2023年有研硅分析报告 主要从事半导体硅材料的研发、生产和销售
- 来源:中信证券
- 发布时间:2023/06/16
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有研硅(688432)分析报告:半导体硅材料先行者,硅片+刻蚀硅双轮驱动。公司概况:中国半导体硅材料产业化先行者,德州基地助推发展赋新能。公司起源于有研集团半导体硅材料研究室,在国内率先实现6英寸、8英寸硅片的产业化及12英寸硅片的技术突破,并于2005年实现集成电路刻蚀设备用硅材料产业化。2018年混改后,控股股东变为从事硅晶圆再生加工和销售的日本上市公司RST,同时有研集团仍作为重要股东提供支持,公司也迎来新的发展阶段。2020年底,公司的整体生产搬迁到新建的德州基地,随着产能爬坡顺利,2022年公司营收同比增长35.23%,归母净利润同比大幅增长136.58%,预计未来公司将继续受益于产...
有研硅:中国半导体硅材料产业化先行者
历史沿革:有研半导体硅材料股份公司主要从事半导体硅材料的研发、生产和销售。 公司起源于有研集团(原北京有色金属研究总院)半导体硅材料研究室,自上世纪 50 年 代开始半导体硅材料研究,是国内最早从事半导体硅材料研究的骨干单位。在半个多世 纪的发展历程中,公司突破了半导体硅材料制造领域的关键核心技术,积累了丰富的半 导体硅材料研发和制造经验,在国内率先实现 6 英寸、8 英寸硅片的产业化及 12 英寸硅 片的技术突破,并于 2005 年实现集成电路刻蚀设备用硅材料产业化。2018 年,公司进 行混合所有制改革,引入从事硅晶圆再生加工和销售的日本上市公司 RS Technologies (简称 RST)。2020 年,公司在山东德州建成新的研发生产基地,实现了以 8 英寸为主 的硅抛光片、大尺寸刻蚀设备用硅材料的规模化生产,并布局 12 英寸硅片项目。
股权结构:根据 2023 年第一季度报告,截至 2023 年 3 月 31 日,公司前十大股东 合计持有公司 85.24%的股权,其中有研艾斯、RST 和有研集团直接持有 30.84%、 26.22%、18.47%股权。RST 直接持有公司 26.22%的股权,通过一致行动人仓元投资控 制公司 2.26%的股权,通过有研艾斯间接控制公司 30.84%的股权,合计控制公司 59.32% 股权,为公司的控股股东,方永义为公司的实际控制人。

控股及参股子公司:公司共有 2 家控股子公司和 1 家参股公司,其中山东有研半导 体从事半导体材料的研发、生产、销售,是公司主营业务经营主体;艾唯特科技从事半 导体设备零部件泵阀的采购与销售;山东有研艾斯从事集成电路用 12 英寸硅片的研发、 生产、销售,是公司重要的参股公司。
商业模式:公司主要从事半导体硅材料的研发、生产和销售,通过向下游芯片制造 企业销售半导体硅片、向下游刻蚀设备部件制造企业销售刻蚀设备用硅单晶等产品实现 收入和利润。公司在全球半导体产业链中有一定的影响力和国际竞争力,产品除了销售 至国内知名半导体企业如华润微、士兰微、华微电子、中芯国际等外,同时销往美国、 日本、韩国、中国台湾等地。公司拥有良好的市场知名度,与国内外主要芯片制造及刻 蚀设备部件制造企业保持长期稳定合作关系。 主营业务及产品:公司主要产品包括半导体硅抛光片、刻蚀设备用硅材料、半导体 区熔硅单晶等。半导体硅抛光片是生产射频前端芯片、传感器、模拟芯片、分立器件、 功率器件等半导体产品的关键基础材料,公司产品尺寸为 8 英寸以及 6 英寸;刻蚀设备 用硅材料主要应用于加工制成刻蚀用硅部件,公司产品尺寸范围涵盖 11 至 19 英寸,其 中 90%以上产品为 14 英寸以上大尺寸产品,产品形态包括单晶硅棒、硅筒、硅切割电极 片和硅切割环片等。其他产品主要包括区熔硅单晶、小直径直拉硅单晶、硅切片及磨片、 石英环片等。
营业收入与净利润:2018-2022 年公司实现营业收入 6.96/6.25/5.57/8.69/11.75 亿元; 实现归母净利润 1.48/1.25/1.14/1.48/3.51 亿元,其中 2019 年收入和业绩下滑主要是行 业需求下滑导致,2020 年收入和业绩下滑主要是公司生产基地搬迁对整体经营状况造成 影响。随着山东德州生产基地投产和产能爬坡,2021 年公司整体经营情况大幅改善。得 益于行业景气度高企、客户认证顺利、产能利用率较高等因素,2022 年公司实现营业收 入 11.75 亿元,同比增长 35.23%;实现归母净利润 3.51 亿元,同比增长 136.58%。
营收及毛利构成:2018-2022 年公司主营业务收入占总营收的比例均高于 92%,其 中半导体硅抛光片和刻蚀设备用硅材料贡献了主营业务的绝大部分收入和利润。2020 年 半导体硅抛光片的生产受到生产基地搬迁的明显影响,而部分刻蚀设备用硅材料设备仍 保留在北京顺义生产基地,产能受搬迁影响相对较小,因此刻蚀设备用硅材料收入下降 幅度较半导体硅抛光片低,相应的收入占比提高。由于硅抛光片的新增产能爬坡较慢拖 累毛利率且客户认证流程相对刻蚀设备用硅材料产品更久,2021 年刻蚀设备用硅材料的 收入和毛利占比进一步提高至 53.3%和 77.3%。2022 年搬迁产生的不利影响因素基本消 除,加之下游需求旺盛,半导体硅抛光片盈利能力明显改善,毛利占比相应提升。

盈利能力:2018-2020 年公司半导体硅抛光片毛利率基本保持稳定,分别为 27.1%、 28.2%和 30.1%,2021 年下降至 13.8%,主要原因是生产基地搬迁至山东德州后产线处 于调试阶段,产能利用率较低,单位成本较高,并且公司为维护战略客户合作伙伴关系 基本未上调价格。2022 年,搬迁产生的不利影响因素基本消除,加之上半年下游需求旺 盛,公司半导体硅抛光片毛利率提升至 28.5%。2018-2021 年公司刻蚀设备用硅材料毛 利率整体呈上升趋势,分别为 35.5%、35.0%、46.2%和 47.9%,主要系国内产业链配套 逐渐成熟、具有价格优势的国内材料供应占比提升、德州水电费较北京低所致。2022 年 公司刻蚀设备用硅材料毛利率为 46.8%,维持在较高水平。
费用率情况:2018-2021 年公司四费合计费用率为 10.17%、12.08%、21.57%和 18.75%,主要增长来自管理费率和研发费率。2019-2021 年管理费率明显提升的主要原 因分别为搬迁员工安置中辞退福利大幅增长、生产基地搬迁产生搬迁费和计提股份支付 费用;2018-2021 年研发费率明显提升的主要原因是公司持续加大研发投入,尤其在搬 迁后加大了特色产品及新工艺的研发力度;2021 年销售费率提升的主要原因是公司加大 新品研发和市场推广、新产线产品认证等导致产品送样支出增加和计提股份支付费用; 2018-2021 年财务费率波动较大的主要原因是公司存在较大金额的出口销售和进口采购, 汇兑损益较大。若不考虑股份支付费用,2021 年公司四费合计费用率为 13.37%,显著 低于 2020 年。2022 年,由于收入提高以及无股份支付费用,销售费率、管理费率、研 发费率分别降低至 1.14%、3.21%、7.21%,财务费率因汇兑收益较高降低至-6.51%,四 费合计费用率仅为 5.05%。
硅片行业分析:硅片行业高景气,国产替代正加速
硅片是半导体产业核心材料,具有高技术壁垒
硅是第一代半导体材料,是芯片制造的基石。目前,全球半导体材料已经发展到第 三代,包括以硅、锗等为代表的第一代元素半导体材料,以砷化镓、磷化铟等为代表的 第二代化合物半导体材料,以及以氮化镓、碳化硅等为代表的第三代宽禁带半导体材料。 硅材料因其具有单方向导电特性、热敏特性、光电特性、掺杂特性等优良性能,可以生 长为大尺寸高纯度晶体,且储量丰富、价格低廉,广泛应用在集成电路、部分功率分立 器件中,根据尚普研究院的《2021 年全球半导体产业研究报告》,90%以上的芯片和传感 器都是基于硅材料制造而成。根据 SEMI 的数据(转引自有研硅招股说明书),2021 年硅 材料市场规模达到 126.2 亿美元,同比增长 13%,创历史新高。
硅片处于半导体产业链上游,工艺流程复杂,技术难度较高。多晶硅根据其纯度由 低到高可以分为冶金级、太阳能级和电子级,电子级多晶硅的纯度要求达到 99.9999999% 至 99.999999999%(9-11 个 9)。电子级多晶硅通过在单晶炉内的培育生长,生成硅单 晶锭,经过硅锭加工、硅片成型、抛光、外延等一系列复杂工艺后制备成硅抛光片和硅 外延片等产品。之后通过在半导体硅片上进行加工制作,从而形成各种电路元件结构, 可以使其成为有特定功能的集成电路或分立器件产品,广泛应用在通信、计算机、汽车 电子、消费电子等领域。作为生产制造各类半导体产品的载体,半导体硅片是半导体行 业最核心的基础材料。

