2023年芯碁微装研究报告:打造直写光刻平台,PCB市占率快速提升,泛半导体超高速增长,光伏从0到1
- 来源:国盛证券
- 发布时间:2023/08/28
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芯碁微装研究报告:打造直写光刻平台,PCB市占率快速提升,泛半导体超高速增长,光伏从0到1.pdf
芯碁微装研究报告:打造直写光刻平台,PCB市占率快速提升,泛半导体超高速增长,光伏从0到1。光刻技术对比分析:在微米级应用上,直写光刻可替代传统接近/接触式掩膜光刻。主流光刻技术包括直写光刻和掩膜光刻,其中,掩膜光刻包括接触式、接近式、投影式掩膜光刻。投影式掩膜光刻技术更加先进、精度更高,但是制造难度更大、成本更高。在纳米级领域,投影式掩膜光刻因精度更高,得到广泛应用,如以荷兰ASML、日本尼康等为代表的企业均采用投影式掩膜光刻,主要应用在半导体领域。而在微米级领域,直写光刻因无须使用掩膜版,同时可以实现自动对位、自动校准和自动涨缩,因此生产周期更短、人工环节更少、运营成本更低、精度也能达到要...
1 光刻技术对比分析:在微米级应用上,直写光刻可替代传统 掩膜光刻
1.1 主流光刻技术原理介绍
光刻技术可分为直写光刻和掩膜光刻。掩膜版,又称光罩或光掩膜,是微电子制造过程 中的图形转移工具或母版,用于下游电子元器件行业批量复制生产。根据是否使用掩膜 版,光刻技术主要分为直写光刻和掩膜光刻。
直写光刻:可分为光学直写光刻和带电粒子直写光刻。直写光刻也称无掩膜光刻,是计 算机控制的高精度光束聚焦投影至涂覆有感光材料的基材表面上,无需掩膜直接进行扫 描曝光,在 PCB 领域一般称为“直接成像”。根据辐射源的不同可分为光学直写光刻和 带电粒子直写光刻。
光学直写光刻,包括干涉光刻(IL)、激光直写光刻(LDW/LDI)、基于空间光调 制器的直写光刻技术(SLM)等。 (1)干涉光刻(Interference Lithography,即 IL)。激光干涉光刻技术是一种 基于光学原理的典型无掩膜光刻技术,其光刻图形是通过激光束之间的相互干涉而 生成的,利用双光束或者多光束的一次、多次曝光会产生周期性的图形,如周期性 光栅、阵列孔等,进而满足需求。也就是说,干涉光刻技术就是利用光的干涉与衍 射特性,对光束按一定规律进行组合,从而控制干涉场中的光强分布,经过多次迭 代曝光可以产生复杂的二维图形。比如采用双光束干涉可制备光栅结构,采用三束、 四束等多束激光干涉可制备矩形点阵、蜂窝状图形等。
(2)激光直写光刻(Laser Direct Writing,即 LDW),也称激光直接成像(Laser Direct Imaging,即 LDI)。激光直写光刻(LDW/LDI)是由计算机控制高精度激光束 扫描,在光刻胶上直接曝光写出所设计的任意图形。激光直写光刻(LDW/LDI)系统主 要由激光光源系统、聚焦光学系统、光束或样品的位移控制系统、光强调控系统以及控 制软件系统组成,具体来看包括激光器、声光调制器、投影光刻物镜、摄像机、显示器、 工作台、控制计算机等。在扫描光刻的实现上,主要有扫描振镜(对光束的偏转)和多 轴位移台(对样品位置的控制)两种方式,大多数 LDW/LDI 采用的是两种扫描方式的 组合。同时,LDW/LDI 通常会采用空间光调制器(SLM)作为可编程的数字掩膜(见下 文 SLM 部分)。

(3)基于空间光调制器的直写光刻技术(Spatial Light Modulator,即 SLM)。 SLM 是一种能将光的空间分布进行调制的微型器件,由很多微小单元呈线型或方阵 排列而成。这些单元通过计算机图片生成系统加载数字掩膜板(替代了传统光刻使 用的“物理掩模版”),进而控制空间光调制器来对入射光进行调制和优化,经过调 制的光束所形成的数字光图像会通过投影成像系统到达置于光学平台的基片表面进行光刻曝光,最终得到预想的光刻结构。最常用的几种空间调制器有液晶显示器 件(LCDD)、等离子体显示器件(PDP)和数字微镜器件(DMD)。其中,基于数字 微镜器件(Digital Micromirror Device,即 DMD)的数字掩膜光刻技术的应用最为 广泛,是一种可以进行大批量生产的纯数字化的空间光调制器。
DMD 直写光刻方式可以分为步进式(盖章式)光刻和扫描式光刻。 (1)步进式(盖章式)光刻是在基板上形成首个子曝光区域后,DMD 关闭。然后控制 移动平台运动,当移过与 DMD 等长或等宽的距离后,进入下一个子曝光区域,DMD 重 新加载图案,再一次进行静态曝光。如此反复进行连续性的盖章式光刻,经过多个子曝 光区域的拼接即可实现大面积光刻图形的曝光。 (2)扫描式光刻是指位移工作台与 DMD 图像切换速度相匹配,通过 DMD 的逐帧翻转 与图像数据的逐行输入与输出,实现图像的数据滚动,从而在平台上形成稳定的投影。 具体来看,扫描式光刻曝光方案由图片切割、视频流合成、位移工作台同步等部分组成。 在实际曝光前,待曝光的图片数据需要进行预处理并完成图片的步进切割,生成符合曝 光所需求的帧速率的视频流。当视频流投影滚动时,控制步进电机协调位移工作台匀速 移动,从而保证视频流和位移工作台的同步。以右下图为例,黑色网格是 DMD 微镜关闭 状态,白色网格是 DMD 微镜开启状态,DMD 镜头位置始终保持静止,位移工作台自右 向左匀速移动穿过 DMD 镜头。以 T2 时刻为例,此时位于 D(1,5)处的 DMD 微镜处 于开启状态,对应曝光点为平台上的 S(1,2)位置。当衬底平台继续向左移动至 T3 位 置时,视频流同步投影,通过投影像素的平移,保证投影图片同衬底平台位置相对不变。 此时曝光点除了 S(1,2),还包括 S(1,3)和 S(2,3)。当平台经过从 T1 到 T9 的 不同曝光时间段后,逐渐形成了基板的曝光区域,最终基板上的所有累积曝光点获得的 曝光都为沿扫描方向开启像素的曝光之和。
基于 DMD 的直写光刻系统一般由匀光照明系统、DMD 数字微镜系统、投影系统 和工件台系统四部分组成。曝光光源的出射光通过照明系统的准直匀化,以一定角 度入射到 DMD 上,经 DMD 调制后形成特定的“数字掩膜”图案投影到投影系统, 通过投影系统将来自 DMD 的带有“数字掩膜”信息的光束缩小投影到涂覆了光刻 胶的基片表面,最后通过显影、烘烤等完成光刻。
带电粒子直写光刻,包括电子束光刻(EBL)、聚焦离子束光刻(FIB)。 (1)电子束光刻(Electron Beam Lithography,即 EBL)。电子束光刻(EBL) 是利用电子枪所产生的电子束,通过电子光柱的各极电磁透镜聚焦、对中、各种象 差的校正、电子束斑调整、电子束流调整、电子束曝光对准标记检测、电子束偏转 校正、电子扫描场畸变校正等一系列调整,最后通过扫描透镜根据电子束曝光程序 的安排,在涂布有光刻胶的基片表面上扫描出所需要的图形。
(2)聚焦离子束光刻(Focused Ion Beam,即 FIB)。离子束光刻(Ion Beam Lithography,即 IBL)可分为投影式离子束光刻(即 MIB,使用掩膜版)和聚焦离 子束光刻(即 FIB,不使用掩膜版)。聚焦离子束光刻(FIB)是一种无掩膜、无电阻 的扫描光刻技术,在电场和磁场的作用下,将离子束聚焦到亚微米甚至纳米量级, 通过偏转系统和加速系统控制离子束,实现微细图形的检测分析和纳米结构的无掩 模加工。聚焦离子束曝光与电子束曝光本质上是一致的,不同的是前者使用离子束 而不是电子束来写入图案。由于离子质量远大于电子,因此散射率较低,使得聚焦 离子束曝光能够获得更高的分辨率和灵敏度。其离子源主要为液态金属(原子量较 重可产生更高的溅射产率),其中最常使用的为镓(熔点较低)。聚焦离子束光刻(FIB) 系统的功能十分强大,可以实现溅射刻蚀、诱导沉积、离子注入、扫描成像四种功 能。
掩膜光刻:是由光源发出的光束经掩膜版在感光材料上成像。具体可分为接触式光刻, 接近式光刻,投影式光刻。 接触式光刻。接触式光刻中掩膜版与光刻胶表面完全接触,再进行曝光,曝光后曝 光区域和未被曝光区域的光刻胶有着不同的化学变化,通过显影液的作用,可以区 分出曝光区域和未曝光区域,实现曝光图案到光刻胶的转移。
接近式光刻。接近式光刻其曝光过程和接触式曝光一样,只是在掩膜板和表面涂有 光刻胶的基板之间的距离上有差别:保持了数微米至几十微米的间隙,然而这种间 隙(通常为 10-50µm)能造成光衍射误差,使得接近式光刻的分辨率降低。
投影式光刻。投影式光刻通过透镜系统缩放掩膜图案至衬底表面,成像质量与掩膜 至衬底的距离无关,仅受光学成像系统影响,几乎克服了接触式曝光和接近式曝光 中的常见问题。投影式光刻可分为步进重复式投影光刻机(DSW)和步进扫描式投 影光刻机(SCANNER)。

1.2 主流光刻技术特征对比:直写光刻更灵活、适用范围更广
