2023年神工股份研究报告：硅材料龙头，部件及硅片布局高成长

1. 投资分析

刻蚀硅材料龙头壁垒牢固，顺势一体化布局硅部件。先进制程的持续突 破，以及多层堆叠技术的进步，拉动刻蚀耗材需求。硅材料环节，国内 厂商优势凸显，神工硅材料成本持续领先，逆周期扩产进一步巩固龙头 地位。硅部件环节，国外厂商仍占主导。下游设备、晶圆代工国产替代 正在加速，公司顺势纵向布局，差异化定位国内市场，设计产能全国领 先，验证进展顺利。 凭借深厚的人才与技术优势，横向拓展至半导体硅片环节。顺应国产化 浪潮，国内半导体硅片市场增长强劲，国内厂商积极扩产。公司凭借主 业积累的具备通用性和一致性的技术基础，及在日本拥有超 20 年硅片 生产经验的核心团队，稳步推进 8 英寸轻掺低缺陷抛光硅片项目，现一 期 5 万片/月产能爬坡中，逐步由陪片转向正片认证。 催化：半导体周期拐点+新业务放量双击。随半导体行业周期反转，公司 主业具备高弹性，同时公司硅部件、硅片业务客户导入工作持续推进， 即将迎来业绩放量期。

2. 刻蚀硅材料龙头，硅部件+硅片打开成长空间

神工股份：国内领先的刻蚀用硅材料供应商。公司于 2013 年 7 月在中 国辽宁省锦州市成立，并于 2020 年 2 月于科创板上市。主营业务为集 成电路刻蚀用硅材料的研发、生产和销售，主要产品为大尺寸高纯度集 成电路刻蚀用硅材料，按直径覆盖了从 14 英寸至 22 英寸所有规格，其 中 2022 年 16 英寸以上产品占比已达 29%。产品形态包括硅棒、硅筒、 硅环和硅盘。硅材料经机械加工制成集成电路刻蚀用硅电极，集成电路 刻蚀用硅电极是晶圆制造刻蚀环节所必需的核心耗材。 布局两大业务新增长点：1）硅零部件：纵向延申布局硅电极，2022 年 产品实现收入达到千万元以上规模，在北方华创、中微公司等国产等离 子刻蚀机厂商供应链中从研发机型向量产机型迈进，获得长江存储、福 建晋华等国内头部集成电路制造厂商认证通过。2）半导体大尺寸硅片： 横向拓展布局半导体硅片，主攻生产技术门槛高、市场容量较大的 8 英 寸轻掺低缺陷抛光硅片，对标日本信越化学，致力于满足该产品的国内 需求。公司某款硅片已定期出货给某家日本客户，其各项指标已满足正 片标准。

公司无控股股东、无实际控制人，矽康及其一致行动人、更多亮持股比 例接近。公司不存在持股 50%以上的股东，前三大股东为更多亮、矽康、 北京航天科工创投基金，分别持股 21.73%、20.87%、4.49%。矽康、晶 励投资、旭捷投资签署一致行动协议。创始人、董事长潘连胜先生通过 矽康穿透持股 15.65%。

营收及归母净利受半导体行业周期影响较大，呈波动上升趋势。2016- 2018 年，随物联网、智能汽车、人工智能等市场逐步崛起，5G 商用进 程加快，全球半导体行业周期上行，带动半导体集成电路材料特别是硅 材料市场需求增长，该阶段公司产能快速扩张，产能利用率维持高位， 业绩大幅增长。2019 年，固态存储及智能手机、PC 需求增长放缓，全 球半导体市场需求下滑、库存水平较高，同时摩擦升温影响半导体贸易 市场，公司营收及盈利下降。2020 年，受疫情影响，全球经济下行压力 较大，而下半年半导体行业景气度有所复苏。2021 年，全球半导体产业 处于高景气周期。2022 年二季度开始，终端出货下降、库存攀升，半导 体行业再次步入下行周期，公司优化产品结构、扩大生产规模，营收规 模进一步提升，但硅部件、硅片两项新业务仍处开拓期，影响盈利水平。

