2024年微导纳米研究报告:ALD+CVD双轮驱动,薄膜新贵大有可为

  • 来源:方正证券
  • 发布时间:2024/02/04
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微导纳米研究报告:ALD+CVD双轮驱动,薄膜新贵大有可为。公司简介:公司成立于2015年,核心技术ALD率先应用于光伏领域,2020年获得半导体领域订单并于2021年取得销售,此外公司积极开发ALD技术在其他新兴领域的应用。当前公司具备ALD、CVD两大技术路线,面向光伏、半导体和其他新兴领域三大场景。总体而言,光伏业务面向N型电池技术,是目前的基本盘,半导体业务在放量初期,增长弹性充足,其他新兴领域正在积极探索,营收贡献较小。从2023年业绩预告来看,公司订单陆续交付,收入利润高速增长,规模效应之下盈利能力大幅改善,归母净利率大幅提升近10pct。接单表现强劲,在手订单十分充足,后续业绩增...

1 公司介绍:镀膜设备后起之秀,ALD 领域国产龙头

1.1 主营业务:具备 ALD+CVD 两大技术路线,面向半导体+光伏+其他新兴领域三 大应用场景

公司专攻薄膜沉积领域,产品应用领域逐步拓展,发展态势蓬勃向上。公司成立 于 2015 年底,发展至今,公司形成了以原子层沉积(ALD)技术为核心,化学气 相沉积(CVD)等多种真空薄膜技术梯次发展的产品体系,专注于先进微米级、纳 米级薄膜设备的研发、生产与销售。公司成立至今大概 8 年,属于较为年轻的公 司,但是凭借核心技术,先后在光伏、半导体和其他新兴领域取得突破,成长速 度迅猛。

面向半导体+光伏+其他新兴领域三大应用场景,公司各有对应的 ALD 和 CVD 设 备。公司目前提供 ALD 和 CVD 设备,主要面向半导体、光伏和其他新兴领域三大 应用场景,其中,光伏领域设备相对成熟,半导体和其他新兴领域的产品处于起 步阶段,存在较多的产业化验证机台,以 ALD 设备为核心,CVD 取得突破。另外, 公司还提供配套产品及服务,主要包括设备改造、备品备件及其他两类业务。

1.2 组织架构:股权集中利于决策,管理团队产业经验丰富

家族企业,和先导智能属于兄弟公司。公司实控人系王磊(公司董事长)、倪亚兰 (王磊的母亲)和王燕清(王磊父亲),三者通过无锡万海盈、无锡聚海盈和无锡 德厚盈合计持股比例为 60.61%,王燕清系先导智能实控人。另外,LI WEI MIN (副董事长、首席技术官、核心技术人员)持股 9.42%,LI XIANG(董事、副总 经理、核心技术人员)持股 4.45%,胡彬(副总经理)持股 2.77%,潘景伟(监事 会主席)持股 1.98%。多位高管、核心技术人员持有公司股份,有利于留住人才, 保障公司业务发展。

管理层及核心团队产业背景丰富,人才基础强大。公司具备充足的人才优势,CTO LI WEI MIN 及联席 CTO LI XIANG 均在芬兰老牌 ALD 企业 Picosun(被 AMAT 收购)有 过任职经历,总经理周仁在国内外诸多半导体设备大厂(如 LAM、中微、KLA、拓荆科 技等)均有工作经验,核心技术人员吴兴华和许所昌则分别曾任职于光伏和半导体领 域企业。

发布股权激励计划,增强团队凝聚力。公司于 2023 年 3 月发布 2023 年限制性股 票激励计划(草案),拟向激励对象授予 1782.10 万股限制性股票。首次授予 1425.69 万股,预留 356.42 万股。激励对象分为 A、B、C 三类,其中 A 类激励对 象为公司高管和核心管理人员 2 人,B 类激励对象对核心骨干人员 1 人,C 类激 励对象为公司高管、核心技术人员、核心骨干人员及公司董事会认为需要激励的 其他人员等 324 人。不同类别激励对象授予价格和数量不同,首次授予考核年度 对应 2023-2027 的五个会计年度,对应公司层面的考核目标为: 2023-2026 年的 营业收入分别不低于 9.24/12.46/16.84/22.73 亿元,每年同比增速约 35%。对于 A、B 类的激励对象,2027 年营收不低于 30.67 亿元。

1.3 财务数据:业绩高速增长态势初显

营收高速增长,利润初显增长弹性。2018-2022 年,公司营业收入从 0.42 亿元增 长到 6.85 亿元,CAGR 为 101%,2023 年业绩预告显示公司实现营收约 16.50 亿 元,同比增速约+141.05%,主要原因系公司前期在手订单陆续转化成收入。利润 方面,2019 年开始公司实现扭亏为盈,2019-2022 年,归母净利润的绝对值水平 较为稳定,扣非归母净利润逐年下滑,主要原因有二:一方面,由于产品结构有 所调整,毛利率呈现下滑趋势,另一方面,期间费用率总体处在较高水平,费用 端也呈现上升趋势。随着订单逐步兑现,公司营收增长明显,规模效应之下,公 司利润高增,业绩预告显示,公司预计 2023 年实现归母净利润 2.80 亿元,同比 增速约 417.08%,实现扣非归母净利润约 2.0 亿元,同比增速约 909.78%。

