2023年微导纳米研究报告：ALD核心技术引航，潜薄膜沉积之海

一、微导纳米：深耕 ALD 核心技术，国产替代先锋

微导纳米前身是微导纳米有限，成立于2015年，2019年整体变更为股份公司。公司 以原子层沉积（ALD）技术为核心，专注于先进微米级、纳米级薄膜沉积设备的研发、 生产与应用，并向下游客户提供先进薄膜沉积设备、配套产品及服务。

微导纳米的发展可分为五个阶段：

1. 首台产品研发验证阶段（公司成立至2017年7月）：公司2015年成立后便开始原 型机研发，于2016年底形成原型机KF1000主机，并持续进行工艺调试，该原型机仅 为单腔体主机，未包含材料传输结构，尚不具备产业化生产能力。公司第一代量产 机型KF4000于2017年初开始工艺验证，并于2017年中开始试量产。

2. 下游龙头客户攻坚阶段（2017年8月至2018年5月）：凭借工艺验证的初步结果， 公司集中拜访国内电池片行业龙头企业，陆续与下游行业龙头企业签订样机试用协 议，通过产品与客户产线的磨合，推进公司产品在PERC电池钝化工艺上的突破。同 时公 司于2017年下 半年开 始进行 KF6000机型和 以臭氧工艺为 核心工艺 的 KF10000S机型的研发，并于2018年中对KF6000机型进行量产验证。

3. 市场与产品突破阶段（2018年5月至2018年12月）：随着KF6000机型在下游头 部企业开始量产爬坡，基于公司产品的示范作用和带头效应，公司在行业内知名度 进一步提升。同时，公司积极推进产品线的拓宽计划，启动半导体领域与柔性电子 领域机型的研发工作。

4. 公司加速发展阶段（2019年1月至2020年12月）：公司臭氧工艺与等离子体技术 陆续取得突破，KF10000S机型与ZR4000×2机型先后研制成功，公司产品得到有效 推广，在光伏领域的知名度进一步提升；半导体领域，凤凰系列样机于2019年初搭 建完成并进行工艺调试，公司在此平台上开发了Al2O3、HfO2、ZrO2、TiO2、SiO2等 单片镀膜工艺。同时公司于2020年初进行了麒麟、凤凰系列新机型和龙系列团簇平 台的立项启动工作，并着手建立产业化应用中心，配备更高级别的洁净室与半导体 级检测设备，以满足半导体领域对生产环境与检测设备的要求。

5. 公司战略升级发展阶段（2020年12月至今）：在光伏领域，根据公司招股说明书， 公司ZR5000×2批量型PEALD镀膜系统以及KF10000S、KF15000等高端光伏装备 陆续获得包括阿特斯、隆基股份、爱旭股份、晶科能源等多家重要光伏客户订单，并 在通威太阳能、无锡尚德等N型TOPCon高效电池生产线上开展应用。半导体领域， 据公司招股说明书，公司首套用于300mm（12英寸）晶圆的High-k栅氧层薄膜沉积 的ALD设备已实现销售，实现国产半导体ALD设备在28nm集成电路制造关键工艺 （高介电常数栅氧层材料沉积环节）中的突破，同时针对国内半导体薄膜沉积各细 分应用领域研发试制新型ALD设备陆续取得进展。在其他应用领域，公司自主开发 的FG系列卷对卷设备能够在大幅宽的材料表面沉积阻隔层，实现较低的水汽渗透率， 具备良好的阻水阻氧能力，已实现产业化应用。

基于ALD技术，产品逐步系列化，行业不断拓宽。目前公司已开发出适用于光伏、 半导体、柔性电子等领域的多款薄膜沉积设备，涵盖ALD、PEALD二合一、PECVD 等系列产品，并提供配套产品及服务；主要产品包括应用于新一代高效太阳能电池 的薄膜沉积设备和量产解决方案，以及应用于先进逻辑芯片、新型存储芯片、化合 物半导体、新型显示芯片等半导体领域的薄膜沉积设备。

公司近年营收、净利率屡创新高，毛利率基本稳定。公司营收可分为专用设备产品 和配套产品及服务两大类，2021、2022年营收分别同比+36.91%、+59.96%；其中， 专用设备收入22年大幅增长82.35%，主要系公司主要产品在光伏PERC及TOPCon 等新型高效电池技术、半导体领域的销量大幅增长。2021、2022年公司净利率同比 下降7.46pct和2.86pct，费用投入较高导致净利率有所下降；同期公司毛利率分别同 比-6.13pct、-3.46pct，总体呈现下降趋势，主要原因为公司新推出的PECVD设备、 PEALD二合一平台设备竞争较为激烈故产品毛利率较低，且销售占比超过45%，专 用设备毛利率下滑明显导致毛利率有所下滑；23Q1-3公司共实现营收10.22亿元，同 比增长165.3%，主要系公司积极推进客户验收，订单陆续实现收入转化，以及专用 设备产品验收数量增长所致。

专用设备产品在光伏领域应用居多，22年半导体领域持续突破。22年公司在光伏领 域、半导体领域分别实现收入5.01亿元、0.47亿元；光伏领域产品主要分为ALD设备、 PECVD设备、PEALD二合一平台设备，半导体领域产品主要分为ALD设备、真空传 输系统。2019、2020年公司专注于光伏领域ALD设备，2021年将成熟ALD设备技术 拓展至半导体领域并形成收入，22H1进一步增加半导体真空传输系统收入。2021年， 来自光伏领域中ALD设备、PECVD设备、PEALD二合一平台设备收入分别占同期总 收入31.8%、16.6%、15.9%，半导体领域ALD设备收入占比为5.9%。