3. 刻蚀耗材：由材料到部件，一体化布局进展顺利

半导体级硅材料是集成电路产业链中重要的基础材料，产业规模占半导 体制造材料规模的 30%以上。硅材料具有单方向导电特性、热敏特性、 光电特性以及掺杂特性等优良性能，可以生长为大尺寸高纯度单晶体， 且价格适中，故而成为全球应用广泛的重要集成电路基础材料。

按照其应用领域划分，主要可分为晶圆用硅材料和刻蚀用硅材料。其中，芯片用硅材料是制造半导体器件的基础原材料，芯片用硅材料经过薄膜 沉积、光刻、刻蚀等等一系列晶圆制造工艺形成极微小的电路结构，再 经切割、封装、测试等环节成为芯片，并广泛应用于集成电路下游市场。 刻蚀用硅材料主要用于加工制成刻蚀用硅部件，作为晶圆制造刻蚀环节 的耗材装配于刻蚀机中。以下我们将就神工两大类材料业务主线布局， 分别展开探讨。

3.1. 先进制程+多层堆叠，拉动刻蚀耗材需求

刻蚀是移除晶圆表面材料，使其达到集成电路设计要求的一种工艺过程， 硅电极是该环节的核心耗材。目前芯片制造中广泛使用干法刻蚀工艺， 利用显影后的光刻胶图形作为掩模，在衬底上腐蚀掉一定深度的薄膜物 质，随后得到与光刻胶图形相同的集成电路图形。刻蚀设备的工作原理 是将硅片置入硅环，合体作为正极置于刻蚀设备腔体的下方，处于腔体 上方带有密集微小通孔的硅盘作为负极，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。刻蚀过程中硅电极会被逐渐腐蚀并变薄，其厚度缩减到一定 程度后，需用新电极替换以保证刻蚀均匀性。

随先进制程的不断突破，刻蚀次数显著增加。在摩尔定律推动下，元器 件集成度的大幅提高要求集成电路线宽不断缩小，制造工序复杂度显著 增加。据 SEMI，20nm 工艺需约 1000 道工序，而 10nm 和 7nm 工艺所 需工序已超 1400 道。随线宽向 10、7、5nm 升级，光刻机精度受波长限 制，需采用多重模板工艺，多次薄膜沉积和刻蚀以实现更小线宽，使得 刻蚀次数显著增加，20nm 工艺需刻蚀 50 次左右，而 10nm 工艺超 100 次，5nm 工艺超 150 次。

存储芯片多层堆叠技术进步，刻蚀技术难度、次数均有所提升。2D 结构 存储芯片通过在平面上对晶体管尺寸进行微缩，以获得更高的存储密度， 而当前 2D 存储器件的线宽已接近物理极限，NAND、DRAM 内存芯片 已进入 3D 时代。3D 结构中，增加集成度的主要方法不再是缩小单层上 线宽而是增加堆叠的层数，成功解决 2D 结构增加容量的同时性能降低 的问题，实现容量、速度、能效及可靠性等全方位提升。随层数的增加， 芯片加工步骤也同比增加，带动上游刻蚀设备及对应耗材的需求。

未来全球晶圆厂产能扩增，以及刻蚀次数显著增长，将对耗材硅电极将 有更大需求，随之硅材料的空间也不断扩充。据 SEMI、弗若斯特沙利 文分析，2022 年全球刻蚀用硅部件市场规模为 144 亿元，其中原厂件销 售规模为 107.7 亿元，占比 74.8%；预计 2027 年规模将达 207 亿元， 2022-2027 年 CAGR 达 7.5%。2022 年全球刻蚀用硅材料市场规模达 4.9 亿美元，2027 年有望达 7.2 亿美元，2022-2027 年 CAGR 达 7.8%。 据神工招股书，公司 2018 年市占约 13%-15%，对应产量 255.52 吨，同 年产销率 94.66%，简化推算 2018 年全球规模为 1700 吨左右。结合 2018 年市场规模 3.5 亿美元，得刻蚀硅材料单价约 134 万元/吨。假设该值不 变，推算 2022 年、2025 年、2027 年全球硅材料规模分别为 2377 吨、 2862 吨、3493 吨。

