拓荆科技研究报告：国产薄膜沉积设备破局者上市开启新征程

拓荆科技研究报告：国产薄膜沉积设备破局者，上市开启新征程一、半导体薄膜沉积设备龙头，多产品线推动业绩高增长1.1深耕半导体薄膜沉积设备赛道，布局三大产品系列公司系国内薄膜沉积设备产业化先锋，多次承担国家重大专项课题。拓荆科技成立于2010年，是国内一家专注于高端半导体设备研发、生产、销售和技术服务的高科技企业，主要产品包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备三个系列，已广泛应用于国内外晶圆厂14nm及以上制程集成电路制造产线，并已展开10nm及以下制程工艺验证测试。作为国内半导体薄膜沉积设备核心企业，公司分别于2016/2017/2019年三次获得中国半导体行业协会颁发的“中国半导体设备五强企业”称号。先后承担“90-65nm等离子体增强化学气相沉积设备研发与应用”、“1xnm3DNANDPECVD研发及产业化”等四项国家重大科技专项/课题，系国内唯一一家产业化应用集成电路PECVD、SACVD设备厂商。客户覆盖中芯国际、华虹集团、长江存储、厦门联芯、燕东微电子等国内领先集成电路制造企业，产品技术性能追平国际同类设备厂商。海归派高管专家团队具有丰富的半导体设备研发实力及从业经验。董事长吕光泉博士，毕业于美国加州大学，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、德国爱思强，担任美国SSTS部门研究院和技术工程副总裁等职位。领导研发团队完成“1xnm3DNANDPECVD研发及产业化”国家重大科技专项，国家科技重大专项课题A（ALD相关）”、“国家集成电路装备项目A（介质薄膜先进工艺相关）”等国家重大科技项目/课题，成功领导完成ALD、SACVD设备研发并产业化应用。背靠中科院和国家大基金，公司无控股股东和实际控制人。公司前身沈阳拓荆科技有限公司依托中国科学院沈阳科学仪器有限公司，2021年1月变更为股份有限公司，后经一系列股权变更后国家集成电路基金、国投上海和中微公司分别位列前三大股东，持股比例分别为19.86%/13.68%/8.4%。目前公司国有股东包括：国家集成电路基金、沈阳创投、沈阳风投和中科仪，合计持股比例33.81%。截至招股书发行日，发行人股东姜谦及其一致行动人和11个员工持股平台合计持有15.192%股份。公司无控股股东和实际控制人。公司主要产品包括三个系列：以等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备为依托，横向拓展至原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备。PECVD设备：PECVD设备是公司核心产品，目前拥有6个型号产品，覆盖16种不同工艺，基本都处于产业化应用和产业化验证阶段，系国内唯一能产业化应用的集成电路PECVD设备厂商。产品覆盖180-14nm逻辑芯片、19/17nmDRAM及64/128层FLASH制程工艺需求，并且兼容SiO2、SiN、SiON、BPSG、PSG、TEOS、LokⅠ、LokⅡ、ACHM、ADC等多种反应材料。ALD设备：公司共有3个产品型号，其中PE-ALD设备能够沉积SiO2和SiN材料薄膜,目前已满足55-14nm逻辑及128层以上3DNAND以及19/17nmDRAM芯片制造工艺需求。在研产品ThermalALD设备，能满足28nm以下芯片制造所需的Al2O3、AlN等金属化合物薄膜的工艺需求。SACVD设备：公司是国内唯一一家产业化应用集成电路SACVD设备的公司，公司的SACVD设备可以沉积BPSG、SAF材料薄膜，覆盖12英寸40/28nm以及8英寸90nm以上的逻辑芯片制造工艺。从产业链方面来看，公司位于半导体行业上游，产品以集成电路制造关键核心设备薄膜沉积设备为主。