北方华创研究报告“北”辰“星”拱方兴未艾

北方华创研究报告-“北”辰“星”拱方兴未艾北方华创：国营半导体设备生力军北方华创科技集团股份有限公司（简称“北方华创”，股票代码：002371）是我国优秀的平台型设备企业，主营业务由4个核心事业群构成，分别为：半导体装备、真空装备、新能源锂电装备及精密元器件，产品覆盖半导体、新能源、新材料等领域。历史沿革：兼收并蓄、“北”辰“星”拱纵观北方华创发展历史，是中国电子行业内部整合、自力更生的缩影，也是我国科技产业升级的缩影，大致可分为三个阶段：国营电子企业共同出资，深度布局模集成电路制造设备、混合集成电路和电子元件。1999年，国营700厂、706厂、707厂、718厂、797厂、798厂、北京电子动力公司及北京电子城有限责任公司共同出资成立了北京七星联发电子有限责任公司。2000年，原六厂在七星联发基础上增资重组为七星集团。2001年，由七星集团作为主发起人，以经营性资产出资，发起设立北京七星华创电子股份有限公司。强强联合，战略重组形成优势互补。2016年，北京七星华创电子股份有限公司（以下简称“七星电子”）和北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司（以下简称“北方微电子”）战略重组，并于2017年更名为北方华创科技集团股份有限公司，即北方华创。在半导体设备领域，七星电子掌握了半导体集成电路制造工艺方面的薄膜制备工艺、清洗工艺、精密气体质量控制、真空、热工和软件控制等核心技术；北方微电子以高端集成电路装备为主业，重点发展刻蚀机、PVD和CVD三大类集成电路设备；二者优势互补、强强联合，铸就了我国半导体设备产业上的一颗明珠。收购海外资产，增强平台化竞争能力，迈入国产半导体设备收获期。2018年，北方华创

完成了对美国公司AkrionSystemsLLC的收购，该公司在半导体湿法清洗技术领域拥有多年的技术积累和客户基础，全球范围内有千余台设备应用在各类用户生产现场，每年活跃客户数量数十家。收购完成后，公司在清洗领域的布局得到强化。股权结构：产业布局清晰明了，股权激励凝聚人心国资背景，股权结构集中且稳定，产业布局清晰明了。北京电子控股有限责任公司为北方华创的实际控制人，直接持有公司9.5%的股份，通过其全资子公司北京七星华电科技集团有限公司间接持股33.8%，公司为国资背景，架构稳定，有利于长期发展。从产业布局的角度来看，北方华创目前下属五家全资子公司，公司间业务划分较为清晰，各司其职。在股权激励方面，北方华创作为国有控股企业，步伐也较为领先。2018年，北方华创通过了首期股权激励方案，涵盖275名核心技术人员及66名管理骨干，2019年公司又推出二期股权激励方案。经过一系列激励措施，北方华创核心人员流失率从15%下降至2%，有效增强公司凝聚力。财务状况：两个指标提前指引，业绩可观测性强收入、业绩高速增长，净利率持续上行。近年来随着公司产业布局逐渐完善，技术工业不断升级，公司业绩呈现爆发态势。2021年，公司实现营业收入96.83亿元，归母净利润10.77亿元，2017-2021年年复合增长率分别高达44.47%、70.99%。毛利率及净利率方面，2017年以来，公司毛利率较为稳定，受益于规模增长，公司费用率有所下降，净利率持续上行。合同负债、预收账款和存货指标快速上涨，预示公司未来业绩高确定性。公司近几年营收状况持续向好，同时合同负债及预收账款也表明公司订单充裕，预示着未来业绩的高度确定性。另一方面，由于半导体设备多为以销定产的模式，较高的库存也反映出公司积极储备原材料以应对未来生产，同时库存成品也表明公司拥有较多交付途中的设备。半导体设备：市场高速成长，国产化全面推进半导体设备泛指用于加工、制造各类集成电路产品所需的专用设备，属于集成电路产业链上游支撑环节，常可分为前道工艺设备（芯片制造）和后道工艺设备（芯片封装测试）两大类。其中，芯片制造主要包括六个工艺步骤，分别为：热处理、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积和机械抛光，这六大工艺所对应的前道工艺设备分别是快速热处理/氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀/去胶设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等。封装测试工序则包括减薄、划片、测试、分选等。全球半导体设备市场维持高速增长，自给率稳中有升。据日本半导体制造装置协会统计，2021年全球半导体设备销售额为1026.4亿美元，其中，中国大陆地区半导体设备销售额为296.3亿美元。单季度来看，自2020年第一季度开始，全球半导体设备销售额已连续多个季度实现环比正增长，同时国内半导体设备销售额与进口额之间的差值不断扩大，也侧面反映出我国半导体设备自给率快速提升。市场格局：设备种类繁多，国内企业齐头并进半导体设备是我国科技产业“卡脖子”的关键环节，因此国内半导体企业目前仍处于避免竞争，并共同推进半导体设备国产化的阶段。分设备类型来看：热处理设备：