根据单晶硅的制备方法,硅片可分为直拉硅片和区熔硅片两大类。单晶硅的制备方 法可分为直拉法(CZ)和区熔法(FZ)两大类,单晶硅加工成硅片后对应为直拉硅片和 区熔硅片。直拉法生产出的单晶硅含氧量较高、机械强度大、尺寸大,多用于生产低功 率的集成电路,而区熔法生产出的单晶硅纯度高、电学性能均匀,主要用来生产高功率 的器件。此外,随着晶棒尺寸变大,为了提高晶棒良率和品质,在直拉法中加入磁场转 化为温度控制系统的磁控直拉法(MCZ)法成为新的选择。由于直拉法能支持 12 英寸大 硅片的生产,而区熔法只能用于生产 8 英寸及以下硅片,所以直拉法是目前主流的工艺, 不过区熔法硅片凭借高电阻率、低氧含量等优点,在特色产品中占有一席之地。
8 英寸硅片将长期与 12 英寸硅片共存,细分产品具有优势区间。目前主流的硅片尺 寸是 8 英寸和 12 英寸,2021 年两者出货面积合计占硅片市场的 90%以上(引自公司招 股说明书)。8 英寸硅片的市场应用领域与 12 英寸有明显区别,8 英寸硅片自 2009 年以 来市场份额长期稳定在 24%至 27%之间,但其绝对需求量逐年增加。8 英寸硅片在特色 芯片产品上拥有明显的成本优势,例如,在大功率高电压芯片产品上,8 英寸产品在技术 上完全可以满足性能需要,同时由于芯片制造流程及技术特点决定了其投资更合理,成 本更具优势,有望长期占据市场主流。在高精度模拟电路、高压功率芯片、射频前端芯 片、嵌入式存储器、CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等特殊产品方面,8 英 寸及以下芯片制造的工艺更为成熟。因此,8 英寸硅片的需求将在长期内依然存在。同时, 随着汽车电子、工业电子等应用的驱动,8 英寸半导体硅片的需求亦呈上涨趋势。
半导体终端需求旺盛,助力硅片行业高景气
全球半导体销售额快速增长对硅片产生旺盛需求。硅片是半导体产业的核心材料, 制成的半导体器件应用于各种工业、消费电子、汽车电子等领域。根据 WSTS 的数据, 2021 年全球半导体销售额达到 5559 亿美元,同比增长 26.2%;SIA 的总裁 John Neuffer 表示:“2021 年在全球芯片持续短缺的情况下,半导体公司将产量大幅提高到前 所未有的水平以应对持续高企的需求,从而实现创纪录的芯片销量和出货量。”半导体公 司产量大幅提高意味着对硅片的需求明显增长,SIA 预计未来几年半导体需求将显著增长, 硅片产业的高景气度将持续。
8 英寸硅片方兴未艾,2021 年全球出货量达到 600 万片/月。8 英寸硅抛光片主要应 用于 90nm 以上制程范围的模拟电路、功率芯片、CMOS 图像传感器、微控制器 (MCU)、射频前端芯片、嵌入式存储器等芯片,这些芯片的应用场景包括微机电系统 (MEMS)、电源管理、汽车电子、工业控制、物联网等领域。根据 SUMCO,2016- 2021 年间 8 英寸硅片的出货量从约 460 万片/月增长至约 600 万片/月,增长幅度较大的 终端领域是智能手机和汽车电子。目前,在工业、汽车电子以及物联网等下游需求的带 动下,8 英寸晶圆需求激增,全球市场接近满产。SEMI 的预测,从 2020 年初到 2024 年 底,全球 8 英寸晶圆产能将提高 23%,达到 700 万片/月,带动 8 英寸硅片需求迅速增长。
功率半导体芯片是新能源汽车的重要组成,汽车电子芯片新增需求空间巨大。新能 源汽车新增功率器件价值量主要来自于汽车电力控制、电力驱动和电池系统。据麦肯锡 统计,2022 年纯电动汽车的半导体成本为 704 美元,是传统汽车的 350 美元的 2 倍,其 中 8 英寸硅片下游的功率器件成本高达 387 美元,占 55%;纯电动汽车相比传统汽车新 增的半导体成本中,功率器件成本约为 269 美元,占新增成本的 76%。新能源汽车高景 气将持续带动 8 英寸硅片市场高速增长。随着新能源汽车市场不断开拓,保有量不断提 升,对功率半导体的需求也不断提振,有望带来持续的功率半导体芯片高景气期。

12 英寸硅片主要用于生产逻辑、存储器等芯片,下游产能持续扩张。12 英寸硅抛光 片主要应用于 28nm 及以下半导体制程范围制造逻辑电路、存储器等高集成度的芯片, 这些芯片多在大计算量、大存储量或便携式终端上应用。根据有研硅招股说明书,全球 12 英寸硅片下游应用中,NAND、逻辑芯片和 DRAM 占比分别为 33%、25%和 22%。 根据 SUMCO,2021 年全球 12 英寸晶圆下游最主要的应用领域是智能手机,占据 38% 的晶圆需求量,数据中心和 PC 需求占比分别为 19%和 17%,三者合计占比 73%。 SEMI 预计,2020 年至 2024 年全球将新增 30 余家 12 英寸芯片制造厂,随着芯片制造 产能的增长,对于 12 英寸硅片的需求仍将持续增长。
我们预计 2025 年全球 8 英寸、12 英寸硅片需求为 707/1090 万片/月,中国大陆为 212/283 万片/月,合计占比 27.6%。SEMI 预计 2021-2025 年全球 8 英寸晶圆产能从 625 万片/月上升到 707 万片/月,考虑到 8 英寸硅片供不应求的状况,我们保守假设 8 英 寸硅片需求与 8 英寸晶圆产能相当,测算 2021-2025 年全球 8 英寸硅片需求从 625 万片/ 月上升到 707 万片/月,对应 2021-2025 年 CAGR 为 3.0%;根据 SEMI,2021 年中国大 陆 8 英寸晶圆产能占全球的比例为 18%,且预计 2022 年达到 21%,我们假设中国大陆 硅片需求全球占比和晶圆产能占比一致且未来以每年 3%的速度提升,得到 2021-2025 年 中国大陆 8 英寸硅片需求占比分别为 18%、21%、24%、27%、30%。SUMCO 预计 2021-2025 年全球 12 英寸硅片需求从 727 万片/月上升到 1090 万片/月,对应 2021- 2025 年 CAGR 为 10.7%。根据芯思想统计,截至 2021 年底,中国大陆 12 英寸晶圆产 能达到 131 万片/月,假设 2021 年中国大陆 12 英寸硅片需求也为 131 万片/月,全球占 比为 18%,考虑到 12 英寸晶圆制造的国产替代进程慢于 8 英寸,再假设 2022-2025 年 中国大陆 12 英寸硅片需求全球占比分别为 20%、22%、24%、26%。综上,我们预计 2021-2025 年中国大陆 8 英寸需求从 113 万片/月上升到 212 万片/月,12 英寸需求从 131 万片/月上升到 283 万片/月,对应 2021-2025 年中国大陆 8 英寸、12 英寸硅片 CAGR 分别为 17.0%、21.3%。
海外厂商主导全球市场,本土厂商布局加速国产替代
2010 年以来全球半导体硅片出货量在波动中呈增长趋势。根据 SEMI 的数据,过去 10 年全球硅片出货量增长了 56.6%,2011-2021 年 CAGR 为 4.6%。2008 年经济危机对 半导体硅片行业造成严重打击,随着经济逐步回暖并受益于新兴应用领域和 12 英寸硅片 普及,2011-2018 年出货量的 CAGR 约为 5.0%。2019 年存储器市场疲软和库存正常化 使得出货量略有下降,强劲的需求下疫情对出货量的影响有限,2022 年全球半导体硅片 出货量达到 147.1 亿平方英寸,同比增长 3.9%。根据 SEMI 的数据,2021 年 12 英寸和 8 英寸硅片出货量分别占全球硅片总出货量的 68.5%和 24.6%,是市场主流。