公司主要以薄膜沉积设备的研发、生产和销售为主，上游供应商为半导体电子元器件厂商，包括各类陶瓷石英材料、通用器件、传感器以及精密机加件等，下游客户包括逻辑、存储晶圆制造和先进封装领域厂商。从生产模式来看，公司采用“订单式”和“库存式”生产方式。主要根据客户订单和全年销售预测进行物料采购及生产排产；同时会根据需求预测适当提前进行备货，以保障供应链稳定。公司产品工艺流程以模块化为主，符合系列化、标准化、柔性化的特点，既能提高生产灵活性，缩短生产周期，也能够快速响应客户不同配置的需求。凭借技术和产业化优势，公司产品逐步覆盖了优秀的客户资源。1）在PECVD设备领域，公司凭借优异的产品性能和服务积累了包括中芯国际、华虹集团、长江存储、重庆万国等国内一流晶圆厂商。2）在ALD领域，公司与ICRD合作开发验证新工艺，积极促进新技术产业化进程；3）在SACVD领域，已成功向燕东微电子交付2台SACVD设备。受下游客户集中度高及产品市场拓展节奏影响，公司主要客户营收集中度较高。截至2021年前三季度，公司前五大客户合计营收占比92.44%，客户较为集中。主要系集成电路制造行业投资成本大、技术难度高，国内外主要集成电路制造商均呈现经营规模大但数量少的行业特征。与同行业可比公司相比客户集中度相对处于高位，主要由于公司目前产品矩阵相对单一，且处于客户拓展、产品放量初期，后续随着公司产品矩阵逐渐丰富、客户拓展顺利进展，客户集中度会逐步降低。公司客户主要以中芯国际、华虹集团以及长江存储等晶圆厂为主，其中中芯国际常年位列公司第一大客户。1.2卡位优质赛道，营收高速增长产品矩阵逐渐丰富，客户资源不断导入，营收规模快速增长，盈利能力显著增强。营收端：2021年全年公司实现营业收入7.58亿元，同比增长73.99%,2018-2021年营收从7064万元增至7.58亿元，营业收入10倍增长，CAGR高达121%。销量和营收的快速增长，主要得益于产品性能的提升以及客户群体的扩大。随着客户规模的不断增长，公司2021Q4营收规模创单季新高达3.84亿元，同比增长41.03%，归母净利润为1052.27万元，同比减少76.51%，扣非归母净利润由正转负为-5894.98万元，主要系四季度营业成本相应增长4464.65万元，研发费用大幅增长至1.09亿元。2022Q1营收1.08亿元，同比大增86.21%。22Q1营收大幅增长主要系：1）全球半导体行业处于需求增长的上行周期，下游晶圆厂的需求增加，对半导体专用设备的需求也随之上升；

2）在供应安全和成本控制双重因素驱动下，国内晶圆制造厂商在采购半导体专用设备时，开始注重国内半导体设备；3）凭借自身设备技术优势和性能指标，公司的薄膜沉积设备在前期通过了多家客户的验证，处于放量初期；4）国内下游晶圆厂的扩产带动公司设备销量快速增长。营收结构：公司2021年营收主要包括专用设备和其他业务，占比分别为98.32%/1.68%。主营业务专用设备包括PECVD设备、ALD设备和SACVD设备三类，其他业务包括备品备件及设备服务业务。PECVD设备营收占比约89.1%，为公司营收主力。1）2018-2021年公司PECVD设备营收占比分别为

77.98%/100.00%/97.55%/89.1%，仍占据主导地位但占比逐步降低，主要系公司产品“横向拓展”策略效果显现，其他产品通过客户产线验证并逐步开始放量，2018年占比较低系当年销售一台ALD设备并形成收入。2）公司PECVD设备收入主要来自PF-300T和PF-200T两款型号，2018-2021年前三季度12英寸PF-300T设备营收占比分别为63.18%/60.04%/74.91%/56.85%，8英寸PF-200T设备营收占比分别为14.8%/39.96%/22.63%/31.84%，主要得益于国内成熟晶圆产能的增长，8英寸设备收入占比逐步提升。横向拓展策略效果初显，ALD设备通过产线验证并逐步取得订单，SACVD设备逐步放量。1）公司2018年向ICRD销售首台ALD设备，工艺指标通过客户产线验证并于当年确认收入，目前处于工艺改进阶段。