掩膜光刻:相较于接触式光刻和接近式光刻技术,投影式光刻技术更加先进、精度更高。 接触式光刻:由于掩膜版与光刻胶的相互接触,光刻胶会对掩膜版进行腐蚀,因此接触 式曝光的掩膜版使用时间比其他二者短。其优缺点都很明显:光的干涉较小、分辨率高, 但是掩膜版易被污染损坏、图形质量容易受影响。 接近式光刻:接近式光刻一定程度上解决了接触式光刻掩膜版易受损的问题,但这一 间隙也影响了光学成像的质量。由于衍射效应的存在,接近式曝光方式的分辨率依然无 法提高。 投影式光刻:投影式光刻的优势在于既能避免掩膜版和光刻胶的接触,也能减少衍射效 应的影响,从而延长掩膜版寿命,提高光刻分辨率。 投影式光刻更加先进、精度更高,但是制造难度更大、成本更高。投影式光刻技术与直 写光刻技术是当前产业中分工明确的两类光刻技术,其中投影式光刻拥有更高的线宽分 辨率、精度和生产效率,如重复式投影光刻和步进扫描式投影光刻的分辨率通常在十几 纳米至几微米之间。在半导体领域,以荷兰 ASML 为代表,主要采用的是投影式光刻中 的微缩投影技术。在平板显示领域,以日本尼康为代表,主要采用的是投影式光刻中的 大幅面投影技术。
直写光刻:可替代微米级接触/接近式掩膜光刻,替代投影式掩膜光刻仍存精度问题。直 写光刻是微纳光刻的重要分支,它既具有投影光刻的技术特点,如投影成像技术、双台 面技术、步进式扫描曝光等,又具有投影光刻所不具有的高灵活性、低成本以及缩短工 艺流程等技术特点,在微米级的应用上,直写光刻可以替代传统的掩膜光刻。虽然与投 影式光刻中制造芯片前道工序所用的 EUV(7nm 及以下先进制程)和 DUV(10nm 以上 及老旧制程)相比,直写光刻技术的先进性和精度不及前者,但直写光刻技术的应用领 域更加广泛,具有更高的灵活性和广泛适应性。与传统曝光技术相比,直写光刻设备具 备无需使用底片,实现曝光工艺的绿色化生产、生产周期短、减少人工环节,通过联机 自动化系统实现智能化生产等多方面优势。
1.3 公司为国内直写光刻设备龙头,研发技术实力强劲
芯碁微装立足直写光刻技术,核心技术体系完善,定增募集资金加码技术创新。目前, 芯碁微装在激光直写光刻(LDW/LDI)和基于空间光调制器光刻技术(SLM)中领跑全 国,解决了图形拼接、大量级图形数据生成和高速实时无失真传输、不同曝光镜头光刻 线宽一致性等问题,不断为全球市场提供新型高精度低成本的图形化解决方案。公司在 微纳直写光刻核心技术领域积累了丰富的技术成果,涵盖系统集成技术、光刻紫外光学 及光源技术、高精度高速实时自动对焦技术、高精度高速对准多层套刻技术、高精度多 轴高速大行程精密驱动控制技术、高可靠高稳定性及 ECC 技术、高速实时高精度图形处 理技术以及智能生产平台制造技术等八大核心技术。截至 2022 年 9 月末,公司累计获 得授权专利 128 项,直写光刻设备的总装机量超过了 800 台,具有丰富的产业化应用经 验。2022 年公司向特定对象发行 A 股募集资金用于“直写光刻设备产业应用深化拓展项 目”及“关键子系统、核心零部件自主研发项目”等,持续加码核心设备研制能力。截 至 2022 年 12 月底,公司年产能约为 230 台/套,2019-2021 年度产量分别为 107 台/ 套、116 台/套以及 186 台/套,年复合增长率为 31.85%。
2 PCB 业务:传统替代&国产替代双轮驱动,公司增长动力充 足
2.1 下游需求:消费电子周期底部,AI 带动服务器、通信等板块高增长
PCB 产业整体趋势向稳。作为“电子产品之母”,据 Prismark 的统计数据,2022 年全球 PCB 产业总产值达 817.41 亿美元,同比增长 1.01%,预计 2022 至 2027 年之间,全球 PCB 行业产值将以 3.8%的年复合增长率增长,到 2027 年将达到 983.88 亿美元。中国 市场方面,得益于全球 PCB 产能向中国转移以及下游产业的迅速发展,2021 年中国 PCB 的市场规模出现了显著的增长,达 3001.39 亿元,同比增长 24.59%。目前来看,虽然 全球消费电子和汽车行业需求疲软,对 PCB 行业造成了一定的压力,但得益于消费电子 的底部复苏、以及 AI 带动算力需求的背景下,服务器、通信等下游板块高增长,根据 Prismark 预测,2023 年中国 PCB 产值仍然会维持高位,预测产值为 3096.63 亿元。 中国大陆仍保持 PCB 核心市场的地位。从中国市场占全球市场规模来看,Prismark 数 据显示,中国大陆 PCB 产值占全球 PCB 总产值占比已由 2014 年的 45.64%上升到 2021 年的 54.64%。从 2016 年开始,中国大陆 PCB 市场占全球产值比例开始在 50%以上, 2022 年占全球的 53.28%保持首位。据 Prismark 预测 2022-2027 年中国大陆地区 PCB 产值复合增长率约为 3.3%,预计到 2027 年将达到 511.33 亿美元,保持稳健增长。
PCB 下游多板块需求强劲,消费电子周期底部复苏,服务器、通信等板块高增长。根据 华经产业研究院发布的《2022-2027 年中国消费电子行业发展前景及投资战略咨询报告》 显示,全球消费电子市场规模在 2020 年受疫情影响而有所下滑,市场规模为 9827 亿美 元。但随着新兴技术如 5G、VR、物联网等的发展和应用,全球消费电子市场将呈现复苏 态势,全球消费电子市场规模有望在 2023 年恢复到 11081 亿美元的水平。
服务器板块高增长:AI 快速发展带来的大算力时代,激发 HDI、类载板、IC 载板等 中高端 PCB 板需求,也激发了对服务器等数据存储板块的需求。根据中商产业研究 院,我国服务器市场规模由 2019 年的 182 亿美元增长至 2022 年的 273.4 亿美元, 复合增长率约为 14.5%,预计 2023 年将增至 308 亿美元。据 Prismark 预测,从全 球 PCB 各应用领域来看,应用于服务器的 PCB 产值在 2026 年将达到 125.74 亿美 元,占比将达 12%,2021 年-2026 年的复合增长率为 10.0%。由于服务器的算力 提升主要依靠 CPU、芯片和总线,而 PCB 是 pcle 总线的关键组件,总线的升级对 于 PCB 的层数和介电损耗有要求,因而服务器 PCB 的层数增加和其它性能的升级 也会同步推动 HDI、类载板、IC 载板等中高端 PCB 的需求。
通信板块需求增长:根据工信部《2022 年通信业统计公报》,2022 年全国移动通信 基站总数达到了 1083 万个,其中 5G 基站占比达到了 21.3%,较上年末提高了 7 个百分点,5G 基站相比 4G 基站,PCB 的用量有显著的提升,同时对高频高速 PCB 的需求增加,对通信用 PCB 来说,有望带来产量和价格的双增长。据 Prismark 数据 统计,应用于有线通讯基础设施和无线通讯基础设施领域的 PCB 产值在 2021-2026 年的复合增长率分别为 5.3%和 5.6%。

2.2 技术趋势:PCB 行业高端化,直写光刻技术适配性更高
PCB 行业呈现高端化趋势,产品结构不断迭代升级。随着 5G 时代、AI 大算力时代、云 计算等来临,催生着 PCB 下游需求如通信、数据存储、手机等多板块高增长。随着下游 电子产品如智能手机、服务器等产品向便携、轻薄、高性能等方向发展,PCB 产业逐渐 向高密度、高集成、细线路、小孔径、大容量、轻薄化的方向发展。PCB 产品结构根据 终端需求不断演进,HDI、类载板、IC 载板等中高阶 PCB 产品的市场份额不断提升,据 Prismark 数据统计,到 2025 年,HDI、柔性板、类载板等占比将达到 52.6%,可见中高 端 PCB 产品成长空间较大。
中高端 PCB 产品朝向精细化发展,曝光工艺精度要求不断提升。据中国台湾电路板协会 (TPCA)发布的中国台湾 PCB 产业技术发展蓝图,到 2021 年,中高端 PCB 产品的曝光 精度要求将有较大提升,其中多层板最小线宽从 40μm 提升至 30μm;HDI 板最小线 宽从 40μm 提升至 30μm;柔性板最小线宽从 20μm 提升至 15μm;IC 载板最小线宽 从 8μm 提升至 5μm。
PCB 呈中高端化趋势,直写光刻相比传统曝光优势明显。根据 PCB 制造步骤,内外层电 路以及阻焊环节均需要使用 PCB 曝光设备。随着下游需求持续演变和技术发展,直写光 刻设备优势凸显。基于下游需求的发展演变,HDI、柔性板、类载板等中高端 PCB 产品 需求不断提升,日益窄小的线宽/线距对图形成像精度、对位精度、以及成品率要求不断 提升,越多层(复杂)、越先进的板对直写光刻技术的需求也会更明确。为了迎合精细线 路制作需求,直写光刻技术凭借在光刻、对位精度等指标上的优势表现,以及更短周期、 更低成本、更为环保和自动化的特点使 PCB 产品性能突出、更加可靠,在中高端 PCB 制 造领域内具有较为成熟的市场应用。
在阻焊层曝光上传统曝光精度难以满足要求,存在直写光刻(LDI)对传统菲林掩膜光 刻的替换趋势;在线路层曝光上激光直写光刻(LDI)为主流技术方案并实现基本渗透。
在阻焊层曝光上,以掩膜光刻为主,因此具备 LDI 传统替代逻辑。随着半导体器件 的小型化、精密化发展,PCB 焊盘阻焊桥制作空间减小,对阻焊层曝光的精度要求 随之提升,传统的菲林绿油曝光精度难以满足要求,会因各种曝光不良降低良品率, 从而为直写光刻设备的市场渗透提供了机遇。具体来看,以前阻焊的线宽是 150 微 米,焊桥是 75-80 微米,可以使用菲林掩膜光刻;现在阻焊开窗到 70-80 微米,焊 桥大部分在 40-50 微米,极端的在 35 微米,直写光刻更加适配。菲林掩膜板路线 75μm 以下的就不能运用了,75μm 以下需要运用直写光刻。因此,虽然存量老产能 还是掩膜光刻较多,但目前阻焊的新增产能大多数使用的是直写光刻,直写光刻具 备传统替换逻辑。