规模效应摊薄期间费率,扣非归母净利率大幅回升反应真实盈利能力提升。2018- 2023 年前三季度,公司的期间费用率整体随着收入增长而下降,2023 年前三季度规模效应表现尤甚。2018-2022 年,毛利率整体呈现下滑态势但仍处在相对较 高水平,从 2023 年前三季度数据来看,毛利率水平有所企稳。扣非归母净利率 在经历了连续下跌之后,于 2023 年前三季度出现大幅抬升,说明公司真实盈利 能力改善明显。同时,业绩预告显示,公司 2023 年归母净利率预计为 16.97%, 同比+9.06pct。扣非归母净利率约 12.12%,同比+9.23pct。

光伏仍然贡献主要营收,产品结构调整对公司毛利率造成一定的不利影响,后续 有望回升。 营收端来看,光伏仍然占据营收大头,2022 年光伏设备营收占比大约为 73%。从 历史数据来看, 1)光伏设备收入在 2021 年出现短暂下滑,主要原因有二,第一,下游行业处在 从 PERC 向新型高效电池技术转变的过渡期,下游扩产节奏有所调整,公司 2021 年的光伏设备销量为 58 台,基本与 2020 年(59 台)持平。第二,2020-2021 年, 高效电池技术尚未成为行业共识,公司于 2020 年推出的 PECVD 和 PEALD 二合一 设备首先在更为成熟的 PERC 领域进行推广,而由于 PECVD 和 PEALD 二合一设备 符合下游客户的工艺选择而获得了大量订单,ALD 新签占比下降,从价格上来说, ALD 产品的价格是 PECVD 和 PEALD 的 1.55-1.65 倍。因此总量持平,但是均价下 滑,导致光伏设备营收在 2021 年下滑。 2)半导体设备:2021 年首次形成营收,2022 年继续交付,实现营收 0.47 亿元, 同比增长约 86.43%。 3)其他主营业务:根据公司披露信息来看,该部分对应柔性电子设备,2022 年 取得销售突破。 4)配套产品及服务:太阳能电池片大尺寸化以及工艺技术提升催生了大量设备 改造服务,2021 年设备改造业务增长明显。 毛利率端来看,根据前述,光伏领域毛利率由于高毛利率的 ALD 设备占比下降而 呈现下滑趋势。半导体领域则主要受到确认收入节奏的影响,2022 年毛利率有所 下滑,我们推测主要原因系 2022 年半导体领域确认收入的设备主要是单价更低 的真空传输系统(2022 年 H1 数据显示单价约 475 万元/套)而非 ALD 设备(2021 年单价约 2520 万元/台)。目前公司在半导体领域的在手订单饱满,预计随着附 加价值更高的 ALD 设备确认收入,公司半导体设备领域的毛利率会有所修复。

合同负债高增表明订单饱满,现金流管理持续优化。公司合同负债总体呈现增长 态势,2023 年三季度末合同负债接近 2 亿,相比 22 年末实现 2.15 倍增长。高速 增长的合同负债的表明公司订单正在呈现快速增长态势:公司 2022 年末专用设 备在手订单为 22.93 亿元,而 2023 年三季度末,公司在手订单 70.82 亿元(含 demo 订单),与 2022 年 1-9 月相比,光伏在手订单同比增长 244.32%,半导体在 手订单同比增长 412.15%。2019-2022 年前三季度,公司的收入现金比呈现向好 态势,说明公司的现金流管控在持续优化之下,经营质量持续向好。

2 半导体领域:薄膜新贵,大有可为

2.1 下游需求:新一轮上行周期开启,国产替代仍然是主旋律

2024 年下游资本开支上行,国内半导体设备规模有望继续维持高位。半导体行业 存在明显的周期性,整体来看,2023 年整体周期下行,全球半导体资本开支约 1560 亿美元,同比 2022 年下滑约 14.14%。展望 2024 年,从 SIA 公布的数据来 看,2023 年 11 月半导体月度销售额同比增速时隔 14 个月首次转正,各大机构预 测 2024 年半导体器件终端销售额有望提升,历史数据显示资本开支与半导体销 售额增速同向波动,我们认为 2024 年半导体资本开支有望上行。Techinsights 预测 2024 年全球半导体资本开支有望超过 1600 亿美元,同比增速超 2.56%。半 导体设备支出约占总体资本开支的 56.03%-73.94%,SEMI 预测数据显示 2023- 2025 年全球半导体设备市场规模约 1009、1053、1241 亿美元,同比增速约-6.26%、 +4.37%、+17.87%,近年来中国大陆半导体设备市场规模占比逐步上升,叠加国产替代,我们认为 2023-2025 年中国大陆半导体设备市场规模比重会稳步提升,对 应市场规模为 300、326.5、409.6 亿美元,同比增速约 6.12%、8.82%和 25.48%。