2）公司于2020年、2021年分别向燕东微电子付运一台SACVD设备并形成收入，营收占比分别为2.02%/11.31%，当前公司SACVD设备处于产业化初期阶段，营收规模较小，后续随着公司龙头地位凸显，SACVD设备将会实现快速增长。其他业务：营收占比较小，但收入规模快速增长。2019-2021年公司其他业务营收分别为352.70/686.60/1274.84万元，同比增长-18.83%/94.67%/85.67%，营收占比为1.40%/1.58%/1.68%。利润端：2021年公司归母净利润快速增长，首次由负转正。2018-2021年公司归母净利润分别为-1.03亿元/-1936.6万元/-1148.9万元/6848.65万元，扣非归母净利润为-1.5亿元/-6246.6万元/-5711.6万元/-8200万元，其中非经常性损益主要来自于股份支付及政府补助。费用端：2018-2021Q3公司期间费用率逐步下降。销售费用率、管理费用率分别由56.99%/31.86%降至14.16%/6.28%，财务费用率保持稳定，主要系公司营业收入快速增长。得益于期间费用率逐步降低和公司高毛利率设备占比逐步提升，公司净利率持续走高。与国内外同行业可比公司相比，近些年公司毛利率水平处于国际一线水平，前期毛利率较低，主要系公司设备处于市场开拓阶段，议价能力不强，产品让利销售等。公司在手订单饱满，设备进入持续放量期，展望后续，公司营收有望保持高速增长。存货和合同负债高增，在手订单饱满。根据公司招股书，2021公司存货和合同负债均大幅增长，2020年公司存货和合同负债分别为5.12亿元、1.34亿元，截至2021年末，分别增至9.53亿元、4.88亿元，同比分别+86.1%/+264%，截至2022Q1存货和合同负债分别增至12.94亿元和7.8亿元，创单季历史新高。公司存货主要包括在产品、库存商品以及发出商品，合计占比超80%。其中2018年原材料占比较高主要是因为公司根据客户需求备货后，客户在DEMO机验证过程变更非标模块导致原材料金额库存较高，库存商品占比较低说明公司商品需求旺盛。目前公司在手订单饱满，且持续高增长，中长期保证业绩高增长。1.3重视研发投入，核心技术国内领先公司员工人数逐步增加，研发人员占比近一半，技术研发转化率高。截至2021Q3,公司员工合计429人，研发人员189人，占比44.06%。截至2022年3月,公司拥有已获授权专利174项，其中境内授权专利153项，境外授权专利21项，国内外发明专利合计98项。公司高度重视研发投入、研发投入力度强于本土其他半导体设备企业。公司对标国际巨头，持续保持最新技术的研究和投入，坚持技术和产品创新，2018-2021研发费用分别为：

1.08/0.74/1.23/2.88亿元，占营收比重从152.84%降至38%，主要系营收快速增长所致。公司研发费用率高于同行业可比公司平均水平，主要因为：1）公司处于快速发展阶段的市场拓展初期，收入规模较小；2）公司研发了多项新工艺如ACHM、LokⅡ、ADCⅡ等，需要外部机构对公司的研发成果进行验证并出具工艺验证报告，以更好地了解并推进新工艺的研发及产业化进程，因此需要支付大量专业机构服务费。公司在薄膜沉积设备领域拥有多项核心技术处于国际领先地位。公司以先进薄膜工艺设备设计技术、反应模块架构布局技术、等离子体稳定控制技术、反应腔腔内关键件设计技术、反应腔温度控制技术等为基础，构建起PECVD、ALD和SACVD等核心产业平台。一方面持续深耕PECVD设备，另一方面横向拓展ALD和SACVD设备等领域。产品多项指标追平国际同行，国内处于领先地位。在PECVD、ALD及SACVD设备领域，公司已覆盖二十余种工艺型号的薄膜沉积设备，满足下游客户晶圆制造产线多种薄膜沉积工艺需求。发行人自主研发形成的核心技术，已达到国际先进水平。1.4产业化加速推进，进入发展新阶段产品逐步放量，产能瓶颈初显。