在线路层曝光上,激光直写光刻(LDI)演变为主流技术方案。在 PCB 曝光中,掩 膜曝光技术基本只运用于防焊领域,线路层曝光的激光直写光刻(LDI)为主流技术 方案实现基本渗透,这是由于从直写光刻的技术特点来看,直写光刻可以实现自动 对位、自动校准和自动涨缩。比如基板的温度变化会造成对位偏移、图形变化,但 直写可以识别实际变形量并做到实时修改曝光图形从而解决自动涨缩问题,这点在 生产高阶 PCB 产品时十分重要。
直接成像可分为激光直接成像(LDI)以及非激光的紫外光直接成像(如紫外 LED 直接成像 UVLED-DI),前者主要应用于线路层曝光,后者主要应用于阻焊层曝光。两者在 线路层曝光和防焊层曝光上的技术难度并没有高低之分,仅技术的侧重点不同。
线路层:线路层是 PCB 的基础核心层,其加工精度和质量直接影响到整个电路板的 性能和可靠性。从直接成像曝光设备来看,激光直接成像 LDI 的光是由紫外激光器 发出,主要应用于 PCB 制造中线路层的曝光工艺。线路层曝光对曝光的线宽精细 度、对位精度具有较高要求。
阻焊层:阻焊层是一种覆盖在电路板表面的保护层,PCB 阻焊层曝光设备确保了电 路板表面的阻焊层质量和精度,从而提高 PCB 的稳定性和可靠性。从直接成像曝光 设备来看,紫外 LED 直接成像技术(UVLED-DI)的光是由紫外发光二极管发出,主 要应用于 PCB 制造中阻焊层的曝光工艺。防焊层曝光对产能效率和线路板表面质 量具有较高要求。
2.3 市场规模与竞争格局:PCB 曝光设备市场空间大,公司为国内领军者
终端需求驱动下游 PCB 制造行业竞相扩产,进而驱动 PCB 曝光设备市场规模持续扩张。 5G、人工智能、大数据、物联网、服务器存储等行业的蓬勃发展和逐步渗透给 PCB 产品 的需求提供动力,下游 PCB 制造行业具备良好市场增长前景。下游 PCB 制造行业中多家 代表企业纷纷扩产,2018-2022 年中国 PCB 制造行业 TOP10 企业固定资产复合增速平 均值可达 17.65%。下游扩产计划有利于拉动上游 PCB 曝光设备行业市场规模保持增长 态势,PCB 曝光设备行业市场规模从 2019 年的 57 亿元增长至 2022 年的 98 亿元,2019- 2022 年的复合增长率为 19.80%;据 Uresearch 预测数据表示,预计到 2027 年,中国 PCB 曝光行业市场规模将高达 173 亿元。这一持续上涨态势在线路层和阻焊层也同样有 所体现: 线路层:PCB 线路层曝光设备行业市场规模占 PCB 曝光设备行业总市场规模的 77% 左右,从 2019 年的 44 亿元持续增长至 2022 年的 76 亿元,2019-2022 年的复合 增长率为 19.98%。 阻焊层:PCB 阻焊层曝光设备行业市场规模占 PCB 曝光设备行业总市场规模的 23% 左右,从 2019 年的 13 亿元持续增长至 2022 年的 22 亿元,2019-2022 年的复合 增长率达到 19.17%。

在PCB高端化趋势与阻焊层技术迭代趋势下,PCB阻焊层直写光刻市场增长动力加强。 掩膜光刻设备:以 IC 载板为代表的高端 PCB 产品现逐步采用直写光刻技术,其他 领域仍采用菲林曝光技术,且菲林曝光设备较直接成像设备单价更低,因而 PCB 阻 焊层菲林曝光设备行业市场规模较小,仅占 PCB 阻焊层曝光设备市场规模的 40% 左右,2022 年市场规模仅为 9 亿元。 直写光刻设备:近年来下游 PCB 制造行业企业招投标情况表明,大型制造商所采购 的 PCB 曝光设备中直写光刻设备占比有所提升,且上游大多数代表性 PCB 曝光设 备厂商如 Orbotech、ORC、芯碁微装、大族数控、江苏影速、源卓微纳等均致力于 推进 PCB 阻焊层直写光刻设备,因而 PCB 阻焊层直接成像设备市场规模逐年上升, 从 2019 年的 8 亿元增至 2022 年的 13 亿元,占 PCB 阻焊层曝光设备市场规模的 60%左右。
随着 PCB 产能向中国大陆地区转移,我国直接成像设备市场规模快速增长。根据 QY Research 数据,全球 PCB 市场直接成像设备产量在 2017 年为 499 台,预计至 2023 年, 全球 PCB 市场直接成像设备产量将达到 1588 台,复合增长率为 21.28%。同时,中国 PCB 市场直接成像设备产量从 2017 年的 134 台增至 23 年的 981 台,复合增长率为 39.35%,超过相应全球复合增长率。从 2021 年起,中国 PCB 市场直接成像设备占全球 比例均位于 56.27%以上,是最大的 PCB 直接成像设备市场。
PCB 领域内直写光刻设备的国产替代效应日益凸显,芯碁微装领衔国内直写光刻市场。 高端装备行业属于技术密集型行业,具有产品系列多、研发投入大、研发周期长、产业 化验证难度高、下游应用拓展潜力大等特点,技术壁垒较高。中国 PCB 曝光设备行业起 步较晚,多年来国际头部厂商如以色列 Orbotech、日本 ORC、ADTEC、SCREEN 等品牌 凭借先发优势在全球市场占有率较高。但随着 PCB 制造产能逐步转移至中国大陆地区, 为中国发展 PCB 曝光设备提供了良好的市场空间及产业配套基础,国内许多企业如芯碁 微装、大族激光、江苏影速、天津芯硕、中山新诺也在加大对直写成像设备的研发。内 资中芯碁微装表现更为突出,在全球 PCB 直接成像设备收入格局中,Top3 分别为以色 列 Orbotech、日本 ORC 和芯碁微装,并且芯碁微装占比不断提高,从 2018 年的 4.05% 增至 2021 的 8.10%。
线路层曝光设备中:2022 年,以色列 Orbotech 占中国 PCB 线路层曝光设备市场份 额比重约 6%-7%左右,国内厂商中,芯碁微装以 4%-6%的市场份额位居前列。
阻焊层曝光设备中:2022 年菲林曝光设备市场竞争格局中,科视光学以 20%-22% 的市场份额位居市场首位;中国台湾至圣凭借 8%-11%的市场份额位列第二;日本 ADTEC 以 6%-8%的市场份额排列第三,但仍约有 52%的市场份额被诸多外资厂商 占据。2022 年直接成像曝光设备市场竞争格局中,SCREEN 凭借约 13%-18%的市 场份额占据中国 PCB 阻焊层直接成像曝光设备市场第一;Orbotech 以 13%-16%市 场份额位列市场第二;源卓微纳、科视光学、新诺科技、芯碁微装、大族数控、江苏 影速等国内企业市场占有率合计在 23%-29%之间。总体而言,目前在中国 PCB 阻 焊层直接成像曝光设备领域,外资 SCREEN、Orbotech 处于领先位置,本土领先企 业呈追赶态势,但国内企业具有良好的替代效应发展空间,随着国内企业技术不断 精进,未来有望抢占现有外资企业的市场份额。
2.4 公司产品竞争力凸显,切入鹏鼎加强大客户布局,积极开拓海外市场
公司 PCB 业务增速远超行业增速,具备强阿尔法属性。从营业收入来看,2022 年公司 PCB 业务营业收入达 5.27 亿元,同比增长 26.94%,2020-2022 年 PCB 业务营收复合增 长率为 36.95%;2022 年中国 PCB 曝光设备行业增速为 15.29%;同行大族数控 2022 年营收增速为-31.72%,对比可见,芯碁 PCB 业务增速远远超过行业增速,具备强阿尔 法属性。以毛利率来看,公司 PCB 业务毛利率从 2018 年的 53.04%下滑至 2022 年的 37.90%,近几年略有下滑,主要原因是新产品在生命周期早期,毛利率略高,随着逐渐 量产,下游客户采购量提升,公司给予部分客户批量采购价格;此外,公司于 2021 年下 半年开始推广中阶产品(精度 30-40μm),整体毛利率略微下滑。公司不断推进产品更 新换代,相应推出 NEX 防焊系列等新产品,在技术与创新、产品应用场景、客户资源与 市场开拓方面具备核心竞争力,不断深化阻焊层设备应用,切入头部客户鹏鼎实行大客 户战略,积极开拓海外市场,不断扩展发展空间。
2.4.1 公司 PCB 直写光刻设备布局丰富、不断迭代升级,竞争优势凸显
公司 PCB 直写光刻产品布局全面且性能出色。芯碁不断将直写光刻技术打造成平台型 技术,在 IC 载板、类载板、柔性板、HDI 等中高阶 PCB 涉及的线路层曝光和阻焊层产 业化应用中不断优化产品布局。根据使用发光元件的不同,直接成像设备可分为激光直 接成像(LDI)设备(主要应用于线路层曝光)和非激光的紫外光直接成像设备(主要应 用于阻焊层曝光)。公司 PCB 激光直接成像设备主要含 MAS 系列、RTR 系列、FAST 系 列,紫外光直接成像设备主要含 NEX 系列、DILINE 系列。公司主要产品及应用领域如 下:
MAS 系列:包含 MAS12、MAS15、MAS25、MAS35。MAS 系列是业界领先的适用 于 HDI、高阶 HDI 和 SLP 量产的直接成像 DI 系统,搭配高剂量干膜实现高产能。 该系统采用 DMD 技术,通过高精度的资料解析能力,实现精细线路优异的线宽一 致性和边缘粗糙度,在保证最佳品质的同时,可降低整体运行成本。
