2023年南大光电研究报告:国产先进电材引领者,含氟特气构筑新空间

  • 来源:平安证券
  • 发布时间:2023/10/12
  • 浏览次数:1813
  • 举报
相关深度报告REPORTS

南大光电研究报告:国产先进电材引领者,含氟特气构筑新空间.pdf

南大光电研究报告:国产先进电材引领者,含氟特气构筑新空间。MO源起家,电子特气打开第二增长曲线。公司孵化自国家863计划的MO源研究课题组,2000年实现相关技术突破(同年公司成立),是国内首家MO源自主生产商;2013年承国家“02-专项”,对高纯磷烷和砷烷电子特气进行研发,2016-2017年实现技术和产业化突破,现已是国内该领域龙头;2019年收购飞源气体进军氟类特气,目前已是国内三氟化氮、六氟化硫头部供应商;此外,2016-2023年间,公司自主研发生产的高壁垒半导体前驱体和ArF光刻胶产品陆续落地。特气业务增厚利润,业绩环比有所改善。1、电子特气发展成为公司利...

一、国内先进电材领先者,持续突破高壁垒产品

1.1 发展历程:MO 源起家,电子特气打开公司第二增长曲线

公司孵化自国家 863 计划的 MO 源研究课题组,是国内首家 MO 源自主生产商;同时在国家“02-专项”(《极大规模集成 电路制造装备及成套工艺》项目)的支持下,公司产品不断向砷烷/磷烷、三氟化氮/六氟化钨等特气、ALD/CVD 金属有机 前驱体、ArF 光刻胶等高壁垒电材扩展,逐步成为国内先进电子材料核心供应商。

MO 源技术攻克、产业化突破:1987 年 MO源被纳入国家高技术发展计划,1989 年创始人孙祥祯教授带领课题组研 制出三甲基锑产品;2000 年,课题组攻克 MO源研发并实现产业化,成功打破海外技术垄断,南大光电正式成立, 发展成为我国 MO 源龙头和全球主要供应商;2003-2012 年间逐步实现多种MO 源的规模化生产。

电子特气加速扩张,打开公司新增长曲线:2013 年公司获国家 02-专项高纯特气项目支持,启动大规模砷烷/磷烷研发 工作;2016-2017 年成功解决困扰国内 30 年的高纯砷烷/磷烷研发和产业化问题;2019 年 8 月,收购山东飞源气体, 进军氟类特气领域,2022 年底形成 3800 吨三氟化氮产能;2021 年,公司与乌兰察布当地政府签署协议,拟扩建 7200 吨三氟化氮,并新增六氟化钨等产品。2017 年以来,特气业务发展成为公司最主要的业绩来源。

开拓半导体前驱体产品:2016 年公司承接国家“02-专项”ALD 金属有机前驱体项目,开启先进半导体前驱体业务; 2017 年建成 8 条 ALD/CVD 前驱体产线并引进三甲基铝产线,2018 年高 K 三甲基铝项目落地,2021 年 02-专项通过 验收,2022 年自制的 TMA 正式下线。

成功突破高分辨率光刻胶生产技术:2017 年,公司获国家“02-专项”193nm 光刻胶及配套材料关键技术开发项目立 项,2018 年成立宁波南大光电专门负责高分辨率 ArF 光刻胶开发和落地,2019 年首条光刻胶产线建成,2020年公司 自主研发的 ArF 光刻胶成为国内第一只通过验证的产品,2022 年底25 吨/年 ArF光刻胶项目成功结项。

1.2 核心产品:国内首家 MO 源自产者,积极开拓特气、光刻胶等电材

MO 源:是利用先进金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺生成 GaAs、GaN 单晶薄膜等的关键原材料,又称 MOCVD 前驱体,主要用于制备 LED 外延片、射频集成电路芯片、薄膜非晶硅太阳能电池等。其中,三甲基镓是最主要的 MO 源, 使用比例在 80%左右,当前公司有超 50吨三甲基镓产能,另有三甲基铟等产品,产品纯度≥6N,可提供全系列配套供应及 定制化产品服务,在国内 MO 源市场处领导地位。 电子特气:主要应用于集成电路、液晶面板、LED、光伏电池领域,是晶圆外延片制备、刻蚀、清洗、研磨等步骤中的重 要原材料,纯度要求在 5N 及以上,包括高纯氟碳类、氟氮类、硅烷气、磷烷/砷烷、氢化物、光刻气(稀有气体)等。公司电 子特气板块主要包括氢类(高纯磷烷/砷烷等,纯度达 6N级)和含氟特气(三氟化氮/六氟化钨/六氟化硫等)。1)半导体级 磷烷和砷烷是多晶硅 MOCVD、离子注入等工艺的重要 N 型掺杂源,是高纯特气中技术门槛和开发难度最高的品种,公司 于 2016-2017 年开发出相关产品并实现产业化,成功打破国外长期技术垄断;2)含氟电子特气是优良的半导体晶圆、显 示面板制备中的等离子蚀刻和清洗材料,其中三氟化氮是电子特气中国用量规模最大的品类,公司规划在乌兰察布新增 7200 吨三氟化氮产能,同时规划新增高纯六氟化硫、六氟化钨、六氟乙烷等高壁垒特气。