硅片厂商扩产节奏滞后于半导体需求是近年来硅片涨价的重要原因。半导体产品各 种终端应用装置种类与数量不断扩展,不但推动了各式半导体产品市场需求增长,同时 带动了半导体制造设备与材料需求。全球半导体设备销售额在 2017 年和 2018 年的同比 增长分别达到 37.3%和 14.0%,而主要硅片厂商(SUMCO、环球晶圆和德国世创)的资 本性支出大幅上涨则出现在 2018 年和 2019 年,即硅片厂商的扩产节奏滞后于半导体需求,这就导致全球硅片产能持续紧张,2017 年开始硅片价格进入上升通道,于 2019 年 达到 0.95 美元/平方英寸的高点。2020 年硅片厂商的资本性支出有所下降,而全球半导 体设备销售额同比增长 19.1%,伴随下游持续旺盛, 2022 年硅片价格继续上涨,达到 0.94 美元/平方英寸。2021 年全球半导体设备销售额同比增长 44.2%,突破千亿美元大 关,预计未来硅片供需持续紧张,价格有望继续上涨。
五大巨头主导全球硅片市场,行业集中度呈下降趋势。日本的信越化学、SUMCO, 中国台湾的环球晶圆,德国世创电子和韩国的 SK Siltron 是全球前五大硅片厂商。根据 SEMI 的数据,五大硅片厂商的合计市场份额由 2018 年的 93%下降到 2020 年的 89%。 根据亚化咨询的数据,2021 年五大硅片厂商的合计份额继续下降到 84%,主要原因是中 国大陆硅片厂商加速扩产。IC Insights 预测,2022 年中国大陆半导体硅片产能占比将达 到 17.15%。我们认为硅片市场国产替代的空间十分广阔,随着越来越多的中国大陆硅片 厂商进入,行业集中度将继续呈下降趋势。
晶圆厂商积极扩产,国产替代将从小尺寸硅片过渡到大尺寸硅片。SEMI 统计,全球 晶圆厂商 2021 年的资本性支出同比增长 42%,超过 900 亿美元,且预计 2022 年将突破 千亿美元,以应对 2020 年四季度以来的“芯片荒”。相较于国际晶圆厂热衷于 12 英寸, 国内厂商出于市场需求、技术限制等因素,扩产 8 英寸产能的意愿较强,2021 年中芯国 际 12 英寸月产能扩充 1 万片,8 英寸的月产能扩充 4.5 万片。从国内晶圆厂的产能结构 来看,主要集中在 8 英寸及以下,2020 年全球前十大 6 英寸晶圆厂商中有两家中国大陆 厂商:华润微(9%,第一)、士兰微(8%,第二),全球前十大 8 英寸晶圆厂商中只有一 家中国大陆厂商:中芯国际(5%,第六),全球前十大 12 英寸晶圆厂商中无中国大陆厂 商,晶圆厂商的国产替代将逐步由小尺寸过渡到大尺寸,而硅片厂商的国产替代一定程 度上受到晶圆厂商的产能结构影响,也将逐步由小尺寸硅片过渡到大尺寸硅片。

中国大陆硅片厂商积极布局,8 英寸硅片国产替代进程正在加速。根据有研硅的招股 说明书,6 英寸硅片国内技术成熟,全面实现国产化,8 英寸硅片国产化率约 20%,12 英寸硅片国产化率低于 5%。中国大陆的多家硅片厂商已经布局了几十个半导体硅片生产 项目,其中 8 英寸硅片生产更符合中国大陆晶圆厂产能的生产要求,国产化替代更为迅 速。中国大陆建成投产的 8 英寸硅片项目大部分属于批量投产、批量出货阶段,产能已 经初步释放,国产替代正值加速。而建成投产的 12 英寸硅片项目大部分处于客户认证、 提供测试片产品、产能爬坡等阶段,产能完全释放仍需一定时间。随着越来越多的 8 英 寸硅片项目投产和达产,中国大陆的 8 英寸硅片产业将在全球扮演重要角色。
国家政策大力支持半导体硅片行业加速发展
半导体硅片行业为国家重点鼓励、扶持的战略性新兴行业。根据国家统计局《国民 经济行业分类》(GB/T4754-2017),半导体硅片行业属于第 39 大类“计算机、通信和其 他电子设备制造业”之第 398 中类“电子元件及电子专用材料制造”。根据发改委发布的 《战略型新兴产业重点产品和服务指导目录(2016 年版)》,150mm/200mm/ 300mm 集 成电路硅片、绝缘体上硅(SOI)列入战略性新兴产业重点产品目录。根据工信部、发改 委、科技部与财政部联合发布的《新材料产业发展指南》,新一代信息技术产业用材料包括大尺寸硅材料。根据国家统计局颁布的《战略性新兴产业分类(2018 年版)》,硅外延 片、150mm 与 200mm 以上的单晶硅片属于国家重点支持的新材料行业。
国家相继出台了多项国家级政策支持半导体硅片行业的发展。近年来,国家陆续出 台一系列政策,大力推动半导体硅片行业发展,如《新时期促进集成电路产业和软件产 业高质量发展若干政策》中对相关企业提供税收优惠和资本支持、《财政部海关总署税务 总局关于支持集成电路产业和软件产业发展进口税收政策的通知》中对相关企业进口相 关产品免征进口关税等。税收方面,根据《国务院关于印发新时期促进集成电路产业和 软件产业高质量发展若干政策的通知》(国发[2020]8 号),国家鼓励的集成电路设计、装 备、材料、封装、测试企业和软件企业,自获利年度起,第一年至第二年免征企业所得 税,第三年至第五年按照 25%的法定税率减半征收企业所得税,受益于此有研硅子公司 山东有研半导体于 2021 年度及 2022 年度免征企业所得税。政府补助方面,2019 年2022H1 有研硅计入其他收益/营业外收入的政府补助金额分别为 990 万元、3769 万元、 9877 万元和 3240 万元,截至 2022 年 6 月底,有研硅递延收益合计达到 2.95 亿元,其 中“集成电路用大尺寸硅材料规模化生产基地项目补贴-与收益相关”和“集成电路用大 尺寸硅材料规模化生产基地项目补贴-与资产相关”分别为 1.53 亿元和 1.34 亿元。相关 政策支持对有研硅的经营业绩和现金流产生正面影响,有利于有研硅加速成长和发展。
刻蚀用硅行业分析:技术壁垒较高,先进制程驱动 需求持续增长
刻蚀设备用硅材料及硅电极具有较高的技术壁垒
刻蚀设备用硅材料是集成电路产业链中重要的硅材料。半导体硅材料可分为芯片用 硅材料和刻蚀设备用硅材料。芯片用硅材料是制造半导体器件的基础原材料,经过一系 列制造工艺形成电路结构并经切割、封测等环节后成为芯片;刻蚀设备用硅材料市场规 模相对较小,主要用于制作等离子刻蚀设备中的硅电极。二者在缺陷率的容忍程度上不 同,主流尺寸也存在差异。
刻蚀设备用硅材料的制造工艺主要为直拉法。通过石墨加热器加热,在温度高达 1420 摄氏度时将高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化,随后用原子均匀排列的单晶体(即籽 晶)接触熔液表面,使熔液中的硅原子按照籽晶的原子排列规则进行有序排列,再经过 引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程,得到单晶硅棒。 生产参数之间的动态匹配为生产中最突出的技术难点。单晶硅棒的单炉拉制时长约 为 48 小时至 72 小时,需要经历生产配料、装料、设备抽真空、设备升温、熔料、引晶、 缩颈、放肩和转肩、等径生长、收尾、停炉冷却等诸多环节,各环节均需要确保生产参 数的准确性和相互之间的匹配性,任何环节或参数出现的细小问题都可能导致单炉次良品率的降低甚至生产失败,因此单晶硅棒拉制技术属于系统性的控制工艺,具有较高的 技术难度,需要长时间的技术积累和优化。随着制程的不断缩小、工艺的不断提高,下 游刻蚀设备硅部件厂商对刻蚀设备用硅材料的指数参数要求亦不断提高。刻蚀设备用硅 材料产品的关键性能指标如尺寸、掺杂剂、电阻率、金属含量、微缺陷等,都将面临更 高的下游客户要求。