RTR 系列:包含 RTR8/8T、RTR12/12T、RTR15/15T、RTR25/25T、RTR35/35T。 RTR 系列是业界领先的卷对卷直接成像解决方案,适用于卷对卷曝光制程。 该系统 采用 DMD 技术,通过高精度的资料解析能力,最小可实现 8μm 精细线路及优异 的线宽一致性和边缘粗糙度。
FAST 系列:主要是 FAST35。FAST35 是业界领先的适用于多层板量产的直接成像 系统,占地尺寸小,搭配传统干/湿膜实现高产能。该系统采用 DMD 技术,通过高 精度的资料解析能力,实现 35μm 线路优异的线宽一致性和边缘粗糙度。
NEX 系列:包含 NEX40、NEX50、NEX60。NEX 系列是高性能直接成像防焊 DI 产 品,采用高功率曝光光源,结合高功率成像和高精度定位系统,适用于非白油防焊 油墨。为多层板、HDI、软硬结合板、软板和 IC 载板的防焊制程提供高产能、高精 度,高品质开窗/焊桥/侧蚀的解决方案。
DILINE 系列:包含 DILINE-MAS、DILINE-NEX、DILINE-FAST35。该系列为直接 成像联机自动线,为自动化和智能化 PCB 工厂提供解决方案,适用于软板/软硬结 合板、HDI 板、多层板和单双面板等线路及阻焊制程,提高产能及效率。
核心性能指标表现出色,产品布局覆盖面更广,定向增发加码产品技术创新和应用场景 扩展。公司深耕 PCB 领域,其 PCB 直写成像设备在对位精度、最高产能、景深、最小焊 桥等核心性能指标方面具备技术优势,支撑产品不断迭代升级朝精细化路线发展。2022 年公司向特定投资者发行股票募集总额不超过 7.98 亿元的资金用于包含“关键子系统、 核心零部件自主研发项目”在内的项目建设,该项目旨在进一步丰富公司的核心技术体 系,提升公司直写光刻设备核心技术竞争力,同时降低对进口关键子系统、核心零部件 的依赖,提升产品综合市场竞争力。此外,公司注重深化直写光刻设备在 PCB 阻焊领域 的产业化应用,逐步挖掘阻焊领域增量空间,NEX 系列正是公司面向 PCB 高端阻焊市场 开发出的产品,同时本次募投项目也规划了开窗为 30μm/50μm 的产品以满足后期进一 步升级迭代需求。
公司具备产品性价比和本土服务优势,在快速服务、响应和差异化上竞争优势明显。
专业团队具备本土服务优势。由于下游厂商对 PCB 直写光刻设备具有较高的性能和 稳定性要求,因此对设备的调试、维保等服务的要求比较高,公司拥有专业技术服 务团队,设有深圳分公司、苏州子公司、中国台湾办事处、江西办事处等,能够覆 盖我国 PCB、泛半导体等电子信息产业集中的华南、华东、华中、华北和中国台湾 等区域。相比德国 Heidelberg、以色列 Orbotech、日本 ORC 等国外竞争厂商,可 以凭借本土服务优势,能够为国内客户提供更为迅速、及时的技术支持与服务。
产品部分指标比肩超过国际厂商,具有较强竞争力。在线路层和阻焊层曝光工艺的 直接成像设备核心性能指标对比分析中,芯碁的部分指标比肩甚至超过国际厂商, 具有较强的产品竞争力。比如在最小线宽在 10μm 左右的线路曝光工艺的直接成像 设备类别下,芯碁的最小线宽为 6μm,只落后于日本 ORC、SCREEN 两家企业,而 与日本 ADTEC 持平,领先于以色列 Orbotech、无锡影速、天津芯硕;在最小线宽 为 35μm 左右的线路曝光工艺的直接成像设备核心性能指标对比下,芯碁以高达 480 面/小时的产能效率领先所有可比公司竞品;在最小焊桥为 50μm 左右的阻焊曝 光工艺的直接成像设备对比分析中,芯碁以 270 面/小时的产能效率领先于竞争对 手 Orbotech 和日本 SCREEN。在 PCB 高阶市场,公司可直接对标国际竞争对手, 以产品优异性能及本地化服务优势攻占高端市场;在 PCB 中低阶市场,推出以性价 比、可靠性、稳定性为优势的新产品占据低端市场,不断运用差异化竞争策略放大 产品优势。
2.4.2 客户资源丰富,切入头部客户鹏鼎控股加强大客户布局,实现百强 PCB 客户全覆盖
公司客户资源丰富,为后续业务的持续拓展奠定坚实的基础。近年来,公司市场占有率不断 提升,高性能产品加持国内市场优势,公司凭借具有较强竞争力的产品及优秀的销售团队不 断开拓下游市场,建立了完善的销售、技术和服务网络,包括台资企业、港资企业和内资企 业。2022 年推出头部客户策略,深化了与生益电子、胜宏科技、定颖电子、沪电股份等客户 的合作,与各大客户建立了长期、稳定的合作伙伴关系,具有较高的客户粘性,为公司后续 业务的持续拓展奠定了坚实的基础。
新增头部客户鹏鼎控股,加强大客户布局,实现百强 PCB 客户全覆盖。2022 年公司实行大 客户战略,切入头部客户鹏鼎控股,实现客户 PCB 百强全覆盖。鹏鼎控股连续多年位列全球 最大 PCB 生产企业,作为行业龙头,制造基因优越,客户资源优质,发展势头强劲,具备 PCB 领域内的绝对竞争优势。作为第一个进入其供应链的国产设备供应商,获得国际头部客户鹏 鼎的订单将为公司注入新的强大增长动力。
鹏鼎控股 PCB 生产规模连续五年全球第一,作为行业龙头制造基因优越,具有绝对竞 争优势。公司间接控股股东为中国台湾上市公司臻鼎控股,2016 年臻鼎控股股权重组, 鹏鼎控股承接了母公司所有 PCB 业务,制造基因优越。据中国电子电路协会(CPCA) 中国电子电路排行榜,鹏鼎控股连续多年位列中国第一,PCB 产值规模常年领先。此外, 根据 Prismark 公布的 2018 至 2022 年以营收计算的全球 PCB 企业排名,2017-2021 年 鹏鼎控股连续五年位列全球最大 PCB 生产企业。同时,根据 Prismark 2023 年 2 月对全 球 PCB 企业营收的预估,鹏鼎控股 2022 年继续保持全球第一。
鹏鼎控股产品类型丰富,客户资源优质,发展势头强劲。鹏鼎作为全球范围内少数同时 具备各类 PCB 产品设计、研发、制造与销售能力的专业大型厂商,拥有优质多样的 PCB 产品线,主要产品范围涵盖 FPC、HDI、RPCB、Module、SLP、MiniLed、RigidFlex 等多 类产品,并广泛应用于通讯电子产品、消费电子及计算机类产品以及汽车、服务器等产 品,具有全方位的 PCB 产品一站式服务平台。此外,PCB 中高端化趋势为鹏鼎提供优秀 发展赛道,高阶产品渗透率的提高使得鹏鼎的龙头企业优势凸显。自鹏鼎成立以来,持 续与全球领先的电子品牌客户合作:包括苹果、诺基亚、vivo、oppo、小米、谷歌、华 为、戴尔、惠普、松下、特斯拉等一线品牌,拥有优质的客户资源。

2.4.3 伴随 PCB 产能转移至东南亚,公司积极开拓海外市场
伴随 PCB 产能转移至东南亚,公司积极开拓海外市场。由于国际贸易摩擦,PCB 产业存 在向东南亚等国家转移的趋势。随着一带一路、RCEP 等政策倡导,东南亚在 PCB 产业 链的投资政策、市场潜力、人工成本优势逐渐凸显,越来越多的日本、韩国、中国台湾、 中国大陆 PCB 企业开始在东南亚投资建厂,而泰国、越南和马来西亚等国拥有场地申请 方便、地租较低、税负较低等成本优势。包括沪电股份、奥士康、中京电子、四会富仕、 中富电路、明阳电路、胜宏科技在内的一大批 PCB 企业纷纷计划在泰国、越南等地建厂, PCB 产业向东南亚转移的趋势将持续激发对公司 PCB 直写光刻设备的需求。在此背景下, 当前公司产品技术节点、品质要求均已达到全球领先水平,海外市场进展迅速,直写光 刻设备成功销往日本、越南。2023 年 5 月,公司与日本 VTechnology 达成战略合作,其 成为芯碁微装设备的日本代理商,和 Vtechnology 合作将使得芯碁微装立足日本市场, 加强面向东南亚等海外市场的辐射能力。
全球半导体市场持续发展,半导体设备需求不断增长。根据 SEMI 数据显示,2022 年全 球半导体设备市场规模为 1076.4 亿美元,创下历史新高,同比增长 4.9%。2023 年 Q1 全球半导体设备出货额为 268 亿美元,相比 2022 年 Q1 同期增长 9%,一季度全球半导 体设备出货强劲。从国内来看,中国大陆连续第三年成为全球最大的半导体设备市场, 叠加国产替代化进程的不断加深,对半导体设备的需求也不断上升。2017-2022 年中国 半导体设备市场规模呈波动上升状,从 2017 年的 82.3 亿美元增至 2022 年的 282.7 亿 美元。
3 泛半导体:布局范围广、行业空间大,公司业绩翻倍增长
3.1 IC 载板:空间广阔,芯碁为国产替代领军者
IC 载板核心功能为承载 IC,类型多样。IC 载板即 IC Substrate,又称封装载板或封装 基板,用于承载 IC,内部布有线路用以导通芯片与电路板之间讯号,除了承载的功能之 外,IC 载板还有保护电路、专线、设计散热途径、建立零组件模块化标准等附加功能, 被广泛应用于 BGA、Flip Chip、2.5D/3D 封装等先进封装工艺中,是先进封装领域的重 要材料。在类别上,IC 载板可按封装工艺、基板材料、应用领域进行分类。按封装工艺 可分为引线键合封装基板(WB)和倒装封装基板(FC);按基板材料可分为刚性封装基 板、柔性封装基板和陶瓷封装基板;按应用领域可分为存储芯片封装基板(eMMC)、射 频模块封装基板(RF)、处理器芯片封装基板(WB-CSP、FC-CSP)、微机电系统封装基板 (MEMS)以及高速通信封装基板。