1.3 股权结构和管理层:背靠南京大学,高管专业背景出身

公司股权结构较为分散,无控股股东和实际控制人,第一大股东沈洁女士及其一致行动人宏裕创投合计持有公司 12.39%股 权,同时沈洁女士是董事长冯剑松先生的配偶;第二大股东张兴国先生持有发行人 6.60%股权,现任公司副董事长;第三大股东南大资本运营公司持股 4.81%,实际控制人为南京大学,因此公司拥有较多校企合作资源,与北京大学、南京大学、 江南大学、中科院苏州纳米所等高等院校和科学研究所均开展了产学研合作。创始人孙祥祯教授持股 1.1%,孙教授任职于 南京大学化学系,是国家863 计划新材料 MO 源研究开发中心创始人。 公司旗下控股子公司按照主营产品分工明确,苏州南大光电主要负责国内 MO 源的生产销售,SONATA 是公司在北美的独 家代理商,负责北美地区 MO 源销售;南大光电半导体主营高 k-三甲基铝等半导体前驱体材料的研发、生产和销售;2019 年 8 月收购的山东飞源气体,主要生产经营三氟化氮、六氟化硫等氟类电子特气,飞源旗下控股子公司科源芯氟主要负责 氟类特气的销售;同时,公司于 2021年新设乌兰察布南大微电子,在内蒙古新扩建三氟化氮、六氟化钨等特气产能;控股 子公司宁波南大光电则主营光刻胶、光刻胶原材料及其配套试剂的研产销。

公司多位高级管理人员专业背景出身,现任总经理和多位副总经理是国内外知名高校的硕士和博士研究生,并曾任国内外 头部特气企业、MO 源研发中心、半导体光刻技术企业、先进半导体材料企业的技术总监、研究部经理、总经理等要职, 具有丰富的研发生产和管理经验。

二、财务表现:特气增厚利润,业绩环比改善

2.1 电子特气逐步成为公司利润最大来源

2017 年,公司高纯磷烷和砷烷开始量产销售,特气业务实现从 0 到 1 的突破;2019 年,通过收购飞源气体拓展含氟特气, 氟类特气相较高纯磷烷/砷烷单价低但用量大,驱动公司特气业务规模加速扩大。2019-2022 年,公司特气产能持续增加, 并于 2021 年在乌兰察布新建大规模含氟特气。2017-2022 年公司特气业务营收年复合增速高达 101.8%,占比从 20%升至 76%,毛利率维持在 40%以上,电子特气成为公司利润增加的主要驱动力。23H1,受半导体产业需求复苏较弱影响,三氟 化氮量价有所回落,公司特气营收为 6.17亿元,yoy-7.8%,但毛利率仍在 45%以上。 MO 源保持增势,2020 年以来营收回归正增长,产能规模逐年扩大。22 年公司 MO 源营收达 2.13 亿元,yoy+28.3%,毛 利率 40.1%;23H1 实现营收 1.11 亿元,yoy+4.7%,受终端市场需求影响,产品价格下行,毛利率降为 26.54%。 综上,两大业务持续量增,2022 年公司合计实现营收 15.81 亿元,yoy+60.62%;23H1 总营收 8.26 亿元,yoy-2.46%。

2.2 季度业绩环比有改善,期间费用率再下调

2022 年下半年以来,受终端半导体和面板产业库存较高、需求偏弱影响,23H1 公司整体营收同比有所下降,但 2023 年 一季度已明显扭转 22 年四季度业绩下跌的态势,23Q1 公司营收环比增长 23.64%,归母净利润环比增长 406.50%;二季 度实现营收 4.28 亿元,较 Q1 环比增长7.48%,实现归母净利润 7726.71 万元,环比增长 3.06%,整体环比维持增势。

公司期间费用率进一步下调,23H1 公司管理、研发和销售费用率均有所下降,财务费用率有所提高主要是报告期新增可转 债需按会计准则计提利息所致。2023 年上半年,公司销售净利率上升至 23.19%,实现归母净利润 1.52 亿元,yoy+5.43%, 剔除计提可转债利息因素影响后的归母净利润较上年同期增长 16.28%。

2.3 承接国家 02-专项,获国家大基金支持

公司高度重视先进半导体材料的自主研发生产,背靠南京大学,充分发挥实体企业和科研院校的协作优势,先后承担了国 家 863 计划之 MO 源全系列产品产业化项目和多个国家 02 专项。 2013 年,公司承接了“02 专项”高纯特种电子气体研发与产业化项目,2016 年起形成高纯砷烷、磷烷产业化能力;2016 年,承接“02 专项”ALD 金属有机前驱体产品的开发和安全离子注入产品开发项目,2021 年 1 月通过验收。2017 和 2018 年分别承接 02 专项“高分辨率光刻胶与先进封装光刻胶产品关键技术研发项目”和“ArF 光刻胶开发和产业化项目”, 目前均已研发完成并通过验收。

