半导体设备行业之芯源微研究报告：涂胶显影设备国产“破局者”

半导体设备行业之芯源微研究报告：涂胶显影设备国产“破局者”1.稀缺国产涂胶显影设备供应商，业绩进入高速增长期1.1.本土涂胶显影设备龙头，产品供货知名半导体客户芯源微成立于2002年，专业从事光刻工序涂胶显影设备、单片式湿法设备等半导体专用设备的研发、生产和销售，并提供半导体装备与工艺整体解决方案。公司生产的涂胶显影设备成功打破国外垄断，填补国内空白。经过多年技术研发，公司已在集成电路后道先进封装&前道晶圆加工、LED芯片制造等领域取得重要突破，曾承担“凸点封装涂胶显影、单片湿法刻蚀设备的开发与产业化”和“300mm晶圆匀胶显影设备研发”两项“02重大专项”。2011年公司被评定为“国家高新技术企业”、2013年获认省级企业技术中心，并先后荣获“国家级知识产权优势企业”、“2018年中国半导体设备五强企业”、“全国第一批专精特新‘小巨人’”等荣誉称号。公司主营产品包含光刻工序涂胶显影设备和单片式湿法设备两大类，可用于8/12英寸单晶圆处理（如集成电路制造前道晶圆加工&后道先进封装环节）及6英寸及以下单晶圆处理（如化合物半导体、MEMS、LED芯片制造等环节）。①光刻工序涂胶显影设备：主要包含涂胶/显影机、喷胶机，可与光刻机联机/独立作业，涵盖LED芯片制造、集成电路后道先进封装和前道晶圆加工的I-line、KrF、ArF等制程工艺。②单片式湿法设备：主要包括清洗机、去胶机和湿法刻蚀机，适用于前道晶圆加工的清洗，以及后道先进封装的Bumping制备、WLCSP封装、Fanout封装等的清洗、去胶和刻蚀工艺。涂胶显影设备为公司主要收入来源，前道订单占比持续提升。①若按产品类型划分：

2020年公司光刻工序涂胶显影设备收入占比高达71.79%，构成收入主体；2016-2019年单片式湿法设备快速放量，对应收入占比持续提升，2019年达到44.78%，2020年出现较大幅度下滑，主要系去胶机收入有所下降所致。②若按应用领域划分，后道先进封装仍为公司主要下游，随着技术突破&产品体系完善，公司快速导入前道晶圆加工、OLED、化合物半导体、MEMS等领域。特别的，2019H1公司正式切入集成电路前道领域，实现收入724.42万元，占主营收入比重达到11.03%。截至2021年Q1，公司在手订单达到11.08亿元，其中前道清洗&Track在手订单占比47%，占比提升显著。受益产品体系日益完善，供货国内外知名半导体客户。①后道先进封装领域：公司长期绑定台积电、华为、长电科技、华天科技等集成电路龙头企业；②前道晶圆加工领域：1）公司涂胶显影设备陆续取得客户验证，已获得上海华力、长江存储、武汉新芯、中芯绍兴等多个客户订单；2）公司前道SpinScrubber清洗机已通过中芯国际、上海华力、厦门士兰集科等客户验证，并获得国内多家Fab厂批量重复订单；③公司正由后道先进封装&LED拓展至MEMS、化合物、功率器件、特种工艺等领域，下游客户覆盖华为、华灿光电、厦门士兰集科、中芯绍兴、上海积塔等。1.2.高度重视研发端投入，夯实公司核心竞争力背靠中科院资源，为公司产品技术领先性打下坚实基础。从股权结构上来看，公司背靠中科院沈自所，无实际控制人，截至2021Q3，中科院沈自所仍直接持有公司12.50%股权，长期为公司提供科研资源支持。此外，公司董事长&总经理宗润福先生曾于中科院沈自所任职14年，曾获得国家科技重大专项突出贡献奖，享受国务院政府特殊津贴，拥有多年半导体一线研发经历，仍为公司第一核心技术人员。公司持续加大研发投入，积极进行前瞻性研发布局。①2017-2020年公司研发费用CAGR高达31.97%，2021Q1-Q3达到0.69亿元，同比+191.58%，研发投入加速扩张；