依据下游晶圆厂直接采购对象的不同，硅部件可区分为原厂件和副厂件， 市场主要以原厂件为主。1）原厂件制造商依据设备厂需求定制化研发和 制造硅部件。设备厂向下游销售设备的同时，也直接销售与其设备适配 度更高、稳定性更有保证的硅部件产品。2）晶圆制造厂商也可以直接向 副厂件制造商采购工艺技术壁垒较低或用于成熟制程的硅部件产品。

而对于国内硅部件厂商而言，由于设备国产化率仍处于较低水平，中短 期内硅部件的国产替代预计仍以副厂件为主。根据公司年报自主调研数 据，目前国内 12 英寸集成电路制造厂约有 50 万片/月的产能，因此合理 估计国内硅零部件市场已有 10 亿元人民币/年以上规模；预计未来 3-5 年，国内硅零部件市场的国产化率将从当前的 5%提升至 50%以上；预 计在 2024 年至 2025 年左右，国内副厂件年需求将达到 15 亿元，原厂 件年需求将达到 3 亿元。

3.2. 材料端国内优势凸显，部件端仍由国外主导

刻蚀硅材料环节：国内厂商已然崛起，基本形成双寡头格局，未来增量 预计以国内材料厂商为主。过去刻蚀硅材料主要由硅部件厂商自供，而 随国内硅材料企业的出现，原美日韩硅部件企业一方面在材料环节的生 产成本和技术上不敌国内材料企业，另一方面更倾向于将精力集中于硅 部件生产的扩张上，因而不再扩大自供材料产能，转而加强外采。因而， 近年刻蚀硅材料的新增产能主要来源于材料厂商，已形成国内两家头部 为主导的双寡头格局。神工、有研基本占据 40%市场份额，其余 60%主 要来自于原硅部件企业配套产能。

刻蚀硅部件环节仍呈现以国外厂商为主导的格局。当前全球刻蚀硅部件 市场仍主要被美国、日本和韩国企业垄断。其中，美国 Silfex 为 LAM 子 公司，主要为 LAM 提供先进的刻蚀硅部件产品，市占高达 55.3%；韩国 Hana是TEL的代工协作工厂之一，主要面向韩国市场提供硅部件产品， 客户包括 TEL、三星电子和 AMAT 等，市占达 13.3%。

随国内晶圆代工产能持续释放、半导体设备国产化加速，有望带动硅部 件的国产替代进程。据全球半导体观察不完全统计，目前中国大陆建有 44 座晶圆厂，正在建设晶圆厂 22 座。未来包括中芯国际、晶合集成、 合肥长鑫、士兰微等在内的厂商还计划建设 10 座晶圆厂。总体来看，预 计至 2024 年底，大陆将建立 32 座大型晶圆厂。据 SEMI 预测，中国大 陆半导体设备销售额 2023-2027 年 CAGR 达 10.8%，远高于全球增速。

3.3. 硅材料：构筑核心成本壁垒，持续优化产品结构

大直径硅材料方面，无磁场大直径单晶硅制造技术、固液共存界面控制 技术、热场尺寸优化工艺等核心技术，助力公司实现低成本、高良品率、 高参数一致性。公司能够实现不借助强磁场，仅在常规单晶生长设备上 生长出大直径的单晶硅晶体，从而在维持较高良品率和参数一致性水平 的基础上，有效降低了单位生产成本；持续优化投料方法，改进热场结 构，对热场中的主要石墨部件进行精细化管理，以提高设备使用寿命， 缩短生产时间，降低制造成本；顺应晶体“大型化”的市场趋势，引入 了新型长晶设备，改良了热系统，提升生产过程数字化水平，提高管理 精细度，优化工艺方案，实现效能提升。此外，大直径多晶硅材料及其 制成品生产技术方面，公司研发团队攻关多晶硅晶体制造工艺，研发取 得了多晶硅晶体生长控制核心技术，不断提升晶体良品率，能够满足客 户对更大尺寸晶体的需求。