公司的高纯磷烷/砷烷、高分辨光刻胶、新型硅前驱体、三乙基镓等属于高进口依赖度的高壁垒产品,是国家重点支持发展 的先进半导体材料,因此公司在各产品的研发生产和业务扩展中均收到了一定金额的政府补助,为公司持续进行产品研发、 扩大产能补充了一定现金流。 同时,国家大基金二期是控股子公司宁波南大光电(负责ArF 光刻胶开发和产业化项目)的重要股东。2021年,控股子公 司宁波南大光电通过增资扩股方式引入战略投资者国家大基金二期,大基金二期以 18330 万元认购宁波南大光电新增注册 资本 6733.19 万元,南大光电对其持股比例从 71.67%降至 58.53%,国家大基金二期持股 18.33%。

2.4 产品高技术壁垒,毛利率高于可比公司

公司生产的高纯磷烷/砷烷特别是半导体级产品技术壁垒高,生产、储存、运输环节中要保持纯度稳定的难度大,目前国内 可量产企业仍较少,具有高毛利率特征,因此在 2019 年前(收购飞源气体拓展氟类特气前)公司毛利率在 60%左右,处 于同业领先水平;2019 年后,公司积极扩产的三氟化氮、六氟化硫、六氟化钨等含氟特气是需求量最大的几类特气,具规 模效应,公司通过技术突破,降低生产成本,相较于可比公司,毛利率仍显一定优势。

三、电子材料前景向好,公司特气产能释放、MO 源龙头地位稳固

半导体材料市场规模整体呈波动增长态势,据 SEMI 数据,2018-2021 年全球和我国大陆半导体材料市场年复合增速分别 在 8.2%和 11.9%;2022 年全球半导体材料市场规模达 727 亿美元,同比增长了 8.9%,我国大陆半导体材料市场规模达 129.7 亿美元,同比增长 11.5%。未来随着全球晶圆产能逐步向中国大陆转移,我国半导体材料市场空间更为广阔。 据全球半导体行业协会(SIA)公布数据,全球头部集成电路企业 23Q2 环比表现有所修复,23Q2 全球半导体销售额为 1245 亿美元,同比下降 17.3%,但环比增长了 4.7%。WSTS 最新预测数据显示,2023 年全球半导体市场规模将下降 10.3%, 2024 年有望同比上升 11.8%。今年下半年半导体企业的重点仍是去库存,预期 2024 年库存去化、供应格局改善、需求回 暖带来的整体基本面趋好和企业业绩回升趋势显现。

全球显示面板行业在经历了 2020Q1-2021Q2 供需两旺的涨价周期后,2022 年受疫情、供应过剩等因素影响,价格下行, 企业业绩承压,据中国光学光电子行业协会数据,2022 年全球显示市场产值同比下降超 20%。2023 年面板产业边际修复, 年初以来全球大尺寸液晶面板出货量同比增势明显,且部分面板产品价格已调涨,行业整体基本面逐步回暖、景气向上。

公司核心产品产能规模扩大、品类多元布局,新建项目持续推进。 电子特气:2019 年收购飞源气体后,公司开展了在三氟化氮、六氟化硫等含氟特气领域的业务拓展,未来公司电子特气产 能的扩张将主要依托全椒南大光电、乌兰察布南大微电子等子公司新建项目。 1)氢类特气:公司现有氢类特气产能合计 205 吨,子公司全椒南大光电以研发生产氢类特气为主,计划在现有的 70 吨 高纯磷烷、30 吨高纯砷烷的基础上,新增70 吨磷烷、新增 50吨+技改增加20 吨砷烷产能,计划于 23H2 投产。 2)氟类特气:依托飞源气体,拥有 4000 吨/年三氟化氮(飞源气体募投扩建 2000 吨/年项目投产结项)和 3500 吨/年六氟 化硫产能;另外,公司新建设的 2600 吨/年六氟化硫技改扩产项目已于 2022 年底全面完工,现有六氟化硫总产能 6100 吨/年。新设子公司乌兰察布南大微电子聚焦于氟类特气,规划新增 7200 吨/年三氟化氮、500 吨/年六氟化钨、1000 吨/ 年六氟乙烷四氟化碳联产产品产能,预计将于 2024 年投产。

MO 源:公司设立全资子公司南大光电半导体于 2018 年底投资 3.6 亿元用于建设年产 170 吨 MO 源和高 K 三甲基铝生产 项目,建设期 2 年,项目分两期实施,包括三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝等十几种 MO 源产品,纯度在 99.9995%~ 99.99995%,2022 年公司 MO 源产能扩至 64.9 吨(2017 年为 21.5吨(20 吨三甲基镓+1.5 吨三甲基铟))。 半导体前驱体:2022 年公司发布可转债募资说明书,拟投资 1.1 亿元(使用募集资金 0.7 亿元),进行年产 45 吨半导体先 进制程用前驱体产品产业化项目,主要包括应用于 14nm/7nm 先进制程集成电路所需的 4 种半导体前驱体(20 吨 1,1,1-三 氯乙硅烷+10 吨三甲基铝+10 吨三甲硅烷基胺+5 吨新戊硅烷)。 光刻胶:2022 年底,公司光刻胶研发项目结项(建设期 4 年),现阶段多款 ArF 光刻胶正在客户验证阶段,已通过验证的 两款产品主要应用于存储芯片 50nm 和逻辑芯片 55nm 生产工艺,已有少量订单。公司光刻胶规划年产能在 25 吨。