IC 载板市场日、韩、台主导,但国产设备进口替代不断提速。在技术发展上,IC 载板最 初起源于日本,后产能转移至韩国和中国台湾,大陆则起步较晚。但近年来,IC 载板国 产设备进口替代趋势明显、进展加速,行业迎来良好发展契机。 从业务领域来看,日、韩、台企主导趋势明显,陆资企业多元化、高端化有待发展。 日本退出中低端市场,主要转向了高端封装基板领域,主导 FC-BGA 和 FC-CSP 等 高端封装产品。韩国与中国台湾在 IC 载板低至高端领域都有覆盖,其中中国台湾拥 有全球 65%的晶圆代工产能。中国大陆 IC 载板企业主要集中于入门类和一般类, 其中多数企业有外资背景,如有台资背景的昆山南亚、苏州新兴、苏州京朔。大陆 本土陆资企业主要是兴森科技、深南电路和珠海越亚。 从市场份额来看,IC 载板市场行业集中度较高。根据 Prismrak 统计数据显示,2020 年全球前十大包装基板企业占据 80%以上的市场份额,其中前三大 IC 载板企业为 中国台湾的欣兴电子、Ibiden、三星机电,分别占据 15%、11%、10%的市场份额。 从国产替代看,中国大陆 IC 载板产值呈现快速增长趋势,国产替代进程加速。近 年来,一方面,我国装备制造技术水平不断提高,并依托于广阔的本土市场,不断 提升国产替代能力,未来有望填补国内市场缺口。另一方面,受疫情及贸易摩擦影 响,半导体供应链安全及设备自主化迫在眉睫,IC载板国产替代诉求急迫。2020年, 中国大陆 IC 载板产值约为 14.8 亿美元,占全球份额 14.5%,内资企业产值约为 5.4 亿美元,占全球份额 5.3%,存在巨大替代空间。
本土直写光刻设备在 IC 载板领域的国产替代空间广阔。目前全球 IC 载板直写光刻设备 市场主要市场份额仍由日本 ADTEC、ORC、SCREEN、以色列 Orbotech 等厂商占据。从 市场规模上看,2022 年中国封装基板市场规模达 201 亿元,同比增长 1.5%。根据中商 产业研究院预计,2023 年将达 207 亿元,增速 3%。从产量上看,中国封装基板产量呈 现逐年上升的态势。2022 年产量达 138.1 万平方米,同比增长 11.73%。预计 2023 年 将达 151.5 万平方米,增速 9.7%。

国内厂商积极布局,国产份额有望提升。国产设备由于具备区位优势、响应速度快、性 价比高,获得了越来越多的客户选择。目前,国内本土企业正积极导入高端系列产品, 深南电路、珠海越亚、兴森科技等本土企业均在积极推进封装基板扩产,预计将在 2023- 2025 年集中释放产能,有望进一步催生高端直写光刻设备需求。
技术优势趋显,公司 MAS 系列部分产品已接近或超越全球头部企业。针对 IC 载板领域, 公司具有丰富的产业化成果,在 IC 载板防焊上有 NEX50、NEX40 产品,在 IC 载板线路 上有 MAS 系列产品,其中的 MAS6 和 MAS8 产品用于精细化要求高的 IC 载板领域,可 分别实现 6μm 和 8μm 的高度解析。以 MAS6 为例,其最小线宽/线距达到 6 微米,对 位精度达到±5μm,产能 72 面/h,资料处理精度为 0.35μm,已接近或超越部分 ADTEC、 SCREEN、ORC、Orbotech 等全球头部企业竞品。公司的 IC 载板直写光刻设备均采用先 进的 DMD 技术,可使镭射光束在不同种类的感光膜上曝光。MAS 系列产品均可适用于 多种靶点、多种涨缩模式、多种变形模式,同时还能实现全自动连线生产。除此之外, 公司也在规划 4μm 的 IC 载板直写光刻设备,以便满足未来市场的技术发展需要。
性价比及本土服务优势明显,下游市场广泛认可,销售收入持续增长。与 Orbotech、ORC 等全球头部企业相比较,在中国大陆市场,公司具有较为显著的性价比及本土服务优势。 目前 MAS6、MAS8 已实现了产业化生产和市场销售。2019-2021 年 IC 载板及类载板销 售收入分别为 336.89 万元、5657.24 万元和 10692.54 万元,两年 CAGR 为 463.37%, 呈现快速增长态势。2022 年公司 IC 载板订单在二十台以上,主要集中在 6-8um 设备, 今年公司设备性能将进一步提升,预期订单会保持高速增长。
公司逐步开拓客户资源。公司 IC 载板直写光刻设备实现了对臻鼎科技、东山精密、深南 电路、维信诺、明阳电路等 IC 载板厂商的销售,产品销售收入呈现快速增长趋势。随着 下游客户加快产品高端化转型升级,或逐步进入 IC 载板市场或进一步扩充产能,均将有 望增加公司 IC 载板直写光刻设备产品需求。根据公司公告,截止至 2022 年 9 月 30 日, IC 载板领域有在手订单(包括在客户处验证)73 台/套,对应的客户为健鼎科技、胜宏 科技、景旺电子、世运电路、沪电股份、红板科技、和美精艺等。
3.2 引线框架:高集成发展推动直写光刻传统替代
引线框架是集成电路的芯片载体,目前仍具市场空间,可分为集成电路引线框架和分立 器件引线框架。引线框架是指借助于键合材料(金丝、铝丝、铜丝)来实现芯片内部电 路引出端与外引线的电气连接的一种芯片载体。引线框架是封装材料中仅次于 IC 载板的 第二大封装材料,由于其结构简单、制造成本较低,且绝大部分的半导体集成块中都需 要使用引线框架,因此目前引线框架仍具备一定市场空间。在分类上,由于不同的引线 框架常是以对应半导体的不同封装方式来命名,故根据引线框架应用于不同类型的半导 体,可分为集成电路引线框架和分立器件引线框架。其中集成电路引线框架按生产工艺 分类,又包含 DIP、SOP、QFP、BGA、CSP 等封装方式,而分立器件引线框架则主要是 TO、SOT 两种封装方式。
引线框架市场需求持续增长。根据 ICMtia、SEMI、QY Research 数据,2021 年全球引线 框架市场规模约为 38.2 亿美元,同比增长 20.13%。预计到 2023 年将增至 39.9 亿美 元,2027 年将达到 44.75 亿美元,2021-2027 的 CAGR 为 3.9%。从国内来看,2021 年 我国引线框架市场规模约为 80.3 亿元,同比增长 20.39%,2022 年增长至 83.6 亿元, YOY 为 4.11%。
光刻技术应用:引线框架领域直写光刻存在传统替代趋势,蚀刻工艺成为未来发展主要 方向。引线框架领域,目前有直写光刻技术的蚀刻工艺和传统冲压工艺两种选择。在应 用上,根据生产经验,100 脚位以上的引线框架生产主要采用蚀刻工艺,100 脚位以下 的引线框架生产主要采取冲压工艺。传统的冲压工艺是指首先制造出模具,再运用模具 通过机械力作用对金属材料进行冲切,从而形成复杂电路图案的生产工艺。而蚀刻工艺 主要采用光刻及溶解金属的化学试剂从金属条带上蚀刻出图案。虽然传统冲压工艺具有 生产成本优势,但由于精度相对较低且无法生产超薄产品,冲压工艺无法适应当前集成 电路精细化发展带来的多脚位和轻薄化封装要求,而蚀刻工艺对曝光精度和灵活性的要 求更高,成为引线框架未来发展的主要方向。在该领域内,直写光刻技术不断替代传统 的间接曝光技术(如掩膜曝光),对直写光刻设备的需求量不断增长。具体来看,公司直 写光刻设备在引线框架上主要用于曝光环节。
公司引线框架产品优势明显,大客户战略助力引线框架销售。公司引线框架设备型号主 要为 RTR15DE 和 RTR25DE,公司成功开发的 RTR15DE 产品能够满足引线框架的更小 线宽和更高层间对位的要求,使用卷对卷的双面同时曝光,可以实现曝光精度 15μm、 层间对位精度±5μm、产能 2m/min。目前公司积极推动蚀刻工艺对传统冲压工艺的替 代,已实现了对立德半导体、龙腾电子等下游引线框架客户的市场销售。
3.3 先进封装:后摩尔时代下的明星,空间大、增速高,公司有望深度受益
先进封装大势所趋,技术持续演进。先进封装是指处于前沿的封装形式和技术,也称为 高密度先进封装 HDAP(High Density Advanced Package),是指采用了先进的设计思路、 先进的集成工艺、不断缩短引线互连长度,并对芯片进行系统级封装的重构,能有效提 高系统功能密度的封装方式。传统封装是利用引线框架(WB)作为载体,采用引线键合 的方式进行互连,过程中先将晶圆片切割成单个芯片,再进行封装,内部封装为引线框 架(WB)的封装不被归类为先进封装。先进封装是指处于前沿的封装形式和技术,其与 传统封装的区分一般以 2000 年为节点,主要包括倒装芯片结构封装(FC)、晶圆级封 装(WLP)、系统级封装(SiP)、2.5D 封装、3D 封装等。

先进封装四大要素为 RDL(ReDistribution Layer,即重布线层)、TSV(Through Silicon Via,即硅通孔)、Bump(凸点)和 Wafer(晶圆)。其中,只要含有其中 1-2 种技术的封装方式都可以称为先进封装。从功能来看,RDL 是用于 XY 平面的延伸和互 联,TSV 是用于 Z 轴的延伸,Bump 是用于芯片界面的连接并起到应力缓冲的作用,Wafer 是集成电路、RDL 以及 TSV 的载体。
