中微公司专题研究：国之重器，风禾尽起

一、中微公司：半导体设备国产替代先锋

1、等离子体刻蚀设备龙头，MOCVD领军者

中微公司是国内半导体设备领军企业。公司成立于 2004 年，主要从事高端半导体设备及泛 半导体设备的研发、生产和销售。公司着眼于科技前沿，涉足半导体集成电路制造、先进封 装、LED 外延片生产、功率器件、MEMS 制造以及其他微观工艺的高端设备领域。公司主要 业务围绕刻蚀设备和 MOCVD 设备展开。公司的等离子体刻蚀设备已应用在国际一线客户从 65 纳米到 14 纳米、7 纳米和 5 纳米及其他先进的集成电路加工制造生产线及先进封装生产 线；MOCVD 设备在行业领先客户的生产线上大规模投入量产，公司已成为世界排名前列的 氮化镓基 LED 设备制造商，其市占率在 2018 年末已达到 60%以上。

瞄准世界科技前沿，创新贯穿公司发展始终。中微公司于 2007 年成功研制出首台 CCP 刻 蚀设备产品 Primo DRIE，并在随后年度不断加强 CCP 设备领域的产品研发，先后研发出四 台 CCP 设备，改进的 PrimoAD-RIE 于 2018 年成功进入 5nm 生产线；在 2010 年成功研制 出深硅刻蚀设备；2012 年成功研制出首台 MOCVD 设备，并于 2017 年初研制出 MOCVD 主力产品 Prismo A7，实现了该领域的巨大发展；在 ICP 产品方面，2016 年 ICP 刻蚀设备 被成功研制，经过近几年发展 ICP 刻蚀设备已逐步趋于成熟新推出的 Primo nanova 产品在 10 家客户的生产线上进行验证。未来公司将继续深耕集成电路关键设备领域，扩展在泛半导 体关键设备领域应用并探索其他新兴领域的机会，继续引领国内半导体设备和技术的发展。

刻蚀设备已进入 5 纳米生产线，MOCVD 设备保持领先。公司刻蚀设备主要有电容性等离子 体刻蚀设备（CCP）、电感性等离子体刻蚀设备（ICP）和深硅刻蚀设备，其中 CCP 已经进 入 5 纳米晶圆生产线，ICP 设备亦有突破，截止 2020 年底已有 55 个反应台在客户端运转。 在 MOCVD 设备上，公司继续发挥在蓝光 LED 设备的竞争优势，Prismo A7 设备在全球氮 化镓基 LED MOCVD 市场占有率高达 60%以上，并且于 2020 年 7 月推出应用于深紫外 LED 外延片生产的 MOCVD 设备，该设备已在行业领先客户验证成功。对于当下发展势头正热的 Mini LED，公司正在开发新型 MOCVD 设备产品，已在客户端取得实质性进展。

公司的刻蚀机和 MOCVD 设备已经切入了全球领先的半导体芯片和 LED 供应商。刻蚀机客 户覆盖全球主流晶圆制造商，包括台积电、英特尔、联华电子、GF、SK 海力士等。其中， 用于 5 nm 制程设备已获得台积电批量采购；MOCVD 客户覆盖亚洲地区 LED 龙头三安、 晶电、华灿、兆驰等。

2、业绩稳健增长，定增加码持续扩产

近年来，公司营收稳健增长，其中刻蚀设备增速强劲。公司 2020 年实现营收 22.73 亿元， 同比增长 16.67%，近四年复合增长率为 38.94%。分业务来看，受益于半导体设备市场发展 及公司产品竞争优势，2020 年刻蚀设备收入为 12.89 亿元，同比增长约 58.49%，得益于产 品持续升级和国产替代，近几年保持持续增长态势，3 年 CAGR 达 65%；MOCVD 设备收 入为 4.96 亿元，同比下降约 34.47%，主要由于公司产品在国内市场份额较高，受下游设备 投资周期性影响而有所波动。

2021 年 Q1 公司实现营收 6.03 亿元，同比增加同比增加 46.24%，主要受益于下游扩产， 需求旺盛，及公司产品竞争力的持续提升。刻蚀设备和 MOCVD 设备收入分别为 3.48 亿元 和 1.33 亿元，较上年同期分别增长 63.75%和 76.85%。