硅电极是晶圆制造刻蚀工艺的核心耗材。刻蚀设备的工作原理是将硅片置入单晶硅 环,合体作为正极置于刻蚀设备腔体的下方,然后把处于刻蚀设备腔体上方带有密集微 小通孔的单晶硅盘作为负极,附加合适的电压,加上酸性的等离子刻蚀气体,在高温腔 体内按前序工艺光刻机刻出的电路结构在硅片上进行微观雕刻,使硅片表面按设计线宽 和深度进行腐蚀,形成微小集成电路。刻蚀过程中硅电极被逐渐腐蚀并变薄,当硅电极 厚度缩减到一定程度后,需替换新电极以保证刻蚀均匀性,因此硅电极是晶圆制造刻蚀 工艺的核心耗材。
全球刻蚀设备行业集中度高,国外三寡头占据 90%以上市场份额。全球的半导体刻 蚀行业处于泛林半导体、东京电子、应用材料三家寡头垄断格局。根据 Gartner 的数据 (转引自屹唐股份招股说明书),2020 年泛林半导体占据全球刻蚀设备市场中的 46.7%, 技术实力最强,产品覆盖最为全面,是全球最大的刻蚀设备供应商。东京电子和应用材料 分别占据刻蚀设备市场的 26.6%和 17.0%。中国大陆刻蚀设备供应商份额有限,中微公司 和北方华创分别占据 1.4%和 0.9%的市场份额,国产刻蚀设备具有广阔的进口替代空间。
刻蚀设备用硅材料行业的主要参与者多为硅电极制造商。刻蚀设备用硅电极是刻蚀 工艺生产过程中的核心耗材,通常搭配刻蚀设备使用,不同厂商的刻蚀设备型号差异决 定了刻蚀硅电极的差异化生产,全球范围内主要刻蚀设备用硅电极制造厂商主要位于日 本、韩国和美国。刻蚀用单晶硅材料行业的主要参与者多为硅电极制造商,部分企业如 CoorsTek、SK 化学等同时具备单晶硅材料制造能力和单晶硅材料加工能力,其他硅电极 制造企业不具备单晶硅材料制造能力或单晶硅材料制造能力较弱,需要从有研硅等专业 单晶硅材料制造企业采购单晶硅材料进行后道加工。国内的刻蚀设备用硅材料厂商主要 是有研硅和神工股份。
终端需求+先进制程驱动,预计 2025 年刻蚀设备用硅材料市场规模达到 6.6 亿美元
半导体行业景气度高企和刻蚀设备市场规模增长推动硅电极需求上升。硅电极是晶 圆制造刻蚀工艺的核心耗材,消耗量随晶圆出货量增长而上升。此外,半导体制造设备 投资一般占半导体制造领域资本性支出的 70%-80%,半导体制造设备主要涉及光刻机、 薄膜沉积设备、干法刻蚀设备及质量检测设备等,为保证高精确度,通常一台刻蚀设备 只负责一个刻蚀步骤,刻蚀设备在晶圆代工厂设备中占比持续提升,根据 SEMI 统计, 2020 年干法刻蚀设备规模占半导体制造设备总规模的 20%。近年来随着大量晶圆厂及存 储产线的建设,刻蚀设备需求将持续增加。Gartner 预测,2022 年全球集成电路制造刻 蚀设备市场规模有望达到 184 亿美元。随着下游刻蚀设备的出货量持续增长,将会直接 带动硅电极零部件的需求上升。

随着制程缩小,刻蚀工艺次数逐渐增加带动硅电极需求更快上升。随着半导体制造 技术升级,高端制程芯片呈多层结构,需进行多次光刻与刻蚀工艺。根据 SEMI 统计, 65nm 制程需要刻蚀 20 次左右,5nm 制程需要刻蚀高达 160 次,随着刻蚀次数的增多, 作为刻蚀机核心耗材的硅电极的消耗量也就越大,带动硅电极需求更快上升。
预计 2025 年全球硅电极市场规模接近 40 亿美元,对应 2021-2025 年 CAGR 为 13.4%。硅电极需求提升主要由全球晶圆出货量增加以及先进制程芯片刻蚀次数增加加快 硅电极消耗速度两大原因驱动。首先,我们通过全球晶圆代工销量(2021 年和 2025 年 全球晶圆代工销售总额为 IC Insights 预测值,2022-2024 年数据为我们根据 2021-2025 年 CAGR 的假设,考虑到制程进步可能导致芯片单价提高,全球晶圆代工销售总额增速 或高于晶圆代工销量增速,我们假设单价增速为 4%并在销售总额增速中剔除其影响从而 得到销量增速)体现芯片产量增加对硅电极需求的影响。同时,我们通过 2020-2025 年 的全球各制程芯片市场占比(其中 2020-2024 年为 IC Insights 的数据,2025 年为我们预 测的数据)与各制程芯片所需刻蚀次数(根据 SEMI 的数据进行假设),得出 2020-2025 年的全球芯片加权平均刻蚀次数及其增速,来代表制程工艺缩小对硅电极需求的影响。 最后,将两大因素叠加的增速模拟全球硅电极市场增速。根据 SEMI,2020 年全球硅电 极市场规模约为 18.1 亿美元,我们预计 2025 年有望达到 39.8 亿美元,对应 2021-2025 年的 CAGR 达到 13.4%。
预计 2025 年全球刻蚀设备用硅材料市场规模达到 6.6 亿美元,对应 2021-2025 年 CAGR 为 13.4%。根据有研硅招股说明书,全球刻蚀设备用单晶硅材料市场规模相对较 小,约 3 亿美元,为硅电极市场规模的 1/6。假设刻蚀设备用硅材料市场增速与下游硅电 极市场增速基本保持一致,预计 2025 年全球刻蚀设备用硅材料市场规模达到 6.6 亿美元, 对应 2021-2025 年 CAGR 为 13.4%。
国家政策大力支持刻蚀设备用硅材料行业加速发展
刻蚀设备用硅材料行业为国家重点鼓励、扶持的战略性新兴行业。根据国家统计局 《国民经济行业分类》(GB/T4754-2017),刻蚀设备用硅材料行业属于第 39 大类“计算 机、通信和其他电子设备制造业”之第 398 中类“电子元件及电子专用材料制造”。根据 工信部、发改委、科技部与财政部联合发布的《新材料产业发展指南》,新一代信息技术 产业用材料包括大尺寸硅材料。根据国家统计局颁布的《战略性新兴产业分类(2018 年 版)》,刻蚀设备用硅材料属于电子核心产业项下高储能和关键电子材料制造行业,符合 战略性新兴产业定位。根据《外商投资产业指导目录(2017 年修订)》,刻蚀设备用硅材 料属于鼓励外商投资产业中“三、制造业”之“(十五)有色金属冶炼和压延加工业”中 第 94 款“直径 200mm 以上硅单晶及抛光片生产”,符合国家产业政策。
公司分析:德州基地赋新能,双轮驱动开启上行通道
核心优势一:硅片先锋技术领先,加速推进 12 英寸硅片产业化
公司深耕半导体硅材料 60 余年,是国内最早开展硅片产业化的骨干单位。公司前身 北京有色金属研究总院半导体硅材料研究室自上世纪 50 年代开始进行半导体硅材料研究, 是国内最早从事半导体硅材料研制的单位之一。公司在直拉大直径硅单晶的研制方面一 直居国内领先地位,先后于 1992 年、1995 年、1997 年研制出我国第一根 6 英寸、8 英 寸、12 英寸直拉硅单晶,为后续的硅片工艺研究奠定基础。公司在国内率先实现 6 英寸、 8 英寸硅片的产业化(2000 年建成生产线)及 12 英寸硅片的技术突破,保障支撑了国内 集成电路产业的需求。

