2023年北方华创研究报告：“平台型”半导体设备龙头，国产替代加速持续受益者

1 半导体设备国家队，战略重组打造国内“平台型”龙头

1.1 战略重组打造国内“平台型”半导体设备龙头

公司由“七星电子”+“北方微电子”战略重组而来。公司前身为北京七星华创电子股份有限公司（以下简称“七星电子”），2016 年与北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司（以下简称“北方微电子”）战略重组，并于 2017 年更名为北方华创科技集团股份有限公司，即目前的北方华创。

七星电子于 2001 年，由七星集团作为主发起人发起成立，并于2010年在深交所实现上市。七星集团成立与 2000 年，在北京七星联发电子有限责任公司的基础上增资重组而来。北京七星联发电子有限责任公司则由国营700 厂、706 厂、707 厂、718 厂、797 厂、798 厂等公司于1999 年共同出资成立。七星电子是国资电子企业的代表，深度布局集成电路制造设备、混合集成电路和电子元件等业务，主要产品包括薄膜沉积设备、清洗设备、气体控制设备、真空设备、热处理设备等。 北方微电子同样成立于 2001 年。北方微电子由北京电控联合七星集团、清华大学、北京大学、中科院微电子所和中科院光电技术研究所共同出资设立，以高端集成电路设备为主业，重点发展半导体刻蚀、PVD、CVD设备等，主要用于集成电路、先进封装、半导体照明、MEMS 等领域。经过多年研发创新，公司已掌握刻蚀、薄膜沉积、真空热处理等领域的多项核心技术，曾承担国家科技部“十五”863 集成电路制造装备重大项目及国家 02 科技重大专项，2013 年以来连续入选“中国半导体设备十强单位”，2021 年首次进入“中国电子百强企业”榜单排名第95 位，2022 年在“中国电子百强企业”榜单排名进一步提升至 84 位。

三大核心子公司，业务聚焦四大板块。公司持续深耕高端电子工艺装备和精密电子元器件两大基础电子产品领域。2018 年公司收购美国Akrion公司强化在半导体清洗设备领域的布局，2020 年收购射频电源公司北广科技。目前已经发展为国内产品线最全面的“平台型”半导体设备供应商之一。公司目前主营业务可划分为半导体装备、真空装备、新能源锂电装备及精密元器件四大块，主要由三个子公司主体分别执行：1）半导体装备：包括集成电路、第三代半导体、光伏装备，经营主体为全资子公司华创微电子。主要产品包括刻蚀、薄膜、清洗、热处理、晶体生长等装备，广泛应用于逻辑、存储、先进封装、第三代半导体、新能源光伏、衬底材料等领域。 2）真空及锂电装备：经营主体为全资子公司北方华创真空及孙公司北方华创新能源。锂电设备主要提供浆料制备、真空搅拌机、涂布机等电池极片制造装备，集流体卷绕 PVD 镀膜设备已进入客户端验证。高性能磁性材料设备业务快速增长，行业内首条晶界扩散工艺自动生产线进入市场并形成先发效应，与行业头部客户实现深度合作。3）精密电子元器件：经营主体为全资子公司七星华创精密电子。产品包括石英晶体器件、石英微机电传感器、高精密电阻器、钽电容器、微波组件、模拟芯片、模块电源等产品，应用于高铁、智能电网、通信、医疗电子、精密仪器、自动控制等领域。新开发导电聚合物片式固体电解质钽电容器，主要应用于 5G 通讯等领域，具有更好的频率特性和滤波效果；密封型合金箔电阻器采用新型的封装技术，精度、温度系数、耐湿性、长期稳定性大幅提升。