公司各类产品在半导体芯片、LED 外延片、光伏电池制备中的多个环节均有重要作用,几乎贯穿晶圆制造整个流程。 公司的氟基特气(三氟化氮,六氟化硫,及规划中的六氟丁二烯、六氟乙烷四氟化碳联产)主要用于半导体硅片和 LED 的 清洗刻蚀环节,刻蚀是指导入特气后通过反应有选择地去除衬底上的晶体薄膜,从而使掩膜图形正确复制在硅片上,刻蚀 清洗环节所需用到的特气量大,因此氟基特气也是目前市场上需求量最大的一类特气; 高纯磷烷和砷烷主要用于半导体芯片制备中的掺杂(扩散和离子注入)环节,是指通过掺杂在衬底上形成 pn 结、电阻、欧 姆接触等,从而改变半导体电学性质;

另外,公司的先进前驱体材料包括 MO 源和半导体前驱体,其中,MO 源(三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝等)主要用在 LED 外延片制备,是利用金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)制造砷化镓、磷化镓、磷化铟等的前驱体材料,通过这 一环节可以制备出高亮度、长寿命的 LED;半导体前驱体(正硅酸乙酯、二异丙胺硅烷、六氯乙硅烷、三甲基铝等)是晶 圆制造-薄膜沉积工艺的核心原材料,薄膜沉积能为芯片表面提供保护,也是影响芯片电学性能的重要因素。

3.1 半导体级磷烷/砷烷难量产,公司是国内最大供应商

砷烷、磷烷主要用于集成电路制造的掺杂扩散和离子注入等工艺和 LED 化学气相沉积工艺,作为重要的 N 型掺杂源在硅片 表面反应生长砷化镓和磷化镓单晶薄膜,是半导体领域加工制造过程中的关键材料之一。其质量对电子器件良率和性能有 直接影响,且国外对该类产品进行严格的出口限制,因此提升国内磷烷和砷烷的自主研发生产能力具必要性。当前,国内 部分企业已可批量产出电子级磷烷和砷烷,但能稳定供应半导体级高纯产品的企业仍较少。 据 QY Research 数据,2022 年全球磷烷、砷烷产能分别约为 240 吨、135 吨,预计到 2028 年将分别达到 480 吨、290 吨,2022-2028 年复合增长率分别为 12.25%、13.59%,保持稳健增长。 国内磷烷和砷烷的产能增速更快。 磷烷:2022 年国内高纯磷烷产能实现 102 吨,占全球比例为 42.51%;2028 年预计将达到 292 吨,占全球比例上升至 60.83%,2022-2028 年复合增长率达 19.16%,增速高于全球水平。 砷烷:2022 年国内高纯砷烷产能达约 50 吨,占全球比例为 37.03%;2028 年预计将达到 180 吨,占全球比例再升至 62.07%,2022-2028 年复合增速达 23.80%,亦高于全球水平。

国内市场销售规模也呈快速增长趋势。据 QY Research 数据,国内磷烷 2021 年市场规模约为 10802 万元,预计到 2028 年将达 33000 万元,全球占比将达到 46.02%;国内砷烷 2021 年市场规模为 8412 万元,预计 2028 年将达到 15880 万元, 全球占比将达到 38.93%,中国将成为磷烷、砷烷的主要销售地区。

据 QYR(恒州博智)报告,电子级磷烷的全球核心厂商有 Entegris、南大光电、正帆科技、Lindeplc,前四大厂商占有超过 80%的份额。中国是全球最大的电子级磷烷生产地区,占有 50%的市场份额,之后是美国,占有约 40%的市场份额。 半导体用高纯磷烷和砷烷受储装气瓶难进口的影响而少有企业可稳定供应,南大光电是国内高纯磷烷/砷烷的主要供应商, 子公司全椒南大光电于 2013 年成立,2016-2017年实现技术突破,2022年已具备 70 吨高纯磷烷、30吨高纯砷烷产能; 2023 年募投项目投产将新增高纯磷烷、高纯砷烷各 70 吨/年产能(含 20 吨/年砷烷技改)。

上市企业中,另有正帆科技年产能 30 吨磷烷+20 吨砷烷,规划新增扩建 60 吨磷烷(23H2)+40 吨砷烷(延后投产);华 特气体 10 吨/年磷烷和 10 吨/年砷烷,其磷烷为外购其他企业副产磷烷后纯化所得,砷烷为采购充装性质。未来随着南大 光电、正帆科技等国内企业新增产能的不断释放,我国磷烷、砷烷国产替代进程有望再推进。