利润端，公司通过产品迭代更新实现了利润水平持续提升。

毛利方面，2020 年实现毛利 8.56 亿元，同比增加 25.88%，4 年 CAGR 为 34.83%。近三年在营收规模持续扩大的同时毛利 率维持稳健提升，2021 年 Q1 达 40.92%。

净利润方面，2017-2020 年公司归母净利润分别为 0.30 亿元、0.91 亿元、1.89 亿元和 4.92 亿元，3 年 CAGR 为 154.07%，呈现较快的增长趋势，其中 2020 年归母净利润同比增长 161.02%，主要系投资中芯国际科创板股票公允价值变动收益约 2.62 亿元及计入的政府补 助 2.57 亿元。2020 年扣非净利润出现较大幅度下降，同比减少 84.19%，因公司在 2020 年 实施股权激励计划产生股份支付费用约 1.24 亿元(属于经常性损益)，而 2019 年无该类费用 发生，若剔除该部分影响，扣非净利润较上年基本持平。2021 年 Q1 公司实现归母净利 1.38 亿元，同比增加 425.36%，主要系营收、毛利及计入当期损益的政府补助的增加。

在业务规模稳健增长的同时，公司亦于 2021 年 7 月完成定增，募资加码扩产，国家大基金 二期参与认购。共计募集资金 82 亿元，用于临港、南昌产业化基地建设及临港总部与研发 中心建设。产业基地项目将于 2022 年底建成，达产后预计将实现等离子体刻蚀设备、MOCVD 设备、热化学 CVD 设备共计 1150 腔/年的产能。而研发中心预计将于 2023 年建成，将进行 新一代 ICP、CCP、ALE、HPCVD 等设备研发。国家大基金二期参与认购，获配 2444.03 万股，占本次发行 30.46%，获配金额 25 亿元，持股比例增至 3.97%。

3、资深核心团队，技术背景雄厚

公司创始人及核心技术团队资历深厚，核心技术团队成员均出身应用材料、泛林半导体等国 际半导体设备龙头企业。创始人、董事长及总经理尹志尧博士在半导体芯片和设备产业有超 过 30 年的行业经验，曾任应用材料企业副总裁、刻蚀产品事业部总经理、亚洲总部首席技 术官，是国际等离子体刻蚀技术发展和产业化的重要推动者之一。其他联合创始人、核心技 术人员和重要的技术、工程人员，包括杜志游博士、倪图强博士等均为半导体行业资深技术 和管理专家。

4、内生外延，布局薄膜/量测赛道

公司持续践行三维发展策略，深耕集成电路关键设备领域、扩展在泛半导体关键设备领域应 用并探索其他新兴领域的机会。公司将从刻蚀设备延伸到化学薄膜、检测等其他 IC 关键设 备领域，同时拓展在泛半导体领域设备的应用如显示、MEMS、功率器件、太阳能领域的关 键设备。此外，公司还将利用核心技术能力探索其他新兴领域的机会，如环境保护、设备网 络等其他方面。

当前公司的 MOCVD 设备 Prismo D-Blue、Prismo A7 能分别实现单腔 14 片 4 英寸和单腔 34 片 4 英寸外延片加工能力。尤其是 Prismo A7 设备技术实力突出，已在全球氮化镓基 LED MOCVD 市场中占据领先地位。基于在 MOCVD 设备领域的技术积累，公司正组建团队将业 务衍生至化学薄膜设备领域。公司已开始开发 EPI 外延设备和低压热化学沉积设备，将和沈 阳拓荆科技配合覆盖相关 CVD 领域。

除了组建团队自主研发之外，在新业务上公司亦积极通过投资合作实现外延生长。在高度竞 争的产业形势下，公司考虑在有机成长的同时，通过投资并购国内外高端的半导体设备厂商 或与海内知名设备厂商进合作开发，重点布局了等离子体刻蚀及其上下游的薄膜沉积设备和 测量设备等领域的设备公司。

