2023年先进封装设备行业研究:先进封装趋势起
- 来源:中银证券
- 发布时间:2023/12/14
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先进封装设备行业研究:先进封装趋势起,资本开支繁荣期助力设备。后摩尔时代,Chiplet先进封测大势所趋。随着先进制程升级难度持续增加,设计和投片成本日益高昂,先进封装成为后摩尔时代弥补芯片性能和成本的重要解决方案之一。先进封装将芯片间的通信方式从传统的引线或基板升级为Wafer,从而实现通信速度的提升。根据集微咨询预估,未来用于5G、高性能运算、智能驾驶、AR/VR、物联网等场景的高端芯片需求将持续增加,其大量依赖于先进封装。根据Yole的预估,2022~2026年,全球先进封装市场规模将从379亿美元增长至482亿美元,CAGR达到6.2%。国际巨头纷纷布局先进封装赛道,行业资本开支迎来繁...
后摩尔时代,先进封装重要性日益凸显
摩尔定律逼近物理极限,先进封装重要性提升
先进工艺设计成本日渐高昂,先进封装性价比凸显。根据摩尔定律,芯片内部的晶体管数量每隔 18~24 个月翻番,同时性能提升一倍。随着半导体技术逐渐逼近物理极限,晶体管尺寸的微缩也越来 越困难。根据芯东西数据,芯片制程从 65nm 升级到 5nm,其制程提升约 7 代,而芯片设计成本增 长了接近 20 倍,从 0.24 亿美元提升至惊人的 4.76 亿美金。先进制程芯片的开发成本令芯片设计企 业越来越难以承受。
先进工艺进步速度放缓,摩尔定律难以为继。二十一世纪以来,芯片在 2015 年进入 14nm 时代,在 2017 年进入 10nm 时代,在 2018 年进入 7nm 时代,在 2020 年进入 5nm 时代,在 2022 年进入 3nm 时代。根据 TrendForce 数据,台积电预计将于 2025 年推出 2nm 工艺节点。全球芯片制程从 3nm 升 级到 2nm 预计将耗时三年,这比正常的摩尔定律升级时间 18~24 个月要多出一年多的时间,这也反 映摩尔定律越来越逼近物理极限。
随着先进工艺成本的上升和技术升级难度的增加,先进封装被视为延续摩尔定律的重要途径。
先进封装能有效提高芯片内部的互联密度和通信速度
封装技术迭代,封装尺寸与互联密度不断提升。根据 Yole 对半导体封装技术发展历史的回溯,1990 年代开始,以“Flip-Chip”和“WLCSP”为代表的封装技术推动半导体封装进入先进封装技术领域。2010 年代开始,以“2.5D Si interposers”和“2D/3D packaging”为代表的封装技术实现了更小的 I/O 节点和更 大的封装尺寸。更大的封装密度成为先进封装的重要发展趋势之一。
Chiplet 是提升芯片内高速互联的关键。采用传统封装的芯片系统中,芯片和芯片间的互联依赖于电 路板上的互联技术,如 PCIe、Rapid I/O 等。Chiplet 技术将多个 Die 集成在同一颗芯片内部,实现了 片内 Die 间通信(Serdes、AIB/MDIO 等)。随着单颗芯片可集成的晶体管数量越来越多,工艺节点 越来越小,隧穿效应逐渐明显,漏电问题愈发凸显,这导致频率提升接近瓶颈。为进一步提升系统 性能,芯片由单核向多核异构系统发展。Chiplet 技术通过在物理层、接口层、通信层、协议层的多 种技术,提升了 Die 间通信的速率。
根据 Wikichip 数据,以台积电 CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)技术为例,CoWoS 将有源硅芯 片、中介层、基板三层堆叠为立体封装结构,芯片间的通信方式从传统的引线或基板升级为 Wafer, 进而实现通信速度的提升。目前几乎所有的人工智能和加速器芯片都是基于台积电的 CoWoS 工艺 平台。 根据与非网数据,目前片外通信绝大多数依赖于PCIe接口,PCIe 6.0×16接口理论上可以实现 128GB/s 的通信速度。根据谷歌云服务中心公布的数据,应用在 AI 大模型上的 TPU 内部通行速度已经达到 1000PB/s,这是 PCIe 6.0 通信速度的 8,192,000 倍。可以说,Chiplet 是提升芯片内高速互联的关键。