南大光电磷烷和砷烷产品用于半导体行业为主,毛利率高于可比公司。据公司发布的可转债募资说明书,2019-21 年高纯 磷烷和砷烷的平均毛利率为 51.92%和 54.93%,新增项目投产后,按照预测期第 1 年至第 8 年累计水平计算,预计未来高 纯磷烷和砷烷平均毛利率将在 45%和 40%。

3.2 高用量氟类特气空间广阔,公司大规模产能放量在即

从各类细分电子特气产品的市场规模来看,目前全球需求占比前三大的仍然是三氟化氮、六氟化钨和六氟丁二烯,根据 Linx Consulting 数据,2021 年全球电子特气市场规模中,三氟化氮达 8.8 亿美元,占比约 20%;六氟化钨达 3.4 亿美元, 占比约 8%;六氟丁二烯达3.1 亿美元,占比约 7%。

从国内各种电子特气的具体情况来看,含氟特气(特别是三氟化氮、四氟化碳、六氟化钨)具有用量规模大、国产化率相 对较高的特点,三氟化氮、六氟化钨等含氟特气是中船重工 718 所首批研发的特气产品,较早实现了国产技术突破和批量 生产销售。南大光电于 2019 年收购飞源气体进军含氟特气领域,根据我们对国内氟类特气供应商的全面梳理,公司现有 三氟化氮和六氟化硫产能规模位居国内前三,另有一定规模的六氟化钨、六氟丁二烯等含氟特气投产在即。

3.2.1 三氟化氮(清洗刻蚀用):需求量最大的电子特气,基本实现国产替代

三氟化氮具有优异的蚀刻速率和选择性,且在被蚀刻物表面不留任何残留物,可作为刻蚀剂用于芯片和显示面板加工,也 是良好的 CVD 装置清洗剂。三氟化氮作为目前需求量最大的电子特气,出于国防产品研发需要,七一八所较早就开始从事 其研发工作,属于国产化较为成功的特气产品,目前已基本实现了在各应用领域的国产替代。 我国集成电路、显示面板等产业高速发展,三氟化氮需求旺盛,2017-2021 年需求复合增长率达 23.60%,彼时国内供应尚 无法满足需求;2022-2023 年随着国内企业中船特气(现有年产能 9250 吨,规划到 2023 年增加 3250 吨/年)、南大光电(现有 3800吨/年,规划 2023-26 年新增 7200吨/年)、昊华科技(现有 5000吨/年,规划新增 6000 吨/年)较大规模三氟 化氮的投产放量,叠加海外 SK Materials、晓星、关东电化等企业产能释放,三氟化氮市场短期或呈供过于求局面。

未来,随着集成电路制造厂产能逐步扩张,制程技术节点微缩、芯片尺寸缩小、3DNAND 多层技术发展,集成电路对精度 的要求提升,刻蚀、沉积、清洗等次数增加,国内外三氟化氮需求增速有望超过供给增速,同时国产替代进程加速推进, 或将为国内三氟化氮市场需求带来更大的增长空间,假设 2023-2026 国内三氟化氮需求保持 25%左右的年复合增速,结合 各企业产能规划测算,2023-2024 年国内三氟化氮供需缺口有望进一步收窄,到 2025 年扭转为供不应求的局面。

3.2.2 六氟化钨(金属钨 CVD 原料):规模较大,国产化率高

六氟化钨是钨的氟化物中唯一稳定并被工业化生产的品种,主要用途是在电子工业中作为金属钨 CVD 工艺的原材料,用它 制成的钨和二硅化钨可用作大规模集成电路(LSI)中的配线材料、阻挡层和栅极填充材料等。

六氟化钨供需结构和三氟化氮类似,同时也是中船重工 718 所首批大力研发的特气产品,因此国产化率也较高,基本在各 领域实现了国产替代。从国内市场现状来看,2022 年由于中船特气、昊华科技等公司较大规模产能的释放,国内六氟化钨 呈现供过于求的局面;长期来看,国内集成电路产业正处高成长通道中,单张芯片层数用量增加,叠加下游产能扩张,预 计到 2025 年国内六氟化钨需求量将达 4500 吨,20-25 年复合增速达约 42%,超过供应增速,扭转小幅过剩格局。 从全球市场来看,根据 TECHCET 数据,2021 年全球六氟化钨需求量约为 5675 吨,供给量约 6497 吨(主要来自 SK Materials1800 吨/年、关东电化 1400 吨/年、厚成化工 720 吨/年等),总体供给仍大于需求;预计到 2025 年需求量将超 8900 吨,较 2020 年增长近 1 倍,20-25 年复合增速达约 14%,或将扭转当前的供需格局。