其中，2021年配套产品与服务中设备改造收入大幅增加主要是由于当年“大尺寸” 催生了很多改造需求，未来随着光伏行业设备技术不断迭代，公司配套产品及服务 收入有望维持继续增长。

设备改造及备品备件业务毛利率较高，ALD设备毛利率维持高位，PECVD、PEALD 设备毛利率相对较低。2019年-22H1公司ALD设备在光伏领域和半导体领域的毛利 率始终保持在较高水平，其中光伏领域ALD设备在2019年-2022H1的毛利率分别为 52.35%、50.83%、46.83%、53.54%，半导体领域ALD设备在2021年形成收入，毛 利率为52.20%；同期设备改造毛利率分别为71.73%、69.14%、72.47%、60.44%， 备品备件及其他毛利率分别为77.74%、76.90%、78.43%、75.86%，明显高于公司 其他产品业务毛利率；毛利率较高的原因主要系：（1）设备改造业务以相对于整体 更换设备较低的价格对客户现有设备进行改造，使其在尺寸、工艺方面能够紧跟市场变化，大幅降低了客户的设备更新成本；（2）公司备品备件主要为专用设备配件， 均为定制化产品，下游客户需向公司采购并进行更换，公司拥有一定的定价权。

在地区维度上，公司收入主要来自大陆地区，与下游客户分布密切相关。根据公司 招股说明书引用的CPIA统计，华东地区的晶硅太阳能电池片产能占国内市场的比例 超过50%，公司主要客户如泰州中来、顺风光电、阳光中科、阿特斯、横店集团东磁 股份有限公司等均位于华东地区；西南地区收入主要来源于通威太阳能四川生产基 地。公司境外收入占比较小，客户包含境外客户或境内客户的境外子公司，2022年 境外客户主要是台湾太极能源科技股份有限公司（中国台湾上市公司：4934.TW） 越南子公司VIETNERGY。 在季节维度上，无明显季节分布特征，公司近年来下半年收入略多于上半年。

公司期间费用率逐渐改善，期间费用主要来自研发支出。2020年-2023Q1-3，公司 期间费用率分别为33.69%、37.06%、34.05%、26.49%，2020-2021年公司期间费用率明显上升，主要系公司拓展业务领域、提高研发实力而扩充了管理、研发等人 员。2022-2023Q1-3，随着公司营收大幅度增长，以及规模效应影响之下，公司财 务、销售、研发费用率逐年下降。

公司的实际控制人为王燕清、倪亚兰、王磊，王燕清、倪亚兰系夫妻关系，王磊系王 燕清、倪亚兰之子，三人组成的家族通过万海盈投资、聚海盈管理、德厚盈投资间接 控制公司67.34%的股份。公司控股股东万海盈投资持股比例为51.18%，王磊、倪亚 兰作为合伙人分别出资80%、20%。

公司管理层专业经验丰富。公司第二大股东黎微明（LI WEIMIN）博士曾就职于全球 领先的半导体原子层沉积设备公司ASM国际、Picosun1，目前出任微导纳米副董事长，首席技术官，是ALD金属材料和工艺领域国际知名专家，拥有25年以上的原子 层沉积（ALD）技术的研发和产业化经验，在国际ALD技术领域享有较高声誉。公司 董事、副总经理李翔（LI XIANG）先生曾任职于新加坡科学技术研究院微电子研究 所Picosun Asia Pte.Ltd.、新加坡格罗方德半导体股份有限公司，有多年Fab工作经 验，对下游市场应用开发经验丰富。

二、ALD：薄膜沉积重要技术，应用场景不断扩展

薄膜沉积技术主要负责各个步骤中的介质层与金属层的沉积，包括CVD（化学气相 沉积）、PVD（物理气相沉积）和ALD（原子层沉积）。 1. PVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）：指通过物理机制进行薄膜 沉积技术，可分为蒸镀、溅镀、离子镀膜、电弧等离子体镀膜、分子束外延镀膜等。 2. CVD（Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积）：指通过气体混合的化学 反应，利用加热、等离子体或光辐射等能源，在反应器内使气态或蒸汽状态化学物 质在气相或气固界面经化学反应在硅片表面沉积薄膜的工艺；根据反应条件（压强、 前驱体）的不同又分为常压CVD（APCVD）、次常压CVD（SACVD）、低压CVD （LPCVD）、等离子体增强CVD（PECVD）、金属有机化合物沉积CVD（MOCVD） 和原子层沉积（ALD）等。 3. ALD（Atomic Layer Deposition，原子层沉积）：最初称为原子层外延技术 （Atomic Layer Epitaxy, ALE），也称为原子层化学气相沉积（Atomic Layer Chemical Vapor Deposition, ALCVD），是化学气相沉积（CVD）的一种。可以将 反应材料以单原子膜形式通过循环反应逐层沉积在基片表面，形成对复杂形貌的基 底表面全覆盖成膜的专用设备。ALD设备具备优秀的多面体表面成膜能力，可以满 足复杂结构体的镀膜需求，在先进制程集成电路制造工序中应用广泛。

PVD、CVD、ALD 薄膜沉积技术在成膜效果上各有千秋。CVD为化学过程，一种或 多种挥发性前驱体与基质一起被引入反应室，前驱体在基板表面反应或分解，形成 一层薄薄的涂层，废气通过扩散逸出反应室。PVD为物理过程，在真空条件下采用 低压、大电流电弧放电等技术，使固体材料蒸发并以薄膜的形式沉积在基板上。ALD也是采用化学反应方式进行沉积，但反应原理和工艺方式与CVD存在显著区别，在 CVD工艺过程中，化学蒸气不断地通入真空室内，而在ALD工艺过程中，不同的反 应物（前驱体）是以气体脉冲的形式交替送入反应室中的，使得在基底表面以单个 原子层为单位一层一层地实现镀膜。