人工智能等新兴应用对先进封装需求快速增长
一方面,消费电子等终端产品对设备需求越来越小型化,对应的芯片封装尺寸要求也越来越高;另 一方面,5G、高性能运算、智能驾驶、AR/VR、物联网对芯片的性能提出了更高的要求,对应的芯 片封装密度要求也越来越高。芯片只有提供更小的尺寸和更好的能耗才能满足下游领域的需求。先 进封装凭借更高的互联密度和更快的通信速度,得到愈加广泛的应用。
根据集微咨询预估,在 5G、汽车电子、可穿戴、人工智能、数据中心等应用需求的推动下,2022~2026 年全球封测市场规模将从 815 亿美元增长至 961 亿美元,CAGR 达到 4.2%。
全球先进封装市场规模增速显著高于封测市场规模增速。根据集微咨询预估,2022~2026 年全球先 进封装市场规模将从 379 亿美元增长至 482 亿美元,CAGR 达到 6.2%。其中 ED、3D-Stack、Fan-out 的平均年复合增长率最大,分别达到 24.8%、17.7%、12.0%。未来部分封装技术在特定领域会有进 一步的渗透和发展,如 Fan-out 封装在手机、汽车、网络等领域会有较大的增量空间,如 3D-Stack 在 AI、HPC、数据中心、CIS、MEMS 传感器等领域会有较大的增长空间。根据集微咨询数据,2022 年 全球先进封装占整体封测市场比例约为 47.2%。因为先进封装的成长性好于传统封装,预计到 2026 年全球先进封装占整体封测市场比例将超过 50%。

国际巨头押注先进封装赛道,行业资本开支旺
国际巨头纷纷布局先进封装赛道,前道晶圆厂优势明显
台积电是全球先进封装技术的领军者之一,旗下 3D Fabric 拥有 CoWoS、InFO、SoIC 三种先进封装 工艺。CoWoS 是台积电最经典的先进封装技术之一。2011 年至今,台积电的 CoWoS 工艺已经迭代 至第五代,期间中介层面积、晶体管数量、内存容量不断扩大。Nvidia、AMD、Broadcom、Marvell 等是台积电 CoWoS 工艺的最大客户。
台积电的 InFO 技术是基于 CoWoS 的改进工艺,其将硅中介层替换为 polyamide film 材料,降低了 单位成本和封装高度。苹果的 iPhone 7、iPhone 7 Plus 均采用 InFO 封装技术。这也是台积电后续独 占苹果 A 系列处理器订单的关键因素。 2018 年,台积电首次对外公布其 SoIC 封装技术。该技术是台积电基于 CoWoS 和多晶圆堆叠(WoW) 开发的新一代封装技术。根据台积电官方介绍,SoIC 提供创新的前段 3D 芯片堆叠技术,用于重新 集成从片上系统(SoC)划分的小芯片。SoIC 集成的芯片在系统性能方面优于原始 SoC,并提供了 集成其他功能的灵活性。相较于 2.5D 封装方案,SoIC 的凸块密度更高,传输速度更快,功耗更低。
英特尔也在积极布局 2.5D/3D 先进封装赛道,并已经推出 EMIB、Foveros、Co-EMIB 等多种先进封 装技术,力求通过 2.5D/3D 等多种异构集成的形式实现互联带宽倍增和功耗减半的目标。 2018 年,英特尔首次展示 Foveros 先进封装技术,引入 3D 堆叠,在逻辑芯片上堆叠逻辑芯片,实现 横向和纵向的互联,且凸点间距进一步降低为 25~50μm。英特尔表示 Foveros 可以将不同工艺、结 构、用途的芯片整合到一起,从而将更多的计算电路组装到单颗芯片上,以实现高性能、高密度和 低功耗。该技术提供了极大的灵活性,设计人员可以再新的产品形态中“混搭”不同的技术专利模块、 各种存储芯片、I/O 配置,并使得产品能够分解成更小的“芯片组合”。