3.2.3 六氟丁二烯(刻蚀用):具一定技术壁垒,国产化持续推进中

六氟丁二烯主要用作 3D NAND 的蚀刻气体,具有高选择性、高蚀刻精度、高蚀刻效率、低环境污染等优点,发展潜力大, 但由于制备过程多且复杂,具有一定技术壁垒,单价较高。根据日本富士经济统计数据,2021 年全球六氟丁二烯市场规模约 900 吨,预计 2026 年全球 NAND 销量较 2021 年增长 3 倍以上,除产量增长外,未来随着 3D NAND 的堆叠层数由 128 层向 200 层以上迈进,蚀刻所耗用的气体量将不断增长。 据产业在线数据显示,2019 年及以前,六氟丁二烯国产化率不足 30%;2020 年起,随着半导体国产化浪潮的推进,大大 催生了含氟特种气体需求,国内厂商加大研发力度,逐渐扩大六氟丁二烯产能布局,六氟丁二烯国产化率有较大幅度的提 升,预估已达到 50%以上。当前,国内主要在产企业有昊华科技(收购中化蓝天,规划建成 1000 吨/年)、中船特气(初 步建成 200 吨)、中巨芯(博瑞电子,建成 25 吨,规划新增 25 吨)、建阳金石、绿菱气体、华特气体等;另有南大光电、 金宏气体、和远气体等规划新建六氟丁二烯产能,预期将在 2024-2025 年陆续投产。

3.3.4 六氟化硫(刻蚀用):国内较多企业可实现量产

六氟化硫具有极好的热稳定性、电绝缘性和灭弧特性,含氟原子较多,反应性强,可作为光纤制备中掺氟玻璃氟源,也可 用于半导体等离子体刻蚀,在预刻蚀步骤中用以除去单晶硅上的氧化层。由于六氟化硫在钨的回刻方面有独特的优势,虽 然蚀刻速度低于四氟化碳,但在集成电路中仍有一定份额。 根据 QYR(恒州博智)的统计及预测,2021 年全球六氟化硫市场规模约 3.5 亿美元,亚太地区消费占比约 50%;预计在 2028 年将达到 5.5 亿美元,2021-2028 年复合增长率约 6.5%。国内已有较多特气供应商可实现六氟化硫的量产销售,南 大光电依托山东飞源拥有成熟产能 3500 吨/年,产能规模位居国内领先地位;新增 2600吨/年技改扩产项目截至 2022 年底 全面完工,进一步提升公司市占率。

3.3 MO 源:技术壁垒较高,公司龙头地位稳固

MO 源(高纯金属有机化合物)主要包括三甲基镓、三甲基铟、三乙基镓、三甲基铝等,是利用金属有机化学气相沉积技 术(MOCVD)制造砷化镓、磷化镓、磷化铟等的关键原材料,可提高频率、电子迁移率和输出功率,大多数应用于 LED 外延片制备,同时还可用于光伏电池、相变存储器、半导体激光器、射频集成电路芯片等领域,纯度要求在 6N 及以上。

需求方面:LED 和光伏电池产品迭代,三代半导体应用场景逐步打开,为 MO源提供新增长动力 1) LED 外延片:应用占比最大的 LED 领域从传统产品向 UV LED、Mini LED、Micro LED 等迭代,带动 MOCVD 设备需 求高增,也为 MO源提供了增长动力。据Arizton 预测,2020-2024 年,全球Mini LED 市场规模有望从 0.47 亿美元升 至 23.09 亿美元,年复合增长率达 164.12%;Micro LED 在大尺寸电视屏中优势明显,据 DSCC 预计,2020-2026 年 全球 Micro LED 电视市场规模有望从 0.25 亿美元涨到 2.28 亿美元,年复合增长率预期将达 44.54%。 2) 光伏电池:国内光伏装机需求增势保持强劲,太阳能电池产量持续增加,叠加新一代光伏电池制造技术加速迭代,砷 化镓和非晶硅薄膜电池的推广应用或将带动 MO 源在光伏领域需求空间的进一步打开。 3) 半导体领域:第三代半导体为 MO 源带来新应用场景。第三代半导体氮化镓、碳化硅具高频、高效、高功率、耐高温 高压等优势,近年来逐步渗透入通信器件、电力电子器件、新型光电器件等领域,MO 源(三甲基镓等)是制备新一 代半导体氮化镓的重要原材料,第三代半导体应用空间的打开或将带动 MO源需求加速增加。 据 Markets and research数据,2019 年全球 MO 源市场规模在 1.1 亿美元左右,2022 年达 1.5 亿美元,预计到 2025 年 将达 1.8 亿美元,2022-2025 年复合增长率为 6.3%。