1.2 国资背景股东结构稳定，股权激励凝聚团队力量

国资背景股东结构稳定。公司大股东为北京电控旗下北京七星集团，实际控制人为北京市国资委。截至 2022 年二季度末，其通过北京电控直接持有公司 9.43%的股份，通过七星集团间接持有公司33.63%的股份，合计持有公司 43.06%的股份。北京电控由北京市电子工业办公室转制而来，是北京市国资委授权的以电子信息产业为主业的国有特大型高科技产业集团。另外国家集成电路产业基金持有公司 6.42%的股权为第三大股东。国资背景之下公司股东结构稳定，同时有助于公司获得更多产业和政策支持，有利于公司的长期发展。

股权激励凝聚团队力量。虽然公司为国资控股，但是在股权激励方面积极探索。2018 年以来公司已经推出三轮股权激励计划，绑定核心技术人员，凝聚团队力量。 2018 年，公司通过首期股权激励方案，涵盖275 名核心技术人员及66名管理骨干。2019 年推出二期股权激励方案，授予88 名高管及业务负责人450 万份限制性股票，授予 284 名核心技术人员及72 名管理骨干合计450万份股票期权。通过两期股权激励计划，公司核心人员主动离职率由15%以上降到 2%以下，凝聚团队效果明显。 2022 推出三期股权激励方案，拟向激励对象授予1310 万份股票期权，其中首次授予 1050 万份，预留 260 万份，授予对象包括核心技术人员777人，公司管理骨干 63 人，对比前两轮，规模更大，覆盖人员更广，基本包括了公司中高层的核心人员，体现了公司对核心技术人员的重视。连续股权激励计划充分展现公司凝聚团队力量、推动技术创新、夯实长期发展的决心。

1.3 “百亿”平台新起点，规模效应带动盈利能力提升

平台规模效应凸显，营收持续高增长。通过战略重组，以及多年来高强度的研发投入和新产品开发，公司业务涵盖了半导体装备、真空及锂电装备、电子元器件三大板块，平台化布局的规模效应凸显，其中半导体设备快速放量，驱动公司收入规模持续扩张。 2022 年公司实现营收 146.88 亿元，同比增长52%，首次实现“百亿级”的跨越。2023H1 实现营业收入 84.27 亿元，同比+55%，继续保持保持快速上升态势。

半导体设备快速放量，盈利能力持续提升。公司半导体设备业务快速放量，2022 年取代精密电子元器件成为公司第一大利润来源。

分业务营收方面：2022 年半导体设备、电子元器件、真空及锂电设备营收占比分别为 78%、18%、4%，收入金额同比+61%、-6%、-21%，近年来半导体设备营收逐年提升。 分业务净利润方面：2022 年半导体设备、电子元器件、真空及锂电设备归母净利润占比分别为 58%、41%、1%，收入金额同比+160%、+74%、-54%，半导体设备业务在2022 年继续成为第一大利润贡献板块。

在手订单充足，未来业绩确定性强。截止2023H1，公司存货达167.28亿元，同比增长 56.2%，环比增长 11.43%；合同负债85.86 亿元，同比增长51.2%，环比增长 9.76%，说明公司在手订单充足，预计2023 全年公司营收仍能维持较高水平增长。

2 行业有望回暖，国产替代势在必行

2.1 半导体销售触底有望带来行业资本开支回暖

2023 年全球半导体行业资本开支进入下行周期。根据日本半导体制造装置协会数据，2022 年全球半导体行业资本开支同比增长24%，达到创纪录的1855 亿美元。但是受到宏观经济不景气、内存市场疲软及美国对华制裁等因素影响，各大晶圆代工厂纷纷缩减 2023 年用于设备采购等的资本支出，产能扩张速度减缓。IC insights 预计 2023 年全球半导体行业资本开支同比下降14%。