刻蚀、沉积、薄膜作为晶圆制造工艺中的相互承接的环节，在技术上有相同和承接，随着对 多道工艺环节的打通，中微已将逐步成长为业内领先的半导体设备平台型公司。

二、刻蚀：前道工艺核心，国产替代率先突破

1、刻蚀工艺持续演进，多种技术路线并存

光刻、刻蚀和薄膜沉积是半导体制造三大核心工艺。薄膜沉积工艺系在晶圆上沉积一层待处 理的薄膜，匀胶工艺系把光刻胶涂抹在薄膜上，光刻和显影工艺系把光罩上的图形转移到光 刻胶，刻蚀工艺系把光刻胶上图形转移到薄膜，去除光刻胶后，即完成图形从光罩到晶圆的 转移。集成电路制造主要是通过薄膜沉积、光刻和刻蚀三大工艺循环，把所有光罩的图形逐 层转移到晶圆上。

刻蚀按工艺不同可分为干法刻蚀和湿法刻蚀。湿法刻蚀是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行 腐蚀的技术，这是各向同性的刻蚀方法，利用化学反应过程去除待刻蚀区域的薄膜材料，由 于浸泡过程中腐蚀液是均匀接触材料各表面，因此各向异性较差，侧壁容易产生横向刻蚀造 成刻蚀偏差，通常用于工艺尺寸较大的应用，或用于干法刻蚀后清洗残留物等。

干法刻蚀是目前主流的刻蚀技术，其中以等离子体干法刻蚀为主导。等离子体刻蚀设备的分 类与刻蚀工艺密切相关，其原理是利用等离子体放电产生的带化学活性的粒子，在离子的轰 击下，与表面的材料发生化学反应，产生可挥发的气体，从而去除表面材料。

根据产生等离子体方法的不同，干法刻蚀主要分为电容性等离子体刻蚀（CCP-capacitively coupled plasma）和电感性等离子体刻蚀（Inductively coupled plasma）；根据被刻蚀材料 类型的不同，干法刻蚀主要是刻蚀介质材料（氧化硅、氮化硅、二氧化铪、光刻胶等）、硅材 料（单晶硅、多晶硅、和硅化物等）和金属材料（铝、钨等）。

CCP 通过电容耦合产生等离子体，由接地的放电室(由复合系数很小的材料如石英做成)和引 入的驱动电极作为耦合元件。当与电源接通后,在放电室和驱动电极之间产生高频电场,自由 电子在电场作用下做上下往复运动，并激发放电，产生等离子体。在提升离子浓度的同时亦 将带来离子能量的提高，对晶圆表面形成较强的轰击。

ICP 通过电感耦合产生等离子体，负载感应线圈围绕在石英放电室外，接通高频电源，线圈 中的交变电流在放电室内产生轴向高频磁场。此时通入刻蚀气体，并用高频点火装置激发产 生带电粒子，当带电粒子流子多至足以使气体有足够的导电率时，在垂直于磁场方向的截面 上产生环形涡电流，使气体电离产生等离子体。通过接通线圈的电源控制产生等离子体的浓 度，而硅片基底为加装有低功率射频偏置发生器的电源电极，用来控制轰击硅片表面离子的 能量，从而使得整个装置能够分别控制离子的能量与浓度，能够降低轰击硅片表面离子能量 的同时保持较高的离子浓度，从而能够更好地控制刻蚀速率与选择比。

ICP 技术诞生较晚，难度相对更高，但其并非对 CCP 的替代，两种工艺往往用于不同的工 艺步骤。CCP 离子能量较高，主要用在较硬的介质材料上，刻蚀高深宽比的深孔、深沟等微 观结构；而 ICP 可以在较高离子浓度的同时保持较低的离子能量，主要是以较低的离子能量 和极均匀的离子浓度刻蚀较软的和较薄的材料，满足更精密的刻蚀需求。前道的难点工艺， 例如深硅槽刻 Fin 等工序往往以 ICP 为主，而后段互联层挖深孔等工序中 CCP 依然有不可 替代的优势。

ALE 是近年来诞生的一种更先进的刻蚀工艺。刻蚀技术的持续演进使得晶体管尺寸得以持续 缩小，但具有更小尺寸和三维结构的高端芯片（FinFET 和 3D NAND）则需要更精细的刻蚀 能力，原子层刻蚀（ALE，Atomic layer etching）能够精密控制被去除材料量而不影响其他部分，可以用于定向刻蚀或生成光滑表面。