热处理过程主要有氧化、扩散和退火三个步骤。其中，氧化工艺是将硅片在氧化环境中加热到900~1100度的高温，在硅片表面上生长一层均匀的二氧化硅薄膜；根据所用氧化剂的不同，氧化可分为水汽氧化、干氧氧化和湿氧氧化；主要用到的设备是氧化炉。扩散工艺是在硅片表面掺杂三价或五价元素，控制半导体中特定区域内杂质的类型、浓度和PN结等。退火工艺则是在离子注入以后，用以恢复晶体的结构和消除缺陷。2020年全球热处理设备市场规模合计15.37亿美元，其中氧化/扩散设备市场规模约5.52亿美元，2025年氧化/扩散设备市场规模有望达到7.10亿美元。薄膜沉积设备：

薄膜沉积技术是将由能量激活形成的原子、离子、活性反应基团等在衬底表面进行吸附并形成薄膜的设备，薄膜厚度在几微米至几纳米不等。在晶圆制造过程中，薄膜沉积用于在硅片上制作出晶体管并连接成电路，也可用于形成隔离介质层。薄膜沉积技术主要有物理气相沉积、化学气相沉积和原子层沉积。从原理上来看：物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition，PVD）是指在真空条件下用物理的方法使镀膜材料气化成原子或分子，从而在衬底表面沉积成膜的方法，因材料纯度佳、品质稳定、速度快、成本较低，主要用于金属薄膜的沉积。国内主要由北方华创供应该类型设备，且认可度较高。化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition，CVD）是通过化学反应的方式，利用加热、等离子或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术，是一种通过气体混合的化学反应在硅片表面沉积薄膜的工艺，可应用于绝缘薄膜、硬掩模层以及金属膜层的沉积。常用的化学薄膜沉积设备主要分为四种：常压化学气相沉积（APCVD）、低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子体增强化学气相沉积设备（PECVD）、次常压化学气相沉积（SACVD）。在集成电路加工领域，北方华创主要供应LPCVD，拓荆科技主要供应PECVD和SACVD。原子层沉积（AtomicLayerDeposition，ALD）设备是一种可以将反应材料以单原子膜形式通过循环反应逐层沉积在基片表面，形成对复杂形貌的基底表面全覆盖成膜的专用设备。由于ALD设备可以实现高深宽比、极窄沟槽开口的优异台阶覆盖率及精确薄膜厚度控制，实现了芯片制造工艺中关键尺寸的精度控制，在结构复杂、薄膜厚度要求精准的先进逻辑芯片、DRAM和3DNAND制造中，ALD是必不可少的核心设备之一。由于该类型设备出现较晚，国内诸多企业均有布局研发，包括：北方华创、拓荆科技、屹唐半导体及中微公司等。薄膜沉积作为晶圆加工的三大步骤之一，其市场规模增速较快。据MaximizeMarketResearch数据，2017年全球半导体薄膜沉积市场规模约为125亿美元，预计到2025年将达到340亿美元，CAGR达到13.3%。光刻机：光刻机是芯片制造中的核心设备。光刻机的工作原理是通过一系列的光源能量、形状控制手段，将光束透射过画着线路图的掩模，经物镜补偿各种光学误差，将线路图成比例缩小后映射到硅片上，然后使用化学方法显影，得到刻在硅片上的电路图。目前，全球光刻机市场的主要企业即ASML，尼康和佳能，国内企业仍处于较为落后的阶段。刻蚀设备：刻蚀是光刻工艺之后重现掩膜图案的关键步骤。刻蚀是把经曝光、显影后光刻胶微图形中下层材料的裸露部分去掉，从而在下层材料上重现与光刻胶相同的图形。光刻机相当于画匠，而刻蚀机是雕工，前者在硅片绘制出一张电路图，后者依照电路图雕刻线路，腐蚀和去除不需要的部分。刻蚀主要考虑的参数有刻蚀速率、刻蚀剖面（各向同性/各向异性）、刻蚀偏差、选择比（对两种不同材料刻蚀速率的比值大小）、均匀性、残留物等。刻蚀的材质包括硅及硅化物、氧化硅、氮化硅、金属及合金、光刻胶等。通过有针对性的对特定材质进行刻蚀，才能使得晶圆制造不同的步骤所制造的电路之间相互影响降至最低，使芯片产品具有良好的性能。从工艺上来看，刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀两种。干法刻蚀是利用反应气体与等离子体进行刻蚀，让等离子体与薄膜发生反应或直接轰击薄膜，使之被腐蚀；湿法刻蚀是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀。当前，集成电路制造领域主要使用干法刻蚀。根据被刻蚀材料的类型，干法刻蚀主要分为导体刻蚀、介质刻蚀两种，导体刻蚀又分为硅刻蚀和金属刻蚀。不同的刻蚀材质所使用的刻蚀机差距较大。目前刻蚀机主要使用的等离子体生成方式包括电容耦合（CapacitivelyCoupledPlasma，CCP）以及电感耦合

