产能的 10%,预计到 2022 年将首次超过 20%,并在 2024 年增加至全 球产能的 30%。

备受关注的先进封装也是刻蚀设备重要的应用点,先进封装的 TSV 工艺中刻蚀 设备起核心作用。根据《TSV 关键工艺设备特点及国产化展望》的研究,深孔刻蚀 是 TSV 的关键工艺,深反应等离子刻蚀设备就是感应耦合高密度等离子体干法刻蚀 机(ICP),它采用半导体刻蚀机的成熟技术,独 特设计的双等离子体源,实现了对 腔室内等离子体密度 的均匀控制,满足硅高深宽比刻蚀工艺的要求。近年来,国内 微电子设备厂家进步惊人,中微半导体设备有限公司、北方华创微电子装备有限公司 等推出的等离子刻蚀机,均可实现高深宽比刻蚀,满足绝大多数生产工艺需求,具有 实现优良的侧壁形貌控制、稳定的均匀性、极高的刻蚀选择比。 我们认为先进封装市场未来将有长足发展。《先进封装技术的发展与机遇》的研 究中提到,先进封装技术的内驱力已从高端智能手机领域演变为高性能计算和人工智 能等领域,涉及高性能处理器、存储器、人工智能训练和推理等。芯片三维堆叠技术 可通过 TSV 实现多芯片的短距离高速通信,HBM 就是一种典型的应用。

我们认为在刻蚀设备领域中微公司有巨大的成长空间,国产化率的提升将推动 刻蚀设备营收的大量增长。在刻蚀设备领域全球龙头主要有 AMAT 和 LAM,相较这两 家企业,中微在营收上差距较大,我们认为在国产化的趋势下,中微未来的营收将有 大量的成长空间。尽管 AMAT 和 LAM 还有许多其他设备业务,但中微也在积极拓展如 W CVD 等设备新领域。

2.2.MOCVD 设备增长迅速,5 大应用领域持续突破

中微公司氮化镓基 MOCVD 设备国际领先。公司用于蓝光照明的 Prismo A7®、用 于深紫外 LED 的 Prismo HiT3®、用于 Mini-LED 显示的 Prismo UniMax® 等产品持续 服务客户。截止 2022 年,公司累计 MOCVD 产品出货量超过 500 腔,持续保持国际氮 化镓基 MOCVD 设备市场领先地位。

根据公司年报信息,公司的 Prismo UniMax®产品自 2021 年 6 月正式发布以来, 凭借其高产量、高波长均匀性、高良率等优点,受到下游客户的广泛认可,累计出货 量已超过 120 腔,在 Mini-LED 显示外延片生产设备领域处于国际领先。Prismo UniMax®设备拓展了公司的 MOCVD 设备产品线,为全球 LED 芯片制造商提供极具竞争 力的 Mini-LED 量产解决方案,公司正与更多客户合作进行设备评估,扩大市场推广。 同时,公司也紧跟市场发展趋势,布局行业前沿,针对 Micro-LED 应用的专用 MOCVD 设备正开发中。

第三代半导体发展带动 MOCVD 设备需求。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,在氮化镓功率器件领域,随着手机和笔记本电脑快充、数据中 心等应用的快速爆发,带动氮化镓功率器件生产应用的专用设备提速增长。2022 年, 公司推出了用于氮化镓功率器件生产的 MOCVD 设备 Prismo PD5®,目前已交付国内外 领先客户进行生产验证,并取得了重复订单。 此外,随着电动汽车、光伏储能、轨道交通等应用的快速发展,市场对碳化硅功 率器件的需求呈现爆发式增长,公司也启动了应用于碳化硅功率器件外延生产设备的 开发,2023 年将交付样机至客户端开展生产验证,进一步丰富公司的产品线。

