2024年盛美上海研究报告:国产清洗设备龙头,塑造半导体设备平台化蓝图
- 来源:开源证券
- 发布时间:2024/07/10
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盛美上海研究报告:国产清洗设备龙头,塑造半导体设备平台化蓝图.pdf
盛美上海研究报告:国产清洗设备龙头,塑造半导体设备平台化蓝图。公司以清洗设备为轴向外拓展,现已形成“清洗+电镀+先进封装湿法+立式炉管+涂胶显影+PECVD”的六大产品系列,可覆盖前道半导体制造、后道先进封装、硅片制造三大类工艺设备应用领域。2018-2023年公司营收CAGR47.87%,公司坚持差异化创新以及多品类产品矩阵深受国内外市场认可,在晶圆厂扩产及国产替代的黄金机遇下,公司在手订单充足,打开成长天花板。清洗设备:差异化技术铸就产品壁垒,份额有望持续提升随着下游晶圆厂扩产以及技术进步,清洗设备需求不断提升,市场空间广阔。公司SAPS+TEBO+Tahoe三大技...
1、 公司概况:国产清洗设备龙头,打造全球化领先设备平台
1.1、 发展历程:清洗设备起家,助力半导体设备国产化进程
公司自主研发加速清洗设备国产化,致力于成为全球平台型半导体先进设备公 司。盛美半导体设备(上海)有限公司成立于 2005 年,于 2021 年在科创板成功上 市。公司自设立以来,坚持差异化国际竞争和原始创新的发展战略,通过自主研发 形成了具有国际领先或先进水平的前道半导体工艺设备,包括清洗设备、半导体电 镀设备、立式炉管系列设备、前道涂胶显影 Track 设备、PECVD 设备、无应力抛光 设备;后道先进封装工艺设备以及硅材料衬底制造工艺设备等,致力于为全球集成 电路行业提供先进的设备及工艺解决方案。此外,公司连续多年被评为“中国半导 体设备五强企业”,2023 年被认定为国家级“专精特新小巨人企业”。 清洗设备国内领先,拥有稳定客户群体。公司凭借领先技术和丰富产品线已发 展成为中国大陆少数具有一定国际竞争力的半导体设备供应商。以清洗设备为主的 多数产品已经通过海内外主流晶圆制造、先进封装企业的验证,成为了海力士、中 芯国际、华虹集团、长江存储等全球知名半导体企业供应商,并取得良好的市场口 碑。
1.2、 主营业务:平台化架构对应三大工艺设备应用领域
公司打造多元化产品系列,覆盖半导体三大工艺设备应用领域。公司以清洗设 备为轴向外拓展,现已形成“清洗+电镀+先进封装湿法+立式炉管+涂胶显影+PECVD” 的六大产品系列,可覆盖前道半导体制造、后道先进封装、硅片制造三大类工艺设 备应用领域。 前道半导体工艺设备:清洗设备(包括 SAPS 兆声波清洗设备、TEBO 兆声波清 洗设备、TAHOE 清洗设备、单晶圆清洗设备、背面清洗设备、刷洗设备、槽式湿法 清洗设备)、半导体电镀设备(包括双大马士革电镀设备、化合物半导体电镀设备)、 立式炉管系列设备、等离子体增强化学气相沉积 PECVD 设备。 后道先进封装工艺设备: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、无应力抛光先进封装平坦化设备。 硅材料衬底制造工艺设备:化学机械研磨后(Post-CMP)清洗设备、单片清洗设备。
1.3、 研发团队:核心人员经验丰富,研发团队硕果累累
公司管理团队研发经验丰富。董事长 HUI WANG 与总经理王坚均为技术人员出 身,长期从事科研工作,HUI WANG 为精密工学专业博士,上海市“浦江人才计划” 获得者,王坚为机械专业、计算机科学专业双硕士,成功研发无应力铜抛光和电化 学镀铜技术,参与申请发明专利 100 余项。其他公司高管具有多年产业经验,在英 特尔、惠普、AMI 等半导体企业担任研发或管理要职。 研发团队稳定,硕果累累。公司核心研发人员均从公司基层做起,服务超过 10 年以上。截至 2023 年末,公司及控股子公司拥有已获授予专利权的主要专利 435 项, 其中境内授权专利 173 项,境外授权专利 262 项,发明专利共计 433 项。
1.4、 股权结构:股权结构集中,创始人为实际控制人
公司股权结构集中,创始人 HUI WANG 系公司实际控制人。截至 2024 年 3 月 31 日,美国 ACMR 持有 82.09%公司股份,为控股股东。ACMR 于 1998 年在美国硅 谷成立,致力于半导体专用设备研发工作,并于 2017 年 11 月美国纳斯达克股票市 场上市。ACMR 为控股型公司,未实际从事其他业务,并通过盛美上海开展半导体 专用设备研发、生产和销售。创始人 HUI WANG(中文名王晖)合计持有美国 ACMR 54.19%的投票权,并担任盛美上海董事长,系公司实际控制人。