ALD技术是一种特殊的真空薄膜沉积方法，技术壁垒较高。ALD 是一种表面薄膜沉 积技术, 在薄膜生长速率可控的条件下, 依次通入前驱体气体和氧化剂, 使其在物 体表面发生化学和物理反应, 形成单层薄膜。ALD技术原理是通过将不同的气相前驱 体脉冲交替通入反应器，并在沉积基底上发生表面饱和化学反应形成薄膜。 衬底表面覆盖一层-OH 后通入前驱体溶液反应, 得到半循环产物和其他的一些气态 副产物, 其中半循环产物不具备再次与前驱体溶液反应的基团, 因此反应在此步即 终止, 只能生长一层致密的产物; 如此通过周期循环操作, 逐层进行沉积, 即可获得 所需厚度的薄膜。 ALD沉积技术主要分为热原子层沉积法（thermal-ALD, T-ALD）、等离子辅助沉积 法（plasma enhanced-ALD, PE-ALD）、空间原子层沉积法（spatial-ALD, S-ALD） 以及其他类型沉积法。

热原子层沉积法（thermal-ALD，T-ALD）：最早出现的原子层沉积方法，与二元热 化学气相沉积（T-CVD）方法的原理类似，T-CVD是直接在反应室中通入两种混合 气体在薄膜表面进行反应沉积，而T-ALD则是依次通入前驱体源和氧源在薄膜表面 反应沉积。 T-ALD的一个沉积周期分两个阶段，第一阶段将铝源三甲基铝（Al（CH3）3）通入到 反应室中，在基底表面发生化学吸附反应，与-OH基团结合，释放出甲烷分子；当反 应达到饱和后，通入惰性吹洗气体，将反应后的生成物以及未反应的过量三甲基铝 气体吹出；第二阶段需要在反应室中通入氧源，使得在上一阶段形成的膜表面产生 新的-OH基团，通常使用H2O作为氧源，也可以使用臭氧作氧化剂，臭氧反应源相比 于水源具有更高的反应活性，能够更加迅速地在材料表面进行化学吸附，在较短的时间内与材料表面达到饱和吸附并与材料表面基团实现更加快速有效的反应从而得 到更为致密的薄膜，得到了更好封装效果的Al2O3薄膜，氧化剂在薄膜表面发生化学 吸附反应，产生了新的-OH基团，待反应达到饱和后，通入惰性吹洗气体，清除掉多 余的氧化剂以及反应副产物。在一个周期结束后，可以根据实验需要进行多个相同 的循环操作，以此获得所需厚度的Al2O3封装薄膜。

等离子辅助沉积法（plasma enhanced-ALD，PE-ALD）：荷兰研究人员M. de Keijser 和C. van Opdorp在1990年首次提出了等离子辅助沉积（PE-ALD）方法，他们利用 AsH3和Ga（CH3）3与氢原子在430-500℃的条件下交替脉冲，实现了砷化镓的单层 原子层外延生长。 等离子体（Plasma）是游离于固液气之外的第四态，是自由带电粒子对的富集，近 似为电中性，即在宏观尺度下（通常＞1mm），电子密度与离子密度相等（ne＝ni）。 电子在外界条件影响下加速、受热后，这些高能热电子通过碰撞诱导可以使气相物 种离子化，同时还会激活气体反应物的活性，形成了活性原子、中性分子、离子和光 子，通常我们称之为等离子体自由基；但是这些粒子在Plasma过程中离子化程度是 非常低的，在用等离子体辅助原子层沉积过程中，沉积基底表面电子和离子的量远 小于等离子体自由基的量；在大多数情况下，是等离子体自由基与基底表面物种之 间的相互作用。这种沉积方法与T-ALD相比可以降低沉积的温度，减少吹扫时间，而 且等离子体能够促进分子发生反应，提高反应物的活性，加快反应速率，使沉积条 件简化，使反应更加充分，沉积的薄膜密度较高，所含杂质较少，材料性能更优。 PE-ALD的原理与T-ALD原理的区别主要在于第二阶段基底表面附着与前驱体溶液 反应基团的方式不同。PE-ALD在经历完第一阶段后，首先利用等离子激发产生了带 电的电子、-OH基团以及自由基，待这些等离子体在膜表面化学吸附反应完全后，通 入惰性气体清除掉多余的杂质，之后继续通入前驱体溶液与基底表面的等离子体自 由基反应，再通入惰性气体吹扫多余杂质，如此循环往复沉积。

空间原子层沉积法（spatial-ALD，S-ALD）：空间原子层沉积法（S-ALD）是在空 间尺度上对反应进程进行控制的一种原子层沉积方法。 在T-ALD和PE-ALD技术中，需要把循环交替的吸附反应和惰性气体吹扫过程分开进 行；而S-ALD将基底分成了几个不同的连续区域，通过基底在装置上的移动，连续地 在基底表面完成前驱体化学吸附反应、惰性气体吹扫、氧化剂化学吸附反应、惰性 气体吹扫，控制每个过程的停留时间，进而完成一个ALD循环。此外，T-ALD和PEALD在循环交替的过程中需要停止上一阶段的通气，导致完成一个周期所用时间较 长，并且削减了机器的使用寿命。S-ALD方法将原本分开进行的步骤在同一时间分 区域进行，适用于工业化的大规模封装沉积，可以大大缩短循环周期，增加沉积薄 膜的面积，提升效率。