先进封装主要包括倒装芯片结构封装(FC)、晶圆级封装(WLP)、系统级封装(SiP)、 2.5D 封装、3D 封装等。
倒装芯片结构封装(Flip Chip)。倒装就是将芯片倒过来,将有源区面朝下对着 PCB 基板,从而区别于以往的封装技术(将芯片有源区面朝上)。在倒装芯片封装中,硅 芯片使用焊料凸点(Bump)实现芯片与基板的互联,而非用焊线直接固定在基材上, 从而提供密集的互连。除此之外,为了保证可靠性和稳定性,还会使用毛细底部填 充材料(CUF)或模塑底部填充材料(MUF)对热应力进行再分布。由此,倒装芯片 结构封装(FC)可在微型化上进一步拓展,实现最短的电路径,减少封装面积,保 证更高的速度和更少的寄生效应,增加引脚数量。在消费、网络、计算、移动和汽 车市场上,倒装芯片结构封装(FC)是一系列应用中的关键技术。
晶圆级封装(WLP)。晶圆级封装(WLP)是直接先在整片晶圆上同时对众多芯片完 成大部分或全部的封装测试,再切割成单颗成品(与传统封装中先切割再封装不同)。 与倒装芯片结构封装(FC)类似,晶圆级封装(WLP)也利用晶圆凸块来与电路板 互连,只是前者使用较小的焊接凸块,后者使用较大的焊接凸块,且无填充材料。 该封装方式是一种无基板封装,主要工艺为 RDL 技术。由于可将芯片批量封装制作, 实现整个晶圆一次全部封装,因此可以提高产能、简化供应链、降低总体成本,同 时信号传输路径更短,散热性更好、体积更小,适用于移动和手持设备等成熟市场, 也适用于物联网(IoT)、可穿戴设备和汽车电子等新兴市场。
根据引线方式不同,晶圆级封装(WLP)可分为扇入式晶圆级封装(Fan-in WLP)和 扇出式晶圆级封装(Fan-out WLP)。 (1)扇入式晶圆级封装(Fan-in WLP,简称 FIWLP):是将整片晶圆封装好后再进行 切割,使得最终的封装器件的二维平面尺寸与芯片本身尺寸相同。其优点在于可达真正 裸片尺寸。缺点在于其必须把外部金属球制作在芯片面积内,因而只适合接脚数较少的 集成电路。 (2)扇出式晶圆级封装(Fan-out WLP,简称 FOWLP):是基于晶圆重构技术,先将 晶圆上的芯片切割,并将芯片之间拉开一段距离形成扇出区,再转移至人工晶圆(即载 体 wafer,类似约 200mm 或 300mm 的圆形形态,后续也用来做 RDL 层)后封装切割。 其优点在于将外部金属球制作在了芯片面积外的扇出区,因而可以接纳更多的接脚数。
系统级封装(System in a Package ,简称 SiP)。系统级封装就是将多个功能不 同的芯片与可选无源器件直接封装成具有完整功能的一个标准功能器件。SiP 作为 一种全新的集成方法和封装技术,成为实现高性能、低功耗、小型化、异质工艺集 成、低成本系统集成的重要技术方案。国际半导体技术蓝图(ITRS)已经明确 SiP 是未来超越摩尔定律的主要技术。从结构上,SiP 可以分为两类,一类是二维封装结 构(多块芯片平面排布,即 2D SiP),一类是三维封装结构(芯片垂直叠装,即 3D SiP),其中 3D SiP 能最大限度地发挥 SiP 的技术优势。
2.5D 封装。2.5D 封装是传统 2D 封装技术的进步,即在后者基础上,于芯片和封 装基板间加入硅中介层(interposer),芯片并排放置在该硅中介层顶部,通过芯片 的微凸块(μBump)和硅中介层中的布线互连,硅中介层再利用 TSV 连接上下表 面的金属,最后通过锡球(C4)焊接至传统 2D 的封装基板上。2.5D 封装在容量及 性能上比 2D 结构得到巨大提升,可实现更精细的线路与空间利用。
3D 封装。3D 封装是将芯片与芯片直接堆叠在一起,裸片之间通过有源中介层连 接。这种上下垂直的堆叠方式显著区别于 2.5D 封装的左右水平堆叠方式,因而被 称为 3D 封装。如前所述,2.5D 封装是通过微凸块或 TSV 将元件左右水平放置在 中介层上,3D 封装是将多层硅晶圆与采用 TSV 的元件连接在一起,也就是说要实 现上下垂直堆叠,必须将 TSV 制作在含有晶体管的芯片上,难度很高。TSV 技术是 2.5D 和 3D 封装中的关键技术。3D 封装可以实现相当大的尺寸和重量降低,提高 了产品容量和性能,目前广泛用于高带宽内存(HBM)处理器中。
后摩尔定律时代下先进封装技术为主要方向,大陆先进封装产值占比逐渐提升。后摩尔 时代下,超越摩尔路径的先进封装或成为突围点,同时,下游产品对封装技术高密度、 低功耗要求的进一步提升,促使先进封装不断发展。随着新能源汽车、5G 通讯、消费电 子等终端市场需求的不断升级,中国先进封装行业市场规模由 2016 年的 187.7 亿元增 长至 2020 年的 351.3 亿元,年均复合增长率达 16.96%。通过国内厂商的兼并收购,目 前封测厂商技术平台基本做到与海外同步,大陆先进封装产值占全球比例也在逐渐提升, 由 2016 年的 10.9%增长至 2021 年的 15.7%。

光刻技术应用:先进封装领域激光直写光刻前景广阔,从技术上和市场上看都具备良好 应用前景。
从技术上看,光刻机在先进封装领域主要用于倒装芯片结构封装(FC)的凸块 (Bump)、RDL、2.5D/3D 封装的 TSV 等的制作,此外,先进封装引入湿制程后也 基本都会使用到光刻机。目前该领域内掩膜光刻仍为主流技术,激光直写光刻也被 部分应用于晶圆级封装(WLP)之中。这是由于目前在 Fan-out WLP 的封装工艺中 存在三大技术难点,第一是晶粒偏移(die shift),这是指在芯片转移过程出现了偏 位、涨缩等情况从而导致实际的晶粒位置和预设位置产生了偏差,进而需要纠偏; 第二是翘曲(warpage),这是由于 EMC 材料和硅片的热膨胀系数不匹配而产生的 形变,进而会导致曝光不良;第三是残胶(residue)。而由于 DMD 直写光刻图形灵 活的特点,相对于传统的步进重复投影曝光机(steppers),更能较好的解决晶粒偏 移问题(die shift)和翘曲问题(warpage)。在这个过程中,直写光刻技术可以通 过更改布线或 PI 层或凸点纠偏的图形矫正以保证 RDL 层图形的正确性。此外,在 Fan-out WLP 的贴片工艺中,基于 LDI 的 PI 纠偏方案可以很好解决贴片机的贴片误 差问题。综上,在晶粒偏移、衬底翘曲、基片变形等领域,直写光刻技术的自适应 调整能力,使之具有良率高、一致性好的优点。
从市场上看,掩膜光刻国外厂商主要以日本 ORC、美国 Rudolph 等日、欧、美企业 为主,国内厂商主要是上海微电子。但近年来,由于掩膜光刻技术在对位灵活性、 大尺寸封装、自动编码等方面存在问题,日本 SCREEN、USHIO 等泛半导体光刻设 备厂商也成功研制了适用于 IC先进封装领域的激光直写光刻设备。根据Yole 预测, 在 IC 先进封装领域内,激光直写光刻设备将在未来三年内逐步成熟并占据一定市 场份额,具有良好的市场应用前景。具体来看,公司激光直写光刻设备主要应用在 垂直互联的 TSV 硅通孔上以及水平互联 Bump 工艺上,其算法主要运用于纠偏。
公司先进封装产品优势明显,产品矩阵不断扩充。公司先进封装领域设备主要为 WLP2000。WLP2000 直写光刻机采用最先进的数字光刻技术,无需掩膜版,可直接将版 图信息转移到涂有光刻胶的衬底上,主要应用于 8inch/12inch 集成电路先进封装领域, 包括 Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP 和 2.5D/3D 等先进封装形式。WLP2000 直 写光刻机采用多光学引擎并行扫描技术,具备自动套刻、背部对准、智能纠偏、WEE/WEP 功能,在 RDL、Bumping 和 TSV 等制程工艺中优势明显。
3.4 掩膜版制版:精度要求高,公司 90nm-65nm 制版光刻设备在研中
全球掩膜版行业处于快速发展阶段,中国掩膜版市场规模全球占比逐年上升。掩膜版又 称光罩、光掩膜等,是微电子制造过程中的图形转移工具或母版,用于下游电子元器件 行业批量复制生产。掩膜版在生产中起到承上启下的关键作用,是产业链中不可或缺的 重要环节。从应用结构来看,半导体和平板显示是其主要的两大应用领域,其中又以半 导体掩膜版为最大细分市场。
半导体掩膜版:根据 SEMI 数据显示,全球半导体掩膜版市场规模及中国半导体掩 膜版全球占比均逐年上升。2025 年全球半导体掩膜版行业的市场规模预计将突破 392 亿元,其中,中国半导体掩膜版行业市场规模约为 94亿元,全球占比可达 24%。
平板显示掩膜版:依据 Omdia 数据,全球平板显示掩膜版市场规模从 2016 年的 671 亿日元预计上升至 2022 年的 1026 亿日元,CAGR 为 7.3%。2016-2021 年,全球 平板显示掩膜版市场规模整体呈波动上升趋势,虽 2020 年受全球新冠疫情冲击有 所下滑,但预计 2021 年回升至 965 亿日元,预计 2022 年可达 1026 亿日元。同时,中国大陆平板显示掩膜版市场规模全球占比也在逐年上升,预计 2022 年全球 占比可达 58%。