半导体销售触底有望带来行业资本开支回暖。当前全球半导体行业处于下行周期，但是我们认为 2024 年有望迎来行业资本开支的明显回暖。未来AIGC 的快速发展可能引发市场对算力需求的大幅提升，进一步带动新兴芯片需求的爆发，加快上行周期的到来。 根据美国半导体行业协会数据，2023年2月全球半导体单月销售额触底，为 397 亿美元，截止 8 月份已经连续 6 个月出现环比改善，3-8 月环比增长幅度分别为 0.33%、0.53%、1.75%、3.66%、2.34%、1.9%；中国半导体行业同样出现复苏迹象，2023 年 2 月中国半导体单月销售额触底，为109.7亿美元，截止 8 月份也已经连续 6 个月出现环比改善，3-8 月环比增长幅度分别为 1.19%、3.15%、3.93%、4.37%、2.58%、1.96%。数据上看，全球及中国半导体销售拐点信号均较为明显，其中中国的环比增速更高，主要因为下游新能源等领域发展更快，后续伴随下游需求市场回暖以及去库存结束，全球半导体行业有望进入新一轮上升周期，并且带来半导体行业资本开支出现改善。根据 SEMI 在其最新的季度世界晶圆厂预测报告，预计到2024 年同比增长21%。

2.2 半导体设备国内市场空间广阔，国产替代有望加速

中国大陆半导体设备市场份额连续三年位居全球第一。根据日本半导体制造装置协会数据，2022 年中国大陆半导体设备销售额达282.7 亿美元，全球占比 26.26%，超过中国台湾（25%）、韩国（20%）、北美（10%），连续第三年位居全球最大市场地位。对应 2012-22 年中国半导体设备市场规模年复合增长率达 27.5%，显著快于全球 11%的增长速度。分地域来看，中国大陆、中国台湾省、韩国主导全球设备市场。但近年来中国大陆在全球半导体设备市场份额持续上升，截止22 年已经连续三年排名全球第一，23H1 继续引领全球市场，市场重要性程度日益提升。

国产设备市占率整体偏低，国产替代空间广阔。尽管国内半导体设备市场快速成长，但是国产化率依然整体偏低。根据SEMI 统计数据，半导体设备投资一般占半导体行业资本性支出的 70%-80%，随着工艺制程的提升，设备投资占比也将相应提高。按照工艺流程划分，晶圆制造又是集成电路制造过程中最重要、最复杂的环节。典型的半导体产线设备投资中，晶圆制造设备投资占比约 80%，系半导体设备投资中的最主要部分。

数据显示，截止 2019 年，在晶圆制造相关设备中，除去胶设备国产化率超过 90%以外，其它设备的的国产化率均在20%左右甚至更低，其中涂胶显影设备、光刻设备环节国产化率整体还处于零突破的状态。尽管近两年半导体设备国产化率有所增长，但从中长期来看，还有巨大提升空间。

海外制裁相继落地，国产替代大势所趋。2022 年10 月7 日，美国商务部将 31 家中国公司加入“未经核实的名单”，并升级出口管制措施；2023年 3 月 31 日，日本政府宣布自 7 月 23 日开始对23 种芯片制造设备施加限制；2023 年 6 月 30 日荷兰发布半导体设备管制新规，9 月1 日起，对先进光刻机（NXT2000i 及以上先进浸没式光刻机，主要应用在7nm及以下）、ALD、外延、low-k 沉积设备进行管制。 面对海外的科技制裁，自主化国产化势在必行，国家层面也多次强调打造自主可控、安全可靠、竞争力强的现代化产业体系重要性，并从政策和市场两个方面推动行业的国产替代和自主可控，打造自身安全供应链。

国内先进制程厚积薄发部分工艺实现突破，先进制程扩产渐行渐近。国内半导体设备厂商持续加大研发，除光刻机外，其他重点环节均实现28nm制程突破，去胶、部分刻蚀和清洗已经达到先进制程节点，我国半导体设备从成熟迈向先进制程的节奏有望提速。 Mate60 手机强势回归，国产麒麟芯片或将加速国产替代进程。2023年华为恢复了高端旗舰机发布节奏，2023 年 3 月发布了P60 系列手机，智能手机销量恢复快速增长。2023 年 8 月 29 日，华为商城Mate 60 Pro 上架销售，并引发持续抢购热潮，宣告华为高端旗舰机全面回归。根据全球著名半导体行业观察机构 TechInsights 的拆解报告，Mate60Pro搭载了新型麒麟 9000s 芯片，并采用了先进的7 纳米或者等效工艺，说明国产芯再次突破瓶颈。