国产替代仍在演绎,2024 年有望延续该态势。我们选取截至 2024 年 1 月 23 日已 经发布了 2023 年年度业绩预告的国产半导体设备公司(包括北方华创、中微公 司、拓荆科技、华海清科、中科飞测、盛美上海),将业绩预告中的营业收入中枢 视为 2023 年营业收入,用合计营收替代国产半导体设备市场规模,可以看到, 2018-2023 年,半导体设备国产化率持续提升,且 2022 年以来国产化明显提速。 另外,根据公告,2023 年各国产半导体设备公司新签订单和在手订单增速较高, 我们认为 2024 年国产化率有望再上新台阶。

2.2 薄膜沉积设备行业:ALD 在先进技术节点大放异彩,PECVD 在总体规模中占 据主流

2.2.1 行业趋势:先进工艺的某些关键环节中,ALD 必不可少

薄膜沉积设备是芯片制造三大主设备之一,可分为 CVD、PVD/电镀设备和 ALD 三 大类。芯片是微型结构体,其内部是 3D 立体式形态,衬底之上的微米或纳米薄膜构成了制作电路的功能材料层。薄膜沉积是芯片制造的核心工艺环节,主要负 责制造过程中各个步骤当中的介质层和金属层的沉积,包括 CVD、PVD 和 ALD: 1) CVD:化学气相沉积是通过化学反应的方式,利用加热、等离子或光辐射等各 种能 源,在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化 学反应形 成固态沉积物的技术,是一种通过气体混合的化学反应在硅片表面 沉积薄膜的工 艺,可应用于绝缘薄膜、硬掩模层以及金属膜层的沉积。 CVD 设备由气相反应室(进气方向与样品表面成水平或垂直),能量系统 (加热 或射频),反应气体控制系统,真空系统及废气处理装置等组成。常用 CVD 设 备包括 PECVD、SACVD、APCVD、LPCVD 等,适用于不同工艺节点对膜质量、 厚度 以及孔隙沟槽填充能力等的不同要求。 2) ALD:原子层沉积可以将物质以单原子膜形式一层一层地镀在基底表面的方法。 从原理上说,ALD 是通过化学反应得到生成物,但在沉积反应原理、沉积反 应条件的要求和沉积层的质量上都与传统的 CVD 不同: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。相对于传统的沉积工艺而言,ALD 工艺具有 自限制生长的特点,可精确控制薄膜的厚度,制备的薄膜具有均匀的厚度和 优异的一致性,台阶覆盖率高,特别适合深槽结构中的薄膜生长。 3) PVD:不同于 CVD 和 ALD,PVD 是物理过程,生长机理简单,沉积速率高,但 是一般只适用于平面的膜层制备,常用于集成电路的电极和金属互联。

根据供能方式的不同,ALD 主要分为 TALD 和 PEALD。一个原子层沉积周期可分为 四个步骤:1)向基底通入第一种前驱气体,与基体表面发生吸附或化学反应; 2)用惰性气体冲洗剩余气体;3)通入第二种前驱气体;与吸附在基体表面的第 一种前驱气体发生化学反应生成涂层,或与第一前驱体和基体反应的生成物继续 反应生成涂层;4)再次用惰性气体将多余的气体冲走。 根据供能方式的不同, ALD 设备可以分为 TALD 和 PEALD:

1)TALD 利用热能使反应物分子吸附在基底表面,再进行化学反应,生成薄膜, 具有相对较高的反应温度(一般是 200-500℃)、优秀的台阶覆盖率、高薄膜质量 等特点,主要适用于金属、金属氧化物、金属氮化物等薄膜沉积; 2)PEALD 利用等离子体增强反应活性,提高反应速率,具有相对较快的薄膜沉积 速度、较低的沉积温度(一般在室温到 500℃)等特点,适用于沉积硅基介质薄 膜材料。

对比几类薄膜工艺,ALD 优势明显,但也存在沉积速率较低的不足。ALD 技术优 势在于:1)高精确性:通过控制反应周期可简单精确控制基底薄膜厚度,薄膜的 厚度精度可以达到一个原子的厚度;2)极好的三维保形性:ALD 可以生成与原来 基底形状一致的薄膜,即薄膜可以均匀地沉积在类似凹面的表面上 。 因此,适 用于不同形状的基底; 均匀的三维薄膜 、形状和原来一致,保形性,是 ALD 技 术的独特优势;3)高平整性:表面无针孔,自下而上的生长机制决定了薄膜的无 针孔性质 ,这对于阻挡和钝化应用是有价值的;4)极好的附着性:前驱体与基 底表面的化学吸附保证了极好的附着;5)低热预算(淀积温度低): 可在低温 (室温至 400℃)下进行薄膜生长,这对温度有限制的聚合物器件和生物材料涂 层非常有吸引力。同时,ALD 也存在反应速率较低、材料浪费率较高等缺陷。