中国已成为全球规模最大的半导体市场，半导体设备市场规模连续于2020/2021年成长为全球第一大市场，是全球最大半导体设备增量市场。公司产品作为晶圆制造的核心设备之一，客户已覆盖国内主要晶圆厂产线并逐步拓展海外市场，公司需要通过不断研发新技术平台、新工艺机型，保持技术领先性，以提高公司在国内市场的占有率，从而抓住国内半导体产业高速发展的市场机遇。随着公司产品逐步渡过从0到1的研发及验证阶段达到量产阶段，公司业务规模逐渐扩大，产品品类逐渐增加，产能瓶颈逐步显现。积极募投突破产能瓶颈。2022年公司科创板上市募集资金22.73亿元，分别用于高端半导体设备扩产项目、先进半导体设备的技术研发与改进项目、ALD设备研发与产业化项目，分别占募集资金比例3.50%/17.60%/11.92%，随着后续募投产能逐步落地，将为公司业务持续增长奠定坚实基础。发和生产基地基础上进行二期洁净厂房建设、配套设施及生产自动化管理系统建设，设计规模为2600平方米左右，项目建设周期为24个月。先进半导体设备的技术研发与改进项目：本项目研发内容主要包括面向28nm-10nm制程PECVD设备的多种工艺型号开发、面向10nm以下制程PECVD设备的平台架构研发及UVCure系统设备研发。通过在集成电路生产厂商进行生产线验证，实现产品的产业化，进一步提升产品技术水平和拓展产品应用领域，推动公司业务规模的持续增长，项目周期为36个月。ALD设备研发与产业化项目：拟通过开展系列技术研发，基于公司现有ALD设备技术基础，开发面向28nm-10nm制程的ALD设备平台架构，发展多种工艺机型，同步开发不同腔室数量的机台型号，满足逻辑芯片、存储芯片制造不同的工艺需求，并进行规模化量产，项目周期为36个月。二、薄膜沉积设备市场稳定增长，国产替代前景广阔2.1晶圆产能加速导入，半导体设备供不应求全球罕见的缺芯背景下，各大晶圆厂产能持续满载，晶圆厂优化产能和扩产并重，加紧拓展市场份额。全球晶圆厂扩产持续，晶圆产能持续增长。数量端：据Skvortsova统计，2022年全球有75个新建晶圆厂项目，其中62个计划于2023年建成，单2022年就有28个新晶圆厂开工建设，包括12寸晶圆厂23个和8寸晶圆厂5个，预计设备导入将集中于2022-2023年。产能端：根据Skvortsova数据，2021年全球12寸晶圆产能增长10%，预计2022年将继续增长11%，2023年增长8%，2024年增长9%。2021年8寸产能增长6%，预计2022年将增长5%，2023年增长3%，2024年增长2%。另预计2022年内存容量将增长7%，2023年增长3%，2024年增长5%。持续的产能扩建，将极大拉动对上游设备和材料的需求，为国内设备材企业快速发展奠定基础。受益于逻辑、存储、功率以及第三代半导体的大力扩产，中国大陆晶圆产能快速增长。逻辑端：中芯国际

2022年资本开支将达到50亿美元，将扩产13-15万片/月8寸等效晶圆；

华虹预计增加3万片/月12寸产能，2022年后半年将陆续进入设备招标期。存储端：长江存储和长鑫存储二期设备招标均已逐步进入高峰期，由于属于IDM类型企业，对国产设备接受程度更高，国产设备产线替代率业更高。第三代半导体：国内第三代半导体产线建设如火如荼，后续将有加速趋势。国产半导体设备已完成从0到1的产线验证阶段，后续将充分受益于国内设备需求释放，迎来从1到10的放量增长。全球半导体设备行业持续高景气。随着2020年中以来下游需求的集中释放，全球半导体行业进入高景气周期。受行业下游积极备货因素驱动，晶圆产能供不应求，各晶圆厂积极扩产，进而拉升半导体设备需求快速增长。据SEMI数据，2021年全球半导体设备销售额创历史新高达1026亿美元，同比大增44.0%。预计2022年将继续增长11.0%达到1143亿美元。同时根据SEAJ数据，2021年Q1-Q4全球半导体设备销量分别为236/248.7/268/278亿美元，同比+51.0%/+48.3%/+38.0%/+42.6%，环比+21.0%/+5.4%/+8.0%/+3.7%，连续5个季度创新高，行业景气度逐季走高。