根据科创板日报消息，华为手机 2022 年全年出货量为3000 万部，同时得益于 Mate60 系列手机的火爆，预计 2023 年全年出货量将达到4000万部。据界面新闻援引华为相关消息人士，华为目标在2024 年出货6000 万-7000万部智能手机。此次 Mate 60 系列搭载了国产麒麟9000s 芯片，标志着我过半导体产业突破美国科技封锁取得阶段性胜利。中长期看，我们认为半导体产业链国产替代的进程可能全面加速。

3 多业务协同发展，竞争优势进一步凸显

在半导体设备领域，公司持续完善“平台型”业务布局，目前目前覆盖了薄膜沉积、等离子刻蚀、氧化扩散、清洗四大工艺装备以及流量计、射频电源两大关键零部件。 公司部分产品达 14nm 工艺节，先进制程刻蚀机和薄膜沉积设备（14nm）已在客户端通过多道制程工艺验证，并实现量产应用；公司的PECVD、LPCVD、APCVD、ALD 等 CVD 产品广泛应用于集成电路、先进封装、功率器件、新能源光伏、第三代半导体等领域。随着“平台型”业务布局的完善，公司各细分业务协同发展，并且持续提升竞争能力。

3.1 薄膜沉积设备：国产PVD 设备龙头，PVD、CVD、ALD 全方位布局

公司薄膜薄沉积产品以 PVD 和 CVD 为主。膜沉积是指在基底上沉积特定材料形成薄膜，使之具有光学、电学等方面的特殊性能。薄膜沉积设备按工艺原理的不同可分为物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和原子层沉积（ALD）设备。公司目前已经实现PVD、CVD、ALD全方位布局，目前生产的薄膜沉积设备主要包括物理气相沉积设备（PVD）和化学气相沉积设备（CVD）。 国产 PVD 设备龙头 14nm 设备规模量产。物理气相沉积（PVD）设备是制备薄膜材料的重要方法之一。它是利用带电荷的粒子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向被溅射的物质制成的靶电极（阴极），并将靶材原子溅射出来使其沿着一定的方向运动到衬底并在衬底上沉积成膜的方法。公司在 PVD 设备方面已经建立起了核心技术优势，设备应用跨越多个技术代，代表着国产集成电路薄膜制备工艺设备的较高水平。下游应用除了集成电路领域外，进一步延伸应用于先进封装、半导体照明等领域。美国应用材料公司占据全球 PVD 设备绝大部分市场。公司作为国产PVD 设备龙头，28nm PVD 设备及 14nm PVD 设备均大规模量产，并且进入主流代工厂。

CVD 设备已经进入海外市场。化学气相沉积（CVD）技术是用来制备高纯、高性能固体薄膜的主要技术。典型的CVD 工艺过程是把一种或多种蒸汽源原子或分子引入腔室中，在外部能量作用下发生化学反应并在衬底表面形成所需薄膜的一种方法。由于 CVD 技术具有成膜范围广、重现性好等优点，被广泛用于多种不同形态的成膜。 公司致力于为集成电路、半导体照明、微机电系统、功率半导体、化合物半导体、新能源光伏等领域提供各种类型的CVD 设备，自主开发的卧式PECVD 已成功进入海外市场。同时在硅外延设备在感应加热高温控制技术、气流场、温度场模拟仿真技术等方面取得突破，达成了优秀的外延工艺结果，获得多家国内主流生产线批量采购。面向 LED 领域介质膜沉积的PECVD设备，已成为 LED 客户扩产优选设备。面向化合物半导体领域，碳化硅外延设备的各项技术指标也均已达到行业先进水平，批量机台已在各大主流厂商实现稳定量产。