以泛林的硅薄膜 ALE 为例，反应分为两步：

（1）表面改性：向反应腔内通入氯气，使其在硅 薄膜表面吸附，形成氯化层，表面硅原子之间作用力变弱，易于在离子轰击下脱离基体；

（2） 脱附：氩离子对晶圆进行轰击，氯化层将在轰击下脱附，实现刻蚀效果。

ALE 的优点在于可以精确去除表面的数层原子，并保持材料表面的平整。因为在改性过程中， 一旦吸附达到饱和就会停止，氯化层只有数层原子的厚度，而在脱附过程中，去除的也只有 氯化层。

ALE 的另一大优点是当晶圆表面结构深宽比不同时也能实现相通的刻蚀深度，因为表面改性 过程中气体吸附产生的氯化层厚度是一致的。此外，ALE 刻蚀有较好的选择性，例如在栅极 刻蚀中可以减少对不必刻蚀的间隔层的损伤。

但值得注意的是，ALE 并没有取代传统的等离子刻蚀工艺，而是更多的应用于目标材料去除 过程需要原子级精密控制的情况下。刻蚀行业呈现多种工艺并存的现状，每一种工艺都因各 自适宜的应用场景而存在。

2、市场空间：前道工艺中价值量最高环节

在集成电路制造过程中，往往需要反复多次进行镀膜-光刻-刻蚀工序以形成复杂的电路结构， 由于刻蚀工艺的复杂性，刻蚀设备在集成电路前段设备中占据了最高的价值量比例。据 Gartner 数据，前段设备价值量占比前列的为等离子体刻蚀机（20-25%）、光刻机（18-20%）、 化学薄膜（15-17%）、检测控制（11-13%）、清洗（6%）、PVD（4%）等，其中，刻蚀机、化学膜、检测设备中微均已通过内生和外延实现了覆盖。

3、发展方向：逻辑线宽减小，存储层数增长

以典型的逻辑芯片为例，在 7 nm 制程节点往往需要多达 60 道 ICP 刻蚀和 60 道 CCP 刻蚀， 而 19 纳米 DRAM 则需要约 55 道刻蚀工序。

3、发展方向：逻辑线宽减小，存储层数增长

半导体行业近年来存在着逻辑芯片线宽持续减小和存储芯片层数不断增加的两个大趋势，逻 辑芯片追求更低的功耗和更高的晶体管密度，而存储芯片追求单位面积下实现更高的存储容 量，不断升级的芯片工艺对刻蚀设备的精确度提出了更高的要求。

（1）逻辑芯片制程持续升级

高性能计算需求下逻辑芯片的制程微缩是必然趋势。目前，台积电、三星两家巨头已经展开 了 5nm 制程的角逐，而 Intel、SMIC 等主流晶圆厂业已进入 14nm 以下节点。

制程工艺的进步之下，刻蚀设备需求将极大增长。由于普遍使用的浸没式光刻机受到波长限 制，用最先进的 EUV 深紫外光刻机也只能直接加工出 28 nm 的间距到 14 nm 的微观结构， 14 nm 及以下的逻辑器件微观结构的加工将通过等离子体刻蚀和薄膜沉积的工艺组合—— 多重模板法来实现。通过二重模板法，可以刻蚀出光刻尺度 1/2 的微观结构，而用四重模板 法则可以将结构尺度进一步缩小到光刻尺度的 1/4。随着沉积和刻蚀步骤的增加，刻蚀设备 和薄膜沉积设备有望正成为更关键且投资占比最高的设备。

伴随逻辑芯片线宽的缩小，除了刻蚀设备用量增大以外，还伴随着刻蚀工艺的革新，大马士 革刻蚀工艺就是一种新技术。当逻辑芯片制程工艺升级、时钟频率上升后，铝无法再作为互 联层的金属导线材料，而需要使用电导率更高的铜。铝互联时代，常用的刻蚀工艺是先制作 一层铝薄膜，然后通过光刻、显影制作掩膜，将多余的铝通过干法刻蚀去除。而铜互连面临 的最大问题在于，铜无法转化为挥发性的气体，因而无法进行干法刻蚀制作图形。大马士革 工艺因此诞生。

大马士革工艺的做法是在介质层上使用干法刻蚀制作出留给铜的沟槽，再通过电镀的方式将 铜填充进去，最后进行抛光去除多余的表层即可，该工艺无需对铜进行刻蚀，解决了铜互连 的难题，但也对刻蚀设备提出了更高的要求。