光刻技术:在掩膜版制造领域主流技术为直写光刻技术。掩膜版的生产流程如下图所示, 其中图形光刻是掩膜版制造的重要环节,采用正性光刻胶,通过激光作用使需要曝光区 域的光刻胶内部发生交联反应,其光刻精度要求中等。由于直写光刻技术能够在计算机 控制下,按照设计好的图形直接成像,容易修改且制作周期较短,是目前泛半导体掩膜 版制版的主流技术。直写光刻技术主要包含激光直写光刻(FPD 掩膜版制版、IC 制造中 低端掩膜版制版)和带电粒子束直写光刻(IC 制造高端掩膜版制版)。其中,激光直写光 刻可进行半导体 0.25μm 以上节点以及部分 0.25μm 以下节点的掩膜版制版,约占半 导体掩膜版总量的 75%(剩余 25%为电子束直写光刻)。除此之外,激光直写光刻在平 板显示领域的大幅面掩膜版制版的技术运用可达 100%。
激光直写光刻技术在掩膜版制造领域的技术运用:首先将较高波长的连续或脉冲激 光光源,整形精缩为 200-500nm 的激光点,再运用计算机控制该高精度激光束,根 据设计的图形在掩膜光刻胶上画出,最后通过显影蚀刻即获得电路图案。
带电粒子直写光刻技术在掩膜版制造领域的技术运用:带电粒子直写光刻技术与激 光直写光刻技术的原理相同,只是将辐射源用小至纳米级的带电粒子束取代了激光 光束,能够实现更高的光刻精度,主要应用于 IC 制造所需的高端掩膜版制版领域。
公司激光掩膜版制版具备国际竞争力。掩膜版制版技术较难,存在行业壁垒,国内企业中有芯碁微装、江苏影速、天津芯硕等能够实现掩膜版制版产业化。目前公司设备型号 主要有 LDW500、LDW350、MLC900、MLC600,能够做到的最高精度为 90nm。另外, 公司激光掩膜版制版领域的关键技术指标,如最小线宽、产能效率等已经能够与行业龙 头 Heidelberg 进行竞争,产品具备国际竞争力。
90nm-65nm 制版光刻设备研制进行中。2022 年立项的 90nm-65nm 制版光刻设备研 制仍在研究阶段,项目完成后可产出完全自主知识产权的 90nm-65nm 节点制版光刻机, 公司目前能够做到的掩膜版最高精度为 90nm。如果 65nm 能够制版出来,或能够覆盖 国内的 70-80nm 掩膜版产能,进一步强化国内领先市场地位。
3.5 新型显示:Mini/Micro LED 前景广阔,带来直写光刻设备市场新增量
中国是全球新型显示发展的重要引擎,Mini/Micro LED 前景广阔。新型显示泛指液晶 显示(LCD)、有机发光二极管(高世代 OLED)、主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)、 微发光二极管(Mini/MicroLED)、电致发光量子点(QLED)、激光显示、印刷显示等。其 中 Mini/MicroLED 优势突出,在功耗、可异性化、亮度、解析度、色彩饱和度、反应速 度、寿命、效率、热稳定性等方面拥有显著优势,可应用在超大尺寸显示领域、增强现 实、虚拟现实等领域。
液晶显示(LCD)。LCD 是第二代显示技术,属于非自发光型显示器,即自身不具有 发光特性,是利用背光模组提供光源。其构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液 晶盒,下基板玻璃上设置 TFT(薄膜晶体管),上基板玻璃上设置彩色滤光片,通过 TFT 上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向,从而达到控制每个像素点偏 振光出射与否而实现单个像素颜色的显示。可广泛用于电视、笔记本电脑、桌面显 示器、手机、数码相机、车载设备等。液晶显示(LCD)的缺点在于效率低(背光层 发出的光经过多层穿透存在较大程度的浪费)、无法显示纯粹的黑色(其显出的黑色 是背光屏蔽大部分后显出的)、可视角度问题(从侧面显示画面的效果严重衰减)、 颜色不够鲜艳(是 RGB 滤光片发出,而非像素点自发光)、整体厚度较厚(结构复 杂)。
有机发光二极管(高世代 OLED)。OLED 是第三代显示技术,属自发光型,不需要 背光源,是有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致 发光。OLED 器件结构为阳极、金属阴极以及夹在中间的有机功能层,呈现三明治 结构。在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层, 两者在发光层中复合形成单线态或三线态激子,激子经辐射衰变以光子形式发出。 OLED 的特性是主动发光,理论上可视度和亮度较高,具有轻薄、能耗低、亮度高、 颜色鲜艳、响应速度快、发光率好、可以显示纯黑色、可弯曲等优点。OLED 显示面 板现已广泛应用于智能手机、电视、可穿戴设备、VR、车载显示屏幕等领域。但其 缺点在于有机材料有不可逆转的寿命问题,易产生色偏或烧屏,此外 OLED 的成本 也较高。
微发光二极管(Mini/MicroLED)。是基于微小的 LED 晶体颗粒作为像素发光点的 显示技术。MicroLED 还在技术发展阶段,MiniLED 则处于量产上升期。 MiniLED。是指芯片尺寸在 50~200μm 之间,带蓝宝石衬底的产品。MiniLED 将传统 的 LED 灯珠做得更小,其芯片大小仅为传统 LED 灯珠的四十分之一左右,整体光源布 局更精密,通过超多分区技术实现对背光源的精细化控制。在实际应用中,通常分为直 显与背光两种解决方案。直显产品以多场景商用为主,可实现模块化超大尺寸,家用主 要通过 MiniLED 背光技术实现,在移动、车载等领域均有推广普及。MiniLED 优点在于 轻薄、色域广、高对比度、反应时间快、省电效果强。
MicroLED。依据 LED 尺寸定义,芯片尺寸小于 100 或 50μm 的 LED 定义为 MicroLED, 根据芯片面积定义,芯片面积小于 2500μm2 的 LED 为 MicroLED。MicroLED 是指高密 度集成的 LED 阵列,每个 LED 尺寸为数十微米,是一种自发射器件,单像素能够产生 高亮度,可以实现每一个像素点的控制和单点光驱动。MicroLED 结合了 LCD 和 OLED 显 示的优点,首先 MicroLED 显示作为自主发光显示没有背光源,比 LCD 功耗更低,结构 更简单,体积更小;相比 OLED, MicroLED 无机的发光单元比 OLED 的有机发光单元 寿命更长。并且 MicroLED 可以作为手机、手表、AR/VR、TV 等设备的显示屏。随着 4G、 5G 技术的成熟,4K、8K 电视将更加普及,这也为 MicroLED 提供了巨大的市场。所以, MicroLED 利用无机 LED 器件作为发光像素来实现主动发光矩阵式显示,在功耗、分辨 率、对比度、寿命等方面均超过了目前主流的 LCD 和 OLED。其驱动方式一般分为有源 驱动技术和无源驱动技术两钟。
中国新型显示市场持续扩张,增长势头强劲。中国新型显示产业规模呈现逐年提升的态 势,从 2017 年的 2758 亿元提升至 2021 年的 5868 亿元,CAGR 为 20.77%,虽然 2019 年增速放缓,但 2021 年同比上涨了 31.57%,增长势头强劲。目前,中国新型显示主要 产品为 LED 和 OLED,其中 LCD 产量从 2017 年的 5614 万平方米上涨至 2021 年的 9733 万平方米,CAGR 为 14.75%,OLED 产量从 2017 年的 53 万平方米上涨至 2021 年的 227 万平方米,CAGR 为 43.86%,两者均呈现逐年上涨的趋势。 Mini/MicroLED 市场需求旺盛,为直写光刻设备在 Mini/MicroLED 的应用创造广阔 的市场空间。2019 年,MiniLED 显示迎来了规模商业化元年,京东方、群创、海信、TCL、 华硕等企业纷纷采用 MiniLED 背光或类似技术的产品。根据 GGII 数据显示,2019 年中 国 MiniLED 市场规模在 16 亿元,预计 2020 年 MiniLED 将达到 37.8 亿元,同比增长 140%。前瞻产业研究院预测,2026 年中国 MiniLED 行业市场规模或将超过 400 亿元, 相比较于 2020 年翻十倍增长。2021 年,苹果公司发布搭载 Mini-LED 的 Ipad Pro、 MacBook Pro,Samsung、LG、TCL 推出 Mini-LED 电视,表明 Mini-LED 技术开始大规模 应用于高端消费电子领域。根据 Omdia 数据,2021 年 Mini-LED 背光 LCD 终端产品出货 量为 1630 万台,预计 2026 年将增至 3590 万台,其中高端电视出货量将由 2021 年的 190万台增至2026年的2760万台。电视显示面板面积较大,将进一步拉动Mini/MicroLED 的市场需求,从而为直写光刻设备在 Mini/MicroLED 的应用创造广阔的市场空间。

光刻技术:FPD 制造高世代产线均采用投影式光刻技术,直写光刻设备可应用于低世代 产线中,但在 Mini/MicroLED 阻焊层曝光中,直写光刻技术为未来主流方向。