新工艺、新架构推动 ALD 设备的应用。半导体技术节点的演进伴随工艺、架构的 创新,ALD 主要用于相对先进的技术节点,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。 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。高 k 材料的使用使得 ALD 开始被大规模应用。目前来看,逻辑和存 储芯片领域均对 ALD 有大量的需求,具体而言:

1、在逻辑芯片领域,1)HKMG:英特尔在 45nm 节点革命性地引入了高 k 金属栅 (HKMG),该结构用氧化铪取代了传统的绝缘氧化硅,并使用金属代替多晶硅作 为栅极,由于高 k 的栅介质层厚度往往小于 10nm,所需的膜层很薄,ALD 凭借其 优良的性能得到大规模应用。2)FinFET 结构:目前,28nm 以下先进制程的 FinFET 制造工艺中,难点在于形成 Fin 的形状,Fin 的有源区并不是通过光刻直接形成 的,而是通过自对准双重成像技术(SADP,Self-Aligned Double Patterning) 工艺形成。ALD 所沉积的 Spacer 材料的宽度即决定了 Fin 的宽度,是制约逻辑芯 片制程先进程度的核心因素之一。除此之外,ALD 设备在 STI、BSI 等工艺中也有 存在大量应用。

2、在 DRAM 芯片领域:1)高 k 介质电容:DRAM 中的每一位数据都储存在电容中 每个电容连接到一个晶体管,构成 1T1C 的存储单元架构,电容器是一个具有高 深宽比的长圆柱形结构,由金属-绝缘体-金属堆叠而成,绝缘体是高 k 材料,可 以防止泄露同时保持电容,ALD 很好地满足了高深宽比结构中对薄膜的保形性的 要求;2)多重曝光:DRAM 工艺制程微缩的过程中出现了双重/多重曝光,ALD 沉 积的材料可以降低 Spacer 的宽度,满足工艺需求;3)HKMG:海力士和三星开始 在 DRAM 芯片中引入 HKMG 工艺,需要用到 ALD 进行沉积。

3、在 NAND FLASH 芯片领域:1)字线填充:在采用置换栅极工艺的 3D NAND 中, 同层中的存储单元靠钨填充实现,传统的 CVD 钨薄膜具有高伸张应力,会使得晶 圆翘曲,同时工艺带来的氟元素会扩散到邻层,影响良率。而采用低氟钨的 ALD 工艺可以制造出更光滑的表面形貌,更紧密地贴合每个填充层,从而减少沉积流 程产生的应力。2)深宽比结构:3D NAND 制造过程中需要在孔道中纵向横向填充 高 k 介质(??2?3)、钛阻挡层(Ti/TiN)等物质,由于 ALD 沉积过程可有效控制 薄膜的厚度和均匀性,因此可实现高深宽比孔道的均匀覆盖。

2.2.2 市场规模:CVD 仍是主流,ALD 增速更快

2022 年全球薄膜沉积设备市场规模大概为 229 亿美元,其中 PECVD、ALD 和 LPCVD 的市场规模大致为 65、30、22 亿美元,各自占比大约为 28.63%、13.22%和 9.69%, 而在 2019 年,PECVD、LPCVD 和 ALD 各自的市场规模占比分别为 33%、11%和 11%。 可以看出,PECVD 仍然占据薄膜沉积设备的主要份额,而随着半导体工艺制程的 进步,ALD 设备市场规模呈现更快速的增长。

根据测算,到 2025 年,中国大陆半导体 ALD、PECVD 和 LPCVD 设备市场规模将达 到 14.13、26.37、8.95 亿美元,2022-2025 年复合增速分别为 21.13%、15.26% 和 15.35%。我们对 ALD、PECVD 和 LPCVD(非管式)的市场规模的测算基于以假 设:1) 根据前文,SEMI 预测 2023-2025 年全球半导体设备市场规模为 1009.0、 1053.10、1241.30 亿美元, 我们认为中国大陆半导体设备市场规模占比会持 续提升,预测得到 2023-2025 年中国大陆半导体设备市场规模分别为 300.00、 326.46、409.63 亿美元; 2) 根据SEMI预测数据,2023-2025年前道设备占整体设备规模的89.78%、88.46% 和 88.42%,考虑到先进工艺节点会拉动薄膜沉积设备增长,我们假设薄膜沉 积设备市场规模在前道设备的占比稳步提升,分别为 25%、25.5%和 26%; 3) 考虑到先进工艺中使用 ALD 的场景较多,我们认为 ALD 设备在薄膜沉积设备 总体市场规模中的比重是稳步提升的,而 PECVD 和 LPCVD 市场规模比重则假 设保持相对稳定; 根据以上假设,测算得到,2025 年全球半导体 PECVD、ALD 和 LPCVD 市场规模为 79.91、42.81 和 27.11 亿美元,对应 2022-2025 年三年的复合增速分别为 6.81%、 12.25%和 6.90%;2025 年中国大陆半导体 ALD、PECVD 和 LPCVD 设备市场规模将 达到 14.13、26.37、8.95 亿美元,2022-2025 年复合增速分别为 21.13%、15.26% 和 15.35%。