核心技术覆盖硅片工艺各环节,整体水平国内领先。经过多年的技术攻关和工艺积 累,公司拥有 7 类主要核心技术,其中 6 类涉及到硅片产品,应用于拉晶、硅片背封、 退火、切片、研磨、抛光、清洗、测试等各个环节,解决了半导体单晶缺陷、体铁浓度、 硅片表面金属污染、硅片表面平整度等控制难题,形成了具有自主知识产权的技术布局。 整体上看,公司硅片方面核心技术水平国际先进、国内领先。此外,公司围绕客户需求 及业务发展持续进行产品的开发和创新,目前还有超导磁场下晶体缺陷控制技术、单晶 生长工艺数据分析挖掘系统、8 英寸低阻红磷单晶生长技术、8 英寸区熔单晶生长技术、 缺陷自动读取技术、硅片形状分析系统、8 英寸超低阻掺砷单晶拉制技术等核心技术储备。
公司承担多个重大科研项目,获得多项重要成果奖项。公司依托集成电路关键材料 国家工程研究中心(原半导体材料国家工程研究中心)、国家企业技术中心,依托有研集 团研究生培养基地等,形成了强大的企业研发技术团队。截至 2022 年 9 月 16 日,公司 核心团队承担了多项国家重大科研任务,包括《200mm 硅片产品技术开发与产业化能力 提升》、《90nm/300mm 硅片产品竞争力提升与产业化》与《硅材料设备应用工程》等 3 项国家科技重大专项项目。作为国内半导体硅材料研发和产业化的重要载体,公司始终 以实现国家半导体关键材料的自主保障为己任,通过实施国家重大科研项目,不断提高 自身的研发能力和技术水平。奖项和成果方面,“重掺砷硅单晶及抛光片”和“大尺寸硅 片超精密磨削技术与装备”曾荣获国家科学技术进步奖二等奖和国家技术发明奖二等奖, 2016-2020 年公司连续五年被评为“中国半导体材料十强企业”。
坚持半导体产品特色化发展路线,坚持高品质标准。公司开发了包括功率半导体用 8 英寸重掺硅抛光片、数字集成电路用 8 英寸低微缺陷硅抛光片、IGBT 用 8 英寸轻掺硅抛 光片、SOI 用 8 英寸硅抛光片等在内的硅抛光片特色产品,缓解了相关产品主要依赖进 口的局面。公司始终坚持高品质标准,按中国国家标准、销售目的地国家标准、行业标 准及客户特定要求控制产品质量,产品具有较高的质量水平和稳定性,8 英寸硅抛光片在 翘曲度、平整度、表面颗粒等关键性能指标上较先进。
以市场需求为导向,研发聚焦 8 英寸硅片特色产品。截至 2022 年 6 月 30 日,公司 的 8 项在研项目中有 4 项与 8 英寸硅片有关,其中“高品质 8 英寸轻掺硅片研发项目” 对技术延续要求较高,研发周期规划为 5 年,总预算高达 1.2 亿元。该项目通过定制单晶 炉设备和热场、引入超导磁场拉晶技术、5 联抛光工艺技术、优化磨削工艺、兆声清洗等 技术,实现无微缺陷、高平整度、低沾污水平的高品质 8 英寸硅片指标,实现高品质批 量化稳定生产,目前 IGBT 用 8 英寸硅衬底抛光片、8 英寸 SOI-TOP 用硅衬底抛光片已 完成样品制备,给客户供样并获得订单。此外,公司加大对大尺寸区熔硅单晶及抛光片 的研发投入,推动 8 英寸区熔硅单晶及抛光片的产业化,提升区熔硅材料产品的市场占 有率,进一步提高该类产品的市场竞争力。
硅片老将再出发,德州基地添新能。北京作为首都,人工、电费等成本并无优势, 于是经过充分论证和科学决策,2018 年 7 月公司与德州市政府在济南签署产业落地协议, 决定在德州市经开区建设“集成电路用大尺寸硅材料规模化生产项目”,后续有研集团、 RST、德州汇达基金、德州市政府在该项目基础上签署了 12 英寸硅片项目落地协议。该 项目总投资约 80 亿元,总生产规模为年产 180 万片 6 英寸硅片、276 万片 8 英寸硅片、 300 吨 12-18 英寸硅单晶和 360 万片 12 英寸硅片(12 英寸硅片产线为二期项目,承担 项目的子公司非公司控股),其中一期项目的 6-8 英寸硅片生产线已于 2020 年下半年投 产,比预期提前了半年。在搬迁的过程公司淘汰了较落后的 4、5 英寸硅抛光片产线相关 生产设备,因此搬迁后公司在产能总量和产能结构上均有明显的提升。