产品结构持续优化升级，高毛利产品占比提升。16 英寸以上产品盈利水 平更优，毛利率较 16 英寸以下产品高 10%-20%。近年公司 16 英寸以上 产品收入占比持续提升，2022 年该类产品收入占比已达 29%，毛利率超 70%。

逆周期前瞻性扩产，扩大份额优势，稳固龙头地位。2023 年半导体行业 周期下行，公司前瞻性布局扩产刻蚀用硅材料，简易定增募资 3 亿元， 其中拟投入 2.1 亿用于“集成电路刻蚀设备用硅材料扩产项目”，该项目 实施后，将形成新增年产 393 吨硅材料的产能。该项目建设期为 2 年， 完成后公司硅材料总产能将达 900 吨，市场份额有望显著提升。

3.4. 硅部件：顺势而为，差异化定位国内市场

硅零部件方面，精加工壁垒较材料端而言更低，公司纵向延申进展顺利。 公司自 2019 年开始布局硅零部件业务，以子公司福建精工、锦州精合为 主体，目前两地均在持续扩大生产规模，设计产能全国领先。受国产替 代推动，该业务是公司目前增速最好的板块，2022 年营收达到千万元以 上规模，预计截至 2023Q3 营收已超 3000 万元，远超 2022 年全年营收。

定位国内市场，积极接洽本土客户，晶圆厂及设备厂两类客户同步推进。 公司硅零部件产品已经进入北方华创、中微公司等中国本土等离子刻蚀 机制造厂商，和长江存储、福建晋华等本土一流存储类集成电路制造厂 商。硅零部件的特点是料号规格多、加工差异大，目前公司仍有较多料 号正在评估。目前在数家 12 英寸集成电路制造厂商已有十余个料号获 得评估认证通过结果，完成评估认证的产品，在其相应料号中所占据的 采购份额持续提升。此外，公司配合国内刻蚀机设备原厂开发的硅零部 件产品，适用于 12 英寸等离子刻蚀机，已有十余个料号通过认证并实现 小批量供货，同时能够满足刻蚀机设备原厂不断提升的技术升级要求。 产品认证应用范围，正在从研发机型扩展至某些成熟量产机型。

4. 半导体硅片：对标海外龙头，实力验证期

4.1. 国产化浪潮起，国内厂商加速布局

顺应国产化浪潮，国内半导体硅片市场增长强劲。据 SEMI，全球半导 体硅片出货面积 2018-2022 年 CAGR 3.7%，中国半导体硅片出货面积 2018-2022 年达 CAGR 14.0%，并且依据预测数据，2027 年全球和中国 半导体硅片出货面积将分别达到 193.6、74.0 亿平方英寸，2022-2027 年 CAGR 分别为 5.6%、24.0%，中国增速远超全球水平。

全球五大硅片厂商瓜分 90%以上市场份额，中国大陆厂商积极扩产，竞 争力有待提升。全球硅片市场主要由境外厂商占据，市场集中度较高， 龙头硅片厂商垄断全球 90%以上的市场份额，排名前五的厂商分别为日 本信越化学（Shin-Etsu）、日本胜高（SUMCO）、中国台湾环球晶圆（Global Wafers）、德国世创（Siltronic）、韩国鲜京矽特隆（SK Siltron）。中国大 陆沪硅产业、立昂微等硅片企业正在积极扩产，加速国产化进程。

根据尺寸分类，8 英寸、12 英寸硅片为主流产品，其中 12 英寸硅片市 场份额约 70%。以直径计算，半导体硅片的尺寸规格主要有 2 英寸 （50mm）、3 英寸（75mm）、4 英寸（100mm）、5 英寸（125mm）、6 英 寸（150mm）、8 英寸（200mm）与 12 英寸（300mm）等，目前全球市 场主流的产品是 8 英寸、12 英寸的半导体硅片，占全球半导体硅片出 货量的 90%以上，下游芯片制造行业的设备投资也与 8 英寸和 12 英 寸规格相匹配。全球范围内，2008 年以前，8 英寸占比最高；2008 年 12 英寸首次超过 8 英寸的市场份额。得益于移动通信、计算机等终端 市场持续快速发展，12 英寸市场份额逐步提高，当前市场份额达到 70% 左右，而 8 英寸市占率预计稳定在 25%左右。

