2024年拓荆科技研究报告：薄膜沉积设备领军者，业绩优异长期增长确定性强

1. 薄膜沉积赛道领军者，披荆斩棘高速成长

1.1 聚焦薄膜沉积设备，产品批量出货一线晶圆厂

深耕半导体专用设备领域，聚焦薄膜沉积设备研发和产业化应用。公司专注于半导体薄膜沉积设备业务，自 2010 年成立以来始终坚持自主研发，先后多次承担国家重大科技专项/课题。公司在 PECVD 领域具有十余年研发和产业化经验，2011 年公司首台12 英寸PECVD出厂到中芯国际验证，2017 年首台量产型 3D NAND PECVD 出厂到客户端。2016/2019/2021年公司分别完成 ALD/SACVD/HDPCVD 产品研发并出厂到客户端。截至2023H1 末，公司薄膜沉积设备在客户端累计流片量已突破 1.2 亿片。

持续拓展薄膜工艺应用领域，产品批量出货一线晶圆厂。公司不断提升量产薄膜设备市场应用规模和覆盖面，目前已形成 PECVD、ALD、SACVD、HDPCVD 等薄膜设备产品系列，在集成电路逻辑芯片、存储芯片制造等领域得到广泛应用，产品已批量发往国内集成电路晶圆厂产线。同时，公司积极推进混合键合设备产品的产业化验证，开辟第二业务增长曲线。

1.2 股权结构清晰，管理层技术履历丰厚

公司股权结构清晰，国家集成电路基金为第一大股东。公司无控股股东和实际控制人，截至 2023 年 9 月 30 日，公司持股 5%以上的股东包括国家集成电路基金、国投上海和中微公司，持股比例分别为 19.86%、13.68%和 7.41%。

管理层技术履历丰厚，集聚海内外研发管理经验。董事长、核心技术人员吕光泉博士毕业于美国加州大学圣地亚哥分校，先后任职于美国科学基金会尖端电子材料研究中心、美国诺发及多家海外公司，历任副研究员、工程技术副总裁等职。副总经理、核心技术人员陈新益博士自 2013 年起，在全球知名的半导体设备公司长期从事薄膜材料沉积的工艺、应用以及设备的研发工作，2020 年 10 月加入公司，曾任公司高级总监、ALD 事业部总经理。

1.3 业绩表现亮眼，订单饱满盈利水平拾级而上

营业收入高速增长，应用领域持续拓展订单饱满。得益于下游持续扩产和国产替代趋势，公司营业收入逐年提升。2022 年营业收入 17.06 亿元，创历史新高。2023 年前三季度，公司实现营收 17.03 亿元，同比增长 71.71%。随着产品工艺应用领域的持续拓展，公司新签及在手订单金额不断增加。2022 年新签订单（不含 Demo 订单）43.62 亿元，较上年同期22.33亿元增加 95.36%。据 2023 年年度业绩预增公告，截至 2023 年年末公司在手销售订单金额超过64亿元（不含 Demo 订单），较上年同期增加 39.07%。

盈利水平拾级而上，成本管控能力有所增强。受益于产品工艺质量提升和营收增长带来的规模效应，公司盈利水平持续向好，毛利率连续增长，2023 前三季度提升至50.35%，同比+2.03pcts；净利率逐年修复后短期承压，2023 前三季度为 15.83%，同比-7.84pcts。随着营收规模及管理水平不断提高，公司期间费用率明显下降，2022 年为37.16%，同比-17.00pcts。2023前三季度为 38.36%，与上年同期基本持平。

2. 半导体制造核心设备，技术壁垒高国产替代空间广阔

2.1 下游扩产拉动需求，先进制程提升设备投资额

半导体市场规模不断扩大，设备市场随之扩容。在 5G/AI/IoT/自动驾驶等技术创新驱动下，2017-2022 年全球半导体市场规模从 4,122.21 亿美元增长至 5,740.84 亿美元，CAGR为6.85%。下游销售额增长，上游设备/材料需求亦随之扩容。2017 年-2022 年，全球半导体设备市场规模从 566 亿美元提升至 1,076 亿美元，CAGR 为 13.71%。