12 英寸硅片技术储备丰富。2006 年,公司研究开发出满足 0.13-0.10 微米线宽集成 电路用 12 英寸硅单晶抛光片的晶体生长、硅片加工与处理、分析检测的技术,通过 “863 计划超大规模集成电路配套材料重大专项”项目专家组的验收;2017 年,公司研 究开发出满足 90 纳米线宽集成电路需求的 12 英寸硅单晶生长技术和硅片加工技术,通 过了 02 重大专项验收专家组的验收,研发的 12 英寸硅片获得小批量应用。截止 2021 年 12 月 31 日,公司 12 英寸相关专利共计 32 项,占公司全部授权专利的 25%。 参股山东有研艾斯,加快推进 12 英寸硅片产业化。由于投资巨大、认证和产能爬坡 时间长等原因可能带来较大的经营风险,公司并未自主开展 12 英寸硅片项目。公司控股 股东 RST 和德州汇达基金、有研集团于 2020 年 3 月共同成立山东有研艾斯作为二期项 目(12 英寸硅片)的实施主体,其中德州汇达基金持股 60.02%,有研集团和 RST 各持 股 19.99%。2021 年 6 月 RST 将其持有的山东有研艾斯股权转让给公司,根据山东有研 艾斯公司章程,三方股东按 1:1:1 行使股东会会议的表决权,因此公司享有 33.33%的 表决权比例,能够对其施加重大影响。同时,公司将先期采购的 12 英寸单晶炉等设备转 让给山东有研艾斯北京研发中心,加快推进项目,山东有研艾斯目前仍处于技术研发和 小批量试生产阶段,并积极推动产品的下游客户认证。二期项目的第一阶段设计产能为 120 万片/年,在第一阶段生产线满产后,视市场情况在 2 年内启动第二阶段 240 万片/年 生产线建设。
未来公司有望取得山东有研艾斯的控制权。根据有研集团及公司对受让德州汇达持 有的股权以及对山东有研艾斯未来的经营管理的安排(参见有研集团及公司官网),若德州汇达完全退出,有研集团和公司将通过受让股权等方式增加对山东有研艾斯的持股比 例,若持股比例同比例增加我们预计可形成共同控制山东有研艾斯的股权架构,同时由 股东共同决定其主要经营管理人员,保障山东有研艾斯良性发展。此外,根据有研集团 出具的《关于山东有研艾斯未来控制权的意见》,在符合有关法律法规、国家产业政策和 国资监管规定以及各方间的协议约定、有利于山东有研艾斯进一步发展的条件下,有研 集团支持公司取得山东有研艾斯的控制权。
产品基本满产满销,德州基地投产后开启上行通道。公司硅抛光片的产销量在 2019 年和 2020 年同比均有所降低,主要是因为 2019 年行业景气度下滑和 2020 年搬迁基地 导致产能缺口,但是 2018-2020 年的产能利用率和产销率均超过 90%,整体上看公司的 生产和销售都处于较为饱和的状态。2021 年公司的产能利用率相对较低主要是因为德州 基地产线正处于爬坡状态,但是产销量终止此前的下降趋势,开启上行通道。2022H1 公 司硅抛光片的产量和销量分别为 66.95 百万平方英寸和 69.42 百万平方英寸,产能利用率 和产销率均超过 100%。
产品结构持续优化,8 英寸占比提升空间较大。2018-2020 年,公司 8 英寸半导体硅 抛光片的销量占比由 29.8%提升到 37.5%,营收占比由 52.5%提升到 59.7%,2021 年公 司 8 英寸的销量占比(23.6%)和营收占比(42.2%)有所下降主要是因为德州基地处于 产能爬坡阶段并且投入产能中 6 英寸的比例更高。2022H1,公司 6 英寸半导体硅抛光片 和 8 英寸半导体硅抛光片的销量分别为 136 万片和 56 万片,营收分别为 1.41 亿元和 1.10 亿元,8 英寸的销量占比(29.3%)和营收占比(43.8%)较 2021 年均有所提升。 根据德州基地的规划产能情况(6 英寸硅片 180 万片,8 英寸硅片 276 万片),全部投产 且满产后 8 英寸的理论销量占比将达到 47.9%,相较当前的水平有较大的提升空间。
投入产出比和良品率明显提升,硅抛光片毛利率快速恢复。根据公司招股说明书, 2018 年-2022H1,公司单晶生长投入产出率(测算值)由 56.80%提升到 74.52%,主要 原因是提高了工艺技术、改造了新型热场、淘汰了落后产能。2021 年各生产环节效率有 所下降,主要是因为搬迁后产线设备需要进行调试,良品率等需要一个爬坡的过程, 2022H1 各生产环节效率均达到近年最高水平。得益于生产效率的提升,尽管公司产品价 格在 2019 年和 2020 年因行业需求回落、产能缺口等原因有所降低,但是毛利率持续提 升。2021 年虽然行业需求旺盛,但是公司在产能切换的过程中为维护战略客户合作伙伴 关系,并未上调价格,加上生产效率下降和产能利用率较低提高了单位成本,使得毛利 率明显下滑。随着行业需求持续旺盛和公司产能顺利爬坡,2022H1 公司 6 英寸产品价格 提高,硅抛光片毛利率明显改善,接近搬迁前水平。
核心优势二:世界一流刻蚀设备厂商核心硅材料供应商,德州基地开始放量
公司是国内最早开展刻蚀设备用硅材料开发及产业化的单位,客户遍布海外。公司 在直拉大直径硅单晶的研制方面一直居国内领先地位,先后于 1992 年、1995 年、1997 年研制出我国第一根 6 英寸、8 英寸、12 英寸直拉硅单晶,于 2005 年实现集成电路刻蚀 设备用硅材料产业化,于 2017 年实现 18 英寸硅单晶量产。多年来公司硅材料的技术开 发跟进集成电路工艺发展,覆盖了集成电路先进制程用各类单晶材料,品种齐全,尺寸 范围涵盖 11 至 19 英寸,其中 90%以上产品为 14 英寸以上大尺寸产品。公司已经成为国 际 12 英寸刻蚀设备用零部件厂商长期稳定的材料供应商,主要客户包括日本 CoorsTek、 韩国 Hana 等日韩美刻蚀设备部件制造企业。

公司刻蚀设备用硅材料技术已达到国际领先水平。公司核心技术之一“大直径晶体 生长及部件加工技术”能够满足各类大直径晶体生产的热场设计、工艺控制、质量控制 技术,高硬脆硅晶体材料精密部件加工,达到国际领先水平。经中国有色金属工业协会 认定,“直径 380-450mm 硅单晶及部件制备技术”填补了国内高纯大规格精密硅部件制 备技术空白,提高了集成电路设备关键部件的配套能力,提高了自主产品的市场竞争力, 该技术获得有色金属工业科学技术奖一等奖。公司开发了包括低缺陷低电阻大尺寸材料、 高电阻电极用硅材料等刻蚀设备用硅材料特色产品,关键性能指标较为先进。
德州基地投产后刻蚀设备用硅材料产销量显著增加。整体上看,公司刻蚀设备用硅 材料产品的产能利用率和产销率较高,2018-2020 年销量变化不大,而且由于 2020 年搬 迁基地过程中北京顺义生产基地保留了部分刻蚀设备用硅材料设备,因此其生产和销售 受到的影响相对较小。德州基地投产后,公司刻蚀设备用硅材料产能由 234 吨/年增加至334 吨/年,产能爬坡较快。2022H1 的产量(半成品及产成品)、产量(产成品)和销量 (产成品)分别达到 221.23 吨、244.44 吨和 229.01 吨。公司募投项目拟建设 204 吨/年 产能,有助于公司巩固并扩大市场份额,进一步提升硅材料产品国产化水平。
公司刻蚀设备用硅材料业务规模超过神工股份,2021 年国际市占率大幅提升。受益 于德州基地开始放量,2022 年公司刻蚀设备用硅材料收入 5.80 亿元,在收入规模上超过 国内主要竞争对手神工股份。根据公司问询函回复和招股说明书,2021 年公司的国际市 占率(重量口径)达到 16.41%,相比 2020 年提升 7.29 个百分点。随着未来募投项目全 部建成投产,公司刻蚀设备用硅材料业务的收入和市场份额有望进一步增长。
德州基地拥有能源和人工价格优势,单位成本结构明显改善。2018 年-2022H1 公司 刻蚀设备用硅材料价格尽管呈下降趋势,但毛利率有所提升,其中 2020 年毛利率大幅提 升主要是因为 2020 年使用了部分具有价格优势的国内原材料,提前搬迁导致部分房租减 免以及 2019 年报废了部分固定资产导致相应的维修费下降等。2021H1,德州基地的能 源和人工价格便宜、新设备和新工艺提高能源和原材料使用效率等因素使得单位直接人 工和单位制造费用明显下降,但是原材料价格涨幅较大以及外购部分硅单晶,因此单位 成本和 2020 年基本持平。不过在单位成本结构上,直接人工和制造费用占比分别从 2020 年的 16.1%和 27.6%降低到 2021H1 的 9.4%和 18.7%,有效提高了公司释放盈利 的能力。