（2）存储3D结构复杂化

除集成电路线宽不断缩小以外，半导体器件的结构也趋于复杂，例如存储器领域的 NAND 闪 存已进入 3D 时代。3DNAND 制造工艺中，增加集成度的主要方法不再是缩小单层上线宽而 是增大堆叠的层数，叠堆层数也从 32 层、64 层量产向 128 层发展，每层均需要经过刻蚀和 薄膜沉积的工艺步骤，催生出更多刻蚀设备和薄膜沉积设备的需求。此外，3D 结构的半导 体器件往往需要很小的通孔连接几十至一百余层硅，因此对刻蚀设备的技术要求是更高的深 宽比，这为刻蚀设备提出了新的应用方向，带来了新的附加值。

在逻辑芯片显卡缩小和闪存芯片层数增加的趋势下，刻蚀工序数量快速增长。典型 5nm 制 程逻辑芯片刻蚀步骤达到 160 次，为 28nm 制程下的 4 倍。而 3D NAND 中刻蚀占比达到约 50%，为 2D NAND 中的 2.5 倍。刻蚀工艺在晶圆制造中占比的持续提升带来了设备用量的 增长。根据 Semi 数据，刻蚀设备在晶圆厂资本开支中的占比已从 2011 年的 12.77%提升至 2017 年的 23.40%，光刻设备占比则相应有所下降。

4、海外龙头垄断，国内重点突破

目前半导体设备市场主要由欧美、日本等国家的企业占据，尤其在刻蚀设备方面，全球市场 呈现垄断格局。据 Gartner 数据，泛林半导体、东京电子、应用材料合计占据了刻蚀设备市 场 91%的份额。

泛林半导体自刻蚀设备起家，是刻蚀行业的绝对龙头，产品覆盖硅刻蚀、金属刻蚀、介质刻 蚀等各种应用场景。1992 年，泛林推出首款 ICP 刻蚀设备，引领行业技术进程，逐渐超越 应用材料成为全球刻蚀设备最大供应商。2004 年发布第一代 Kiyo 和 Flex 产品，分别针对 介质刻蚀和硅刻蚀两大主要应用，至今仍是其主力产品线。2018 年公司全球市场份额达到 52%。据泛林公司公告，2020 年其全球已安装机台数达到 66,000 余台。

国内供应商主要有中微公司和北方华创，分别在 CCP 和 ICP 上进行了重点突破。截止 2020 年底，中微公司的 CCP 已累计出货 1700 余台，主要用于介质刻蚀和深硅刻蚀，打入全球领 先晶圆厂的 5nm 产线；北方华创的 ICP 设备累计出货超过 1000 台，主要应用于硅刻蚀和 金属刻蚀，具备 14nm 制程能力，在国内龙头客户占据较高份额。

在 CCP 设备性能和先进制程能力上，中微公司的技术实力已经达到世界领先水平，市占率 稳步提升，但目前在业务规模和其他产品线上与泛林为代表的全球巨头尚有较大差距。2020 年（取自然年数据），泛林、应用材料、东京电子营收规模分别为 119.29 亿美元、182.02 亿 美元和 120.19 亿美元，而中微公司营收为 3.48 亿美元，相比市占率已达瓶颈的业内龙头， 中微公司在国产替代趋势下未来拥有可观的成长空间。

5、设备景气度上行，国产替代正当时

作为半导体行业上游的设备供应商，中微公司的成长受益于半导体行业规模的长期增长和半 导体设备的国产替代双重动力。

长期来看，Gartner 预测 2024 年全球半导体销售额将达到 5970 亿美元，2019-2024 年 CAGR 为 7.3%。中短期来看，而自 2020 年下半年以来，全球半导体缺货涨价潮愈演愈烈，为缓解 产能紧缺，全球晶圆厂加大投产，设备投资进入高增长周期。据 SEMI 数据，北美半导体设 备 5 月出货额达到 35.88 亿美元，同比增长 53%，创下历史新高。