三星在 2.5D/3D 先进封装技术领域也有布局,并已经推出 I-Cube、X-Cube 等先进封装技术。针对 2.5D 封装,三星推出的 I-Cube 技术可以和台积电的 CoWoS 技术相媲美。针对 3D 封装,三星在 2020 年推出 X-Cube 技术,将硅晶圆或芯片物理堆叠,并通过硅通孔(TSV)连接,最大程度上缩短了互 联长度,在降低功耗的同时提高传输速率。
相较于传统封装,先进封装涉及到前道工序的延续,所以先进封装的后道工艺路线和晶圆厂的前道 制造工艺界限逐渐模糊,晶圆厂在技术方面更占有优势。这也是台积电、英特尔、三星等晶圆厂能 主导先进封装技术的重要原因。
先进封装产能紧缺,行业资本开支旺
高性能封装需求旺盛,主要技术市场规模迎来快速增长。根据 Yole 数据,2021~2027 年国际巨头布 局的高性能封装市场规模将从 27.4 亿美元增长至 78.7 亿美元,CAGR 达到 19%。Yole 预计到 2027 年,UHD FO、HBM、3DS 和有源 Si 中介层将占高性能封装市场规模的 50%以上,是市场增长的最 大贡献者。嵌入式 Si 桥、3D Nand 堆栈、3D SoC 和 HBM 是增长最快的四个领域,每个领域的 CAGR 都超过 20%。随着消费和移动终端、电信和基础设施中人工智能和高性能应用程序的快速发展,高 性能封装的需求也迎来较快增长,这也是延续摩尔定律的关键解决方案之一。

台积电 CoWoS 产能紧缺,行业扩产在即。根据与非网援引台积电的消息,2023 年初以来,全球 AI 订单需求持续增长,台积电现有的先进封装产能无法满足需求,台积电被迫紧急增加 CoWoS 产能。 台积电预计 2023 年 CoWoS 产能将较 2022 年实现倍增,而 2024 年 CoWoS 产能将在 2023 年的基础 上再次实现倍增。2022 年台积电 CoWoS 营业收入已经占总营业收入 5%以上,并且将以 20%的年增 速保持增长,高于台积电预估的总营业收入年增速 10%。
全球主要半导体厂商提高先进封装资本开支。 根据 Yole 数据,2021 年包括英特尔、台积电、三星等在内的主要厂商在先进封装领域的资本开支达 到 110 多亿美元。其中,英特尔是先进封装领域资本开支最大的厂商,其主导的先进封装技术为 EMIB 和 Foveros,而 EMIB 和 Foveros 结合又诞生了 Co-EMIB 技术,该技术主要被应用于英特尔旗下的 Ponte Vecchio GPU。英特尔计划为其 Foveros Direct 采用混合键合技术,并提高了资本开支。台积电 紧随英特尔之后,2021 年在先进封装领域的资本开支达到 30.5 亿美元。台积电的 CoWoS 工艺平台 提供硅中介层或 RDL 的解决方案,衍生的 LSI 解决方案则对标 EMIB 的解决方案。此外,台积电在 通过 InFO 解决方案为 UHD FO 争取更多业务的同时,也在为 3D SoC 定义新的系统级路线和技术。 台积电在积极主导下一代系统级封装技术路线,并为此维持了较高的资本开支水平。三星拥有类似 于台积电 CoWoS-S 的 I-Cube 技术。三星同时也是 3D 堆栈内存解决方案的领导者之一,提供 HBM 和 3DS 的解决方案,其 X-Cube 预计也将使用混合键合技术。英特尔、台积电、三星凭借晶圆厂在 前道领域的优势,主导了先进封装领域的技术路线。2021 年日月光在先进封装领域的资本开支约 20 亿美元,仅次于英特尔、台积电和三星。日月光也是唯一一个试图和晶圆厂/IDM 厂竞争先进封装技 术的 OSAT 厂商。日月光凭借其 FoCoS 产品,也是目前唯一具有 UHD FO 解决方案的 OSAT 厂商。 但是就前端制造能力和财务能力而言,其他 OSAT 厂商在先进封装领域并不具备和英特尔、台积电、 三星等晶圆大厂并驾齐驱的实力。 根据 Yole 数据,2022 年包括英特尔、台积电、三星等在内的主要厂商在先进封装领域的资本开支进 一步上升至 150 多亿美元。其中,英特尔的先进封装资本开支进一步上升至 47.5 亿美元,依然位居 第一;台积电的先进封装资本开支上升至 40 亿美元,位居第二;三星的先进封装资本开支维持在 20 亿美元的水平,位居第三;其他 OSAT 厂商也都纷纷上调其在先进封装领域的资本开支。