供应方面:MO 源行业具有寡头垄断市场特征,目前全球范围内 MO 源的生产厂商较少,主要是瑞典诺力昂(NOURYON)、 中国台湾赛孚思科技(SAFC Hitech)、美国陶氏化学(Dow)和中国南大光电,据 QY Resaerch 数据,2019 年 SAFC Hitech、南大光电、Nouryon 三家企业合计市占率约为 75%,其中南大光电市占率最高,达 30%左右。近年来,公司 MO 源产能规模逐步扩大,现有 64.9 吨/年,在建 13.5 吨/年,产品可用于生产第四代半导体材料氧化镓;2022 年,公司 MO 源产销量分别达 47.5 和 45.2 吨,产品毛利率稳定在 40%以上。 南大光电创始人带领团队打破海外对 MO 源长期技术垄断。MO 源在飞机、坦克前视仪、导弹制导仪、卫星通讯、雷达等 国防军工方面也具重要作用,欧美国家对我国实施长期技术封锁,为突破技术壁垒,我国将研发"MO 源"列为国家“863” 高技术发展计划项目,以南京大学孙祥祯教授(南大光电创始人)为代表的一批科学家投入到 MO 源研究中,1989 年课题 组研制出三甲基锑,此后逐步研制出多个品种的 MO 源;2000 年实现 MO 源产业化(南大光电成立),成功打破海外技术 垄断,发展成为我国 MO源龙头和全球主要供应商,产品在满足国内需求同时,远销日韩、欧美国家。

3.4 半导体前驱体:国内可量产企业较少,公司产品已实现批量销售

半导体前驱体是芯片薄膜沉积工艺(物理沉积 PVD、化学气相沉积 CVD 和原子气相沉积 ALD)的核心原材料,也可用于 晶圆外延生长、刻蚀、离子注入掺杂和清洗等环节,按材料不同分为硅前驱体和金属前驱体,按应用于不同制程模块可分 为 High-K 和 Low-K 前驱体, High-k 的产品基本也属于金属前驱体。

根据 QY Research 数据,2021 年,国内硅前驱体、高 K 前驱体销售额分别达到 1.43 亿美元、1.04 亿美元,同比增长 28.49%、34.11%,预计到2028 年国内硅前驱体、高 K 前驱体销售额将保持年复合增长率8.40%和 11.68%的水平。 高 K 前驱体是集成电路进入 28nm 制程后必备的制前端工艺-高介电常数介质层的重要原料。随着集成电路制程尺寸不断缩 小,需通过缩短栅极介电层来换取更低的开启电压和更高的栅极电容进行耦合,特别是进入 28nm 制程后,传统二氧化硅 栅介质层达物理极限而易造成漏电现象、影响晶体管良率,需采用高 K 前驱体替代,配合 HKMG (高介电常数金属栅极) 薄膜沉积工艺可大幅减少栅极漏电现象,且厚度更薄、栅极电容更低,因此随着存储和逻辑芯片更小尺寸先进制程的推进, 高 K 和金属前驱体占据了主要市场份额。进入集成电路 7nm 后,自对准二重/四重曝光成像技术和含钴的金属前驱体材料 制成的薄膜得到应用;未来,更高端的制程工艺将需要更先进的原子层薄膜沉积前驱体等材料。 低 K 前驱体则主要用于集成电路后端制程中,作为金属连线之间的绝缘介质,介质常数K 值越低,芯片运行速度越快、损 耗越小,随着集成电路向空间压缩、功耗减小、运行速度提升方向持续发展,芯片特征尺寸减小带来串扰问题,堆叠层数 增加带来互联延时、功耗增大问题,因此需要更低 K 值的前驱体材料作为绝缘介质来解决,目前 28nm 以下集成电路制程 中,二乙氧基甲基硅烷(DEMS)/ a-松油烯(ARTP)等前驱体材料得到广泛应用。

半导体前驱体是集成电路核心材料之一,先进制程的发展对薄膜沉积技术提出了更高的要求,同时,其在存储芯片薄膜沉 积工艺中的每层结构都需参与,因此在存储芯片中的需求量更大,随着 DRAM 存储器容量不断提升、内部电容器数量增加, 单个电容器尺寸缩小、电容器沟槽深宽比加大,叠加集成电路先进制程演进、更大容量的多层垂直堆叠工艺渗透率提升, 或将同步驱动半导体前驱体用量进一步扩大。 据日本富士经济的研究数据,全球半导体前驱体市场规模从 2014 年约 7.50 亿美元增至 2019 年的约 12.00 亿美元,2014- 2019 年复合增长率达 9.86%,预计 2024 年可达 20.21 亿美元,2020-2024 年复合增长率达 5.3%。中国是全球半导体前 驱体的主要需求市场之一,据 QY Research 数据,2021年中国半导体前驱体市场规模达到 5.94 亿美元,预计 2024 年将 达到 7.8 亿美元,2028 年将达 11.57 亿美元,21-28 年复合增长率预计约10%,2024 年起就将占据将近全球 40%市场。