3.2 刻蚀设备：工艺全覆盖争力持续提升

公司已形成对刻蚀工艺的全覆盖。等离子干法刻蚀技术是利用等离子体进行薄膜微细加工的技术，由于具有良好的各向异性和工艺可控性已被广泛应用于半导体基础产品制造领域。根据被刻蚀材料的不同，干法刻蚀可分为介质刻蚀、硅刻蚀、金属刻蚀，分别应用于不同的工艺。凭借在等离子体控制、反应腔室设计、刻蚀工艺技术、软件技术的积累与创新，公司在集成电路、功率半导体、化合物半导体、半导体照明、微机电系统、先进封装等领域均可提供先进的装备及工艺解决方案。现已形成对刻蚀工艺的全覆盖，具有对硅、深硅、金属、介质、化合物半导体（SiC, GaN, GaAs, InP, LiNbO₃ , LiTaO₃ 等）等多种材料的刻蚀能力。

公司刻蚀设备工艺持续突破。截止 2023 年6 月30 日，公司12 吋深硅刻蚀机销售突破百腔，以 TSV（Through Silicon Via，硅通孔）技术为代表的先进封装成为芯片集成的重要途径。公司于 2020 年前瞻性推出的12 英寸先进封装领域 PSE V300，通过快速气体和射频切换控制系统，能在50:1高深宽比深硅刻蚀中准确控制侧壁形貌，实现侧壁无损伤和线宽无损失，性能达到国际主流水平，且具有广泛应用于国内 12 英寸主流Fab 厂的扎实实践经验，已成为国内 TSV 量产生产线主力机台，助力国内CHIPLET TSV工艺的发展。2023 年上半年发布了应用于晶边刻蚀（Bevel Etch）工艺的12 英寸等离子体刻蚀机 Accura BE，实现国产晶边干法刻蚀设备“零”的突破，为我国先进芯片制造量身打造良率提升高效解决方案。2023 年 6 月，正式发布 12 英寸去胶机ACE i300，开拓12 英寸刻蚀领域全新版图。去胶工艺作为刻蚀工艺的一种，是晶圆制造过程中的一个重要环节，光刻胶在完成图形复制和传递作用后能否去除干净直接影响到后续工艺是否能够进行，甚至关系到器件的性能。ACE i300 主要应用于12英寸存储、逻辑、图像传感器等领域的去胶工艺，以良好的性能表现，实现刻蚀后去胶、离子注入后去胶、去残胶、表面处理等去胶工艺全覆盖。

刻蚀设备竞争力持续提升。由于刻蚀工艺复杂、技术壁垒高，早期进入市场的国际巨头如泛林半导体、东京电子、应用材料等拥有领先的技术工艺及客户资源，市场格局高度集中，寡头垄断现状较难打破。公司凭借不断的创新突破，目前已经实现工艺全覆盖，竞争力持续提升。

3.3 氧化扩散设备：国内市场份额具有领先地位

氧化是将硅片放置于氧气或水汽等氧化剂的氛围中进行高温热处理，在硅片表面发生化学反应形成氧化膜的过程。氧化膜的用途广泛，可作为离子注入的阻挡层及注入穿透层（损伤缓冲层）、表面钝化、绝缘栅材料以及器件保护层、隔离层、器件结构的介质层等。扩散是在高温条件下，利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬底中，使其具有特定的浓度分布，达到改变材料的电学特性，形成半导体器件结构的目的。在硅集成电路工艺中，扩散工艺用于制作PN结或构成集成电路中的电阻、电容、互连布线、二极管和晶体管等器件。退火也叫热退火，集成电路工艺中所有在氮气等不活泼气体中进行热处理的过程都可称为退火，其作用主要是消除晶格缺陷和消除硅结构的晶格损伤。同时，为了使硅片表面形成良好的基础以及稳定Cu 配线的结晶结构并去除杂质从而提高配线的可靠性，通常需要把硅片放置在惰性气体如氩气的环境中进行低温热处理。