随着业内认识到先进封装对于抵抗摩尔定律放缓的重要性,全球主要半导体厂商纷纷提高其在先进 封装领域的资本开支。我们预计随着先进封装在后摩尔时代扮演越来越重要的角色,先进封装领域 的资本开支也将维持在一个较高的水平。
先进封装推动产业革新,国产供应链价值重塑
先进封装是前道工序的衍生
先进封装从产业链环节来看属于封装测试环节。先进封装厂为客户的晶圆裸片提供定制化的技术解 决方案。 先进封装是前道工序的衍生。传统的晶圆制造流程包括氧化、涂胶、光刻、刻蚀、离子注入、物理/ 化学气相沉积、抛光、晶圆检测、清洗等环节。传统的封测流程包括磨片/背面减薄、切割、贴片、 银浆固化、引线焊接、塑封、切筋成型、FT 测试等环节。传统封装侧重于板级互联,先进封装侧重 于晶圆级互联。先进封装在晶圆上通过 TSV 和 RDL 分别实现纵向和横向的互联,而 TSV 和 RDL 则更类似于前道的晶圆制造工序,所以说先进封装是前道工序的衍生。
晶圆级封装的常见工艺流程包括:PI 光刻、溅射、PR 光刻、电镀、植球、磨片等。 PI 光刻是在 Wafer 表面涂覆 PSPI 光刻胶(Positive Photoresist),进行紫外线曝光,再通过显影和固 化工艺,获得所需的 CD 开口位置。 溅射是通过物理气相沉积原理,将高纯度的金属材料置于真空室,通过离子束、电子束或高能粒子 束来撞击金属材料表面,使其发生溅射,从而产生大量微小的金属颗粒,这些颗粒会沉积在晶圆表 面上并形成金属薄膜。 PR 光刻和 PI 光刻类似,区别在于曝光后无需固化,而是在电镀后进行去胶操作。 电镀是在种子层 UBM(Under Bump Metal)上方涂覆一层导电漆,用于芯片与外部电路板之间的连 接。然后,将晶圆浸入含有铜离子的电解液中,并将钎料作为阴极,使铜离子在钎料表面还原,形 成一层均匀的铜层。电镀完成后,显影所预留的用于结构成型的光刻胶仍然处在晶圆表面,故需要 使用药液喷淋的方式进行除胶。电镀后可能会出现的多余 UBM,通常需要使用腐蚀工艺去除。 植球是在焊盘位置涂覆助焊剂,在其对应位置放置锡球,利用 Reflow 将锡球焊接至焊盘位置。 磨片是按照具体产品的工艺要求,将晶圆磨划至需求厚度,然后将处理完成的晶圆经过切割,分离 成单独的成品芯片。
硅通孔 TSV 是一种能让 2.5D/3D 封装遵循摩尔定律演进的互连技术。TSV 能实现芯片与芯片之间、 芯片与晶圆之间、晶圆与晶圆之间完全穿孔的垂直电气连接。这些垂直连接可用于互连多个芯片、 存储器、传感器和其他模块。硅通孔互连赋予了各种 2.5D/3D 封装应用和架构芯片纵向维度的集成 能力,以最低的能耗/性能指标提供极高的性能和功能,以打造更小更快更节能的设备。
TSV 技术是 2.5D/3D 封装的关键技术。TSV 技术的工艺流程包括晶圆的表面清洗、光刻胶图案化、 干法/湿法蚀刻沟槽、气相沉积、通孔填充、化学机械抛光等多道关键工艺。TSV 工艺涉及的设备包 括晶圆减薄机、掩膜设备、涂胶机、激光打孔机、电镀设备、溅射台、光刻机、刻蚀机等。TSV 工 艺可以分为先通孔(Via-first)、中通孔(Via-middle)和后通孔(Via-last),中通孔目前是高级 3D IC 以及中介层堆栈的热门选择。晶圆厂、封测厂均对 TSV 技术有深度研究。台积电、三星、英特尔 等晶圆厂在前道制造环节经验丰富,对前道 TSV 技术熟能生巧,因而在 2.5D/3D 封装技术上独占鳌 头。
半导体设备市场复苏在即,国产供应链持续发力