（InductivelyCoupledPlasma，ICP）。而由于不同方式技术特点的不同，他们在下游擅长的应用领域上也有区分。CCP技术能量较高、但可调节性差，适合刻蚀较硬的介质材料（包括金属）；ICP能量低但可控性强，适合刻蚀单晶硅、多晶硅等硬度不高或较薄的材料。从市场规模上来看，2020年全球干法刻蚀设备市场规模为136.89亿美元，预计到2025年将增长至181.85亿美元，年复合增长率约为5.84%。去胶设备：去胶工艺可分为湿法去胶和干法去胶两类，湿法去胶使用溶剂对光刻胶等进行溶解。容易对晶圆表面产生损伤；干法去胶可视为等离子刻蚀技术的延伸，主要通过等离子体和薄膜材料的化学反应完成，反应过程中不损坏任何表面材料，是目前的主流工艺。2020年全球集成电路干法去胶设备市场规模为5.37亿美元，预计2025年市场规模为6.99亿美元。从竞争格局上来看，2020年，国内企业屹唐半导体凭借市占率全球第一，达到31.29%；此外，北方华创干法去胶设备方面也有布局，其中，北方华创在全球市占率达到1.66%。清洗设备：根据清洗介质的不同，目前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，晶圆制造产线上通常以湿法清洗为主。细分设备市场层面，先进制程产线中单片清洗设备占据市场主流，而成熟制程的产线中槽式清洗设备占有较大的市场份额。目前，中国大陆已有数家企业可提供半导体清洗设备，主要是盛美半导体、北方华创、芯源微及至纯科技四家公司，各自专注的领域有所差异。全球半导体清洗设备市场成长性回归，国产化率仍处于较低水平。市场规模层面，2020年全球半导体清洗设备市场规模为25.39亿美元，预计2024年随着半导体行业的发展，半导体清洗设备市场规模将达到31.93亿美元。从竞争格局的角度来看，据华经产业研究院数据，全球单片清洗设备市场由DNS、TEL、LAM和SEMES四家企业垄断，2020年国内盛美上海占据全球4%的市场份额。离子注入机：离子注入机是高压小型加速器中的一种，它将由离子源中得的离子加速为几百千电子伏能量的离子束流，一般用于半导体、光伏等领域的材料离子注入，还可用于金属材料表面改性和制膜等。按能量范围不同，离子注入机主要分为三种：低能大束流离子注入机、高能离子注入机和中低束离子注入机，且三种离子注入机的运行原理基本相似。目前，使用最广泛的是低能大束流离子注入机，其余两种离子注入机用量较少。2020年我国集成电路领域离子注入机市场规模达到43.24亿元，各领域离子注入机总需求量为256台，其中国内企业产量为26台，国产化率仍处于较低水平。驱动因素：产业升级确立成长性，国产替代赋予确定性半导体产业链向中国大陆