除了以上三种常见的ALD沉积方法外,目前的研究人员还针对不同的应用需求研究出 了卷对卷（roll-to-roll）原子层沉积法、大气压原子层沉积法、流化床原子层沉积法、 电化学原子层沉积、大气压等离子体增强空间原子层沉积法等不同类型的原子层沉 积方法。相比于普通的原子层沉积方法，在大气压下进行原子层沉积可以提高薄膜 阻隔性能的同时提高反应速率，缩短反应时间；电化学原子层沉积法则利用了电化 学沉积法的可室温沉积且成本廉价的优点；而在进行大规模的工业化生产时，则较 为适合用卷对卷原子层沉积法。

ALD技术存在两大特征：自限制的表面反应，窗口温度较高。在自限制表面反应特 征加持下，薄膜厚度仅取决于循环次数，在实际应用中可以实现精准控制薄膜厚， 且该过程为连续反应，薄膜具有无针孔、密度高的特点；前驱物交替通入反应室可 以精确控制薄膜成分，避免有害物质污染，前驱体饱和化学吸附带来很好的台阶覆 盖率和大面积厚度均匀性。另一方面，窗口温度较宽的特征使得不同材料的沉积条 件稳定匹配，可以沉积多组分纳米薄层和混合氧化物，也可使薄膜在相对低温（室 温到400℃）下进行，广泛用于各种形状的衬底。

ALD技术的基础是其表面反应的自限制性。ALD技术薄膜的形成基于不断重复自限 性反应，根据沉积前驱体和基体材料的不同，自限性反应可分为化学吸附自限性 （chemisorption self-limiteing，CS）和顺次反应自限性（reaction self-limiting，RS）。

（1）化学吸附自限性：在化学吸附自限性反应中，先通入第一种反应前驱体到基体 材料表面，并通过化学吸附（饱和吸附）保持在表面，当第二种前驱体通入反应器， 就会与已经附着在基底的第一前驱体发生置换反应，直到第一前驱体耗尽，反应便 自动停止；往复循环上述自限性反应过程就会形成薄膜。

（2）顺次反应自限性：顺次反应自限性过程通过活性前驱体物质与活性基体材料表 面发生化学反应驱动。

ALD技术优势明显。原子层（ALD）沉积技术在厚度的均匀性、薄膜密度、台阶覆 盖、界面质量、低温层积、工业适用性，这些影响薄膜质量的方面均表现非常优异， 只在层积速率和可选原料种类方面有一定局限性。

ALD 技术由于其沉积参数的高度可控性、优异的均匀性和保形性，在众多领域具有 广泛的应用潜力。目前，ALD应用范围涵盖光学、半导体、耐磨材料、纳米结构、 MEMS（微机电系统）、化学等多个领域，随着ALD技术的不断发展，应用范围有望 进一步拓宽。

三、光伏行业扶摇直上，薄膜沉积市场广阔

（一）双碳指引，光伏市场需求攀升

光伏产业链从上到下依次为：晶体硅料的生产和硅棒、硅锭、硅片的加工制作；光伏 电池片的生产加工；光伏电池组件的制作；光伏应用系统（电站项目开发、电站系统 的集成和运营等）。

“碳达峰、碳中和”的有序推进拉动全球光伏需求量提升。据CPIA，我国22年光伏 新增装机量87.41GW，同比增长59.3%，靠近年初预计区间上限（90GW），显示光 伏旺盛的需求；2022年全球光伏新增装机量在250GW左右，同比增长约47.1%。

（二）N 型技术拐点已至，降本增效持续进行

PERC技术取代Al-BSF技术，TOPCon、HJT电池逐步成为未来产业化主流。根据 CPIA的数据，2022年光伏电池技术仍然一家独大，目前非常成熟的PERC技术占比 达88%；而TOPCon、HJT近年来已有厂商陆续开始布局，属于下一代高效电池技术 路线的潜在方向，预计2022年后市场份额逐步提高；而IBC和钙钛矿等电池技术作为 未来技术，尚处于实验和验证阶段。

TOPCon和HJT是继PERC电池之后的主流N型技术。TOPCon电池升级迭代的最大 优势在于其与PERC产线兼容度高，继承于PERC技术，能够极大的利用PERC时代 的经验积累，是目前初始投资成本最低的N型高效电池之一。HJT技术的核心优势是 电池结构相对简单，然而目前设备成本与耗材成本较高，经济性不足，随着材料端 和设备端降本的进行，未来预计将继续推进。 TOPCon技术目前尚未取代PERC技术的主要原因为：（1）工艺步骤增加，LPCVD、 PECVD、PEALD等技术还存在分歧，大规模量产经验还较为缺乏，技术成熟度和产 品良率有待进一步提高；（2）工艺设备成本和双面银浆带来的成本上升，降本增效 还需进一步进行。同时，随着TOPCon技术的快速成熟，23年有望成为TOPCon的爆 发之年。 HJT技术目前尚未取代PERC技术的主要原因为：（1）HJT电池产线的投资成本较 高，是PERC电池产线投资的2-3倍以上；（2）HJT技术路线采用透明电极和低温银 浆，技术成熟度不高，运营成本相对较高。

光伏电池转换效率是每一次技术变革的标尺。我国光伏企业在TOPCon、HJT等下一 代高效晶硅电池生产技术的研发上先后取得突破，转换效率不断刷新世界记录。截 至2022年12月，我国光伏晶硅电池刷新实验室效率世界纪录13次，其中9次为n型电 池，4次为p型电池。