跨国布局扩张,全球化战略稳定实施。公司持续扩张,截至 2023 年 12 月 31 日, 公司在中国大陆、中国香港、韩国和美国共拥有 8 家控股子公司。盛美韩国和盛美 加州为公司海外全资子公司,其中盛美韩国的主营业务包括半导体专用设备的研发、 生产和销售,同时为公司采购半导体专用设备的零部件;盛美加州组建了原材料和 零部件的采购团队,用于在美国代理采购原材料,全球化经营战略的全面推进。
1.5、 财务情况:业绩高速增长,在手订单充足
营收规模连续五年高速增长,盈利能力持续提升。2018-2023 年公司营收 CAGR 为 47.87%,2023 年营收实现 38.88 亿元,YoY+35.34%。2024Q1 营收 9.21 亿元(YoY+ 49.63%)。主要受益于国内半导体行业设备需求的不断增加,销售订单持续增长;新 客户拓展、新市场开发等方面均取得一定成效;新产品得到客户认可,订单量稳步 增长。公司归母净利润逐年提升,2018-2023 年归母净利润 CAGR57.84%,2023 年 归母净利润 9.11 亿元,YoY+36.21%;2024Q1 归母净利润 0.80 亿元(-38.76%),主 要原因是公司营收规模扩大,报告期间产品结构存在差异,导致毛利率下降。
清洗设备占据营收主要份额,细分产品毛利率均稳步提升。从营收结构变化看, 2023 年半导体清洗设备收入占比为 67.23%(YoY-5.10pcts)、先进封装湿法设备占比 为 4.12%(YoY-1.45pcts)、其他半导体设备占比 24.18%(YoY+6.15pcts)。分产品毛 利率变化看,2023 年半导体清洗设备毛利率为 48.62%(YoY+0.34pcts)、先进封装 湿法设备毛利率为 42.14%(YoY+10.48pcts)、其他半导体设备毛利率为 59.50% (YoY+7.43pcts)。公司通过长期研发积累形成的技术优势,保持较高的产品毛利, 各产品均显示较强的盈利能力。
分产品产销结构看,2018-2023 年公司合计产品销量分别为 28/37/60/111/163/179 台,5 年 CAGR 为 44.92%。其中,半导体清洗设备销量从 2018 年 21 台增长至 2023 年 112 台,CAGR 为 39.77%;先进封装湿法设备销量从 2018 年 6 台增长至 28 台, CAGR为36.08%;其他半导体设备销量从2018年1台增长至39台,CAGR为108.07%。 2023年半导体清洗设备产销率 71.34%(YoY-11.34pcts)、其他半导体设备产销率88.64% (YoY+10.51%)、先进封装湿法设备产销率 87.50%(YoY-22.50pcts)。受益于半导 体设备市场发展及公司产品竞争优势与多年产能扩张积累,2023 年公司半导体清洗 设备和其他半导体设备生产量和销售量均有提升。
公司毛利率显著高于海内外可比公司均值。公司 2018-2024Q1 毛利率均高于国 内可比公司毛利率均值,2024Q1 盛美上海毛利率为 51.99%。对比海外国际领先半导 体设备厂商,公司2023年毛利率54.61%,显著优于国际清洗设备龙头迪恩士Screen、 东京电子 TEL 以及泛林 LRCX。
持续加大研发费用投入,期间费用率上升。2023 年公司期间费用率为 28.74%, 同比上升 5.62pcts,其中销售/管理/财务/研发费用率分别为 8.43%/20.97%/-0.65% /15.82%。随着公司研发费用和管理费用的大幅上涨,期间费用率结束下降的趋势。 此外,公司持续加大研发投入并保持较高水平,2023 年末公司研发人员 733 人,同 比增长 214 人,持续增加研发团队竞争力。
公司存货及合同负债持续走高,在手订单充足。存货方面,公司存货从 2021 年 14.51 亿元提升至 39.54 亿元,实现 2.7 倍以上的增长;截至 2024Q1,公司存货 42 亿元,环比+7%。合同负债方面,公司从 2021Q1 的 2.33 亿元增长至 9.36 亿元;截 至 2024Q1,公司合同负债分 9.36 亿元,环比+6.85%。公司生产模式主要采取以销 定产,按客户订单组织生产,公司合同负债增长迅速,均显示出公司在手订单充足, 有望保障公司中短期营收的确定性。此外,根据公司自愿披露公告,截至 2023 年 9 月 27 日公司在手订单合计 67.96 亿元(含已签订合同及已中标尚未签订合同金额), 较 2022Q3 显著提升 46.3%。
1.6、 上下游情况:供应链管理有效,产品逐步走向国际化
前五大供应商采购占比降低,入股清洗设备重要零部件供应商。公司供应商相 对分散,不存在依赖单一供应商情况。2018 年至 2023 年公司前五大供应商采购占比 从 32%下降至 23.77%,供应链管理效果显著。同时公司为进一步保障供应链安全, 提升货源稳定性,公司控股股东美国 ACMR 参股关键零部件供应商 NINEBELL,持 有其 20%股权,NINEBELL 是公司单片清洗设备中传送系统中机器人手臂的主要供 应商。