2.2.3 竞争格局:欧美日系设备厂商各有千秋,国产厂商差异化竞争

国际企业的 ALD、CVD 设备总体处于领先水平。1)在 ALD 领域:2019 年全球 ALD 设备的市场中,TEL、ASMI 分别占据 31%和 29%的市场份额,除此之外,AMAT、KE 等也提供 ALD 设备。根据一次可处理的晶圆数量,ALD 设备可以分为单片式和批量式,单片式主要用于高端逻辑芯片,批量式ALD则在内存芯片制造中具备优势。 在单片式 ALD 领域,ASMI 占据主要份额,其 2022 年市场占有率达到了 55%以上, 而在批量式 ALD 领域,KE 占据主要份额,其 2022 年市场占有率达到了 70%。2) 在 CVD 领域:2019 年全球 CVD 设备的市场中,AMAT、LAM 和 TEL 占据 70%的份额。

国产厂商主要进行错位竞争,进口替代方面,CVD 有所突破,ALD 国产化率尚低。 目前国内主要的薄膜沉积设备供应商包括拓荆科技、北方华创、微导纳米、中微 公司和盛美上海,各家当前重点布局的产品主要进行差异化竞争。其中,微导纳 米核心产品为 ALD,拓荆科技重点布局 PECVD,北方华创核心产品包括 LPCVD、EPI 和 ALD 等,中微公司的半导体薄膜产品主要为 LPCVD 和 ALD,盛美上海的 PECVD 正在研发中,预计即将送入客户端,分产品来看: 1) ALD:微导纳米以 TALD 为核心逐步扩展到 PEALD,拓荆科技以 PEALD 为核心 逐步扩展到 TALD,北方华创同样布局了两种技术路线的 ALD 设备,中微公司 主要面向金属/金属氮化物研发 ALD 设备,W-ALD 设备已经取得重复订单。目 前 ALD 设备的国产化率仍然非常低:考虑数据可得性,我们将微导纳米和拓 荆科技在 2022 年的 ALD 设备收入总和看作国产设备总市场规模,得到 2022 年我国半导体 ALD 设备销售额不足 7956.3 万元(微导纳米 2022 年的半导体 设备收入中包含了晶圆传输系统),根据前文测算,2022 年我国半导体 ALD 设 备市场规模约 7.95 亿美元,计算得到 2022 我国半导体 ALD 设备国产化率不 足 1.43%。 2) CVD:拓荆科技是国内的 PECVD 龙头,SACVD 和 HDPCVD 也在持续突破;北方 华创布局 LPCVD 较早,产品较为成熟,目前的 PECVD 主要用于 6/8 英寸产品 制造,HDPCVD 于 2024 年 1 月发往客户端验证;微导纳米以硬掩模为切入点 布局了 CVD 产品,包括 PECVD 和 LPCVD,2023 年 CVD 验收成功并获得批量重 复订单。中微公司则主要面向金属/金属化物薄膜沉积布局了 LPCVD,2023 年 进入市场。盛美上海的 PECVD 正在研发中,预计即将送入客户端。考虑数据 可得性,我们将拓荆科技的 PECVD 在 2022 年的收入视为国产 PECVD 的市场规 模,即 15.63 亿元,而前述测算得到 2022 年国内 PECVD 的市场规模为 17.22 亿美元,计算得到 2022 年我国半导体 PECVD 设备国产化率约 12.97%。

2.3 公司增长点:持续提升 ALD 市占率,布局 CVD 打开增长空间

2.3.1 ALD:国产 ALD 龙头,份额有望持续提升

公司为国产 ALD 龙头,持续开拓国内知名大客户。公司开发了国产首套成功应用 于 300mm 晶圆 28nm 节点集成电路制造前道生产线的 High-k 量产型 ALD 设备,打 破了该工艺技术被国外厂家垄断的局面。公司半导体 ALD 设备发展迅速,自首套 设备实现销售(2021 年)至今,在较短时间内已取得逻辑芯片领域的重复订单, 并在先进存储、化合物半导体等多个半导体细分应用领域获得多家知名半导体公 司的商业订单。2023 年,公司部分半导体设备成功进入数家行业知名客户产线并 实现客户端工艺验证,客户数量进一步增加,已覆盖逻辑、存储、硅基 OLED 和第 三代半导体等细分领域。其中,存储领域客户拓展取得显著成效。