②2018-2019年公司研发费用率明显高于盛美上海、中微公司、北方华创等本土同行，2020年开始受益规模效应显现，公司研发费用率有所下降，但仍常年高于10%。此外，公司高度重视研发团队建设&高端人才储备。截至2021H1，公司研发人员达到166人，同比+66%，公司研发团队正在快速扩建，其中硕士及以上学历占比高达46.99%，公司高端人才优势同样显著。横向对比本土同行，2021H1公司研发人员占比为34.58%，略低于盛美上海和中微公司，但2019-2020年明显高于北方华创。为建立长效激励机制，2021年公司再次公告股权激励计划，拟向激励对象授予81.25万股限制性股票，其中首次授予65万股，激励对象多为核心技术人员，有望充分调动核心技术团队积极性，再次反映出公司对技术团队建设的高度重视。在持续性高研发投入下，公司已在光刻工序涂胶显影设备&单片式湿法设备领域形成了较为完善的技术储备，核心技术包括光刻工艺胶膜均匀涂敷技术、不规则晶圆表面喷涂技术、精细化显影技术、内部微环境精确控制技术等，其中多项已达国际先进水平。1.3.订单充足确保短期业绩，产能扩充打开成长瓶颈受益半导体设备国产化浪潮&前道产品拓展，公司收入规模快速扩张。2020年起公司收入端进入高速增长期，2021Q1-Q3实现营收5.47亿元，同比+158.20%，加速扩张，主要系：①2020年以来半导体景气度积极向好，叠加晶圆产能东移&政策扶持，国产半导体设备进入黄金发展期；②公司积极拓展产品系列，前道涂胶显影设备&SpinScrubber清洗机等陆续取得客户认证，带动订单快速增长，为公司业绩提升提供保障。2016年公司归母净利润仅为0.05亿元，2020年达到0.49亿元，期间CAGR高达77.41%，远高于同期收入端增速（22.18%），侧面反映出公司盈利能力提升。2021Q1-Q3公司实现归母净利润0.53亿元，同比+18.80%，延续持续上升态势。进一步分析发现，2016年公司销售净利率仅为3.34%，2017年大幅提升，同比+10.49pct，而后保持相对稳定，2020年达到14.85%。2021Q1-Q3公司销售净利率出现一定下滑，下面将从毛利率端及费用端进行详细分析。在毛利率端，收入结构改变&湿法设备毛利率波动，2020年起公司综合毛利率有所下滑。分产品来看：①公司光刻工序涂胶显影设备毛利率长期稳定在40%以上，奠定了公司综合毛利率中枢；②公司单片式湿法设备毛利率常年高于涂胶显影设备，2018-2019年单片式湿法设备收入占比提升，是公司综合毛利率上升的主要原因。2020年起公司综合毛利率出现一定下滑，一方面系涂胶显影设备收入占比提升，另一方面系去胶机收入下降，叠加前道清洗设备处于市场导入前期，公司单片式湿法设备毛利率有所下滑。在费用端，规模效应下公司控费能力明显提升。2020年以来随着收入规模快速增长，公司规模效应逐步显现，2021Q1-Q3公司期间费用率下降至33.30%，同比-4.43pct，与盛美上海、北方华创、中微公司等本土同行基本处于同一水平。特别的，由于2020年公司受地方政府上市补贴，2020年公司营业外收入高达0.18亿元，2021Q1-Q3大幅减少至17.60万元，是2021Q1-Q3公司净利率明显下降的主要原因之一。短期来看，公司在手订单充足，将保障2022年业绩继续高增长。①截至2021Q3，公司合同负债与存货分别达到2.88亿元和8.50亿元，分别较2020年底增长117.58%和111.19%；②具体来看，截至2021Q3，公司在手订单达到13.31亿元，较2020年末增长73.44%，其中2021Q1-Q3前道/后道先进封装设备新签订单分别为3.10/3.62亿元，分别同比+221.50%和+217.52%，均实现大幅度增长。后续随着前道涂胶显影设备以及清洗机研发取得进展，公司预计未来新增前道设备订单仍将呈现快速增长趋势。2.半导体设备行业景气度延续，涂胶显影设备国产替代空间广阔2.1.涂胶显影为光刻系统核心配套设备，应用领域广阔涂胶显影设备与光刻机紧密协作，是光刻工序中的核心设备。涂胶显影设备主要包括涂胶机、喷胶机和显影机，其中涂胶机&喷胶机应用于曝光前光刻胶涂覆，显影机应用于曝光后图形显影。