行业资本开支随景气度波动，周期筑底有望再度上行。全球半导体行业资本开支随景气度波动，每 3-5 年为一轮周期。据 Statista 数据，全球半导体行业资本开支从2010 年的540亿美元提升至 2022 年的 1,817 亿美元，CAGR 为 10.64%。据 Gartner 预测，2023 年受景气度影响，全球半导体行业资本开支将下降 10.2%至 1,635 亿美元，2024 年继续放缓与2023 年基本持平，2025 年将再次恢复上行。

设备投资占比最大，下游扩产拉动需求提升。新建晶圆厂设备支出占比约为70%-80%，厂房等占比约 20-30%，制程越先进，设备投资额占比越高。近年全球晶圆厂大幅扩产，拉动上游设备需求提升。SEMI 预测2024 年全球半导体设备市场规模约为1,000 亿美元，同比+14.4%。

先进制程工艺革新，提高产线设备投资额。以 DRAM、3D NAND 和逻辑芯片为代表的IC制造工艺不断革新，对设备性能提出更高要求，也带动设备价值量提升。据东京电子数据，DRAM 制程达到 1b，3D NAND 层数达到 2XX 时，新建 10 万片/月晶圆制造产能的设备投资额均提升到 90 亿美元；而当逻辑芯片工艺提升到 2nm 时，晶圆制造设备投资额将会达到210亿美元。

2.2 半导体制造关键工艺，设备技术壁垒高价值占比大

薄膜沉积设备是半导体制造的核心设备。应用于集成电路领域的设备可分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试）两大类。前道工艺主要有清洗、氧化、光刻、刻蚀、离子注入、扩散、沉积、研磨/抛光等，对应设备主要有清洗设备、热处理设备、光刻设备、刻蚀设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等。其中光刻、刻蚀、薄膜沉积设备是前道工艺三大核心设备，后道先进封装工艺也会用到部分前道设备。

薄膜沉积设备技术壁垒高，价值占比大。薄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、电等方面的特殊性能。作为芯片结构内的功能材料层，薄膜性能直接影响电路图形转移质量和芯片芯能，除了与沉积材料有关，最主要受薄膜沉积工艺影响。不同芯片结构要求的薄膜种类、沉积工序和性能指标均有不同，因此设备设计制造壁垒较高，验证周期较长。2022 年薄膜沉积设备在半导体设备市场中占比为 22%，全球市场规模约为230 亿美元左右。

均匀度、台阶覆盖率、沟槽填充能力是衡量沉积质量的主要指标。1）均匀度是衡量沉积薄膜厚度均匀与否的参数，高均匀度表明晶圆各区域形成的薄膜厚度非常均匀。2）台阶覆盖率是考量膜层跨台阶时，在台阶处厚度损失的指标，即跨台阶处的膜层厚度与平坦处膜层厚度的比值。台阶覆盖率越接近 1，表明跨台阶处（底部或侧壁）膜层厚度与平坦处膜层相差越少，越远离 1（即越小于 1）表明跨台阶处膜层厚度对比平坦处膜层厚度越薄。3）沟槽填充是衡量沟槽（Gap）填充程度的参数。沟槽填充能力差，即没有填充到该填充的地方，就会形成孔洞（Void），会影响材料的致密性，从而影响薄膜强度，造成坍塌。

不同工艺原理薄膜沉积设备各有优势。薄膜沉积设备按工艺原理不同可分为PVD、CVD和 ALD 设备，三者各有优势。1）物理气相沉积（PVD）是在真空条件下利用蒸发或溅射在基体表面沉积薄膜的技术，优点是无副产物，沉积薄膜纯度高。2）化学气相沉积（CVD）是通过气体混合的化学反应在基体表面沉积薄膜的工艺，优点是速率快，拥有优秀的台阶覆盖率。3）原子层沉积（ALD）可以将物质以单原子膜形式镀在基体表面，最大优势在于沉积层厚度极均匀并有优异的台阶覆盖率；但因为单原子层需要逐次沉积，沉积速率相对较慢，多用于DRAM 电容器等纵横比高，需要高质量膜层的区域。