6、国产之光：CCP/ICP攻克，定增推进研发进程

中国大陆晶圆厂建厂潮为半导体设备行业提供了巨大的市场空间，但国产设备在这些晶圆厂 的采购中占比仍较低，替代空间广阔。据芯谋研究数据，2020 年，国内晶圆厂设备采购总金 额达到 154 亿美元，其中向美国厂商采购金额达到 82 亿美元，占比达 53%，而向国内供应 商采购金额仅为 9.9 亿美元，占比仅为 7%。而在先进制程上，设备国产化率则更低，据半 导体行业协会统计，目前，28 nm 以下的先进制程前段设备有 70%来自美国厂商。

分设备来看，前段工序三大件光刻、薄膜、刻蚀中，光刻机尚未实现国产化，涂胶显影设备、 离子注入设备的国产化率亦不足 1%，基本不具备自给能力。而刻蚀机方面率先实现了国产突破，国产化率近 20%，清洗、CMP 设备亦走在了国产替代的前列，国产化率已达 15-20%。

我们进一步统计了国产设备在国内主要晶圆厂的切入情况。据必联网数据，2017-2020 年主 要设备的国产化率从 2%提升至 22.17%，增速可观，但进口设备仍在数量上和先进制程产线 上占据市场主体。

6、国产之光：CCP/ICP攻克，定增推进研发进程

公司的等离子体刻蚀设备技术处于世界先进水平，符合产业发展趋势。公司的 CCP 和 ICP 单/双台机可以实现对绝大部分刻蚀应用的覆盖。在产品设计方面，中微有创新的双反应台设 计，可以最大程度减弱非中心对称抽气口效应，方形芯片传递主机比传统的辐射状芯片传递 主机占地面积更小，输出量更高，成本也相应更低。

公司 CCP 设备产品保持竞争优势，批量应用于国内外一线客户产线，份额持续提升，在部 分客户已经入前三。截止 2020 年，公司已有 1159 个反应台在客户产线上运行，近三年保持 了 30%的年均增长速度。

公司 ICP 刻蚀设备也已经逐步趋于成熟，新推出的 Primo nanova 产品在 10 家客户的生产 线上进行验证，已有超过 50 个工艺在客户的生产线上达到指标要求，且持续扩大应用验证 范围。2020 年开始，Primo nanova 产品逐步取得客户的重复订单。尤其是 2020 年下半年， 在国内存储客户的扩产带动下，该产品的销售取得较大进展。同时，公司研发的具有高输出 率特点的双反应台 ICP 刻蚀设备 Primo Twin-Star 也已经在客户端完成认证。该产品应用中 微公司国际领先、独特的双反应台设计理念，沿用了 Primo nanova ICP 的大部分硬件特征， 使得机台在具有良好刻蚀性能的同时，提升客户单位资金投入的产能，从而丰富 ICP 刻蚀设 备种类，增强 ICP 刻蚀产品的整体竞争力。据公司公告，截止 2021 年 6 月，公司 ICP 设备 Primo Nanova 第 100 台反应腔顺利交付，上半年出货达 45 台，增长迅速。

2020 年 8 月，公司发布定增预案，将进一步扩充研发规模。公司将在在 IPO 募投的基础上， 将研发进一步推进到更先进技术，包括：（1）CCP 方面，128 层以上 3D NAND 刻蚀和 14 nm 及以下逻辑器件大马士革刻蚀；（2）ICP 方面：用于更先进制程、更多层数的 ICP 单/双 台机和用于 3 nm 以下 GAA 刻蚀的 ALE 设备。

7、自主可控+先进制程能力成就刻蚀设备国产替代先锋

中微公司业已成为刻蚀设备国产替代的领军者，其之所以能实现如此的市场地位，我们认为 是外部环境和内部因素共同作用的结果。从外部因素上看，国际竞争和摩擦之下，美方对中 国半导体行业持续施压，屡次进行设备禁令、投资禁令等压迫手段，促使国内晶圆厂使用国 产设备以保证供应链安全；从内部因素上看，中微公司的刻蚀设备在先进制程和多层 3D NAND 上不断突破，满足先进工艺需求。

（1）自主可控

2015 年之前，在美国商务部的对华出口禁令 ECCN 3B001.c 条目中，干法刻蚀机一直被列 为禁止出口项目，同样在该出口禁令中的还有光刻机等设备。技术方面，2007 年以来，应用 材料、泛林等美方单位三次对中微方面提起专利诉讼，公司凭借自主技术积累和完备的专利 布局均实现胜诉和和解。2021 年 1 月 15 日，美国国防部将中微加入“涉军企业”名单，限制美国投资者持有和交易。

