北方华创深度报告：布局刻蚀、沉积、清洗、热处理核心赛道

1、北方华创深度报告：布局刻蚀、沉积、清洗、热处理核心赛道1.北方华创：从泛半导体到集成电路1.1 历史：七星归位，剑指北方“北京七星华创精密”是公司电子元器件业务的运营主体，于2016年收购资产重组时成立。公司电子元器件业务历史可追溯到1956年，前身是国家“一五”期间由德国援建的国营华北无线电器材联合厂（国营第718厂），后改制为706、707、718、797、798等专业工厂。无线电器材联合厂位于被称为“新中国电子工业摇篮”的“酒仙桥电子工业基地”，即如今的北京798艺术中心。作为国家“一五”期间重点投资、集中建设的新中国第一个电子工业基地，其为我国电子工业、国民经济发展做出了巨大贡献。转布

2、局集成电路设备：2001年成立的北方微电子，是与北京电控和七星电子同根同源的兄弟单位，重点发展刻蚀、PVD、CVD三大类设备，广泛应用于集成电路制造、先进封装、半导体照明(LED)、微机电系统(MEMS)等领域。北方华创微电子装备：为公司半导体设备业务运营主体，2020年实现营业收入41.55亿元，营收占比69%，同比增速60%；净利润1.76亿元，净利率近4%。七星华创精密电子：公司电子元器件业务运营主体，2020年实现营业收入11.65亿元，营收占比21%，同比增速37%；净利润3.86亿元，净利率达33%。北方华创真空技术：公司真空及锂电设备运营主体；2020年实现营业收入7.14亿元，

3、营收占比12%，同比增速17%；净利润0.68亿元，净利率近9.6%。1.2 财务：规模扩张，研发不止重组以来营收CAGR达39%。2016年以来，公司营收实现高速增长，2020年实现全年营收60.56亿元，同比增长49.23%；而2021年1-9月公司营收已达61.73亿元，超去年全年水平。电子工艺装备为收入增长最大引擎。公司电子工艺装备收入从2016年的9.97亿元增长至2020年48.69亿元，年复合增速达48.7%；2020年电子工艺装备收入占总营收比重约为80.40%。单纵观公司历年单季度营收，可发现下半年为旺季，营业收入普遍比上半年高。2021年Q3公司实现营业收入25.65亿元，

4、再创单季度历史新高。回顾2020年Q1到现在，公司期末合同负债与存货屡创新高。2020年一季度期末合同负债近26亿元，存货40亿元；而2021年三季度期末合同负债则达到55.03亿元，存货则达到76.08亿元，实现近翻倍增长，可见公司在手订单充沛，并积极加大材料备货，未来订单转收入可期。2020年净利率9%，盈利能力稳步提升。受益业务规模扩大，公司归母净利润同样实现高速增长，2020年全年归母净利润为5.37亿元，同比增长74%。重组以来，净利率也从2016年的6%提升至2020年的9%，盈利能力进一步提升。电子工艺设备毛利率相对波动较大。电子元器件作为公司传统业务，近年持续保持高毛利率，且实

5、现逐年提升，2020年已近66%；设备业务受市场及出货结构影响，则相对波动较大。销售费用率相对稳定。2019、2020年公司销售费用率分别为5.87%、5.84%，相对稳定。2021年管理费用将继续受股权激励摊销影响。2020年公司管理费用率14.06%，相较2019年的13.75%有所提升，主要受2019年股权激励摊销费用增加影响；预计2021年此影响将继续存在，并于2022年、2023年逐步减小。实行股权激励绑定人才。自2018年以来，北方华创针对公司的管理和技术层人员进行了两轮股权激励，使员工薪酬与公司成长绑定。2018针对技术人员的激励占总技术人员的比例高达23.50%，使核心技术人员

6、流失率从15%降到了2%以下。随着公司业务规模扩张，北方华创持续加强研发投入，2020年全年研发投入达16亿元，同比增速41%，占营业收入比例约为27%。2021年上半年，公司研发投入已高达14.97亿元，占营收比例已高达41%。规模上看，公司研发投入水平国内绝对领先；营收占比上看，同样处于国内设备公司前列。2.产品布局：平台型半导体设备企业北方华创是半导体设备平台化企业，业务范围较广，在集成电路、面板、LED、光伏四大赛道均有布局。2.1 刻蚀：硅刻蚀领军者北方华创自成立便开始研发刻蚀技术，2005年第一台8吋ICP刻蚀机上线，是我国自主研发的第一台干法刻蚀机；目前公司已形成对硅、介质、化合

7、物半导体、金属等多种材料的刻蚀能力。公司尤其在国产ICP刻蚀技术方面具备领先地位；应用于集成电路领域的硅刻蚀机已突破14nm技术，进入主流芯片代工厂。刻蚀工艺分为干法刻蚀和湿法刻蚀。目前应用主要以干法刻蚀为主，市场占比90%以上。湿法刻蚀在小尺寸及复杂结构应用中具有局限性，目前主要用于干法刻蚀后残留物的清洗。 湿法刻蚀可分为化学刻蚀和电解刻蚀。 根据作用原理，干法刻蚀可分为物理刻蚀(离子铣刻蚀)和化学刻蚀(等离子刻蚀)。 根据被刻蚀的材料类型，干法刻蚀则可分为金属刻蚀、介质刻蚀与硅刻蚀。刻蚀设备在集成电路制造中占据重要地位，并已成为市场规模比重最高的细分领域之一。当 前，全球集成电路制造刻蚀设