2.2薄膜设备市场空间稳定增长，需求占比持续提升受益行业高景气度，薄膜沉积设备市场持续增长。根据MaximizeMarketResearch数据统计，2017-2020年全球半导体薄膜沉积设备市场规模分别为125/145/155/172亿美元，年复合增长率为11.2%。另据SEMI产业数据，初步推算2021年薄膜设备市场份额为220亿美元，预计2022年将达230亿美元。薄膜制程工艺应用广泛，设备类型多样。薄膜制备工艺在超大规模集成电路技术中有着非常广泛的应用，按照其成膜方法可分为两大类：物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积

（CVD）。根据Gartner统计，2020年CVD设备市场规模约85亿美元，占薄膜沉积设备市场份额64%左右，其中LPCVD市场规模约15亿美元，ALD（原子层沉积）市场规模约17亿美元，据此初步测算2021年CVD、LPCVD和ALD市场规模分别为108/20/22亿美元。进一步划分，炉管类CVD设备占比14%；非炉管CVD设备占比86%，其中等离子体CVD占非炉管CVD设备63%，ALD占24%。未来，随着晶圆工艺制程的推进，等离子体沉积（PECVD）和原子层沉积（ALD）将贡献主要增长点，预计到2024年，等离子体CVD（PECVD）和ALD将分别占据薄膜沉积设备市场份额51%和19%。半导体行业整体高景气度，推升薄膜沉积设备需求增加。四大因素推动薄膜市场扩容：1）晶圆厂扩产带来设备需求增长；2）先进逻辑制程芯片的沉积工序增多，多重曝光技术拉动薄膜设备需求,目前基于EUV的7/5nm已成台积电营收主力，预计22年将投产3nm工艺；DRAM方面，据产业链消息，目前三星、SK海力士以及美光处于从1Y制程向1Z制程转换阶段，未来基于EUV的导入，制程将进一步延申至10nm；3）FLASH存储芯片级3DNAND成为主流，堆叠层数增加导致薄膜沉积工序增加；

4）芯片结构复杂化，由此导致各设备份额的变化。2.3技术不断突破，国产化率持续提升全球薄膜沉积设备处于高度垄断格局。从各细分市场来看，在CVD设备市场中，应用材料全球占比约30%，加上泛林半导体的21%和TEL的19%，三大厂商占据了全球70%的市场份额。在ALD设备市场中，ALD设备龙头TEL和ASM分别占据了31%和29%的市场份额，剩下40%的份额由其他厂商占据。在PVD设备市场中，应用材料则基本垄断了PVD市场，占85%的比重，处于绝对龙头地位。国产设备占比较低，国产替代任重道远。目前国内涉足薄膜沉积设备领域的公司包括拓荆科技、北方华创、中微公司以及盛美股份，从国内市场看，中国薄膜沉积设备龙头有北方华创和沈阳拓荆。其中，北方华创产品线覆盖CVD、PVD和ALD三类，沈阳拓荆主攻CVD和ALD，目前技术储备均达到28/14nm节点。但从国内设备存量市场来看，我国薄膜沉积设备国产化率仅为2%，98%的设备来源于进口。三、产品矩阵逐渐丰富，国产替代成效显著3.1PECVD设备：应用领域不断拓展，国产替代效果显著等离子增强型化学气相淀积（PECVD）是化学气相淀积的一种，沉积温度低是其最突出的优点。PECVD沉积的薄膜电学性能优良、衬底附着性以及台阶覆盖性极佳，使其在超大规模集成电路、光电器件、MEMS等领域具有广泛的应用。PECVD原理：PECVD技术是在低压力下，利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上（即样品放置的托盘）产生辉光放电，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的工艺气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，最终在样品表面形成固态薄膜。根据等离子体产生的原理进一步可以分为：射频增强等离子体化学气相沉积（RF-PECVD）、甚高频等离子体化学气相沉积（VHF-PECVD）、介质层阻挡放电增强化学气相沉积（DBD-PECVD）、微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积