核心技术团队产业背景丰富,产品性能初步媲美国际大厂。半导体是典型的技术 密集型行业,技术创新最核心的要素是人,公司以业内资深专家为核心,积极引 入和培养一批丰富的电气、工艺、机械、软件等领域工程师,其中,公司 CTO LI WEIMIN 和联席 CTO LI XIANG 在顶尖的 ALD 设备大厂 ASM 或 Picosun(被 AMAT 收 购)有管理层和技术研发的工作经验,公司团队背景十分扎实。公司坚持自主研 发,已经形成原子层沉积反应器设计技术、高产能真空镀膜技术、真空镀膜设备 工艺反应气体控制技术等多项核心技术。目前,公司实现销售的半导体 ALD 设备 关键性能参数(包括设备产能、机台稳定运行时间、平均故障时间、平均破片率 和平均修复时间等)已经达到国际厂商同类设备的水平。

持续开拓新品,订单高速增长,市占率预计持续提升。依托核心技术,公司不断 开拓新产品,并不断取得客户订单,从 2022 年 6 月末-2023 年 6 月末,每过半 年,公司在手订单翻倍以上增长。2023 年业绩预告显示,2023 年公司在半导体 领域的新签订单是 2022 年的 3.29 倍。高速增长的订单表明下游客户对公司产品 的认可,饱满的在手订单为后续业绩增长奠定基础,公司在 ALD 领域的龙头地位 有望得到进一步强化。

2.3.2 CVD:验证进展迅速彰显技术实力,获得重复订单打开增长空间

差异化布局 CVD 产品,拥有相关领域的技术人员。公司于 2023 年 6 月发布了 PECVD 和 LPCVD 两款产品,iTronix 系列 CVD 系统,系公司基于客户关键工艺开 发的战略需求,适用于沉积氧化物、氮化物等薄膜材料。产品可用于芯片制造钝 化层、扩散阻挡层、介电层、硬掩膜层与高级图案化层、电容覆盖层等应用领域。 该系列产品以硬掩模工艺为切入点,解决关键工艺卡脖子问题,通过差异化策略 开发 CVD 领域具有市场前景和竞争力的关键设备。公司总经理 ZHOU REN 在国内 外多个大厂担任过工程师及管理人员,具备丰富的 CVD 技术经验。 CVD 新品进展迅速,并获得重复订单,增长空间打开。公司首台 CVD 设备于 2023 年 7 月发往客户端验证,在 2023 年末之前取得验收并且获得重复批量订单,客户 验证速度较快说明公司技术较为成熟,满足客户的需求。由前文测算可知,半导 体领域 PECVD 和 LPCVD 设备合计市场规模约为 ALD 设备市场规模的 2.5-2.9 倍, 公司进军规模更大的 CVD 市场,打开增长天花板,且 2022 年 PECVD 设备的国产 化率估计仅在 13%左右,仍然处于低位,公司有望在国产化浪潮之下,占领 CVD 市场的一席之地。

3 光伏领域:聚焦新法,乘风而起

3.1 行业趋势:新技术扩产趋势明确,带动薄膜设备需求

从技术路线上来看,太阳能电池片的技术路线主要包括铝背场电池(Al-BSF)、 PERC、TOPCon、异质结(HJT)、背接触(IBC)及钙钛矿等。P 型电池以 P 型硅片 原材料,技术路线包括传统的铝背场技术以及目前非常成熟的 PERC 技术; N型电池以 N 型硅片为原材料,技术路线包括 TOPCon、HJT 等,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。而 BC 技术仅有少数 几家布局,钙钛矿技术也处在发展早期。 N 型电池片技术扩产趋势明确,TOPCon 凭借性价比率先脱颖而出。降本增效驱动 太阳能电池片技术的迭代,2020-2021 年,应用最为成熟的 PERC 电池片的量产平 均转换效率已经逐步接近理论极限,TOPCon、HJT、XBC 等新型电池技术路线正逐 步成为电池技术的主要发展方。目前新建量产产线开始主要聚焦于 TOPCon、HJT 两种技术路线。其中,TOPCon 电池制备过程较 PERC 电池复杂,但是 TOPCon 电池 生产线兼容 PERC 产线,可以由现有的 PERC 电池生产线升级改造而来;HJT 电池 的制备工艺步骤简单,但是工艺难度大,且产线与传统电池技术不兼容,需要重 新购置主要生产设备;综合来看,目前 TOPCon 电池生产线单位投资规模和运营 成本明显低于 HJT 产线,因此,TOPCon 进展更为显著,2022 年下半年就开始规 模化量产,中国光伏行业协会预测至 2030 年 TOPCon 将占据一半以上的电池市场。