8、备市场基本由干法刻蚀设备构成，具体可分为介质刻蚀设备（Dielectric Etch）及导体刻蚀设备（Conductor Etch）。 2020年，全球集成电路制造干法刻蚀设备市场规模约为137亿美元，同比增长25.36%，在集成电路制造设备市场的规模占比达21.10%；2025年，干法刻蚀设备市场规模预计将增长至181.85亿美元，年复合增长率约为5.84%。2.2 沉积：PVD+CVD+ALD全布局磁控溅射技术属于PVD（物理气相沉积）技术的一种，是制备薄膜材料的重要方法之一。公 司PVD设备应用跨越90纳米至14纳米的多个技术代，代表着国产集成电路薄膜制备工艺设备的较高水平，并成功进入国

9、际供应链体系。化学气相沉积（CVD）技术是用来制备高纯、高性能固体薄膜的主要技术。北方华创微电子凭借十余年的微电子领域高端工艺设备开发经验，先后完成了PECVD、APCVD、LPCVD、ALD等设备的开发。北方华创微电子先后研制了具有自主知识产权的热原子层沉积(Thermal ALD)设备、等离子体增强原子层沉积(PEALD)设备两个系列产品。北方华创微电子先后在集成电路、先进封装、LED等领域研制了具有自主知识产权的13款PVD产品并成功产业化，从2012年设备销售至今，已实现超过200台设备销售，总计超过800万片量产。等；其中，CVD设备市场占比近57%，超半壁江山；PVD、ALD占约2

10、5%，ALD及其他镀膜设备占18%。2.3 氧化/退火：氧化+扩散+退火+合金氧化（Oxidation）是将硅片放置于氧气或水汽等氧化剂的氛围中进行高温热处理，在硅片表面发生化学反应形成氧化膜的过程，是集成电路工艺中应用较广泛的基础工艺之一。扩散(Diffusion)是在高温条件下，利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬底中，使其具有特定的浓度分布，达到改变材料的电学特性，形成半导体器件结构的目的。在硅集成电路工艺中，扩散工艺用于制作PN结或构成集成电路中的电阻、电容、互连布线、二极管和晶体管等器件。退火(Anneal)也叫热退火，集成电路工艺中所有在氮气等不活泼气氛中进行热处理的过程都可

11、称为退火，其作用主要是消除晶格缺陷和消除硅结构的晶格损伤。合金（Alloy）：把硅片放置在惰性气体或氩气的环境中进行低温热处理；使金属（Al和Cu）和硅基行成良好的基础、稳定Cu配线的结晶结构并去除杂质，从而提高配线的可靠性。2.4 清洗：单片+槽式+湿法清洗工艺 ： 主要用于去除芯片制造中上一道工序所遗留的超微细颗粒污染物、金属残留、有机物残留物，去除光阻掩膜或残留，也可根据需要进行硅氧化膜、氮化硅或金属等薄膜材料的湿法腐蚀，为下一步工序准备好良好的表面条件。常见的清洗设备有单片式清洗机和槽片式清洗机。2020年全球清洗设备市场规模25.39亿美元，预计到2024年全球清洗设备市场规模将达到

12、31.93亿美元，年复合增长率约为6%。清洗设备行业的CR3市占超85%。全球清洗设备龙头是迪恩士、东京电子和SEMEMS公司，其中迪恩士市占率近45%，是绝对的龙头；市占率前三迪恩士、东京电子、SEMES合计占有近85%的市场份额，头部垄断效应显著。目前有三家国内厂商在湿法工艺设备端提供中高阶湿法制程设备，分别是至纯科技、北方华创和盛美，国内厂商的市场占比在逐年上升中。相比于其他半导体设备行业，清洗设备的技术门槛较低，未来5年有望率先实现全面国产化。3.下游需求：晶圆厂扩产，需求确定长江存储“国家存储器基地项目”由紫光集团、国家集成电路基金、湖北省科投集团和湖北省集成电路产业基金共同投资建设

13、。此项目规划共投资约1697亿元，分两期建设3D NAND Flash芯片工厂，两期达产产能30万片/月。随着技术节点的不断缩小，集成电路制造的设备投入呈大幅上升的趋势。以5纳米技术节点为例，其设备投资成本近156亿美元/5万片，是14纳米的两倍以上，28纳米的四倍左右。格罗方德和联电均已宣布暂缓10nm以下制程的研发。5G、新基建、新能源汽车、新能源发电等蓬勃发展的终端应用市场将催生大量半导体需求。终端应用多样化性增加，制造技术也同步分化，且技术迭代加快，定制化趋势明显。全球集成电路行业资本开支继续维持高位。根据Gartner，未来五年集成电路行业资本开支依旧保持较高水平的稳定状态，在1400亿美元上下小幅变动。4.国产机遇：供应链安全，内需迫切全球半导体供应链朝向安全的国际竞合与供应链自主转移。21世纪进入数据中心驱动时代，中国快速发展的终端需求与人口红利的叠加，以及巨大的市场规模、坚实的工业基础和大量的优质工程师等优势，促使半导体产业向中国转移，进行第三次产业转移。2020年中国台湾地区为半导体产能最大地区，市占率为22%，其次是韩国(21%)，再次为日本和中国大陆(均为15%)。预计2030年中国大陆地区将成为全球半导体产能第一的地区，欧美地区的市占率则逐渐下降。国产化率仅7%，进口替代空间巨大。据统计，2020年国