前驱体行业较湿电子化学品和电子特气具更高的技术门槛,市场集中度高,海外企业深耕多年,美国(Entegris、杜邦等)、 欧洲(德国默克、法国液空等)、韩国(SoulBrain、SK Material、DNF 等)基本垄断市场供应。据 QY Research 报告, 2022 年全球半导体前驱体市场 CR10 超 95%、CR3 约 70%,其中德国默克前驱体业务收入排名全球第一,2022 年市占率 达 33.48%,排名第二和第三的液化空气和SK Materials 分别占 29.6%和近 7%。 国内企业处于成长期,头部企业雅克、南大光电等已有批量产品销售。国内企业中,雅克科技于 2016 年通过收购韩国 UP Chemical 进入该领域,22 年公司半导体前驱体设计年产能 450 吨;南大光电于 2016 年承国家 02-专项 ALD 金属前驱体 项目,2021 年研发完成,2022-2023 年均有新建的半导体前驱体项目,公司目前已具备年产 50 吨三甲基铝(HK,6N 级)、2.5 吨三甲基铝(OPTO,4N级)、5吨三甲基铝(TMA,6N5级)、5 吨三甲硅烷基胺(TSA)等的生产规模,满足集成电路及 LED 等行业需求标准;此外,安徽博泰电子材料、合肥安德科铭半导体科技有限公司等也已实现半导体前驱体 产品的销售,正帆科技等公司已有前驱体产品进入客户导入阶段。虽目前与国外龙头仍有较大差距,但在国内半导体市场 需求扩大、海外企业实施技术封锁推动我国半导体材料加速国产化背景下,本土企业半导体前驱体材料有望加速发展。

3.5 国内半导体光刻胶高进口依赖,公司高分辨 ArF 光刻胶客户验证进行时

据 TECHCET 数据,2020 年全球半导体用光刻胶市场规模为 20.4 亿美元,2022 年同比增长 7.5%至 23 亿美元,预计 2023 年销售额略有下降,降幅为 0.9%;2024 年市场将反弹,同比增长 7%,市场规模预计达 25.7亿美元;2022-2027 年 间年复合增长率将达 4.1%。据 SEMI 及华经产业研究院预测,我国半导体用光刻胶市场规模呈现增速更高的逐年增加态势, 由 2016 年的 15 亿元增至 2021 年的 20.5 亿元,年复合增长率为 6.45%,2022 年市场规模同比增加 7.8%至 22.1 亿元。 光刻胶生产具有较高的技术(专利保护、海外限制技术出口)、设备(核心光刻机设备由 ASML 等海外头部企业垄断)、原 材料(树脂、光引发剂、单体等高度依赖进口)和客户认证(经历多轮认证、周期长)壁垒,目前我国半导体用高端光刻 胶依赖进口,全球市场由日美企业垄断,特别是半导体用高分辨率的 EUV、ArFi、ArF 等具高技术壁垒的高性能光刻胶供 应基本掌握在东京应化、信越化学、日本 JSP、住友化学、美国杜邦、富士胶片等几家头部企业中。

从半导体光刻胶细分市场来看,ArF 浸没式光刻胶主要用于先进制程中的多重曝光过程,其需求量为普通光刻胶的 2-4 倍, 随着集成电路先进制程的迭代,高分辨率 ArF浸没式光刻胶发展成为集成电路领域需求量最大的产品。 据 TECHCET 统计,2020 年 ArF 浸没式和干式光刻胶市场规模分别为 7.1 和 1.9 亿美元,共 9 亿美元,占据了 48%的市 场份额;KrF 和 g/i 线光刻胶分别占据 34%和 16%的市场份额。预计到 2025 年,全球 ArF 光刻胶市占率仍达 45%,规模 有望增至 10.72 亿美元,2020-25 年复合增速 3.5%;其中,ArF 浸没式光刻胶规模增至8.84 亿美元,年复合增速 4.5%。

国内企业正积极布局半导体光刻胶产线,国产化进程有望推进。当前,在半导体光刻胶领域,多家企业已具备量产 KrF 产 品能力,例如上海新阳、晶瑞电材、北京科华等的 KrF 光刻胶产品已实现量产;多家企业布局的 ArF 干式和浸没式项目已 实现突破,南大光电 ArF 湿法光刻胶中两款产品已通过客户认证、实现小批量销售,其余多款产品正在验证中,上海新阳、 晶瑞电材的 ArF 光刻胶产品正处于客户测试认证阶段;头部企业正积极研发验证目前最高分辨率的 EUV 光刻胶产品,北 京科华的 EUV 光刻胶已通过 02 专项验收,瑞联新材的 EUV 光刻胶单体已经通过客户小试验证,正在做量产验证。

公司于 2017 年和 2018 年分别获国家 02 专项“193nm 光刻胶及配套材料”和“ArF 光刻胶产品开发和产业化”项目的正 式立项,并于 2020 年和 2021 年通过专家组的验收。2020 年底,公司自主研发的 ArF 光刻胶成功通过下游客户的使用认 证,成为通过客户验证的第一只国产 ArF 光刻胶;2022 年,在下游客户存储芯片 50nm 和逻辑芯片 55nm 技术节点的产品 上取得认证;现已建成 5 吨/年 ArF干式光刻胶、20 吨/年ArF 浸没式光刻胶生产线及年产 45 吨的光刻胶配套高纯试剂生产 线,并有两款 ArF 光刻胶通过客户认证、实现少量供货,后续将持续推进其余多款产品的验证。


(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。)

相关报告
评论
  • 相关文档
  • 相关文章
  • 最新文档
  • 最新精读
分享至