不同技术原理适用不同薄膜种类和应用工序，PECVD 设备市场占比最高。1）PVD可以沉积钨（W）、钴（Co）等无反应能力的纯净物材料，多用于纯净物的金属布线。2）CVD多用于不需要精准把控材料特性的沉积涂层，如各种消耗性膜层（硬掩模）或各种厚绝缘薄膜等。3）ALD 适用 28nm 以下的双曝光、高 k 材料、金属栅、STI、BSI 等工艺，广泛应用于CMOS器件、存储芯片、TSV 封装等领域。2022 年全球各类薄膜沉积设备市场份额中，PECVD占比约 28%，溅射 PVD 占比 20%，管式 CVD 占比 13%，ALD 占比13%，非管式LPCVD占比10%。

芯片制造工艺进步及结构复杂化提高薄膜设备需求。90nm CMOS 芯片工艺中，大约需要40 道薄膜沉积工序，而在 FinFET 工艺产线，大约需要超过 100 道薄膜沉积工序，涉及的薄膜材料也由 6 种增加到近 20 种。在存储芯片领域，3D NAND 堆叠到96 层时，实际沉积层数已经达到了 192 层以上。制造工艺进步和先进制程的多重成像技术共同对薄膜工艺提出更高性能要求，并拉动薄膜设备需求提升。

2.3 自主可控趋势明确，国产替代空间广阔

中国大陆是全球最大半导体设备市场，国产化率低进口依赖严重。2017-2022 年中国大陆半导体设备市场规模从 82.3 亿美元提升至 282.7 亿美元，CAGR 为27.99%。以22%占比测算，其中薄膜沉积设备市场规模约为 62.2 亿美元。2020 年以来中国大陆一直是全球半导体设备第一大市场，但国产化率低，高端设备尤其是光刻机领域主要依赖进口。

“卡脖子”局面升级，自主可控势在必行。2019 年后，包括华为在内的多家公司被美国列入实体清单；至 2023 年 10 月 17 日，美国商务部工业和安全局（BIS）发布出口禁令新规，进一步限制中国获得先进计算芯片、开发和维护超级计算机以及制造先进工艺的能力。此外，2023 年 6 月 30 日，荷兰宣布将限制多款 DUV 高端型号光刻机设备出货，目前该管制放缓至年底生效。2023 年 7 月 23 日，日本正式实施尖端半导体出口管制，将尖端半导体制造设备等23 个品类列入出口管理限制名单。短期来看，欧美日关键环节高端设备的出口限制会给国内半导体行业升级和扩产带来阵痛，但长期来看，是对国产替代逻辑的进一步催化。

海外厂商占据薄膜沉积多数份额，国产替代空间广阔。据MIR 睿工业数据，2021年中国PVD 市场由 AMAT 占据近 60%市场份额，CVD 市场由 AMAT、WONIKIPS、LAM、TEL等海外厂商占据 70%以上份额。根据国产设备招投标数据估算，2021 年薄膜沉积设备国产化率在 20%以下，国产化进程较慢。假设 2022 年国产化率为 20%，国内厂商对应市场规模约为12.5亿美元。若国产化率提升至 50%，对应全球千亿级设备市场规模，国内厂商未来市场空间可达30 亿美元以上。

3. 技术实力确立领先优势，产能扩充+布局拓展护航长期增长

3.1 工艺覆盖面广泛技术先进，客户资源稳定竞争优势明显

公司设备型号丰富，广泛覆盖不同薄膜材料工艺需求。公司薄膜工艺应用覆盖面不断拓宽，产品已适配国内最先进的 28/14nm 逻辑芯片、19/17nmDRAM 芯片和64/128 层3DNANDFLASH 晶圆制造产线，及 2.5D、3D 先进封装和其他泛半导体领域。