客户集中度逐渐降低,产品逐步走向国际化。2018-2023 年公司前五大客户占比 不断降低,对大客户依赖逐渐下降,不断拓宽客户群体。在客户结构上,公司客户 含盖国内一线晶圆厂,中芯国际、华虹集团、长江存储、长鑫存储均为公司客户, 在后道先进封装领域,有长电科技、通富微电,2022 年年报显示盛合晶微进入公司 前五大客户名单。在海外方面,公司在 2011 年便取得海力士第一份订单,自 2018-2021H1,海力士均为公司前五大客户,在 2023 年 2 月 25 日,公司公告获得欧 洲一家全球性半导体制造商的首个 12 腔单片 SAPS 兆声波清洗设备订单,产品不断 走向国际化。

2、 半导体行业迎来拐点,设备国产化进程有望加速
2.1、 市场规模:半导体设备全球规模超千亿美元,中国大陆占比超三成
半导体设备是半导体产业链的基石,属于上游支撑性产业。半导体设备位于半 导体产业链的上游,中游制造厂商在采购设备后,按物理版图通过一定工序对晶圆 进行制造加工与封装测试,得到的各类半导体产品被广泛应用于新能源、云计算、 消费电子、汽车电子、物联网、军工国防等传统及新兴领域。因此,半导体设备被 视为战略性高价值行业,也是支撑起电子产业发展的关键一环。
全球半导体设备市场超千亿美元,2023 年中国大陆已连续四年为最大市场。据 SEAJ 数据显示,2023 年全球半导体设备销售额达到 1060 亿美元,比 2022 年创下的 1076 亿美元的行业历史新高同比-1.3%。据 SEMI 预计,半导体制造设备将在 2024 年恢复增长,在前端和后端市场的推动下,2025 年全球半导体设备销售额将有望实 现 1240 亿美元。其中,中国大陆已连续第四年成为全球最大的半导体设备市场,2023 年销售额为 366 亿美元,同比+29.5%,占全球销售额比例 34.4%,同比+8.1pcts。
晶圆设备制造市场份额最高,清洗设备占其中价值量 6%。根据 SEMI 数据统计, 2023 年全球半导体设备市场规模按类型划分,封测/测试/晶圆制造设备的销售规模分 别为 39.9/63.2/905.9 亿美元,占比分别为 3.95%/6.26%/89.78%。据中微公司 2022 年 报,Gartner 数据显示,在晶圆制造设备市场规模中,刻蚀设备、薄膜沉积和光刻设 备分别占比约 22%/22%/17%,而清洗设备价值量占比约为 6%。
2.2、 行业驱动:晶圆厂扩产动力充足,驱动半导体设备需求扩容
半导体行业需求复苏,2024-2025 年中国大陆晶圆厂扩产增速全球居首。根据 SEMI,随着半导体行业周期回暖,为了跟上芯片需求持续增长的步伐,2024 年全球 半导体制造产能预计将增长 6%,并在 2025 年实现 7%的增长,达到每月晶圆产能 3370 万片的历史新高(8 英寸当量计算)。其中,中国大陆芯片制造商预计 2024-2025 年将保持两位数增长,2024 年芯片产能预计增长 15%至 885 万片,而 2025 年将增长 14%至 1010 万片,约占全球芯片行业总产能 30%。中国大陆 Fab 厂仍在继续积极投 资扩产,部分原因是为了减轻最近出口管制的影响。包括华虹集团、晶合集成、芯 恩、中芯国际和长鑫存储在内的主要厂商正在大力投资以提高产能。
晶圆厂资本支出增加,驱动半导体设备需求扩容。据 SEMI,由于内存市场复苏 以及对高效能运算和汽车应用的强劲需求,全球前端设施的晶圆厂设备支出 2024 年 同比上升 15%至 970 亿美元,全球 12 英寸晶圆厂设备支出预估在 2025 年首次突破 1000 亿美元,到 2027 年将达到 1370 亿美元的历史新高。且中国在政府激励措施和 芯片国产化政策的推动下,未来四年将保持每年 300 亿美元以上的投资规模,位居 全球首位,继续引领全球晶圆厂设备支出。

大基金三期规模超前,半导体设备国产化率有望突破。基金一期募集规模约 1387 亿元,投资主要聚焦集成电路芯片设计、制造、封装、测试等领域,基金二期募集 规模 2042 亿元,主要涵盖晶圆制造、集成电路设计工具、芯片设计、封装测试、装 备、零部件、材料以及应用等多个领域。2024 年 5 月,国家集成电路产业投资基金 三期股份有限公司(简称“国家大基金三期”)成立,注册资本 3440 亿,超过国家 大基金一、二期总和。我们预计未来国家大基金三期的主要投资方向将重点发力于 先进晶圆制造、先进封装以及关键卡脖子设备、零部件及 AI 相关芯片研发、量产等 方向。盛美上海作为国产清洗设备龙头在先进制程持续突破,叠加电镀、炉管、先 进湿法设备的平台化布局,有望迎来发展良机。