TOPCon 对薄膜沉积要求升级,推动单位设备投资量提升。TOPCon 电池生产线可 以由 PERC 电池生产线升级改造实现,改造过程主要增加了隧穿氧化层(SiO2) 和掺杂多晶硅层(Poly-Si)镀膜需求。1)从技术角度看,在 TOPCon 电池中,目 前Al2O3钝化层的主流技术路线为 ALD 技术,遂穿层和多晶硅层的早期技术路线 为 LPCVD,在制备???2隧穿层时,热氧化工艺可以获得高质量的氧化硅层、较低 的界面缺陷态密度,但是存在大尺寸硅片下容易受热不均匀、成膜反应速率慢等 问题,而在制备掺杂的多晶层方面,LPCVD 存在绕镀等问题,公司推出 PEALD 二 合一平台,实现了对隧穿层的精准控制,并保证其均匀性,能够满足隧穿氧化层 工艺所需各项苛刻的需求。2)从投资规模看: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。而公司研发、生产的设备 在 PERC 产线建设中的投资占比为 24.71%-26.73%,在 TOPCon(含 N 型电池) 产线建设中的投资比重上升至 33.00%-39.12%。

HJT/BC/钙钛矿远期成长空间充足,ALD 同样有应用潜力。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%),其中非晶硅沉积设备、透明导电薄膜设备均需要用到薄膜 沉积设备。钙钛矿电池生产中镀膜、激光刻蚀、封装是三大核心工艺,其中 ALD 可以用在电子传输层、空穴传输层和封装阻水层等,目前来看,PVD 和 RPD 仍是 主流。

3.2 市场情况:下游扩产进程放缓致使设备空间收缩,公司系光伏 ALD 行业第一

预计 23-25 年公司在 TOPCon/XBC/钙钛矿电池产线上可提供的设备的市场空间大 约为 395.61/203.59/144.58 亿元,具体而言 : 1) TOPCon:根据集邦咨询,22-25年的TOPCon产能为59.75GW、569.6GW、799.1GW、 930.1GW,可得到 23-25 年 TOPCon 新增产能;根据微导纳米公告,2021 年每 GW TOPCon 产能对应的设备投资额为 2.2 亿元,假设随着降本,单位 GW 设备 投资额逐年下降,为 2.0、1.9、1.9 亿元/GW;根据微导纳米公告(见图表 43), 其设备在 TOPCon 产线的设备投资额中占比约 33.00%-39.12%,中枢大致为 36%,公司在积极推进产品矩阵丰富化,提供 ALD、PECVD、PEALD、扩散等多 种产品,假设公司设备在整体设备投资额的占比略有上升,23-25 年假设该 值分别为 36%、37%、38%,得到 23-25 年公司在 TOPCon 产线上可涉及的产品 的市场规模为 367.09/161.34/94.58 亿元。 2) XBC:目前布局者较少,国内主要为隆基股份和爱旭股份,根据二者的产能规 划以及我们对产业化进程的判断,预计 23-25 年 BC 电池的产能有望达到 30、 75、130GW;单 GW 对应的设备投资规模为 2.7/2.4/2.2 亿元;XBC 包括 IBC 和 TBC(TOPCon 技术和 IBC 技术结合),假设公司可提供的设备投资额在总设备 投资额中的占比为 35%;得到 23-25 年公司在 XBC 产线上可涉及的产品的市 场规模为 28.35/37.80/42.35 亿元。 3) 钙钛矿:发展尚在早期,多数厂商布局级别在百兆瓦,我们假设 23-25 年钙 钛矿新增产能为 0.14/4.45/9.00GW;单 GW 设备投资额较高,大约为 12、10、 8.5 亿元/GW;目前 PVD 是主流,我们假设公司可提供的设备在总设备投资中 占比为 10%;得到 23-25 年公司在钙钛矿电池产线上可涉及的产品的总市场 规模为 0.17/4.45/7.65 亿元。

3.3 公司增长点:提升公司产品的产线覆盖度,储备新一代电池技术相关产品

公司 ALD 核心技术过硬,与业内龙头形成长期合作,在手订单快速增长。根据公 司公告,2020-2022 年公司在光伏 ALD 细分领域均为行业第一,2023 年继续保持 行业领先。得益于公司在 ALD 领域的技术积累和逐步丰富的产品矩阵,公司已经 与国内诸多龙头形成长期合作关系,包括通威、隆基、晶澳、阿特斯、天合光能 等。此外,公司订单增长迅速,2022 年前三季度公司首批应用于 TOPCon 电池的 专用设备取得客户验收,2022 年末在手订单接近 20 亿元,2023 年新签订单为 2022 年的 2.92 倍。公司在手订单饱满,有望为后续的业绩增长提供有效支撑。