全球半导体设备市场有望在 2024 年复苏。根据 SEMI 发布的《2023 年年中半导体设备预测报告》, 2023 年全球前道半导体设备市场规模将达到 764.3 亿美元,并在 2024 年增长至 877.6 亿美元;2023 年全球后道测试设备市场规模将达到 63.9 亿美元,并在 2024 年增长至 69.0 亿美元;2023 年全球后 道封装设备市场规模将达到 45.9 亿美元,并在 2024 年增长至 53.4 亿美元。 我们预计随着半导体周期逐步从周期底部复苏,各大厂商对封装和测试的资本开支意愿有望回升。 考虑到先进封装在封装和测试行业中的重要性日益凸显,先进封装设备在封装和测试设备中的占比 也有望进一步提升。
国产先进封装设备厂商持续迭代新产品。 北方华创作为中国半导体设备龙头厂商之一,在先进封装领域亦有诸多布局。目前公司的 UBM/RDL 金属沉积设备、TSV 金属沉积设备、TSV 刻蚀设备、全新 DESCUM 设备已经正式投放市场或已经 完成研发。
芯源微作为中国半导体涂胶显影设备龙头厂商之一,在先进封装领域亦有诸多布局。目前公司的单 片湿法刻蚀设备、单片湿法去胶机、单片清洗机、涂胶显影设备已经正式投放市场。
盛美上海作为中国半导体清洗设备龙头厂商之一,在先进封装电镀设备和清洗设备领域亦有诸多布 局。目前公司已经成功开发先进封装电镀设备、3D TSV 电镀设备。多款设备也处于研发和量产前期。
芯源微
芯源微:涂胶显影设备龙头,先进封装深度受益
2002 年,沈阳芯源微电子设备股份有限公司成立。公司主要从事半导体专用设备的研发、生产和销 售,产品包括光刻工序涂胶显影设备(涂胶/显影机、喷胶机)和单片式湿法设备(清洗机、去胶机、 湿法刻蚀机),可用于 8/12 英寸单晶圆处理(如集成电路制造前道晶圆加工及后道先进封装环节) 及 6 英寸及以下单晶圆处理(如化合物、MEMS、LED 芯片制造等环节)。
截至 2023 年三季报,芯源微第一大股东为沈阳先进制造技术产业有限公司,持股比例达到 11.57%。 公司实控人郑广文持有沈阳先进制造技术产业有限公司 82.86%的股权。芯源微第二大股东为辽宁科 发实业有限公司,持股比例达到 10.48%。辽宁科发实业有限公司背后的股东为辽宁省国资委、辽宁 省财政厅。芯源微第三大股东为沈阳中科天盛自动化技术有限公司,持股比例达到 8.48%。沈阳中 科天盛自动化技术有限公司背后股东为中国科学院沈阳自动化研究所。

涂胶显影设备是芯源微的的标杆产品,也是集成电路制造过程中不可或缺的关键处理设备。涂胶显 影设备主要与光刻机(芯片生产线上最庞大、最精密复杂、难度最大、价格最昂贵的设备)配合进 行作业,通过机械手使晶圆在各系统间传输和处理,从而完成晶圆的光刻胶涂覆、固化、显影、坚 膜等工艺过程。作为光刻机的输入(曝光前光刻胶涂覆)和输出(曝光后图形的显影)设备,涂胶 显影机的性能不仅直接影响到细微曝光图案的形成,其显影工艺的图形质量和缺陷控制对后续诸多 工艺(诸如蚀刻、离子注入等)中图形转移的结果也有着深刻的影响。 目前公司在集成电路前道晶圆加工领域客户包括中芯国际、长江存储、华虹半导体等,在集成电路 后道先进封装领域客户包括台积电、华为、长电科技、通富微电、日月光等,在化合物、MEMS、 LED 等领域客户包括三安集成、乾照光电、华灿光电等。
2016~2022 年,芯源微营业收入从 1.48 亿元增长至 13.85 亿元,CAGR 达到 45%;净利润从 0.05 亿 元增长至 2.00 亿元,CAGR 达到 85%。芯源微经营业绩保持稳健增长。
2016~2022 年,芯源微研发费用持续增长,研发费用率持续维持在相对高位。2022 年,公司研发费 用达到 1.52 亿元,研发费用率达到 11.0%。