中微公司 MOCVD 设备主要在 5 个应用领域发展突破: 1.用于蓝光 LED 的 Prismo D-Blue®、Prismo A7® MOCVD 设备能分别实现单腔 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。 2.用于制造深紫外光 LED 的高温 MOCVD 设备 Prismo HiT3®,其反应腔最高工艺 温度可达 1400 度,单炉可生长 18 片 2 英寸外延晶片,并可延伸到生长 4 英寸晶片, 已在行业领先客户端用于深紫外 LED 的生产验证并获得重复订单。 3.用于 Mini-LED 生产的 MOCVD 设备 Prismo UniMax®,具有行业领先的高产能和 高灵活性的特点,在同一系统中可配备多达 4 个反应腔,每个反应腔都可实现独立控 制。Prismo UniMax®配置了 785mm 大直径石墨托盘,可实现同时加工 164 片 4 英寸 或 72 片 6 英寸外延晶片,有效提高产能并降低生产成本;创新的多区辅助加热调节 系统,能精确控制托盘局部区域温度,有助于更大程度上提升 LED 波长均匀性。 Prismo UniMax®已在领先客户端开始进行规模化生产。 4.用于硅基氮化镓功率器件的 MOCVD 设备 Prismo PD5®,具有高灵活性的特点, 在同一系统中可配备多达 4 个反应腔,每个反应腔都可实现独立控制,仅通过更换石 墨托盘即可实现 6 英寸与 8 英寸工艺的便捷切换,Prismo PD5®设备已在客户生产线 上验证通过并获得重复订单。 5.用于碳化硅功率器件外延生产的设备正在开发中,即将开展样机在客户端的验 证测试;制造 Micro-LED 应用的新型 MOCVD 设备也正在按计划顺利开发中。

MOCVD 设备广泛应用于包括半导体器件、光学器件、气敏元件、超导薄膜材料、 高介电材料等多种薄膜材料的制备,是目前化合物半导体材料制备的关键技术之一。 MOCVD 设备既能实现高难及复杂的化合物半导体材料生长,又能满足产业化对高效产 出、低制备成本的需求,在国民经济中着举足轻重的作用。当前 LED 照明、5G 通信、 新型高端显示、新能源汽车、高速轨道交通、光伏并网、消费类电子等多个国民经济 重点领域都离不开氮化镓和碳化硅等为代表的化合物半导体材料。

MLED 领域成为中微 MOVCD 设备近年来需求快速增长点。根据公司年报信息,过 去几年,LED 客户扩产的主要方向为蓝绿光外延片,应用领域也主要在照明市场。在 Mini-LED 背光及直接显示市场需求的推动下,近两年高端显示类的 LED 外延片需求 量增加明显。Micro-LED 高端显示技术也发展迅速,基于 Micro-LED 的高端显示应用 也开始小规模试生产,预计在未来几年将会有更多的市场需求。根据 TrendForce 集 邦咨询报道,随着 Mini-LED 背光显示渗透率的提升,以及 Mini-LED 直接显示逐渐进 入商显等市场,Mini/Micro-LED 新型显示带来的 LED 外延片需求量将快速增长。 近两年超 1400 亿 MLED 项目投资,MOVCD 需求增长可观。根据高工新型显示的信 息显示,继 2020 年 Mini/MicroLED 等领域新增投资约 430 亿元之后,2021 年 Mini/Micro LED 等领域新增投资更是猛增到 750 亿元,再创新高。根据 MiniLED 网 的信息显示,据不完全统计 2022 前两季度,MiniLED/MicroLED 投资金额接近 700 亿。 而以上这些投资大多都集中在中国,中国 Mini/MicroLED 市场的大量投资也将激发大 量的设备需求。

功率器件领域的发展也是 MOVCD 需求重要增长点。根据公司年报显示,随着电 动汽车、光伏储能、手机和笔记本电脑快充、数据中心等应用爆发式增长,带动功率 半导体市场迎来高景气周期,尤其是氮化镓和碳化硅为代表的第三代半导体是近期的 行业热点。据 TrendForce 报告,氮化镓功率器件主要应用在高频中小功率领域,预 计市场规模将从 2021 年的 1 亿美金快速增长到 2025 年的 13 亿美金,复合年均增长 率达 90.6%。由此对氮化镓功率器件外延片制造设备有较大的需求。

碳化硅功率器件主要应用在大功率领域,如新能源汽车、光伏储能、轨道交通等 领域,尤其是在车用领域,预计未来几年在车载主逆变器、充电模块等应用将持续高 速增长,据 Yole 公司报告,碳化硅功率器件在 2027 年市场规模将突破 60 亿美元, 复合年均增长率超过 30%,由此对碳化硅外延生产设备将有更大的需求。