涂胶显影设备分别连接光刻机的输入&输出端口，直接影响光刻图形质量&缺陷控制，并对后续的蚀刻、离子注入等工序中的图形转移也有较大影响。根据是否与光刻机联机，涂胶显影设备可分为Offline与Inline两大类，其中Offline多用于早期集成电路&低端制造工艺。随着集成电路制造工艺自动化程度提升，8英寸及以上的大型生产线中的涂胶显影设备一般均与光刻机联机作业（Inline），通过机械手使晶圆在各系统间传输，进而完成光刻胶涂覆、固化、显影、坚膜等工艺过程。作为光刻机的“重要搭档”，涂胶显影设备应用领域广阔，现已广泛应用于集成电路、OLED、LED、化合物半导体&功率器件等先进制造领域。在集成电路领域，涂胶显影是前道晶圆加工&后道先进封装环节的重要设备。①前道晶圆加工：以8/12英寸设备为主，主要与光刻机配合完成晶圆加工过程中的精细光刻工艺流程，对设备精度要求极高；②后道先进封装：主要用于Bumping、WLCSP、Fanout等后道先进封装技术的涂胶、显影等工序，对设备精度的要求低于前道晶圆加工。2.2.半导体设备行业景气度延续，涂胶显影设备需求持续提升2.2.1.晶圆产能东移背景下，前道涂胶显影市场空间持续提升据SEMI数据统计，2020年全球晶圆加工设备销售额达到612亿美元，在半导体设备销售额中占比高达86%。具体来看，在晶圆加工设备中，薄膜沉积、光刻机、刻蚀设备等构成半导体设备价值中心，而涂胶显影设备价值量占比相对较低，2019年约为4%。全球范围内来看，受益半导体行业景气度提升，前道涂胶显影设备市场需求稳步提升。若我们以SEMI披露的全球半导体设备销售额为基准，假设涂胶显影设备销售额占比稳定在4%，则我们估算2020年全球前道涂胶显影设备市场规模约为28.44亿美元。作为全球半导体设备市场重要的增长点之一，SEMI数据显示2020年中国大陆半导体设备销售额全球占比达到26.33%，若我们假设中国大陆前道涂胶显影设备销售额全球占比同样为26.33%，则对应2020年市场规模可达7.49亿美元。短期来看，受益晶圆产能东移，中国大陆对前道涂胶显影设备的需求同样呈现持续提升态势。①在2017-2020年全球投产的62座晶圆厂中，有26座位于中国大陆，占比高达42%，中国大陆已成为全球晶圆新增产能中心；②中国大陆晶圆产能全球占比仍处低位，晶圆厂扩建力度有望延续，SEMI预估在2021-2022年全球新建的29座晶圆厂中，将有8座位于中国大陆，本土市场对于前道涂胶显影设备的需求有望持续放量。据公司招股书披露，2018年中国大区（含中国台湾地区）前道涂胶显影设备销售额为8.96亿美元，2023年有望达到10.26亿美元。中长期来看，在技术升级背景下，芯片制程增加&结构复杂化，对光刻工序的需求量和技术难度均在明显提升，市场对于前道涂胶显影设备的需求有望实现量价齐升。①半导体工艺节点正逐步迈向28nm以下先进制程，叠加3DNAND等立体结构芯片放量，晶圆制造过程中光刻工序循环次数将明显增加，进而带动涂胶显影次数提升；②另一方面，先进制程下光刻加工线宽明显下降，为保障光刻机高效工作，光刻胶旋涂控制和显影操作的技术难度均大幅提升，对应涂胶显影设备的单位价值量也将明显上升。2.2.2.受益先进封装渗透率提升，后道涂胶显影具备较大成长弹性全球范围内来看，相较前道晶圆加工，后道先进封装对于涂胶显影设备的需求量明显偏低。据VLSI数据，2018年全球后道涂胶显影设备销售额仅约0.87亿美元，明显低于前道晶圆加工。①这一方面系光刻并非后道封装必备工序，据Yole统计，2019年全球先进封装市场规模在整体封装市场中的占比仅约42.6%，故后道封装对于涂胶显影的需求量明显低于前道；②另一方面系先进封装对于光刻加工的精密度要求较低，故适用于后道先进封装的涂胶显影设备的单位价值量也要明显低于前道晶圆加工。但是相较而言，后道先进封装对涂胶显影设备的需求具备更大成长弹性。