PECVD 技术领先，高市占率确立龙头地位。公司核心产品PECVD已实现通用介质薄膜材料（包括 SiO2、SiN、TEOS、SiON、SiOC、FSG、BPSG、PSG 等）、先进介质薄膜材料（包括 ACHM、LoKⅠ、LoKⅡ、ADCⅠ、HTN、a-Si 等）和Thick TEOS 等介质薄膜材料设备的产业化应用。以国产化率 20%和 PECVD 在设备类型中份额占比28%估算，2022年国产PECVD 市场规模约为 3.5 亿美元。公司 2022 年 PECVD 设备实现收入15.63 亿元，市场份额在国内设备厂中占据绝对领先优势。

设备性能对标国际先进，客户涵盖国内领先半导体制造商。公司已形成了一系列具有自主知识产权的核心技术，在确保实现薄膜工艺性能同时，能够有效提升客户产线产能并减少客户产线生产成本。公司设备已成功应用于中芯国际、华虹集团、长江存储、长鑫存储、厦门联芯、燕东微等行业领先集成电路制造企业产线，性能参数已达到国际同类设备水平。

3.2 产能扩充利好份额提升，布局键合受益先进封装加速

募投扩产与研发项目，把握国内替代市场扩容机遇。为提高市场占有率并保持技术领先性，公司募资并投向高端半导体设备扩产、先进半导体设备的技术研发与改进、ALD设备研发与产业化项目。包括面向 28nm-10nm 制程 PECVD 设备多种工艺型号开发，面向10nm以下制程PECVD 设备的平台架构研发及 UV Cure 系统设备研发，面向28nm-10nm制程ALD设备平台架构、工艺机型及不同腔室数量的机台型号的开发。

抢抓先进封装加速机遇布局混合键合领域，产业化及验证进展顺利。后摩尔时代芯片三维集成趋势和 AI 创新带来的高性能硬件需求共同拉动了混合键合设备需求增长。公司混合键合系列产品包括晶圆对晶圆键合（Wafer to Wafer Bonding）产品和芯片对晶圆键合表面预处理（Die to Wafer Bonding Preparation and Activation）产品。截至2023H1 末，公司研制的晶圆对晶圆键合产品 Dione 300 实现首台产业化应用，并获得重复订单；公司芯片对晶圆键合表面预处理产品 Pollux 已出货至客户端进行产业化验证，目前进展顺利。

3.3 重注研发坚持创新驱动，股权激励彰显发展信心

研发投入持续增长，费用率高于可比公司水平。公司持续维持高研发投入，2018-2022年研发费用从 1.08 亿元提升至 3.79 亿元，CAGR 为 36.82%。2023 前三季度公司投入研发费用3.54 亿元，同比增长 60.33%。受营业收入高增影响，公司近年研发费用率略有下滑，2022年和 2023 年前三季度分别为 22.21%和 20.79%，高于同行业可比公司水平。

研发团队不断扩充，优质人才梯队奠定技术实力。截至2023H1，公司研发人员共计404人，较 2022 年底增加 70 人，研发人员占总人数比重为 43.72%。其中，硕士及以上学历人数占比达 61.39%。

股权激励覆盖范围广泛，目标设定彰显长期发展信心。公司上市以来实施两期限制性股票激励计划和一期股票增值权激励计划。2022 年限制性股票激励计划向513 名激励对象授予280万股限制性股票，约占 2022H1 末全部职工人数的 76.37%；2023 年限制性股票激励计划拟向激励对象授予不超过 375 万股限制性股票，首次授予的激励对象不超过701 人，约占2023H1末全部职工人数的 75.87%。2023 年限制性股票激励计划以 2022 年营业收入和净利润为业绩基数，首次和预留部分设定的目标值为 2024-2027 年收入增长不低于95%/160%/210%/250%，剔除各期股份支付费用影响的归母净利润增长不低于 106%/159%/211%/257%。

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