目前 FPD 制造对于光刻精度要求不高,但高世代产线均采用投影式光刻技术(满足 曝光精度要求并可实现大批量产业化生产),直写光刻设备可应用于低世代产线中, 但在高世代产线中还未有产业化的应用。目前,FPD 投影式光刻设备的主要厂家包 括日本 Nikon、Canon、美国 Rudolph 以及上海微电子(国内)等,其中前两者占据 了 FPD 高端光刻设备的主要市场份额。在低世代产线中,直写光刻设备能够实现最 小线宽低于 1μm 的光刻精度,可应用于客户小批量、多批次产品的生产以及新产 品的研发试制。该领域内直写光刻技术国外竞争对手主要是德国 Heidelberg 等。
在 Mini/MicroLED 中,由于 Mini/MicroLED 显示面板器件数量繁多且线间距密集, 要求阻焊层曝光精度较高,保证 50-60μm 之间,同时需匹配高反射率的阻焊油墨 使用。目前,除直写光刻技术外,采用底片曝光的传统曝光技术也有应用。但是, 随着 Mini/microLED 面板尺寸、显示效果、器件数量的要求不断提升,传统的曝光 技术无法满足阻焊层曝光精度需求,为直写光刻技术的应用渗透提供了市场机遇。
以 NEX-W(白油)机型为重点,以点带面切入顾客供应链。公司实施以点带面策略, 响应 Mini/MicroLED 在新型显示市场的广阔前景,推出 NEX 系列设备并已完成了白油机 型的产业化。公司 NEX 系列产品实现了最小焊桥/开窗 40/60μm 的曝光精度要求,成 功开发了面向 Mini-LED 阻焊曝光需求的白色和黑色油墨的设备机型,充分满足该领域内 的开窗一致性(高达±5μm)、对位精度(±8μm)等技术要求,并可达到整板颜色一 致性。此外,2018 年推出的 LDW-D1,可进行低世代线的 OLED 直写光刻,在维信诺下 属企业国显光电的“有源矩阵有机发光显示器件(AMOLED)项目所需曝光机设备招标 采购”的项目中中标,并获安徽省经济和信息化厅颁发的“2017 年第二批安徽省首台(套) 重大技术装备-D1 曝光机”的荣誉称号。近期,公司自主开发的 LDW700 设备应用于知 名平板显示企业维信诺,在相关产业内具有了成功验证案例,其光刻精度能够实现最小 线宽 0.7μm。除此之外,公司“6 代线平板显示曝光机(FPD-G6)”项目已进入验收阶 段,可应用于 FPD 6 代线。根据公司公告,截止至 2022 年 12 月底,公司新型显示、引 线框架、光伏三个领域产品共有在手订单(包括在客户处验证)25 台/套。目前,新型显 示领域已开拓维信诺、辰显光电、沃格光电等客户。
4 光伏电镀铜:以铜代银势在必行,电镀铜是平台型技术,公 司深度受益
4.1 去银化是必然选择,电镀铜降本增效优势明显,以铜代银势在必行
光伏用银需求量大且增速高、而银浆供给短缺,以铜代银势在必行。全球白银供给保持 平稳:2022 年全球白银产量为 10.3 亿盎司,同比增长率为 3%。在 2014-2022 年期间, 全球白银产量始终在 9-11 亿盎司之间波动,供给趋稳。光伏用银需求量激增:2022 年 全球光伏装机量达到 240GW,同比增长 37.14%,未来光伏装机量仍然保持高速增长, 同时也意味着光伏用银需求量在未来将迅速增加。而工业用银是全球白银需求结构中最 大的组成部分,占比 44.79%,工业用银中光伏用银占比达到 25%,占总需求的 11.29%。 在光伏市场不断扩大而白银产量保持平稳的背景下,光伏用银占总需求的比例会不断增 大,从而挤占其他行业用银需求,将带来银价上涨,但是光伏行业对成本的要求较高, 因此去银化将成为光伏行业的必然趋势。
4.2 电镀铜是平台型技术,不止是 HJT,TOPCon、BC 均可应用,空间巨 大
铜电镀降本增效优势明显,或为 HJT 产业化的必经之路。
提效方面:纯铜栅线保证高导电性,低线宽减少功率损耗。转换效率方面,采用铜 栅线工艺的电池电阻率更低、栅线线宽小,且栅线平整度高,整体的电池转换效率 比原有银栅线提高约 0.3%~0.5%,具有效率优势: (1)纯铜电阻率低于银浆:由于现有异质结生产工艺中使用的并非是纯银,而是由 银粉与有机载体形成的混合物银浆,电阻率高于纯银,且其中含有的不导电的有机 物固化后附着在电池片表面会进一步提高电阻率,使得银浆的电阻率在 5-10Ω/m。 而电镀铜工艺中使用的铜栅线为纯铜,纯铜的导电率仅次于纯银,且远远超过其它 所有金属,制成铜栅线后电阻率为 1.7Ω/m,导电性优于银浆栅线。 (2)铜电镀线宽更小:银浆的流动性会使栅线向两边塌陷,使得传统丝网印刷银栅 线的线宽被限制在 30-40μm。电镀铜工艺中,在铜进行沉积时,会有研磨形成的图 形来紧紧限制铜的宽度,可以使铜栅线保持良好形貌,线宽可以做到 15-20μm(精 度高的甚至达到 5-10 微米)。铜栅线的最小线宽减小,使栅线密度提高,可以较大 程度地减少横向电流功率损耗和细栅线遮光功率损耗,从而减少电极引起的总功率 损耗,入射光利用率提高。 (3)铜电镀平整度更高:由于银栅线采用印刷工艺,难以避免栅线表面形成的凹凸 坑洼以及扩散现象。铜栅线为沉积形成,平整度显著提高,且避免了扩散,对电池 性能影响较小。
降本方面:电镀铜使用金属铜代替全部的金属银,铜材料价格低廉,电镀铜技术的 应用可以在银包铜技术路径的基础上,进一步降低异质结电池成本。
HJT 铜电镀制作工艺主要为图形化与金属化两大环节,分为五大主要步骤。 第一步,沉积种子层。若镀层直接与 TCO 接触,附着性较弱,铜电极容易脱落,会影响 后续的组件焊接的可靠性,因此需要一层种子层来增加结合力。 第二步,图形化。在种子层上制作电极的形貌。喷涂感光胶,并通过曝光机、显影机进 行曝光显影。 第三步,铜电镀。按照曝光显影后的图形,进行双面电镀铜。 第四步,去除感光胶。第二步为了图形化,喷涂了感光胶,需要将剩余的感光胶去除。 因此需要在退膜机中清洗感光胶后漏出种子层。 第五步,蚀刻种子层。需要将第一步剩余的种子层去除。因此使用蚀刻机刻蚀种子层, 进而得到完整的铜电极。
HJT 图形化环节中,直写光刻和掩膜光刻均是可行路线,目前直写光刻路线进展更快。 电镀铜过程中,最核心、壁垒最高的环节为图形化环节。曝光显影路线包括光学投影掩 膜光刻、接触式/接近式掩膜光刻、直写光刻。最终何种方案胜出,取决于中试线的运行 数据,综合考量设备成本、生产速度、曝光精度等指标后进行选择。目前走得较快的是 直写光刻技术路线。 接触式/接近式掩膜光刻:掩模版容易被污染,有耗材属性,运营成本较高。此外, 精度较低,光线经过掩模版透射后发生角度变化、掩模版与基板贴合的平整度等因 素均会影响精度。 投影式掩膜光刻:源自半导体行业技术,主要应用在半导体领域,精度高,成本高。 直写光刻:直写光刻优势在于没有掩膜版的消耗。直写光刻为数字化掩模,无需掩 模板,节省生产成本。

不止是 HJT,TOPCon 与 IBC 等电池均可使用电镀铜,因此光伏电镀铜市场空间巨大。 电镀铜是平台型技术,技术原理是将金属电极的银替代为铜,因此不仅仅是 HJT,像 HJT 的 BC 结构、TOPCon 以及 TOPCon 的 BC 结构、钙钛矿电池均可应用电镀铜。在此背景 下,无需博弈哪种光伏技术路线将胜出,在总量维度、终局视角下,我们中性预测未来 光伏用图形化设备需求达到 500GW,假设在单 GW 图形化设备为 2000 万的情形下,得 出市场空间为 100 亿元。 HBC 图形化:HJT 的一个方向是叠加 IBC 电池结构成为交叉指式背接触异质结(HBC) 电池,在硅片表面同时采用本征的非晶硅进行表面钝化,在背面分别采用 N 型和 P 型的非晶硅薄膜形成异质结。图形化可应用于 N\P 区、PN 金属导电层过渡区开窗。 TOPCon 电镀图形化:Topcon 金属化开窗需要腐蚀 SiNx、AlOx 等介质膜,光刻+ 抗 HF 酸感光胶可以提供高解析、高效率的解决方案,能够避免脉冲激光开窗带来 的损伤,减少开路电压的损失提升转换效率。
4.3 芯碁是光伏图形化设备龙头,率先布局、技术布局多元、客户覆盖范围 广,有望率先且深度受益
公司是国内直写光刻设备龙头,有望率先且深度受益。在光伏电镀铜领域,公司率先布 局、技术储备丰富,公司凭借优异的产品竞争力,覆盖大量客户,其中包括海内外客户、 也包括龙头与新进入者,受到市场的广泛认可。公司设备竞争力强劲,未来有望获得绝 对领先的市场份额。 公司直写光刻设备的优势: 技术契合度高:直写光刻图形化技术满足薄膜工艺,其无损伤、非接触、低温工艺 要求,契合 topcon、异质结、钙钛矿叠层等电池技术的未来需求。 产能提升空间大:直写光刻不依赖掩模版的图形大小,多片同时加工,产能提升空 间大。 低运行成本:无掩模版耗用,运行成本低。掩膜光刻路线的掩模版成本较高,且越 大越贵,越精细越贵,在使用过程中容易污染,需不定时清洁表面或者定期换版清 洗,环境要求高。 多重图形化应用场景:直写光刻可提供优于 10 微米高精度图形对位,可满足 XBC 电池图形化要求(由于多次图形需要套刻,因此在金属化部分需要对图形做涨缩处 理)。技术升级空间大:光学解析的升级空间大,20 微米~0.5 微米直写光刻技术成熟, 可持续升级且成本可控。
(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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