2016~2022 年,芯源微涂胶显影设备营业收入从 1.41 亿元增长至 7.57 亿元。2022 年,芯源微前道涂 胶显影设备实现快速放量,其中 Off-line、I-line、KrF 机台均实现批量销售,浸没式机台已陆续获得 国内多家知名厂商订单,超高温 Barc 机台也成功实现了客户导入。2022Q4,芯源微首台浸没式高产 能涂胶显影机在国内某知名客户处完成验证,已顺利实现验收。浸没式机台的推出,标志着公司前 道涂胶显影设备已完成在晶圆加工环节 28nm 及以上工艺节点全覆盖,并可持续向更高工艺等级迭 代。目前国内前道涂胶显影设备市场仍然被日本东京电子高度垄断,芯源微作为国内唯一可以提供 量产型前道涂胶显影机的设备商,由于切入前道领域较晚,目前国内市占率仍然较低。随着公司产 品的不断成熟,同时叠加国际贸易的不确定性增强,国内越来越多的晶圆厂正在加速公司前道涂胶 显影机的导入进程,公司前道涂胶显影机国内市场份额有望实现快速提升。
2016~2022 年,芯源微单片清洗设备营业收入从 0.01 亿元增长至 5.50 亿元。芯源微前道物理清洗机 自 2018 年发布以来,凭借其高产能、高颗粒去除能力、高性价比等优势受到下游客户的广泛认可, 产品发布后迅速打破国外垄断,并确立了市场领先优势。目前已广泛应用于中芯国际、上海华力、 青岛芯恩、广州粤芯、上海积塔、厦门士兰等一线大厂,已成为国内晶圆厂 baseline 产品。2022 年 芯源微前道物理清洗机实现批量销售近百台套。公司生产的前道物理清洗机 Spin Scrubber 设备较为 成熟。2022 年公司清洗设备产品在高产能清洗架构、颗粒去除能力等工艺上实现了进一步的提升, 产品竞争力不断增强,国内市占率稳步上升。 2022 年,芯源微后道先进封装领域用涂胶显影设备、单片式湿法设备实现批量销售超百台套,近年 来已作为主流机型批量应用于台积电、长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技、中芯绍兴、中 芯宁波等国内一线大厂,已经成为客户端的主力量产设备。2022 年,公司加深与盛合晶微、长电绍 兴、上海易卜等国内新兴封装势力的合作关系,成功批量导入各类设备。 2022 年,芯源微化合物、MEMS、LED 等小尺寸领域用涂胶显影设备、单片式湿法设备实现批量销 售超百台套,近年来已作为主流机型批量应用于三安集成、华灿光电、乾照光电、北京赛微、江西 兆驰等国内一线大厂,已经成为客户端的主力量产设备。公司作为国内化合物龙头三安集成的主力 供应商,在市场开拓中不断延伸,进一步巩固市场优势地位。
盛美上海
盛美上海:半导体清洗设备龙头,电镀设备助力先进封装
1998 年,盛美上海正式成立上海公司。公司主要产品为半导体清洗设备、半导体电镀设备和先进封 装湿法设备等。公司连续多年被评为“中国半导体设备五强企业”,入选首批上海市科学技术委员会 颁发的 “上海市集成电路先进湿法工艺设备重点实验室”。在第五届中国集成电路创新联盟组织的 “集成电路产业技术创新奖”(简称“IC 创新奖”)颁奖典礼中,公司前道铜互连电镀设备荣获第五届 “IC 创新奖-成果产业化奖”。此外,盛美被评为上海市“专精特新”企业。
ACM Research 是盛美上海的第一大股东,持股 82.09%。上海集成电路产业投资基金股份有限公司 和上海浦东新兴产业投资有限公司也是盛美上海的重要股东,分别持股 1.06%和 1.06%。

2019~2022 年,盛美上海营业收入从 7.6 亿元增长至 28.7 亿元,CAGR 达到 56%;净利润从 1.35 亿 元增长至 6.73 亿元,CAGR 达到 70%。在国内半导体设备国产替代需求持续增长的趋势下,盛美上 海业绩也实现稳健增长。
2019~2022 年,盛美上海毛利率基本维持在 40%以上,净利率基本维持在 15%以上,公司呈现出稳 健的盈利能力和较高的盈利质量。