在美方的持续施压和禁售限制下，发展国产设备是必然选择。伴随中微公司在干法刻蚀设备 领域实现国产化突破，2015 年美国商业部取消了刻蚀机对中国出口控制，称“在中国已有一 家公司事实上有能力供应足够数量和同等质量的刻蚀机，所以继续安全出口管制已达不到其 目的”，获得美方“官方认可”，足见其技术先进性。

（2）先进工艺能力

公司 CCP 产品已能够支持业界主流的先进制程逻辑芯片和多层闪存芯片生产，是国内晶圆 厂实现先进制造工艺突破的理想选择。在逻辑集成电路制造环节，公司开发的 12 英寸高端 刻蚀设备已运用在国际知名客户 65 纳米到 5 纳米等先进的芯片生产线上；同时，公司根据 先进集成电路厂商的需求，已开发出小于 5 纳米刻蚀设备用于若干关键步骤的加工，并已获 得行业领先客户的批量订单。公司目前正在配合客户需求，开发新一代刻蚀设备和包括更先 进大马士革在内的刻蚀工艺，能够涵盖5纳米以下更多刻蚀需求和更多不同关键应用的设备。

在 3D NAND 芯片制造环节，公司的电容性等离子体刻蚀设备可应用于 64 层和 128 层的量 产，同时公司根据存储器厂商的需求正在开发新一代能够涵盖 128 层及以上关键刻蚀应用以 及相对应的极高深宽比的刻蚀设备和工艺。

公司的 ICP 设备亦已经在多个逻辑芯片和存储芯片厂商的生产线上量产，刻蚀微观结构均匀 性已经达到 3σ<1 nm 的水平，线宽均匀性高，能实现原子水平加工。此外，根据客户的技 术发展需求，公司亦在进行下一代产品的技术研发，以满足 5 纳米以下的逻辑芯片、1X 纳米的 DRAM 芯片和 128 层以上的 3D NAND 芯片等产品的 ICP 刻蚀需求，并进行高产出的 ICP 刻蚀设备的研发。

三、MOCVD：GaN外延设备龙头，化合物半导体空间打开

指金属有机化学气相沉积，是一种用于制造化合物半导体外延片的 CVD 技术，面 向包括 GaN、SiC、GaAs、InP 在内的多种化合物半导体材料。不同于第一代半导体的 Si 晶 圆是由单晶硅切片制成，化合物半导体是由气态物质在衬底上发生反应生成化合物薄膜形成， 而 MOCVD 就是其中一种主流的生长工艺。例如在 GaN 外延片制造中，气态的 NH3 和 Ga(CH3)3 在蓝宝石衬底表面反应生成 GaN 层。

1、化合物半导体应用场景丰富，推动MOCVD设备需求

半导体根据发展时间先后可分为三代。第一代半导体主要是硅材料，目前主要用于集成电路 中。第二代半导体包括砷化镓、磷化铟等，其主要有发光和高频两种特性，因此可以用于发 光 LED 和射频器件制造。第三代半导体主要包括碳化硅、氮化镓等，此类半导体因其禁带 宽度大、耐压耐热能力强，因此常用作功率器件。

LED 芯片是化合物半导体外延片主要下游应用之一，也是 MOCVD 设备主要下游市场。根 据 LED inside 的数据，2018 年全球 LED 市场规模约为 184.73 亿美元。LED 通用照明的普 及率自 2012 年来不断提升，2018 年已经达到较高水平，照明需求放缓，不过自 2Q20 以 来，伴随疫情后需求回暖及 Mini LED 下游开始放量，新型显示技术日益成为行业增长点。