（三）沉积技术壁垒高，光伏技术进步的关键力量

光伏薄膜沉积设备主要用于光伏电池片制造环节，根据电池工艺和所需薄膜性质， 所采用的薄膜沉积设备会有所不同。 PERC电池：近年，我国新建产线仍以PERC为主，针对目前已经大规模生产的PERC 电池技术，生产设备基本实现国产化，其中薄膜沉积设备主要用于PERC电池的钝化 和减反膜的制备。 背面钝化是PERC电池架构的关键。背面钝化需要氧化铝和氮化硅，ALD是应用氧化 铝的主流方法之一，目前两种主流技术是微导纳米的批量型ALD和结合了背面 PECVD工艺的理想晶延ALD背钝化机台。

TOPCon电池：TOPCon电池生产线可以由PERC电池生产线升级改造实现，除原薄 膜沉积需求外，还新增加了隧穿氧化层和掺杂多晶硅层镀膜需求。 TOPCon电池沉积工艺中目前主要涉及LPCVD、PECVD和ALD三种薄膜沉积路线。 其中LPCVD是使用最广泛的沉积方法，但是LPCVD存在绕镀、原位掺杂难、需二次 磷扩、能耗大、石英耗材成本较高、不同尺寸硅片兼容性差等缺陷，新的沉积技术正 在逐步发挥作用，有望减少工艺步骤，从而优化TOPCon工艺成本。

HJT电池：HJT电池整体结构变化较大，其制造环节只需4大类设备，分别是制绒清 洗设备（投资占比10%）、非晶硅沉积设备（投资占比50%）、透明导电薄膜设备 （投资占比25%）和印刷设备（投资占比15%），其中非晶硅沉积、核心层透明导电 薄膜（TCO）沉积均需要用到薄膜沉积设备。 核心层沉积决定了钝化有效性，是HJT电池高性能的关键。HJT电池中TCO层既充 当抗反射涂层又充当导电电极，以提取和横向传导电流，因此TCO的质量会影响横 向电荷收集，TCO的透明度和电阻率也十分重要。PECVD和CAT-CVD（催化化学气 相沉积）一直是HJT核心层沉积的两种主要技术，而PEALD（等离子体增强原子层 沉积）也在开发中。

薄膜沉积在新一代光伏技术的设备投资中比重增加。由于TOPCon电池生产线可以 由现有PECR电池生产线升级改造完成，且目前TOPCon电池生产线单位投资规模和 运营成本明显低于HJT电池生产线，因此TOPCon电池生产线在N型电池线建设中进 展显著。根据部分上市公司披露的项目投资明细，TOPCon（含未披露具体技术类型 的N型电池）产线每GW平均投资规模高于PERC产线。而微导纳米所研发、生产的 设备类型在PERC产线建设中可以触达到的投资占比为24.71%-26.73%，在 TOPCon（含N型电池）产线建设中的可以触达的投资比重上升至33.00%-39.12%。

TOPCon成为众多厂商扩产的选择，2022年成为TOPCon的扩产元年。目前，国内 光伏头部厂商如晶科能源、通威股份、晶澳科技和阿特斯等，均选择TOPCon电池路 线为近期扩产的主流路线。根据PVinfolink的统计，22年底TOPCon的产能落地达 81GW，已颇具规模，预估23年底TOPCon名义产能可以达到477GW，TOPCon扩 产高峰已经到来。

四、后摩尔时代，ALD 设备国产替代正当时

（一）半导体行业方兴未艾，国内需求曲线上扬

半导体行业是电子信息产业的基础支撑，应用市场分割性较强。半导体行业上游为 半导体材料与设备，中游为半导体设计、制造、封测环节，下游为产品终端应用。半 导体行业可主要分为集成电路、分立器件、传感器和光电子器件等四大类，广泛应 用于5G通信、计算机、云计算、大数据、物联网等下游行业，应用领域广阔，是现 代经济社会中的战略性、基础性和先导性产业。

自半导体核心元器件晶体管诞生以来，半导体行业遵循摩尔定律快速发展。半导体 下游应用行业的需求增长是半导体产业快速发展的核心驱动力。近年来，下游产业 新技术、新产品快速发展，正迎来市场快速增长期。5G手机、新能源汽车、工业电 子等包含的半导体产品数量较传统产品大比例提高；人工智能、可穿戴设备和物联 网等新业态的出现，对于半导体产品产生新需求。根据SIA、WSTS的统计，2022年 全球半导体行业收入为6250亿美元，同比+12%。

中国大陆目前已成为全球第一大半导体设备需求市场。据SEMI，2022年全球半导体 设备市场规模达到1076亿美元，同比增长4.87%；同年中国大陆半导体设备市场规 模达到283亿美元，同比下降4.07%，占同期全球半导体设备市场规模26.3%。2013- 2022年半导体设备在中国大陆销售额的年复合增长率达到26.97%。2022年中国大 陆、中国台湾、韩国位列全球半导体设备市场规模前三，占比分别为26%、25%、 20%。

（二）ALD 薄膜沉积设备乘风而起，应用场景不断增加

薄膜沉积设备属于半导体前道工艺设备。半导体设备主要包括前道工艺设备和后道 工艺设备。前道工艺设备为晶圆制造设备，后道工艺设备包括封装设备和测试设备， 其他类型设备主要包括硅片生长设备等。

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅；高纯度的多晶硅溶解 后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅；硅晶棒在经过研磨，抛 光，切片后，形成硅晶圆片，即晶圆；晶圆制造（前道工艺）流程主要分为扩散、薄 膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、CMP、金属化。