客户结构更加全面,搬迁后投入产出比明显提升。公司境外收入主要集中在日本、 韩国、美国等主要刻蚀机生产厂商和刻蚀设备用硅材料部件加工制造厂商所在国或地区, 因此公司境外收入分布基本等同于刻蚀设备用硅材料的境外收入分布。2022H1 公司在美 国、韩国、日本的收入占境外收入的比例为 37%、34%、24%,比较均匀,而神工股份 因为美国调整关税政策于 2018 年 5 月开始暂停对美国客户销售,其境外收入集中于日韩 两国。尽管公司因为美国收入占比较高拖累了毛利率,但全面的客户结构分散了风险并 且增加了收入增长点,整体上利大于弊。搬迁后公司刻蚀设备用硅材料的单晶生长和硅 材料加工投入产出比明显提升,主要原因是生产环境和动力条件得到了较大改善,拉晶 及加工环节的完好率有所提高,同时,公司搬迁后通过改善拉晶工艺、提高装量、延迟 收尾、提升拉晶直径等措施,提高了产品单炉产出量,降低了原料损耗。
核心优势三:股东背景雄厚,激励机制完善,客户关系长期稳固
公司重要股东有研集团综合实力雄厚。公司起源于有研集团(原北京有色金属研究 总院)半导体硅材料研究室,自公司 2001 年成立至 2018 年混改,有研集团一直为公司 控股股东。2018 年改制为非国有资本控股公司后,公司控股股东变为 RST,但是有研集 团仍为公司重要股东,截至 2022 年 9 月 16 日,有研集团直接持有公司 21.73%股权,通 过有研艾斯间接持有公司 17.78%股权,合计持有公司 39.51%股权。公司和有研集团共 同参股(各持股 19.99%)山东有研艾斯布局 12 英寸硅片,合计享有 2/3 的表决权比例, 同时,根据有研集团出具的《关于山东有研艾斯未来控制权的意见》,在符合有关法律法 规、国家产业政策和国资监管规定以及各方间的协议约定、有利于山东有研艾斯进一步 发展的条件下,有研集团支持公司取得山东有研艾斯的控制权。
公司充分利用控股股东 RST 在半导体行业的客户资源。RST 直接持有公司 30.84% 股权,合计控制公司 59.32%股权,为公司的控股股东,其作为全球再生晶圆加工领先的 企业,不仅为公司带来实施产业搬迁和技术升级所需的资金,同时依靠在半导体行业耕 耘多年积累的客户资源和行业理解积极支持公司的产业发展。公司向 RST 的子公司 DGT 主要销售刻蚀设备用硅材料,尽管公司和 DGT 的合作持续了十年以上,但在 2018 年 RST 成为公司控股股东后,相关收入和收入占比的提升十分明显,2022H1 公司向 RST 销售刻蚀设备用硅材料等 5278 万元。此外,2020 年和 2021 年公司在资产购建过程中向 RST 销售了 1390 万元和 482 万元的产品,因为在新工厂生产线试运行的过程中产出了 一批规格相对较低、良率不固定的抛光片,无法用作正片,仅可用作测试片,公司主要 客户无相关需求,而 RST 具备销售该类产品的渠道。
公司激励机制完善,绑定核心技术人员。截至 2022 年 12 月 31 日,公司拥有研发人 员 85 名,核心技术人员 6 名,为了激励公司核心技术骨干,充分调动核心技术人员的工 作积极性,公司进行了一系列技术创新激励机制安排,鼓励技术创新,对新产品开发项 目、工艺技术创新、节能降耗、专利文章、科技项目等进行专项奖励。同时,公司共设 立了德州芯利、德州芯睿、德州芯慧、德州芯智、德州芯鑫、德州芯航 6 个员工持股平 台,合计持有公司 3.60%股权,共同分享公司的成长果实。
前五大客户较为稳定,公司与某大型央企关系紧密。近年来公司和主要客户合作关 系稳定,2019 年-2022H1 公司前五大客户销售额占比为 59.91%、60.03%、65.80%和 63.80%,其中第一大客户(公司向其销售半导体硅抛光片、半导体区熔硅单晶)位置稳 固。2022H1 公司向客户 A1 的销售额为 1.36 亿元,占半导体硅抛光片收入的 52.0%,公 司与该大型央企关系紧密。
生产基地搬迁基本未影响公司和大部分客户的合作关系。生产基地搬迁后客户需要 重新认证,下游客户优先安排了认证流程,整体上重新认证过程相对通常情况较快, 2020 年公司硅片和刻蚀设备用硅材料稳定客户分别为 41 和 20 家,截至 2022 年 6 月 30 日,稳定客户分别为 44 和 23 家。根据公司问询函回复,2021 年向主要客户的销售额 (未审计数据)明显增长,其中向 A1、B、前十大客户合计、前二十大客户合计的销售 额同比增长 111%、195%、59%、57%,德州基地的放量进一步加强了公司和主要客户 的合作关系。

盈利预测
关键假设
行业关键假设:
1)预计 2025 年全球/中国大陆 8 英寸硅片需求分别为 707/212 万片/月,对应 2021- 2025 年 CAGR 分别为 3.0%/17.0%。随着 5G 通信、物联网、人工智能、云计算、大数 据等技术的规模化应用,智能手机、便携式设备、电脑、汽车电子、云基础设施、数据 中心等终端领域对芯片的需求快速增长。根据 WSTS,2021 年全球半导体销售额达到 5559 亿美元,同比增长 26.2%。为了满足下游旺盛的需求,晶圆厂商开始大规模扩产。 SEMI 统计,2021 年全球晶圆厂商的资本性支出同比增长 42%,超过 900 亿美元,且预 计 2022 年将突破千亿美元,而硅片作为芯片生产的基础材料,已经处于供不应求状态。 结合 SUMCO 和 SEMI 的预测,我们预计 2021-2025 年全球 8 英寸硅片需求为 625/665/684/700/707 万片/月,对应 2021-2025 年 CAGR 为 3.0%;中国大陆 8 英寸硅 片需求为 113/140/164/189/ 212 万片/月,对应 2021-2025 年 CAGR 为 17.0%。
2)预计 2025 年全球刻蚀设备用硅材料市场规模达到 6.6 亿美元,对应 2021-2025 年 CAGR 为 13.4%。如之前的分析,晶圆厂商大规模扩产同样带动了刻蚀设备的需求, 同时先进制程芯片刻蚀次数增加造成硅部件消耗速度加快,两大因素叠加,全球刻蚀设 备用硅材料需求增速有望超过全球晶圆代工销售额增速。我们预计 2021-2025 年全球刻 蚀设备用硅材料需求为 4.0/4.7/5.4/6.0/6.6 亿美元,对应 2021-2025 年 CAGR 为 13.4%。
公司经营关键假设:
1)公司半导体硅抛光片产能与产销量:公司当前产能和规划产能以 6 英寸和 8 英寸 半导体硅抛光片为主,实施 12 英寸硅片项目的参股子公司不会并入报表,而是采用权益 法核算,对净利润影响较小,因此我们主要考虑公司 6 英寸和 8 英寸的产销量情况。随 着募投项目和其他扩产项目落地,我们认为公司能够通过现有客户的新增需求和开拓新 客户消化新增产能,2018-2020 年公司产品的产能利用率及产销率均在 90%以上,得到 国内外客户的广泛认可,一度出现供不应求的情况,仅 2021 年因德州基地处于调试和爬 坡阶段,产能利用率略有降低。结合公司的产能规划和我们对于产能利用率、产销率的 假设,预计 2023-2025 年公司 6 英寸硅片销量为 242/300/315 万片,对应同比增速 6%/24%/5%;8 英寸硅片销量为 138/248/276 万片,对应同比增速 10%/80%/11%;其 他尺寸硅片销量为 26/29/29 万片。其中 8 英寸硅片销量增速较快,主要原因是公司未来 新增产能主要是 8 英寸且用于汽车电子的 8 英寸硅片需求旺盛,公司募投项目“集成电 路用 8 英寸硅片扩产项目”计划新增 120 万片/年 8 英寸硅片产能,且开发的 IGBT 用 8 英寸轻掺硅衬底抛光片可满足先进新能源汽车等产业的发展需求,填补了国内空白,实现进口替代,因此公司受益于汽车电动化趋势对 8 英寸硅片的需求拉动,新增产能有望 快速爬坡。我们预计 2023-2025 年公司 8 英寸硅片产能为 216/276/276 万片,产能利用 率 为 75%/90%/100% , 产 销 率 为 85%/100%/100% , 得 到 8 英 寸 硅片销量为 138/248/276 万片。
结合行业关键假设中对全球 8 英寸硅片需求的预测,我们预计 2023-2025 年公司 8 英寸硅抛光片的国际市占率为 1.7%/2.9%/3.2%,与国内晶圆厂商加快 8 英寸产品国产替 代带动国内硅片厂商加快 8 英寸硅片的国产替代,从而获得更高的市占率和相比行业更 快的增速的逻辑相一致。