Mini-LED 是指芯片尺寸介于 50~200μm 之间的 LED，在 LCD 背光中效果较好，应用前景 巨大。据 LEDinside 数据显示，预计到 2023 年整体 Mini-LED 产值超过 10.39 亿美元。 Micro-LED 是指芯片尺寸小于 50μm 的 LED 产品，被认为是完美的发光材料。不同于 MiniLED 用作 LCD 背光，Micro-LED 主要是采取自发光的形式，由于其尺寸较小，发光效果比传统 LCD 增强较多。根据 DSCC 的数据，2020 年 Micro-LED 的市场规模为 3030 万美元， 到 2026 年市场规模有望增长至 2.28 亿美元，年复合增速达 39.99%。

miniLED 的发展对上游推进作用将主要体现在芯片用量的急剧增长带来的设备需求提高。据 我们测算，一块 P1.5（像素间距 1.5 mm）的 LED 直显屏幕每平方米有 40 万个像素，若间 距下降到 P0.9 则将增加到 120 万/平方米。LED 芯片用量将随显示间距的缩小而呈指数增 长，为上游设备带来庞大需求增量。

除了新型现实技术以外，功率器件的发展亦促进了化合物半导体的需求增长。由于氮化镓和 氮化碳较好的耐压和耐热性能，非常适合用于制造功率器件，市场占比不断提升，在功率器 件领域有望取代硅。根据 YOLE 的数据，SiC 器件在 2018 年以来市场份额不断提升，2025 年有望突破 10%。GaN 的市场份额也在稳步提升中。到 2025 年，SiC 和 GaN 合计占比有 望达到 15%左右的水平。

随着化合物外延片的下游市场空间逐渐打开，新应用不断兴起，上游 MOCVD 设备有望迎来 增长高峰。中微公司预计，2025 年全球 GaN/SiC/GaAs/InP 化合物半导体 MOCVD 外延设 备年增量将超过 500 台，GaN 将持续作为最主要下游应用。

2、GaN外延设备龙头，多重产品线布局

制造蓝光 LED 外延片的 MOCVD 技术已达到较为成熟的阶段，MOCVD 设备企业目前主要 在提高大规模外延生产所需的性能、降低生产成本、具备大尺寸衬底外延能力等方面进行技 术开发，以满足下游应用市场的需求。

公司蓝光 LED 设备已实现大量发货，同时，应用于深紫外 LED 的 MOCVD 设备已在行业领 先客户验证成功。公司正在开发可用于 MiniLED、MicroLED、功率器件等应用的新型 MOCVD 产品。

相比国外竞争对手，中微坐拥国内 LED 产业规模庞大、LED 芯片厂商众多的客户优势。经 过多年发展，目前中国已全面主导了 LED 芯片行业。2012-2017 年，我国 LED 行业增长迅 速，收入规模快速攀升至全球首位。根据 LEDinside 的数据，2018 年我国 LED 芯片全球市 占率约为 70%，占据 LED 行业主导地位。得益于此，我国 MOCVD 设备装机量亦占全球市场 50%以上。公司自主研发的 MOCVD 设备已被三安光电、华灿光电、乾照光电、璨扬光电 等多家与公司紧密合作的一流 LED 外延片及芯片制造厂商大批量采购。

在中微公司进入 MOCVD 领域之前，市场几乎由德国 Aixtron 和美国 Veeco 两家供应商主 导。二者在GaAs/InP、SiC、GaN等化合物方面拥有丰富的产品线布局，面向LED、VCSELS、 功率、射频等多种下游应用。

在 MOCVD 的诸多细分市场中，中微公司在 GaN 基 LED MOCVD 领域快速崛起，占据了 极高市场份额。由于经济性考虑，当前 LED 芯片制造仍以 4 英寸外延片为主，而 MOCVD 设备单腔能加工的外延片数量则进一步决定了生产销量。中微公司的MOCVD设备PrismoDBlue、PrismoA7 能分别实现单腔 14 片 4 英寸和单腔 34 片 4 英寸外延片加工能力，性价比 优势凸显。公司的 PrismoA7 设备已在全球氮化镓基 LED MOCVD 市场中占据领先地位。截 止 2018 年 Q4，公司 MOCVD 设备已经在全球 GaN 基 MOCVD 市场占据 70%以上的份额。

此外，公司亦研发了用于制造深紫外光 LED 的 MOCVD 设备，已在行业领先客户端成功验 证，取得了重复订单，并获得多家行业主流企业与科研院所的订单。MiniLED 生产的 MOCVD 设备的研发工作正在有序进行中；制造 MicroLED、功率器件等应用的 MOCVD 设备正在开 发中。

报告链接：中微公司专题研究：国之重器，风禾尽起

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