创新性布局整线交付,积极储备、交付新电池技术相关产品。公司于 2022 年推 进实施以 ALD 技术为核心的 TOPCon 电池工艺整线策略,可以提高公司产品在产 线投资中的占比,且其开发的首条业内 GW 级 TOPCon 电池工艺整线项目于当年通 过验收。2023 年又推出全新的 TOPCon 2.0 整线工艺技术,公司实现了对 TOPCon 产线真空类设备的全覆盖,产品种类、价值量显著提高。同时,公司跟随下游厂 商的量产节奏,持续优化 XBC、钙钛矿/异质结叠层电池等新一代高效电池技术, 在 TOPCon、XBC、钙钛矿及钙钛矿叠层电池均有产品储备、布局和出货,爱旭和 隆基已投产和拟投产的电池产线中,公司ALD产品占比保持领先,在钙钛矿领域, 公司已经获得了国内客户的百兆瓦级量产设备订单。

4 其他新兴领域:积极探索,聚沙成塔

4.1 ALD 在柔性电子、MEMS、催化及光学器件等高精尖领域有良好产业化前景

ALD 最早被用于开发电致发光薄膜器件,目前用途广泛。1974 年,Tuomo Suntola 发现 ALD 这种先进的薄膜沉积技术,并将它命名为原子层外延(ALE),通过这 种方法制备了Al2O3层以及ZnS层并将其运用到平板显示器中。往后,ALD 技术不 断推进,半导体行业的发展成为 ALD 技术突破的一大助力。目前已被广泛地应 用到微电子、新能源、电子和光电材料,催化等各个领域中。

ALD 在不同新兴领域的应用举例: 柔性电子领域: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。传统 的盖板封装方法可实现对水氧的有效阻隔,但其难以适应柔性电子的发展需求。 ALD 薄膜封装方法可以直接在复杂基底表面形成致密薄膜,针对不平整样品和三 维表面的封装优势明显。同时沉积薄膜易于延展,适合于柔性材料的封装。 纳米技术领域:MEMS(微电机系统)主流的加工方法为刻蚀法,通过激光或电子 等,将设计好的图案化形状“复印”到薄膜表面,再通过后续的处理在基底表面 得到特定的图案。ALD 提供一种类似于增材制造的方法,通过在特定区域一层层 堆叠得到图案。对基底特定区域的表面进行改性,从而使得前驱体仅在该区域吸 附,从而在 ALD 循环中,仅在特定的区域进行生长,实现原子级精度的有效控 制,从而很好解决了光刻加工过程中的精度以及缺陷的问题。同时,由于 ALD 技术具有较好的保形性,仅仅通过沉积薄薄的一层“保护层”就能大大地提高器件的 使用寿命,满足行业对器件稳定化的要求。

光电材料领域:量子点是新一代无机三原色显示材料,其体积仅为有机发光材料 的万分之一,可以使像素发光单元进一步地微小化。通过量子点技术制成的量子 点显示器能有效地提升显示的鲜艳度和真实感,能够适应未来移动电子和虚拟现 实设备的需求。然而在器件的实际使用过程中,受到光、热、水、氧和电场等环 境作用,量子点器件容易发生老化和失效。而器件老化的原因主要是由于量子点 表面存在陷阱态和器件界面存在缺陷,而 ALD 技术可以实现量子点显示器件在不 同尺度的钝化和优化,定向地将这些缺陷位点保护起来,可以有效提高量子点显 示器件的性能和使用寿命。同时,ALD 还可以利用其特定的生长特点对量子点器 件进行有效的封装,提高量子点显示器件的寿命,是量子点显示器件从实验室走 向产业化的一大助力。 能源动力领域:目前,汽车尾气主要通过尾气处理器中的催化剂将其完全氧化或 还原成无毒无害的气体排放出来。而不同的催化剂的催化活性和有效温度不同, 通过 ALD 可以有效地提高尾气催化剂的催化活性和降低反应温度,同时能有效减 少贵金属催化剂的使用量,降低催化成本。

4.2 公司增长点:依托核心技术,积极探索 ALD 在新兴领域的应用

公司积极探索 ALD 在新兴领域的应用。公司第一台新兴领域的设备为 iSparol 卷 对卷柔性封装系列,该系统使用 ALD 卷对卷高阻隔膜技术,可保障高产能,满 足稳定量产需求,同时具有薄膜厚度精确可控、保形性较好、成分可控等优点, 成功实现了在宽幅柔性基材上制备高阻隔膜及其他功能薄膜,可为柔性电子材料 提供高质量、高经济效益的封装薄膜。该款设备的首台销售实现于 2022 年,收 入约1770万元。截至2023年上半年,公司用于高端装备的微纳制造镀膜的iTomic MW Lite 批量式轻型系列原子层沉积镀膜系统在进行产业化验证。2024 年 1 月,公司创新研发的 ALD 量产设备顺利发往欧洲某头部芯片制造客户,专用于其新型 车载芯片的生产制造,标志着微导纳米推动 ALD 技术在新兴产业领域的应用又取 得新的突破。公司依托产业化应用中心平台探索先进薄膜沉积技术在其他新兴应 用领域的发展机会,有望对营收形成一定的补充。


(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。)

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