据VLSI数据，2015-2018年全球后道涂胶显影设备销售额CAGR高达44.22%，明显高于同期前道CAGR（20.90%），主要系全球先进封装正处于加速渗透阶段。展望未来，先进制程背景下，对封装工艺的需求同样量价齐升，全球封装产业有望加速向先进封装转型，将催生大量后道涂胶显影设备的市场需求。对于中国大陆市场，先进封装渗透率更低，涂胶显影设备成长空间更大。2020年中国大陆先进封装市场规模为328.6亿元，2011-2020年CAGR达到26.29%，明显高于封测市场整体增速（2011-2020年市场规模CAGR为10.92%）。但据中国半导体行业协会数据，2020年中国大陆封测市场规模高达2478.9亿元（含测试），相较而言，中国大陆先进封装渗透率明显低于全球平均水平，仍具备较大提升空间。2.3.全球涂胶显影市场被TEL高度垄断，进口替代空间广阔全球范围来看，涂胶显影设备市场高度集中，日本TEL一家独大。在光刻工序涂胶显影设备领域，日本仍处于全球领先地位，包括日本TEL、日本DNS（Screen）等，均主要聚焦在前道晶圆加工领域，其中TEL占据全球87%市场份额，在我国市占率更是高达90%以上，主导地位显著。作为本土稀缺的涂胶显影设备供应商，公司在本土市场已经取得一定突破，市场份额约为4%，具备广阔的国产化替代空间。3.前道产品线持续丰富完善，公司成长空间进一步打开3.1.小尺寸涂胶显影技术成熟，积极拓展新应用领域作为重要的小尺寸图案加工方式，涂胶显影还广泛应用于OLED、LED芯片、功率器件等领域。①OLED：以8/12英寸设备为主，主要应用于TFT阵列加工中一次光刻和二次光刻的涂胶、显影；②LED：以6英寸及以下设备为主，主要应用于LED芯片图形化蓝宝石（PSS）衬底制备和LED芯片晶圆处理；③化合物半导体&功率器件：

以6英寸及以下设备为主，主要用于外延衬底上图形加工过程中的涂胶/显影工序。展望未来，在5G、新能源汽车、工控、可穿戴电子等行业高景气度背景下，MiniLED、OLED、功率器件等需求旺盛，将催生大量小尺寸涂胶显影设备的市场需求。①MiniLED：在显示终端、可穿戴设备等领域应用广阔，即将进入高速发展期，据GGII预估，2020年我国MiniLED市场规模约37.8亿元，2026年有望达到431亿元，期间CAGR高达50%；②功率半导体：在华润微、闻泰科技等企业引领下，国产中高端MOSFET量产进度正在加速推进，同时新能源汽车也将带动广阔的IGBT市场需求。基于在后道先进封装领域累计的产业&技术基础，公司积极拓展小尺寸涂胶显影设备应用领域，现已成功涵盖OLED、化合物半导体、MEMS、功率器件等行业。具体来看，公司已在小尺寸领域累积了丰富的客户资源，并逐步体现在收入之中。①在LED、化合物半导体、MEMS、功率半导体等行业，公司已成功覆盖华为、华灿光电、厦门士兰集科、中芯绍兴、上海积塔等主流客户群体；②反映到收入端，2016年以来公司对后道先进封装领域的收入占比明显下降，2019H1分别在OLED和化合物半导体领域实现收入1411.85和545.13万元。我们认为，随着下游需求持续提升，公司在OLED、化合物半导体、MEMS等领域有望保持快速增长的发展态势。3.2.前道涂胶显影已取得历史性突破，定增加码高端产品打开空间如前文所言，2021年全球适用于前道晶圆加工和后道先进封装的涂胶显影设备市场规模分别约为38.12和0.98亿美元。由此可见，在集成电路领域，前道晶圆加工才是涂胶显影设备的主要竞争市场，但长期被日本TEL垄断，进口替代空间广阔。进一步分析，以公司部分已有产品系列为例，若仅考虑前道Off-line（Barc及PI）工艺机台和前道I-line工艺机台，我们预计2021-2022年全球市场空间就分别达到13.34和14.00亿美元，远高于后道涂胶显影设备。此外，更高制程的Arf+Krf、Arfi工艺机台占据了更大的市场份额。在后道技术基础之上，公司积极开拓前道涂胶显影设备，并已取得历史性突破。