8 英寸硅片的需求将长期存在，同时随着汽车电子、工业电子等应用的 驱动，需求亦呈上涨趋势。虽然大尺寸化是半导体硅片发展的重要方向 之一，但硅片尺寸的增长不是业内技术进步和产业发展的唯一考量，8 英 寸的绝对需求量并未因 12 英寸的大发展而被淘汰或侵蚀大量市场，主 要原因在于 8 英寸硅片在特色芯片产品上具备明显的成本优势，与 12 英 寸的下游应用存明显差异。如在工业领域，对芯片的计算能力、功耗、 发热及占用面积等需求并没有手机、平板电脑这么苛刻，更关注芯片在 各类极端环境下的可靠性、耐久度以及原材料的经济性。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。

根据工艺分类，抛光片用量最大，其他产品主要由其二次加工产生。半 导体硅片可分为研磨片、抛光片、退火片、外延片、结隔离片和以 SOI 硅片为代表的高端硅片等。其中，抛光片是用量最大的产品。其由研磨 片经过后续抛光、清洗等精密加工而成，主要应用于集成电路和分立器 件制造。其他硅片产品是在抛光片的基础上二次加工产生的。 此外，硅片按照掺杂程度不同分为轻掺硅片和重掺硅片，掺杂元素的掺 入量越大，硅抛光片的电阻率越低、导电能力越强。轻掺硅片广泛应用 于大规模集成电路的制造（市占约 80%），而重掺硅片主要用于功率器 件。目前从全球市场 8 英寸硅片总需求上看，轻掺硅片占全部需求的 70- 80%；在 12 英寸硅片总需求中，轻掺硅片占比几近 100%。我国尚处于 攻克 8 英寸和 12 英寸轻掺低缺陷芯片用单晶硅片规模化生产技术难 关的阶段，上述两种大尺寸硅片国产化相关技术尚待实现突破。

4.2. 人才与技术为基，硅片业务稳步推进

基于扎实的人才、技术储备，神工横向布局8英寸轻掺低缺陷抛光硅片。 公司创始人曾于日本半导体材料领域从业二十余年，核心技术团队在日 本有 20-30 年的轻掺低缺陷硅片生产经验。半导体硅片与刻蚀硅材料在 生产原理、工艺流程及多项关键技术上存在通用性及一致性。公司已掌 握包含 8 英寸半导体级硅片在内的晶体生长及硅片表面精密加工等多项 核心技术。经历刻蚀硅材料行业多年的深耕与积淀，神工募投布局 8 英 寸半导体硅片，主攻生产技术门槛高，市场容量较大的轻掺低缺陷抛光 硅片，对标日本信越化学公司生产的同类硅片，有望成为国内硅片行业 的有力竞争者。 一期 5 万片/月产能稳步爬坡，二期 10 万片/月设备陆续进场。公司年产 180 万片 8 英寸半导体级硅单晶抛光片项目分两期进行，其中一期 5 万 片/月产线于 2021 年打通，二期 10 万片/月设备陆续进场并开展安装调 试等工作，预计于 2024 年 2 月结项。当前公司硅片产能正在逐步爬坡， 产品大多数技术指标和良率已达或基本接近业内主流大厂的水准。

持续推进下游认证工作，2023 年已由陪片转向正片认证。2022 年公司 某款硅片已定期出货给某家日本客户，其各项指标已满足正片标准。另 外，公司 8 英寸测试片已是国内数家集成电路制造厂商该材料的合格供 应商，并在向客户提供技术难度较高的氧化片；8 英寸轻掺低缺陷超平 坦硅片，某些技术指标难度远大于正片，正在某国际一流集成电路制造 厂客户端评估中。2023 年，公司已经启动与下游集成电路制造厂商的正 片评估对接，时间跨度将视下游客户的需求工艺复杂度及其评估验证排 期而定。

（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。）