在清洗设备领域,盛美上海产品包括 SAPS 兆声波单片清洗设备、TEBO 兆声波单片清洗设备、高温 单片 SPM 设备、单片背面清洗设备、边缘湿法刻蚀设备、前道刷洗设备、全自动槽式清洗设备等。 全球半导体清洗设备市场高度集中,尤其在单片清洗设备领域,DNS、TEL、LAM 和 SEMES 四家 公司合计市场占有率达到 90%以上,其中 DNS 市场份额最高,市场占有率在 35%以上。本土 12 英 寸晶圆厂清洗设备主要来自 DNS、盛美上海、LAM、TEL。目前,中国大陆能提供半导体清洗设备 的企业较少,主要包括盛美上海、北方华创、芯源微、至纯科技等。盛美上海 2020 年营业收入超过 10 亿元,2021 年营业收入超过 16 亿元,位列全国集成电路设备企业前三。盛美上海具备了成为国 际领先集成电路设备企业的基础和潜力。
在后道先进封装设备领域,盛美上海产品包括先进封装电镀设备、涂胶设备、显影设备、湿法刻蚀 设备、湿法去胶设备、金属剥离设备、无应力抛光先进封装平坦化设备等。 盛美上海在半导体先进封装领域进行差异化开发,解决了在更大电镀液流量下实现平稳电镀的难题, 2022 年在高速电镀锡银方面也实现突破,在客户端成功量产。采用独创的第二阳极电场控制技术更 好地控制晶圆平边或缺口区域的膜厚均匀性控制,实现高电流密度条件下的电镀,凸块产品的各项 指标均满足客户要求。在针对高密度封装的电镀领域可以实现 2μm 超细 RDL 线的电镀以及包括铜、 镍、锡、银和金在内的各种金属层电镀。自主开发的橡胶环密封专利技术可以实现更好的密封效果。 2022 年进一步扩大市场规模并取得高端客户的批量订单。 盛美上海的升级版 8/12 寸兼容的涂胶设备,用于晶圆级封装领域的光刻胶和 Polyimide 涂布、软烤 及边缘去除。涂胶腔内采用了公司特有的全方位无死角自动清洗技术,可缩短设备维护时间。这款 升级版涂胶设备对盛美原有的涂胶设备性能和外观都进行了优化升级,可实现热板抽屉式抽出,方 便维修及更换,并且能精确复位,有效保障工序运行。
盛美上海的 Ultra C dv 显影设备可应用于晶圆级封装,是 WLP 光刻工艺中的步骤。设备可进行曝光 后烘烤、显影和坚膜等关键步骤。设备具备灵活的喷嘴扫描系统,能够实现精准的药液控制,技术 先进,使用便捷。 盛美上海的湿法刻蚀设备使用化学药液进行晶圆球下金属层(UBM)的刻蚀工艺。该设备具备先进 的喷嘴扫描系统,可提供行业领先的化学温度控制、刻蚀均匀性,专注安全性,且药液回收使用可 减少成本。 盛美上海的 Ultra C pr 湿法去胶设备设计高效、控制精确,提升了安全性,提高了 WLP 产能。该设 备将湿法槽式浸洗与单片晶圆清洗相结合,能够在灵活控制清洗的同时,最大限度地提高效率,也 可与公司专有的 SAPS 兆声波清洗设备一同使用,以清除极厚或者极难去除的光刻胶涂层。 盛美上海的湿法金属剥离(Metal Lift off)设备基于公司已有的湿法去胶设备平台,将槽式去胶浸泡 模块与单片清洗腔体串联起来依序使用,在去胶的同时进行金属剥离。该设备可以在不同单片清洗 腔中分别配置去胶功能和清洗功能,并通过优化腔体结构,实现易拆卸、清洗与维护,以解决金属 剥离工艺中残留物累积的问题。
盛美上海拓展开发适用于先进封装 3D 硅通孔及 2.5D 转接板中金属铜层平坦化工艺应用,为了解决 工艺成本高,晶圆翘曲大的难点,利用无应力抛光的电化学抛光原理,相对比传统化学机械平坦化 CMP,没有研磨液,抛光头,和抛光垫,仅使用可循环使用的电化学抛光液;并且不受铜层是否经 过退火的影响,去除率稳定;通过与 CMP 工艺整合,先采用无应力抛光将晶圆铜膜减薄至小于 0.5μm~0.2μm 厚度,再退火处理,最后 CMP 工艺的解决方案,能够有效解决 CMP 工艺存在的技术 和成本瓶颈。
赛腾股份
赛腾股份:并购 OPTIMA,半导体+消费电子两翼齐飞