晶圆制造（前道工艺）设备投资额明显高于后道工艺设备，薄膜沉积设备、光刻设 备、刻蚀设备是前道工艺中投资额比重最大的三类设备。根据SEMI的数据，2022年 晶圆制造相关设备投资额占比约为总体设备投资的86%，其中薄膜沉积、光刻、刻 蚀设备投资额分别占晶圆制造设备投资额的22%、17%、22%。

后摩尔时代，薄膜沉积设备技术创新为半导体产业链中重要一环。据Maximize Market Research，全球半导体薄膜沉积设备2022年市场规模达232.7亿美元，同比 增长22.5%，预测2029年有望突破558.8亿美元，年复合增长率达到13.3%。

半导体薄膜沉积设备厂商异军突起，国产化替代趋势明显。国内产品线涵盖半导体 薄膜沉积设备的公司主要有北方华创、拓荆科技、中微公司及微导纳米等。其中，北 方华创产品体系较为丰富，其刻蚀机、PVD、CVD、ALD、氧化/扩散炉、退火炉等 产品在集成电路及泛半导体领域实现量产应用；中微公司主要为集成电路、LED芯 片、MEMS等半导体产品的制造企业提供刻蚀设备、MOCVD设备，其2020年非公开 发行股票的募投项目中，包括了半导体领域LPCVD、ALD等设备的开发及工艺应用 开发；拓荆科技产品涵盖PECVD、ALD、SACVD三类半导体薄膜沉积设备，是国内 唯一一家产业化应用的集成电路PECVD、SACVD设备厂商；微导纳米则聚焦于ALD 设备和工艺，其ALD设备和核心技术具有突出的技术先进性，总体性能和关键性能 参数已达到国际同类设备水平，一定程度打破了国外半导体ALD设备长期垄断的局 面。

全球半导体薄膜沉积设备市场被国外龙头厂商垄断，ALD或迎国产创新突破之机。 目前，半导体行业的薄膜沉积设备中，PVD设备与CVD设备均已初步实现国产化， 而ALD设备作为先进制程所必须的工艺设备，在大规模量产方面国内厂商尚未形成 突破。据Gartner统计，全球薄膜沉积设备基本由先晶半导体（ASM）、东京电子（TEL）、 应用材料（AMAT）和泛林半导体（LamResearch）四家国际巨头垄断。面对半导体 设备向高精度化与高集成化方向发展的趋势，以及“贸易战”等背景下，国产半导体 ALD设备迎来前所未有的发展契机。

目前在半导体行业中，薄膜沉积工艺以化学气相沉积（CVD）为主，物理气相沉积 （PVD）为辅，原子层沉积（ALD）市占率提高趋势明显。据SEMI，2022年CVD设 备为全球范围内占比最高的半导体薄膜沉积设备，占比57%；PVD设备2022年占比 为25%；ALD技术凭借优异的三维共形性、大面积成膜的均匀性和精确的膜厚控制 等特点，技术优势愈加明显，在半导体薄膜沉积环节的市场占有率为11%，预计未 来几年市场规模保持高速增长，复合增长率高达26.3%。

五、微导纳米：ALD 国内翘楚，光伏半导体双轮驱动

（一）ALD 技术为核心支撑，横向拓展研发PECVD、PEALD

公司目前产品主要以批量式（管式）ALD设备为主。公司深化核心技术光伏产品市场 覆盖率的同时，横向拓展PECVD设备、PEALD二合一设备。 公司夸父（KF）系列设备采用TALD技术，在光伏领域PERC电池背面钝化层、 TOPCon电池正面钝化层的Al2O3镀膜工艺均已实现产业化应用。在XBC、钙钛矿/ 异质结叠层电池等高效晶硅太阳能电池钝化处于产业化验证阶段。 公司祝融（ZR）管式系列产品集成了PEALD与PECVD技术，在PERC电池、 TOPCon电池、IBC和TBC电池中均已实现产业化应用。在PERC电池背面钝化 层、减反层，TOPCon电池正面钝化层、减反层，TOPCon电池隧穿层、掺杂多晶 硅层的制备中，公司开发的PEALD二合一平台能够在同一台设备中完成两种薄膜 的制备（Al2O3膜和SiNx），除了能提高薄膜质量以提供更好的钝化效果之外，还 有效降低了客户单位产能的设备投资成本。

在TOPCon电池关键工艺步骤隧穿层和多晶硅层的制备中，LPCVD为起步较早的技 术路线，但市场推广进程较慢，主要因为其存在绕镀严重、成膜速率低、需二次掺 杂过程繁琐、后期运营成本高等尚未解决的技术难题。而公司开的PEALD二合一 平台，集成了PEALD和PECVD两种工艺，分别用于制备TOPCon电池的隧穿层和 多晶硅层，能够有效弥补LPCVD技术存在的不足。

公司研发投入高，持续增强研发创新能力。与同行业公司相比，公司研发费用占营 业收入比例及研发人员占比均处于较高水平，2022年公司研发费用占比为 20.22%，研发人员比例为20.08%。此外，截至目前公司已取得108项国家授权专 利，其中发明专利18项、实用新型专利81项、外观设计专利9项。此外，公司还拥 有软件著作权20项。

公司技术实力得到多家龙头企业认可。2022年-2023年10月，公司新增2000万元以 上订单数为19单，客户涵盖通威、隆基、晶科等光伏龙头企业，公司产品对光伏行 业领先的电池片厂商实现了较高的客户覆盖率。