2.3、 竞争格局:海外企业寡头垄断,盛美平台化布局优势显著
美日荷企业占据全球半导体设备市场主导地位,盛美国内排名前三。根据Gartner 数据显示,2023 年全球半导体设备营收市场规模约为 TOP5 的公司均为国外企业, 分别为阿斯麦 ASML/应用材料 AMAT/泛林 LAM/TEL/科磊 KLA/东京电子 TEL。前 5 家半导体企业营收规模加总已超过 735 亿美元,占全球半导体设备市场规模的 71.4%。与此同时,据 Gartner 统计数据表明,2023 年中国大陆半导体设备市场规模 TOP5 分别为北方华创/中微公司/盛美上海/拓荆科技/华海清科,中国大陆厂商市场规 模 Top5 营收合计 374.44 亿元,同比+45.95%。盛美上海凭借多项清洗设备国际领先 技术,以及电镀/炉管及先进封装湿法设备等差异化竞争优势,位居 2023 年国内半导 体设备厂商营收规模前三。
国内半导体设备厂商全方面布局,盛美上海平台化战略覆盖多款产品线。目前, 中国半导体设备厂商已覆盖刻蚀、沉积、清洗、封装测试、离子注入等多个细分领 域,设备国产替代进程加快。与国内其他厂商相比,盛美上海坚持产品平台化的发 展战略,凭借领先的技术和丰富的产品线,不断扩大产品组合,为客户提供整体解 决方案,已发展成为中国大陆少数具有一定国际竞争力的半导体设备供应商。
2.4、 细分市场:盛美上海可服务市场规模达 160 亿美元,中长期营收目 标超 10 亿美元
公司产品覆盖多个细分市场,可服务市场规模达 160 亿美元。盛美上海产品对 应半导体清洗设备、电镀设备、先进封装湿法设备、立式炉等多个细分市场。据 Gartner数据,全球清洗设备市场规模为 52 亿美元,电镀设备 8 亿美元,立式炉管设备 22 亿美元,PECVD 设备 43 亿美元,Track 设备 25 亿美元。据公司预测,2023 年盛美 上海当前产品组合覆盖的全球可服务市场规模预计达 160 亿美元,中国可服务市场 规模预计达 24 亿美元;此外,公司全球半导体设备市场中长期年度销售目标计划超 过 10 亿美元。
3、 清洗设备:差异化技术铸就产品壁垒,份额有望持续提升
3.1、 清洗工艺:重要工艺技术升级,推动清洗设备需求提升
清洗为贯穿半导体产业链的重要工序,确保后续工艺成效。清洗用于去除半导 体硅片制造、晶圆制造和封装测试每个步骤中可能存在的杂质,避免杂质影响芯片 良率和芯片产品性能。半导体清洗工序是指针对不同的工艺需求对晶圆表面进行无 损伤清洗以去除半导体制造过程中的颗粒、自然氧化层、金属污染、有机物、牺牲 层、抛光残留物等杂质的工序,以避免影响后续工艺成效。

湿法清洗为主流清洗技术路线,占芯片清洗步骤数量 90%以上。根据不同介质 的不同,半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线。湿法清洗是 针对不同的工艺需求,采用特定的化学药液和去离子水,对晶圆表面进行无损伤清 洗,可同时采用超声波、加热、真空等辅助技术手段;而干法清洗是指不使用化学 溶剂的清洗技术,主要包括等离子清洗、超临界气相清洗、束流清洗等技术,主要 是采用气态的氢氟酸刻蚀不规则分布的有结构的晶圆二氧化硅层。目前,晶圆制造 产线以湿法清洗为主,占芯片制造清洗步骤数量的 90%以上,少量特定步骤采用湿 法和干法清洗相结合的方式构建清洗方案,互补所短。
湿法清洗设备中单片式清洗设备占比最高。在湿法清洗工艺路线下,目前主流 的清洗设备主要包括单片清洗设备、槽式清洗设备、组合式清洗设备和批式旋转喷 淋清洗设备等,其中单片清洗设备具备极高的工艺控制和微粒去除能力,可有效的 解决晶圆间交叉污染,其应用广泛,是晶圆制造环节中主要的清洗方式。
先进制程技术节点持续推进,将提升清洗工序的数量。当逻辑集成电路制造工 艺进入 14nm 时代后,出现 3D FinFET 结构,多重图案的复杂化使得清洗的步骤增 加;当 DRAM 技术节点进入 1X nm 时代后,出现了深宽比越来越高的浅沟道(STI) 和电容结构(Storage Node),在沉浸光刻步骤后需要进行更多次背面斜面清洁,而 且越来越复杂的多层图案化方案也会造成多次清洗;当 3D NAND 堆叠单元层数超 过 64 层甚至 128 层时,出现了高深宽比结构通道孔,阶梯成型时的 CMP 清洗需求 提升,在第一阶梯掩模之后,每个后续掩模都需要在施加掩膜之前通过 CMP 清洗将层平坦化。为清洗设备带来了广阔的增长空间。
3.2、 市场格局:单片清洗设备占比超 70%,国产替代空间广阔
清洗设备行业复苏,单片清洗设备占比 70%以上。根据 Gartner 统计,2023 年 全球半导体清洗设备规模达到 50 亿美元,同比-2.01%;随着半导体下游需求回暖, 晶圆厂保持高额资本开支,预测 2027 年全球半导体清洗设备市场规模达 65 亿美元, 对应 2023-2027 年 CAGR 为 6.73%。其中,单片清洗设备占整体清洗设备市场份额 70%以上。