2)公司半导体硅抛光片平均单价:由于下游需求旺盛,硅片行业整体上处于供不应 求状态。根据 SEMI 的数据,2021 年全球半导体硅片平均价格为 0.89 美元/平方英寸, 处于近 10 年较高水平。2022H1 6 英寸硅抛光片下游市场需求旺盛,公司销售均价相较 2021 年增长 16.7%;8 英寸硅抛光片销售均价相较 2021 年降低 7.4%,主要系销售价格 较低的轻掺产品销售占比提升所致。我们认为随着公司产能顺利爬坡,进入稳定供货阶 段后公司产品价格受益于行业的供需状况而短期上涨,但是随着行业内产能逐步建成, 中期维度看产品均价呈下降趋势。因此我们假设 2023-2025 年公司 6 英寸硅片平均价格 为 101.5/100.4/99.4 元/片,对应同比增速-1%/-1%/-1%;8 英寸硅片平均价格为 194.1/192.2/190.3 元 /片, 对应同比 增速 -1%/-1%-1%; 其他尺 寸硅片 平均价 格为 73.6/73.6/73.6 元/片。其中 6 英寸硅片和 8 英寸硅片的价格变动根据我们对中期维度价格 呈下降趋势的判断进行假设。
3)公司半导体硅抛光片收入:基于前述半导体硅抛光片销量和平均单价的假设,预 测公司 2023-2025 年半导体硅抛光片营业收入分别为 5.32/8.00/8.60 亿元。
4)公司半导体硅抛光片毛利率:2021 年公司半导体硅抛光片毛利率较低主要是因 为处于产能爬坡期,产能利用率低,单位成本较高。随着产能顺利爬坡,德州基地的电 费和人工成本优势将逐渐显现,各产品毛利率有望明显改善,同时考虑到盈利能力较强 的 8 英寸硅片产能占比不断提升,公司整体毛利率有望持续提升,我们假设 2023-2025 年 公 司 6 英 寸 硅 片 毛 利 率 为 24.1%/25.7%/27.2% ; 8 英 寸 硅 片 毛 利 率 为 35.9%/37.2%/38.5%;其他尺寸硅片毛利率为 7.6%/7.6%/7.6%。

5)公司刻蚀设备用硅材料产能与产销量:2022H1 公司刻蚀设备用硅材料产能达到 222 吨(年化后为 444 吨),规划产能达到 540 吨,我们认为公司能够通过现有客户的新 增需求和开拓新客户消化新增产能,除 2019 年行业景气度下降导致产销率有所降低, 2018 年-2022H1 公司产品的产能利用率和产销率均在 90%以上,得到国内外客户的广泛 认可,一度出现供不应求的情况。全球晶圆出货量增加以及先进制程芯片占比提升促进 刻蚀设备用硅材料需求持续增长,同时公司刻蚀设备用硅材料的重要终端客户泛林集团 (非直接客户,通过 Silfex 供货)2020-2022 财年(报表日期为 6 月底)的资本性支出为 2.03/3.49/5.46 亿美元,下游客户的产能扩张为公司销售收入的后续增长提供了有力支撑。 我们预计 2023-2025 年公司刻蚀设备用硅材料销量为 487/540/594 吨,对应同比增速 12%/11%/10%。
6)公司刻蚀设备用硅材料平均单价:2021 年,公司在产能切换的过程中为维护战 略客户合作伙伴关系,采取积极的市场策略和稳健的定价策略,虽然第四季度价格有所 回升,但全年均价较 2020 年度小幅下降。2022 年均价较 21 年略有回升。基于谨慎性原 则,我们假设未来均价呈下降趋势,2023-2025 年公司刻蚀设备用硅材料平均价格为 132.9/132.3/131.6 万元/吨。
7)公司刻蚀设备用硅材料收入:基于前述刻蚀设备用硅材料销量和平均单价的假设, 预测公司 2023-2025 年刻蚀设备用硅材料营业收入分别为 6.48/7.14/7.82 亿元。结合行 业关键假设中对全球刻蚀设备用硅材料需求的预测,2023-2025 年公司刻蚀设备用硅材 料的国际市占率为 17.3%/17.0%/16.9%(假设人民币兑美元汇率为 7),基本保持稳定。
8)公司刻蚀设备用硅材料毛利率:2022 年公司刻蚀设备用硅材料的单位成本虽然 较 21 年略有回升,但是结构上明显改善,单位制造费用和单位直接人工得益于德州基地 的能源和人工价格便宜、新设备和新工艺提高能源和原材料使用效率等因素明显降低, 但是单位直接材料因原材料涨价而明显提高。考虑到未来原材料国产化比例有望提高从 而带来价格优势,毛利率有望改善,我们假设 2023-2025 年公司刻蚀设备用硅材料毛利 率为 48.7%/50.5%/52.2%。
9)公司其他主营业务收入:公司其他主营业务主要为半导体区熔硅单晶,2020 年2022H1 公司其他主营业务收入为 0.22/0.38/0.31 亿元,半导体区熔硅单晶产品收入为 0.18/0.31/0.28 亿元,占比分别为 80%/83%/90%,因此我们预计未来公司其他主营业务 收入的增长主要由区熔硅单晶驱动。公司是国内为数不多能够生产区熔硅单晶的企业, 区熔硅单晶具有高纯度、高电阻率、低氧含量等优点,区熔硅片是制造高压整流器和晶 体管等大功率器件,探测器、传感器等敏感器件,微波单片集成电路(MMIC)、微电子 机械系统(MEMS)等高端微电子器件的核心材料,同时拟将部分募集资金投入公司位 于北京市顺义区总部的汽车芯片用大尺寸区熔硅单晶的研发及生产,以满足公司打造国 内领先的区熔硅晶体研发生产基地的运营资金需求,进一步提升公司区熔硅单晶技术水 平,保持公司在行业内的技术领先优势,为发展 8 英寸区熔硅单晶、拓展区熔高端市场、 推动汽车芯片用大尺寸区熔硅单晶产业化奠定基础。因此我们预计未来公司其他主营业 务收入将受益于区熔硅单晶的发展而快速增长,假设 2023-2025 年公司其他主营业务收 入为 1.02/1.84/2.03 亿元,对应同比增速 50%/80%/10%,其中 2023 年和 2024 年收入 仍保持较高增速的原因是该业务处于发展初期,收入基数较小。
10)公司其他主营业务毛利率:2022 年公司其他主营业务毛利率为 45.49%,考虑 到区熔硅单晶的高技术壁垒以及公司拓展区熔高端市场的发展方向,我们预计未来该业 务的毛利率能够维持当前水平,假设 2023-2025 年公司其他主营业务毛利率为 45.0%/45.0%/45.0%。
(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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