（二）光伏为基，半导体为矛，多领域扩展

ALD技术广泛适用于不同场景下的薄膜沉积，在光伏、半导体、柔性电子等新型显 示、MEMS、催化及光学器件等诸多高精尖领域均拥有良好的产业化前景。公司在 成功实现ALD技术应用于光伏领域后，先后开发出对技术水平和工艺要求更高的半 导体和柔性电子薄膜沉积设备，并逐步拓展应用领域。

1. 光伏行业：国内光伏ALD设备龙头，深耕多年

据公司官网，公司全球首创将ALD技术规模化应用于光伏领域，已成为提供高效电 池技术与设备的领军企业。公司光伏ALD设备具备优良的产品性能，在保障光电转 换效率的同时，可有效帮助电池片厂商大幅降低设备投资额与生产成本，在 PERC、TOPCon、IBC、HJT以及叠层电池等高效电池发展过程中起着重要作用。 光伏薄膜沉积设备在不同电池结构及其膜层制备中的技术参数需求存在较大差异：

A．PERC电池背钝化Al2O3的沉积工艺中，ALD技术与PECVD技术互相替代

目前国内主要太阳能电池片为PERC电池，其中Al2O3镀膜设备是实现PERC电池量 产的关键设备，所镀膜层用于实现钝化效果，以达到更高的光电转换效率。2016年 之前，PERC电池背面钝化设备基本采用PECVD，当时的ALD技术在国外主要应用 于半导体领域，大多属于单片式反应器类型，这种反应器虽然镀膜精度高，但产能 较低。为了克服上述限制，2017年起国内ALD设备制造商陆续推出创新解决方案。 目前公司量产设备镀膜速率已经突破10,000片/小时，产能达480MW/年，打破制约ALD技术应用于光伏领域的产能限制，成为行业主流镀膜方案之一。

B．在TOPCon电池隧穿层沉积工艺中，ALD技术有望厚积薄发

在氧化硅隧穿层的制备中，目前较常见的有高温热氧化法、等离子体氧化法和 PEALD技术。高温热氧化法能获得高质量的氧化硅层、较低的界面缺陷态密度，但 其存在大尺寸硅片下容易受热不均匀、成膜反应速度慢等问题；等离子体技术结合 N2O虽然也被尝试用于氧化硅隧穿层的制备，采用等离子体轰击N2O使其解离产生游 离O从而氧化硅片表面，但采用该方法生长的氧化硅厚度较厚，对于1-3nm的厚度而 言，该方法难以控制厚度，因此尚未实现在氧化硅隧穿层的产业化应用。公司开发 出的ZR5000×2PEALD“二合一”产品，创新性的将ALD技术应用于氧化硅层的制备， 能够连续完成TOPCon电池的背膜结构（隧穿氧化硅/原位掺杂多晶硅）镀膜。跟上 述氧化法相比，采用ALD技术可以获得超薄（＜2nm）、大面积均匀性、致密性好、 无针孔的氧化硅层。

2022年9月，公司交付的全球首条AEP®（ALDEnabledPhotovoltaics）原子层沉积 技 术 GW 级 TOPCon 整线项目，取得量产效率平均 25% 的 突 破 性 进 展 。 SmartAEP®TOPCon整线工艺技术包含九大步骤、四大类设备，可提供全新的TOPCon整线工艺技术解决方案，打造业内领先的下一代高效电池生产线。在PERC 电池背面及TOPCon电池正面的氧化铝和氮化硅叠层的制备中，公司全球首创高产 能批量型ALD设备，搭载行业创新的PEALD二合一专利技术，能够在同一台设备中 完成两种薄膜的制备，除了能提高薄膜质量以提供更好的钝化效果之外，还有效降 低设备投资与生产成本，是PERC产线升级TOPCon技术的首选方案。

2023年5月，公司以ALD Enabled Photovoltaics技术为核心，十大步骤、五大类 设备，提供了全新的SMART AEP® TOPCon 2.0整线工艺技术解决方案。通过导 入夸父系列高产能批量型ALD设备，并创新祝融系列PECVD/ PEALD同管TOPCon 技术，可以在同款设备完成TOPCon电池正面钝化层及减反射层、背面隧穿层及多 晶硅层的制备。公司的PECVD/ PEALD同管技术，在隧穿氧化层可采用PEALD和 PECVD两种技术方式实现，率先实现了PEALD技术在2纳米膜厚的精确控制，这 也是目前唯一能应用于隧穿氧化层的原子级制造技术；多晶硅层采用管式PECVD 原位掺杂技术，攻克了传统管式PECVD在TOPCon高效电池应用上的三大瓶颈— —导电膜沉积、爆膜问题、量产良率低，完美解决了GW级TOPCon电池产业化中 的难点与痛点。目前，TOPCon 2.0整线工艺技术的GW级量产电池转换效率有望 突破26%，达到全球领先水平。一经推出，便迅速占领了TOPCon市场份额，公司 已斩获各头部企业及“新玩家”的批量订单。据公司年报披露，2023年1-4月，公 司新增光伏设备订单20.16亿元，已经超过2022年末光伏设备的在手订单总量。

2. 半导体行业： 领军ALD技术国产替代，解决“卡脖子”难题

在半导体领域，公司ALD具有突出的技术先进性，总体性能和关键性能参数已达到 国际同类设备水平，high-k技术的突破一定程度打破了国外半导体ALD设备长期垄 断的局面。在晶圆制造进入65nm制程及之前，集成电路主要通过沉积SiO2薄膜形 成栅极介质减少漏电，但进入45nm制程特别是28nm之后，传统的SiO2栅介质层薄膜材料厚度需缩小至 1 纳米以下，将产生明显的量子隧穿效应和多晶硅耗尽效 应，导致漏电流急剧增加，器件性能急剧恶化，已不能满足技术发展的要求；而高 k 氧化物作为栅介质层，可以在降低等效氧化物厚度（EOT）的同时，抑制漏电流 的产生。由于high-k的栅介质层厚度往往小于10nm，所需的膜层很薄（通常在数纳 米量级内），公司ALD设备凭借原子级别的精确控制及沉积高覆盖率和薄膜的均匀 性，制备的high-k材料HfO2较好的满足了28nm逻辑器件制造过程的需要。