（MWECR-PECVD）。PECVD设备主要由真空和压力控制系统、淀积系统、气体及流量控制、安全保护系统、计算机控制等部分组成。拓荆科技为产业化应用先锋，工艺覆盖广泛。拓荆科技是国内唯一一家产业化应用的集成电路PECVD设备厂商，已配适180-14nm逻辑芯片、19/17nmDRAM及64/128层FLASH制造工艺需求，产品能够兼容SiO2、SiN、SiON、BPSG、PSG、TEOS、LokⅠ、LokⅡ、ACHM、ADCⅠ等多种反应材料。公司针对下游对于不同材料薄膜PECVD设备的需求，已研发并生产16种不同工艺型号的PECVD设备。国产替代效果显著。公司PECVD设备以12英寸产品为主，包括PF-300T、PF-300TeX、PF-300TpX、NF-300H，8英寸产品为辅，主要型号为PF-200T。性能对标国际一线厂商应用材料和泛林半导体，国内处于领先地位。据公开招标信息统计，2019-2020年长江存储、上海华力、无锡华虹以及上海积塔等4家厂商PECVD设备招标数量中，拓荆科技合计占比约17%，单就上海积塔产线市占率可达60%以上，国产设备市占率显著提升。3.2ALD设备：制程工艺持续推进，市场规模稳定增长原子层沉积（atomiclayerdeposition,ALD）是通过将气相前驱体及反应物脉冲交替通入反应腔并在基底上发生表面化学反应形成薄膜的一种方法，通过自限制性的前驱体交替饱和反应获得厚度、组分、形貌及结构在纳米尺度上精准可控的薄膜。该方法对基材不设限，适用于具有高深宽比或复杂三维结构的材料。采用ALD制备的薄膜具有高致密性（无针孔）、高保形性及大面积均匀性等优异性能，被广泛应用在HKMG、DoublePattern、Dielectric、MEMS、Memory等多个领域。1）通过调节反应循环次数精确控制薄膜厚度，形成原子级厚度的薄膜；2）薄膜沉积温度友好（RT~400℃）；3）可广泛适用于各种形状的衬底，在高深宽比结构及复杂三维结构中可生成保形性极好的薄膜；4）前驱体或反应物是饱和的化学吸附，能保证生成大面积均匀性薄膜；5）基于自限制特性，ALD过程不需要控制前驱体或反应物流量的均一性；

6）薄膜光滑、致密、无针孔；7）适合界面修饰和制备多组元纳米叠层结构等。ALD工艺具有显著优势：虽然与CVD相比，ALD存在产出低、成本高的缺点，然而ALD技术对高深宽比沟槽孔洞保形性填充的能力强，提供了对组成、厚度精确到原子层尺度的稳定控制，特别是对界面、掺杂和台阶覆盖率的调控是新一代半导体工艺迫切需要的。从高介电常数材料的生长及其表现出的优越性能方面考虑，ALD是比磁控溅射、脉冲激光沉积、溶胶凝胶、CVD等更适合的技术。晶圆工艺制程持续推进，产业应用大势所趋：2022年，尖端半导体企业已计划投入生产3纳米工艺，竞争高度已达到2nm；据Gartner预计，2025年后，晶体管微缩化进入埃米尺度，ALD高k栅介质和金属栅材料的应用，预计可延长摩尔定律至少10年，此外新的器件结构和新沟道材料的引入，使得场效应晶体管器件继续沿用成为可能。而ALD制备在这些新型器件中，扮演了不可或缺的角色。市场规模持续增长。据Gartner数据，受益于先进制程GAA应用和存储器超深宽比薄膜技术需求，单片ALD设备市场规模将从2021年22亿美元增长至2025年34亿美元左右。其中单先进制程FinFET向GAA工艺转换即可推动ALD设备和EPI设备市场增加12亿美元。另根据MaximizeMarketResearch预测，2025年全球半导体薄膜沉积设备市场规模将达到340亿美元，年均复合增长率13%以上。届时ALD设备市场规模