海外厂商垄断全球清洗设备市场,国产替代空间广阔。根据 Gartner 数据,2023 年全球半导体清洗设备市场集中度高,CR3 占比 75%,其中,日本 DNS、TEL、以 及美国 Lam 公司分别占比 37%/22%/17%。国产半导体清洗厂商占比仍较低,仅盛美 上海占全球半导体清洗设备市占率 7%,排名第五,清洗设备国产替代空间仍然广阔。
盛美上海单片清洗设备国内领先,短期相比国际知名企业仍有差距。从单片清 洗设备看,在国内可比公司中,公司产品 UltraC VI 在清洗方式上可以选配 SAPS、 TEBO 兆声波技术,产品对比上保持着领先地位。同海外可比公司看,日本 DNS 公 司单片清洗设备 SU-3400 在可选配腔体数、每小时晶圆产能、制程节点上仍然领先 盛美上海。据公司 2023 年报,Gartner 2022 年数据显示,公司在全球单片清洗设备 中市场份额提升至 7.2%,国内清洗设备的市场占有率为 23%。2022 年中国大陆半导 体专用设备制造五强企业中,公司位列其中,体现公司产品认可程度不断提升,国 产替代前景可期。
3.3、 独家技术:三大差异化技术全球首创,工艺覆盖率达 90%以上
SAPS+TEBO+Tahoe 三大清洗技术构筑产品壁垒,工艺覆盖率达 90%以上。公 司的半导体清洗设备主要应用于 12 英寸的晶圆制造领域的清洗工艺,已经基本覆盖 前道,中道到后道等环节,包括槽式设备的低压干燥技术,在半导体清洗设备的适 用尺寸方面与国际巨头公司的类似产品不存在竞争差距。通过差异化的创新和竞争, 公司成功研发出全球首创的 SAPS(空间交变相位移)、TEBO(时序能激气穴震荡) 兆声波清洗技术和 Tahoe 单片槽式组合清洗技术,构建自身清洗技术壁垒,SAPS 工 艺已在国际知名 DRAM 厂商 SK Hynix 的 1x nm DRAM 的大生产线上得到应用。随 着公司不断提升产品的工艺覆盖度和制程应用范围,清洗设备能够覆盖的清洗步骤 已达大约 90%-95%,是全球范围内覆盖范围最广的厂商。同时公司也在针对现有清 洗设备不断进行改进、优化。随着公司现有清洗设备的精进以及市场的持续开拓, 预计很快将能够实现中国市场 55%-60%的市场占有率目标。
开发新型超临界 CO2、IPA 干燥技术,提升产品工艺性能。公司争对湿法清洗 后的干燥工艺在小尺寸的图形结构中造成的粘连等问题,开发出了两款与 TEBO 清 洗工艺配合的最新干燥技术,IPA 及超临界 CO2 干燥技术。
超临界 CO2 干燥技术:指用超临界流体(液态 CO2)将晶圆中的液体移除的 过程。背景:由于常规的干燥方法中,气液表面张力的存在,使得孔结构的材料在 干燥过程中孔道容易塌陷,得不到高性能产品。原理:通过压力和温度的控制,使 溶剂在干燥过程中达到其本身的临界点,形成一种超临界流体,处于超临界状态的 溶剂无明显表面张力,从而可以实现凝胶在干燥过程中保持完好骨架结构。优势: 超临界 CO2 干燥技术使溶解节约 40%以上的 CO2 原料用量,并可用于 12 英寸晶圆 DRAM 或先进制程 Logic 生产线高深宽比结构图形的清洗和干燥工艺。
IPA 干燥技术:利用 IPA(异丙醇)的低表面张力和易挥发的特性,取代硅片 表面的具有较高表面张力的水分,然后用热 N2 吹干,达到彻底干燥硅片水膜的目的。 原理:在 IPA 蒸汽存在的环境中,由于 PA 的表面张力比水小得多,所以会在坡状水 流表层形成表面张力梯度,使水更容易从晶片表面脱离。优点:此种干燥工艺比传 统的离心式甩干法、真空干燥法、单纯热 N2 干燥法在降低金属和颗粒沾污的引入及 干燥速度方面有较大的优势。

3.4、业务进展:清洗业务营收稳定增长,全球性客户持续导入
清洗设备为公司核心支柱业务,近 5 年营收 CAGR 超 39%。2018-2023 年公司 清洗设备营收分别为 5.01/6.25/8.16/10.56/20.78/26.14 亿元,近 5 年营业收入 CAGR 为 39.13%;对应占总营收比例分别为 91.11%/82.62%/81.02%/65.14%/72.33%/67.23%, 占比呈现下降趋势,原因是半导体行业景气以及公司产品结构多元化的发展策略, 其他半导体设备(电镀、立式炉管、无应力抛铜等设备)营收均有较大幅度增长。 设备销量显著提升,全球性客户持续导入。受益于半导体设备市场发展及公司 产品竞争优势和公司多年产能扩张积累,2018-2023 年公司半导体清洗设备销量显著 提升,产品单价维持在 1900 万-2500 万元价格区间。公司清洗设备客户主要包括华 虹集团、长江存储、华卓精科、海力士、金瑞泓、芯成科技、中芯北方、中芯南方、 中国台湾合晶、北京屹唐科技、士兰微电子和安集微电子等。据公司 2023 年 ESG 报告,2023 年公司获得欧洲一家全球性半导体制造商的单片 SAPS 兆声波清洗设备 采购订单,已于第三季度末交付客户,全球性客户持续导入。此外,目前公司在美 国聚焦多家客户,差异化清洗设备也受到美国客户青睐。