28nm技术节点处，使用high-k材料替换SiO2栅极电介质可以增加栅极电容，而不 会产生相关的泄漏效应。随着晶体管尺寸的减小，SiO2栅极电介质的厚度稳步减 小，以增加栅极电容，从而驱动电流、提高器件性能。但是2nm以下的SiO2层不再 是理想的绝缘体，隧穿引起的漏电流急剧增加，导致高功耗和器件可靠性降低。 high-k电介质是指与SiO2相比具有高介电常数的材料，其具备良好的绝缘属性，同 时可在栅和硅底层通道之间产生较高的场效应（即high-k），此外，由于high-k材 料比SiO2更厚，并且保持着同样理想的属性，因此可以大幅减少漏电量。使用 high-k材料还需要为晶体管的电极找到一种新的兼容材料，这种新的电极被称为 " 金属栅极"，它取代了多年来一直使用的多晶硅栅极材料。

据公司23年中报，公司是国内首家成功将量产型High-k原子层沉积设备应用于 28nm节点集成电路制造前道生产线的国产设备公司。2021年，公司首台半导体领 域设备（iTomic HiK系列原子层沉积镀膜系统）实现销售，且毛利率高达52.20%。 该设备为国内首台攻克高介电质栅氧薄膜工艺的镀膜设备，应用的“28nm逻辑芯片 中高k栅介质层”是国内集成电路突破28nm先进制程节点最难的工艺之一。

后摩尔时代，半导体市场对器件尺寸和材料提出了更高要求。近年，随着芯片工艺 不断提高，半导体工艺发展趋于其物理瓶颈，晶体管尺寸缩减变得困难，后摩尔时 代随之而来。原子层沉积（ALD）技术在新材料、三维结构、高深宽比微纳结构、超 薄膜工艺制程方面的优势逐渐体现。公司ALD、PEALD技术是纳米级薄膜沉积解决 方案的关键核心技术之一，可广泛适用于晶体管、存储器、图案化、硅基微显示和 3D封装等半导体及泛半导体应用。 在保持半导体ALD产品市场竞争力和占有率的同时，公司成功推出了半导体CVD 产品，已在客户端验证。根据SEMI统计，在半导体薄膜技术领域，ALD设备约占 镀膜板块11%的市场份额，复合增长率高达26.3%。而PECVD、LPCVD等CVD设 备约占镀膜板块57%的市场份额，复合增长率为8.9%，相关设备覆盖的工艺范围 较广。目前ALD与CVD设备国产化率仍处于非常低的水平，均有着非常广阔的发展 前景。因此，依托国际化的研发团队和ALD产品现有的产业化经验，根据公司官方 公众号在23年6月29日的推送，公司在2023年6月正式发布了两款自主研发的第一 代iTronix系列CVD薄膜沉积设备。其中，iTronix PE系列等离子体增强化学气相沉 积镀膜系统适用于制备氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、非晶硅等不同种类薄膜，可广 泛应用于逻辑、存储、先进封装、显示器件以及化合物半导体等领域的芯片制造。 此外，该新型平台可安装更多反应腔以满足高产能需求。iTronix LP系列低压化学 气相沉积镀膜系统，采用特别设计的反应腔室和电气软件集成化服务，在逻辑芯 片、DRAM芯片、NAND芯片等领域具有广泛应用，可满足SiGe、p-Si、doped aSi、SiO2、SiN等薄膜沉积工艺的开发与应用需求。

公司此次推出的两款iTronix系列CVD薄膜沉积设备迎合了目前市场亟需半导体CVD 领域高端设备的痛点，大大丰富了公司产品矩阵，奠定了公司以ALD技术为核心， CVD等多种真空薄膜技术梯度发展的战略定位。目前，微导纳米iTronix系列CVD薄 膜沉积设备处于产业化验证阶段，已获得客户订单，设备验证进展顺利。

3. 新型显示行业：推动显示行业设备国产化替代

目前主流应用的显示技术为LCD和OLED，在海兹定律（即在给定的光波长下，每流 明成本每十年降低10倍，每LED组件的发光量每十年提高20倍）驱动下，从中长期 看，新型显示技术如柔性电子、Mini/MicroLED市场规模将快速提升。 新型显示技术对封装保护提出了更高的要求，而ALD膜层拥有高密度、无针孔、保型 性能好、绝缘、阻水阻氧等特点，柔性OLED等新型显示技术开始使用ALD膜层来保 证其稳定性，随着芯片尺寸持续缩小的趋势与高功率密度芯片级别封装CSP的兴起， ALD技术优势逐渐体现，市场需求将进一步扩大。 公司自主开发的FlexGuard（FG）系列卷对卷原子层沉积镀膜系统主要在OLED等先 进显示技术的柔性电子材料上进行真空镀膜，目前已实现产业化应用。由于OLED器 件被水和氧气渗透后极易发生老化变性，导致器件亮度和使用寿命出现明显衰减， 因此需要使用阻水阻氧材料进行封装保护。公司的ALD设备能够在大幅宽的材料表 面沉积高性能阻隔层，具备良好的阻水阻氧能力，能够有效保护OLED器件的性能和 寿命。

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