2.3.薄膜沉积设备快速研发成功,已进入客户验证

公司首台 CVD 钨设备付运到关键存储客户端验证评估,在此之前 CVD 钨在实验室 已经完成稳定性测试和客户测验证,应用于金属互联的 CVD 钨制程设备各项性能已能 够满足客户工艺验证的需求。同时公司在和更多逻辑和存储客户对接 CVD 钨设备的验 证,并已取得多项进展为进一步积累市场优势打下基础。在金属钨 CVD 设备的基础上, 公司正在进一步开发新型号 CVD 钨和 ALD 钨设备来实现更高深宽比结构的材料填充, 新型号的 CVD 钨和 ALD 钨设备是高端存储器件的关键设备,目前已开始实验室测试同 时和关键客户开始对接验证。公司开发的应用于高端存储和逻辑器件的 ALD 氮化钛设 备也在稳步推进,已经进入实验室测试阶段。在现有的金属 CVD 和 ALD 设备研发基础 上,公司计划研发更多的先进 CVD 和 ALD 设备,增加薄膜设备的覆盖率,进一步拓展 市场。

公司组建的 EPI 设备研发团队,通过基础研究和采纳关键客户的技术反馈,已经 形成自主知识产权及创新的预处理和外延反应腔的设计方案。目前公司 EPI 设备已进 入样机的设计,制造和调试阶段,以满足客户先进制程中锗硅外延生长工艺的电性和 可靠性需求。 公司已经实现首台设备的高效的研发交付以及其他多个关键装备研发项目的顺利 推进。公司完全自主设计开发的双台机的 W CVD 设备,可以达到业界领先的生产率, 同时保证较低的化学品消耗,具有优秀的阶梯覆盖率和填充能力,能够满足先进逻辑 器件接触孔填充应用,以及 64 层和 128 层 3D NAND 中的多个关键应用。公司正在开 发新的金属钨填充工艺方案,以满足更高深宽比接触孔及沟道电极的需求。同时公司 在开发 ALD 金属工艺方案,以满足先进存储高深宽比结构的填充需求以及逻辑前端金 属栅的需求。

3.投资分析

我们认为中微公司未来增长有两个核心驱动力,一是设备国产化的趋势下,国产 设备市场需求在增长,中微公司作为国产设备的头部企业,提供半导体前道制作的核 心产品,有望将重点受益;二是中微公司的核心产品对应着 3D 存储、先进封装、第 三代半导体等增长更块的领域,市场需求端传导的增量也是未来增长的强大助力,公 司也在积极布局用于存储等应用的技术升级。公司所对应市场空间依然十分充足,有 望保持增长态势。

1.刻蚀设备

2022 年公司刻蚀设备销售量同比增长达 51.03%,刻蚀设备在 3D 存储和先进制程、 先进封装中需求量增大,我们认为在技术发展的趋势下未来有明确的需求增量。根据 中微公司的信息,目前其刻蚀设备在国内先进的存储、逻辑产线中占比仍有较大提升 空间。刻蚀设备在半导体前道设备中价值量和增速处于头位,我们认为中微公司刻蚀 设备因需求增速快、市场空间大、设备重要性高三大支撑,在未来仍将保持强劲的增 长态势。

2.MOCVD 设备

根据公司年报,氮化镓基 MOCVD 设备国际领先,中微公司 MOCVD 基于五大应用领 域不同升级与拓展相应产品。MOCVD 对应的 MLED 与化合物半导体外延等市场投资增 长快,公司在这些领域均有布局,我们认为作为中微公司另一核心产品,MOCVD 同样 会借助下游应用需求的快速增长和设备国产化率的提升,实现保持长期的增长势头。

3.薄膜沉积设备

根据公司年报,薄膜沉积设备与刻蚀设备占据半导体前道设备价值量和增速的前 两位。公司仅用 18 个月快速研发突破 W CVD 设备,我们认为薄膜沉积设备广阔的市 场空间和中微公司在客户的口碑,薄膜沉积设备有望成为中微公司未来重要的业绩增 长点。


(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。)

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