4、 先进封装湿法设备、电镀、炉管:多品类布局,构建平台 化产品矩阵
4.1、 先进封装湿法设备:先进封装需求提升,市场空间广阔
先进封装属于芯片制造的后道环节,是支撑、保护和连接的关键角色。半导体 封装是指将晶圆上的电路引脚用导线接引到外部接头处,以便于与其他器件连接。 先进封装是指当时较前沿的封装形式和技术,目前,带有倒装芯片(FC)结构的封 装、晶圆级封装(WLP)、2.5D 封装、3D 封装和扇出型封装等被认为属于先进封装 的范畴。先进封装的作用包含对芯片的支撑与机械保护,电信号的互连与引出,电 源的分配和热管理。 先进封装湿法设备全面布局,预期开拓海外市场。公司在半导体先进封装领域 进行差异化开发,先进封装湿法设备产品包括湿法刻蚀设备、湿法去胶设备、金属 剥离设备、聚合物清洗设备、TSV 清洗设备、键合胶清洗设备和带铁环晶圆的湿法 清洗设备等,具备全面的先进封装湿法设备布局。先进封装湿法设备客户主要包括 中芯长电、中芯集成、厦门通富、中科智芯、华虹集团、长电科技、Nepes、睿创微 纳等公司。目前,公司在先进封装方面主要是和国际客户合作,未来将加大在先进 封装设备上的研发投入,努力开拓中国台湾以及美国、欧洲、韩国在内的全球市场。
先进封装需求持续提升,公司面向市场空间广阔。后摩尔定律时代,先进封装 是提升芯片性能的重要路径之一。根据 Yole 数据,2022 年全球封测市场规模约 950 亿美元,YoY+9.07%。未来汽车电子、人工智能、数据中心等应用领域的快速发展 将推动全球封测市场持续高走,Yole 预计 2028 年将达到 1433 亿美元,对应 2022-2028 年 CAGR 达 7.1%。高端消费电子、人工智能、数据中心等快速发展的应用领域大量 依赖先进封装工艺,导致其占全球封测市场总规模比例持续提升。其中,2022 年全 球先进封装市场规模为 443 亿美元,占整体封测市场规模 46.6%;Yole 预计 2028 年增长至 786 亿美元,占比 54.8%,对应 2022-2028 CAGR 10%。随着先进封装市场占 比的提升,有望进一步拉动先进封装设备的需求。
先进封装设备业务存在波动,营收先升后降趋于稳定。2018-2023 年,公司先进 封装设备营收分别为 0.26/0.4/0.99/2.18/1.60/1.60 亿元,营收占比分别为 5%/5%/10% /13%/6%/4%,营收与占比均先增后减趋于稳定。随着国内封装厂对于 2.5D、3D 封 装需求的增长,公司先进封装设备产品的国内订单获取将存在较大提升空间。 先进封装新增客户持续拓展,2023 年底获得批量订单。2023 年公司先进封装湿 法设备营业收入 1.6 亿元,同比持平;对应实现先进封装湿法设备销量 28 台,同比 减少 5 台,产品销售单价约 571.43 万元/台。据公司 2023 年报,公司在半导体先进 封装领域进行差异化开发,2022 年在高速电镀锡银方面实现突破,在客户端成功量 产。先进封装设备在 2023 年底获得批量订单,一方面公司进一步获得国内头部先进 封装客户订单,另一方面公司开发出针对 Chiplet 助焊剂清洗的负压清洗设备取得多 台订单,在新客户开发其他金属合金电镀工艺,并实现验收。据 2024 年 3 月 12 日 公司投资者关系活动记录表,公司先进封装设备在 2023 年底获得批量订单,随着订 单的逐步交付,将在 2024 年度贡献收入。
4.2、 电镀设备:前/后道领域双向布局,电镀技术已达国际先进水平
电镀工艺在晶圆制造与后道封装均有应用。半导体电镀是指在芯片制造过程中, 将电镀液中的金属离子电镀到晶圆表面形成金属互连。随着芯片制造工艺提升,芯 片内的互连线开始从传统的铝材料转向铜材料,半导体镀铜设备便被广泛采用,同 时随着晶圆级封装工艺的发展,在三维硅通孔、重布线、凸块工艺中都需要金属化 薄膜沉积工艺,使用电镀工艺进行金属铜、镍、锡、银、金等金属的沉积。
电镀设备品类齐全,全球少数掌握电镀核心技术企业。公司电镀设备产品主要 覆盖前道铜互连电镀(Ultra ECP map)、后道先进封装电镀设备(Ultra ECP ap)及 新型化合物半导体电镀设备(Ultra ECP GIII)。主要客户包括长电科技、长电集成、 华虹集团和中国科学院深圳先进技术研究院等企业和研究院。在前道电镀设备领域, 公司是全球范围内少数几家掌握芯片铜互连电镀铜技术核心专利并实现产业化的公 司之一。