2007 年 6 月,赛腾股份在苏州成立,主要从事自动化生产设备的研发、设计、销售及技术服务,为 客户实现生产智能化提供系统解决方案,主要产品包括自动化组装设备、自动化检测设备及治具类 产品。公司深耕消费电子领域,于 2011 年通过苹果公司合格供应商认证。此后,公司通过外延并购 方式,形成“消费电子+半导体+新能源”协同发展格局:1)2017 年,公司通过收购无锡昌鼎进入半导 体封测领域、通过收购赛腾菱欧进入新能源汽车领域;2)2019 年,公司通过收购 OPTIMA,进入晶 圆检测领域。目前,公司产品主要运用于消费电子、半导体、新能源等行业,适用于智能手机、平 板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、新能源零部件、锂电池、8 寸/12 寸晶圆等。
公司股权较为集中,创始人为实际控制人。截至 2023 年三季度末,公司的两位创始人孙丰先生、曾 慧女士分别持股 21.23%,21.10%,为公司前两大股东暨实际控制人。孙丰先生、曾慧女士双方于 2023 年 1 月 9 日解除婚姻关系,并于 2023 年 1 月 31 日完成股份分割登记手续,公司控制权可能会发生 变更。
“消费电子+新能源汽车+半导体”三大领域布局,下游客户优质。公司深耕智能制造装备行业多年, 主营业务涵盖消费电子、新能源汽车、半导体三大领域,并积极拓展光伏、动力电池等赛道。目前, 已与多家国内外知名企业建立合作关系。
从公司产品来看,公司主营业务收入包括自动化设备、夹治具、技术服务,其中自动化设备收入占 据营收首位,超 6 成。从下游应用领域来看,公司于 2011 年进入苹果公司优秀供应商名录,自此进 入公司消费电子业务发展迅速,公司 2022 年来自消费电子行业营收占比超 8 成。

2023 前三季度,公司实现营收 26.23 亿元,实现归母净利 3.99 亿元。公司营收 2019-2022 年 CAGR 达 48.0%;归母净利 2019-2022 年 CAGR 达 35.9%。公司营收/归母净利延续高景气,主要系公司深 耕智能制造装备行业多年,优质客户积累较多,实现合作共赢,销售规模持续增长。
盈利水平持续攀升,费用控制稳定。利率方面,2020 年以来公司半导体业务开始放量,助力公司保 持盈利能力,2020-2023 前三季度,公司毛利率及净利率总体稳中有升,截至 2023Q3,公司前三季 度毛利率为 44.8%,净利率为 15.2%。费用方面,尽管费用规模随销售规模有所增长,但公司费用率 整体管控较好。
2019 年,公司通过收购 Optima 进军半导体量测设备领域。Optima 主要产品包括硅片边缘缺陷自动 检测设备 BXW-1200、晶圆片用背面检测设备 BMW-1200、边缘/表背面符合检测设备 RXM-1200、 AXM-1200。在 Optima 产品系列基础上,公司持续加大研发投入,成功推出晶圆包装机、倒角轮廓 机、倒角粗糙度量测、晶圆字符检测机、晶圆激光打标机、晶圆激光开槽机等设备。
量/检测是半导体制造重要的质量检查工艺,主要包括量测&缺陷检测两大类。涉及膜厚、折射率等 参数测量、各类表面缺陷检测等需求,对硅片厂/晶圆厂保障产品良率、产品一致性、降低成本等至 关重要。Chiplet 由于使用多颗 Die 堆叠,因此使用的量测设备相较于单片式的 SoC 将大大增加。根 据 SEMI 数据,2019 年量/检测设备在半导体设备中价值量占比达到 11%,仅次于三大核心设备(薄 膜沉积、光刻和刻蚀),排名第四。
全球范围内来看,KLA 在半导体量/检测设备领域一家独大。前道晶圆量/检测设备技术壁垒较高, 全球市场长期由 KLA、AMAT、Hitachi 等海外龙头主导。考虑美国不断更新对中国大陆的芯片出口 管制条款,直接推动国内半导体厂商高度重视供应链安全,设备国产化率有望进一步提升。根据集 邦咨询消息,海外大厂三星、美光等在积极扩产 HBM,这也为公司带来了发展机遇期。
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