2018年下半年公司前道晶圆加工涂胶显影设备已分别发往上海华力、长江存储进行工艺验证，其中发往上海华力的机台为前道Barc（抗反射层）涂胶设备，可满足客户28nm技术节点加工要求，并已于2019M9通过工艺验证并确认收入；此外，公司前道I-line涂胶显影机已在长江存储进行工艺验证，可满足客户0.18μm技术节点加工工艺。在此基础之上，公司前道客户群体正在不断扩大。截至2021H1，公司已陆续获得上海华力、长江存储、武汉新芯、中芯绍兴、厦门士兰集科、上海积塔、株洲中车、青岛芯恩、中芯宁波、昆明京东方等前道客户的涂胶显影设备订单。2021年募投项目重点加码前道涂胶显影，将进一步推进前道产业化进程。2021M11公司拟发行股票募集资金不超过10亿元，主要用于“上海临港研发及产业化项目”和

“高端晶圆处理设备产业化项目（二期）”，二者均对前道涂胶显影进行重点布局。在前道领域，根据主流光刻工艺的技术路线，公司还将以Offline机台（前道Barc和PI）为基点，逐步实现KrF、ArF、浸没式等技术要求更高的Inline机台的研发与生产，进一步丰富产品系列，同时打开更大的市场空间。具体来看，通过此次募投项目的实施，公司有望实现多品类Inline机台的产业化突破，公司预计达产后年销售额可达10.92亿元，将彻底打开公司在前道涂胶显影设备领域的成长空间。3.3.切入前道清洗设备领域，有望成为第二成长曲线公司单片式湿法设备为主要包括清洗设备、湿法刻蚀设备、去胶设备等，仍主要应用于后道封装领域。特别的，清洗设备在半导体设备中价值量占比较高，较易国产化，公司已经取得前道清洗设备的产业化突破，具备较大发展潜力，以下将详细分析。半导体清洗设备应用广泛，是不输涂胶显影设备的大市场。清洗贯穿半导体全产业链，据盛美上海招股书披露，清洗步骤数量约占芯片制造工序步骤的30%以上，为第一大工序；参照上文数据，在晶圆制造设备中，清洗设备市场规模占比约5%，高于涂胶显影设备（4%）。由此可见，清洗设备是不输涂胶显影设备的天然大市场，2020年全球半导体清洗设备市场规模达到36.1亿美元，并有望在先进制程下实现量价齐升。相较其他环节，清洗设备较易率先实现全面国产化，2030年国产化率目标将达40%~45%。核心在于相比光刻、薄膜沉积、刻蚀等工艺，清洗技术壁垒相对较低：①定性来看，清洗主要用于杂质去除，本质上属于类辅助工序，并未涉及材料精细加工过程；②侧面分析，清洗步骤占芯片制造总工序30%以上，但价值量占比仅为5%。此外，半导体清洗设备多技术路径并存，优势各异，使得本土企业可以通过差异化研发方式进行技术追赶，从而实现对海外企业的弯道超车，盛美已经是该逻辑的践行者。与涂胶显影设备类似，公司清洗设备同样仍主要应用于后道封装领域。与大部分同行竞争对手的技术路线不同，公司清洗设备主要基于二流体精准控制气体流量，进而通过物理方式去除颗粒物，可应用于先进封装的Bumping制备工艺、WLCSP封装工艺、Fanout封装工艺等领域，并适用于MEMS、LED、OLED等行业。前道晶圆加工对于清洗要求极高，对应清洗设备的需求量和单位价值量明显高于后道封装，故前道清洗设备同样为清洗设备的主要赛道。在前道领域，公司现已研发出SpinScrubber单片式物理清洗设备，已达到国际先进水平，成功实现进口替代。对于前道物理清洗机，公司已掌握内部微环境控制、晶圆双面颗粒清洗、二流体低损伤清洗等关键技术，部分技术已达国际先进水平。截至2021H1，公司前道物理清洗机已在中芯国际、上海华力、厦门士兰集科、青岛芯恩、上海积塔、武汉新芯等厂商通过验证，并获得国内多家Fab厂商的批量重复订单。我们认为，SpinScrubber的产业化突破，标志着公司已正式切入前道清洗设备领域。在此基础之上，2021年公司募投加码单片式化学清洗机，将扩大公司在前道清洗领域的市场覆盖率。相比物理清洗机，化学清洗机可适用多种清洗液，覆盖的工艺环节更加广泛，可应用于更高工艺等级的前道晶圆制造领域。公司