电镀设备技术已达国际先进水平,前后道领域双向布局。在前道领域,公司自 主开发了针对 20-14nm 及更先进技术节点的芯片制造前道铜互连镀铜技术(Ultra ECP map),采用多阳极局部电镀技术的新型电流控制方法,实现不同阳极之间毫秒 级别的快速切换;在后道领域,公司针对先进封装工艺进行差异化开发,解决了在 更大电镀液流量下实现平稳电镀的难题,通过独创的第二阳极控制技术,可在工艺配方层面上更好的实现晶圆平边或缺口区域的膜厚均匀性控制,提高了封装环节的 良率。
电镀营收整体向好,设备销量稳中有升。2018-2021H1,公司半导体电镀设备营 收分别为 0.1/0.8/0.5/0.4 亿元,对应占总营收比例分别为 2%/10%/6%/17%,营收整体 呈上升趋势。2018-2021H1 公司电镀设备实现销量分别为 1/4/4/2 台,产品销售单价 位于 1100-2000 万元/台之间。

电镀设备订单进入起量阶段,有望成为公司核心增长点。据公司公告,2022 年 Ultra ECP GIII 新型化合物半导体电镀设备在客户实现量产,2023 年三维堆叠设备在 客户端量产并继续取得批量重复订单。此外,从 2023 年下半年 TSV 电镀设备订单 开始起量,获得多家客户的 TSV 电镀设备重复订单,预计 2024 年仍会保持较高的 市场需求。
4.3、 炉管设备:干法设备进展迅速,成功导入国内多家客户
立式炉管设备为 IC 制造过程中的关键工艺设备之一,属于半导体前道设备。立 式炉可批式处理晶圆,按照工艺压力和应用可以分为常压炉和低压炉两类,常压炉 主要完成热扩散掺杂,薄膜氧化,高温退火;低压炉主要实现不同类型的薄膜在晶 圆表面的沉积工艺,主要是多晶硅,氮化硅,氧化硅等薄膜。 从湿法跨入干法工艺,公司立式炉管设备进展迅速。公司研发的立式炉管设备 主要包括低压化学气相沉积炉、氧化退火炉、合金炉和原子层沉积炉等。2018 年公 司在湿法工艺基础上,开始干法设备的研发,于 2020 正式推出立式炉管设备平台, 切入干法设备赛道。公司的研发路线主要沿 LPCVD→氧化炉、扩散炉→ALD。2022 年 9 月 8 日公司宣布 300mmUltraFn 立式炉干法工艺平台功能扩展完成,研发出新型 Ultra FnA 立式炉设备,该设备的热原子层沉积(ALD)功能丰富了公司立式炉系列 设备的应用,研发进展迅速。 立式炉管设备客户增至多家,逐步打开增长空间。公司的新型热 ALD 设备可沉 积氮化硅(SiN)和碳氮化硅(SiCN)薄膜,首台 Ultra FnA 设备将用于 28nm 逻辑 制造流程,以制造侧壁间隔层,产品实现进一步优化升级。据 ACMR 公告,炉管设 备 2024 年有望增加到 17-18 家客户,预计将会放量贡献营收,逐渐打开成长空间。
5、 成长空间:进军 PECVD、涂胶显影市场,加速开拓潜在市 场空间
5.1、 PECVD:薄膜沉积领域应用广泛,开拓成长新空间
PECVD 设备在薄膜沉积工艺中应用最广泛。PECVD 的主要功能是在将硅片控 制到预定温度后,使用射频电磁波作为能量源在硅片上方形成低温等离子体,通入 适当的化学气体,在等离子体的激活下,经一系列化学反应在硅片表面形成固态薄 膜。相比传统的 CVD 设备,PECVD 设备在相对较低的反应温度下形成高致密度、 高性能薄膜,不破坏已有薄膜和已形成的底层电路,实现更快的薄膜沉积速度,是 芯片制造薄膜沉积工艺中运用最广泛的设备种类。
公司首台 PECVD 即将于 2023 年实现交付,预计 2025 年放量贡献营收。2022 年末,公司首次推出等离子体增强化学气相沉积 Ultra Pmax PECVD 设备,支持逻辑 和存储芯片制造。特性:该设备可以提供更好的薄膜均匀性,更优化的薄膜应力和更少的颗粒特性。可选择配置:采用单腔体模块化设计,(1)配置一至三腔体模块, 适合极薄膜层或快速工艺步骤;(2)配置四至五腔体模块,在优化产能的同时,支 持厚膜沉积以及更长的工艺时间。可覆盖范围:可适用于 12 英寸晶圆各种薄膜沉积 需求。据公司 2023 年报,盛美上海即将向中国的一家集成电路客户交付其首台等离 子体增强化学气相沉积 Ultra Pmax PECVD 设备,并于 2024 年预计拥有 2-3 名核心 客户。到 2025 年 PECVD 设备有望开始放量贡献营收,加入销售行列支撑公司未来 5-8 年的高速成长。
5.2、 涂胶显影设备:首台 ArF 实现交付,具备差异化优势