公司的立式炉、卧式炉设备均已达到国内半导体设备的先进水平，技术指标及工艺性能表现突出。相关设备广泛用于半导体集成电路、先进封装、电力电子（IGBT）、微机电（MEMS）、光伏电池制造等领域。立式炉装备方面，公司的中温氧化/退火炉、高温氧化/退火炉、低温合金炉，低压化学气相沉积炉、批式原子层沉积炉均已成为国内主流客户的量产设备，并持续获得回头订单，累计出货超过 500 台。

3.4 湿法设备：收购 Akrion 完善清洗布局，平台协同有望带来销售增长

在晶圆制造的光刻、刻蚀、沉积等关键工序前后都需要进行清洗，去除晶圆沾染的化学杂质，保障芯片良率及性能。根据清洗介质不同，半导体清洗技术主要分为湿法和干法，其中湿法清洗目前为主流。湿法工艺主要用于去除芯片制造中上一道工序所遗留的超微细颗粒污染物、金属残留、有机物残留物，去除光阻掩膜或残留。也可根据需要进行硅氧化膜、氮化硅或金属等薄膜材料的湿法腐蚀，为下一步工序准备好良好的表面条件。清洗一般采用化学和物理作用力相结合的方法实现，在清洗时既要有很好的腐蚀选择性，高效的去除超微细颗粒物及各种残留物的能力，又不能对晶片表面的精细图形结构造成损伤。湿法腐蚀速率、腐蚀均匀性、晶圆正反面交叉污染的控制、清洗效率等都是至关重要的工艺要素。

全球半导体清洗设备市场高度集中，主要由DNS、TEL、LAM和SEMES四家垄断，国内盛美上海有所突破。公司通过收购Akrion 完善清洗设备布局，产品覆盖 12 寸单片清洗与 12 寸槽式清洗，技术节点达28nm。已广泛应用于集成电路、半导体照明、先进封装、微机电系统、电力电子、化合物和功率器件等领域。公司清洗设备目前市占率不高，但依托平台化产品布局，未来有望通过业务协同带动清洗设备的销售。

3.5 半导体零部件：加大流量计和射频电源等布局

流量计产品拥有自主知识产权。半导体设备主要由流量控制系统、真空系统、过程诊断系统、光学系统、电源系统、热管理系统、晶圆传送系统、其他关键组件八大系统组成，每个子系统都拥有数量庞大的零部件，包括机械类、电气类、机电一体类、气体/液体/真空系统类、仪器仪表类、光学类等。目前国内半导体设备核心零部件由外资主导，公司主要布局流量计、射频电源等业务。 流量计是半导体设备的重要零部件，质量流量计( MFM)和质量流量控制器( MFC)是高精度的自动测量和控制装置，用于各种流体（含蒸汽）质量流量的测量和控制。MFM 精密地测量流体的质量流量，MFC 精密地控制流体的质量流量的同时，还可以累计测量流体的流量。公司流量计产品拥有自主知识产权，并不断拓宽产品线，形成了流量测控、压力测控、气路系统等系列气体测量控制产品，可为半导体、太阳能、燃料电池、真空镀膜、分析仪器等行业客户提供定制化零部件综合解决方案及产品服务。

收购射频电源资产增强半导体设备开发能力。射频电源方面，公司通过收购北广科技射频应用技术相关资产，并研制出从多个功率等级的射频功率电源产品，同时承担了“射频发生器研发与产业化”国家科技重大专项02专项课题，研发了三款射频发生器产品，其中两款射频电源，一款匹配器，于 2019 年顺利通过国家正式验收。通过射频电源产品的布局将有助于增强公司半导体设备的开发能力。

（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。）