涂胶显影机结构复杂,技术难度大。涂胶显影设备共有 5 大特点:(1)与光刻 机联机。前道涂胶显影机是晶圆制造过程中唯一需要与光刻机联机工作的重要工艺 设备。其工艺指标和连续作业稳定性直接影响光刻机正常工作以及晶圆图形质量, 从而影响芯片良率;(2)硬件结构复杂。内部所涉及的功能性单元极多,超过绝大 部分前道设备。由于腔体数量众多,对多腔硬件一致性及工艺一致性要求高,对零 部件精细加工及装配要求极为严苛;(3)须同时保证高产能、高精度、高稳定。设 备的产能必须高出光刻机,对生产厂商提出了极高的技术要求;(4)验证极为困难。 需要协调客户端光刻机配合验证;(5)多学科高度集成。前道 Track 不仅涵盖机械运 动、系统调度及控制,还涉及到温湿度及内环境控制、化学反应及化学品管控等, 是多学科高度集成的现代高科技装备,对生产厂商的工艺水平、技术储备、数据积 累均提出了极高的要求。 进军涂胶显影设备,技术储备深厚。2022 年 12 月 29 日,公司公告顺利交付具 有自主知识产权的前道 ArF 工艺涂胶显影 Track 设备 Ultra LITH,并将于 2023 年推 出 i-line 型号设备,并已开始着手研发 KrF 设备。公司 Ultra LITH 设备是一款应用于 12 寸晶圆工艺的设备,可提供均匀的下降气流、高速稳定的机械手处理以及强大的 软件系统,从而满足客户特定需求。 公司计划于 2024 年底推出 ArF 涂胶显影迭代设备。据 2024 年 5 月 10 日公司 投资者活动记录表,目前 ArF 涂胶显影预计在 2024 年 6 月完成第一批工艺结果,迭 代产品或将在 2024 年底推出,具备更高产能架构设计,应用于 KrF 工艺,并配有背 面清洗技术。届时浸没式 ArFi 工艺涂胶显影也将同步推出,未来期待差异化的产品 设计在客户端产生更大的价值和效益。
5.3、 股权激励:激发成长动力,打造专利护城河
公司发布股权激励计划,调动核心团队积极性,激发成长动能。公司 2023 年 4 月 27 日发布限制性股权激励计划,向 42.95%员工以 50.15 元价格授予 1331 万股限 制性股票。考核年度为 2023-2026 年,考核条件有两项:主要对相应考核年度的营业 收入增长率累计值(参考标准为 Gartner 公布相应年度全球半导体设备厂商销售额排 名前五的公司营收增速)以及考核年度专利申请数量进行考核,考核权重分别为 80% 和 20%。一方面彰显公司增长信心,另一方面则激发技术团队研发动力,不断提升 公司技术能力,打造专利护城河。
5.4、 募投扩产:募投项目赋能长期成长,有效强化科技创新能力
募投项目有序推进,加强公司核心竞争力。公司 2021 年 11 月上市以来,公司 使用募集资金投入“盛美半导体设备研发与制造中心”、“盛美半导体高端半导体设 备研发项目”、“盛美韩国半导体设备研发与制造中心”及补充流动资金等项目,合 计拟投入资金约32.76亿元。截至2023年底,公司IPO募集资金使用比例已超过70%。 募集资金的投入以及公司在研发方面的投入,全面提升公司的核心竞争力、盈利能 力以及品牌影响力。公司已形成“清洗+电镀+先进封装湿法+立式炉管+涂胶显影 +PECVD”的六大类业务版图。2024 年,公司将会持续加强募投项目管理,以募投 项目的落地促进公司主营业务发展,实现募投项目预期收益,增强整体盈利能力。 具体如下: 盛美半导体设备研发与制造中心项目:原计划使用 IPO 募集资金投入 7 亿元, 已经全部投入完毕,而公司使用超募资金向本项目进一步增加投资额 5 亿元。截止 2023 年末,项目投入进度达到 62.67%。2024 年,公司将持续推动项目建设,预计于 2024 年 6 月达到可使用状态。据公司招股书表示,上海临港研发中心将建设生产厂 房 2 座、辅助厂房 1 座、研发楼 2 座,项目建成后规划年产能超 600 台。
盛美半导体高端半导体设备研发项目:公司现有或未来主要产品及核心技术的 进一步开发、升级与创新,截至 2023 年末已完成投入。 高端半导体设备拓展研发项目:截至 2023 年末,项目投入进度达 76.09%。该 项目系在研发办公楼建设装修后购置研发设备开展研发,拟研发产品包括前道制造 设备相关的干法设备拓展领域产品和超临界 CO2 清洗干燥设备。2024 年公司将继续 按照计划推进设备购置安装及研发实施。 盛美韩国半导体设备研发与制造中心:由于该项目系使用超募资金投入新项目, 自 2023 年 2 月启动,投入时间较短,且由于韩国当地政策原因,公司尚未与当地银 行完成募集资金四方监管协议的协定与签署,因此截至 2023 年末超募资金尚未投入 项目。为保证项目推进,公司已通过自有资金及当地银行贷款对项目进行投入。2024 年,公司将加速募集资金的投入。
(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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