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(报告出品方:广发证券)

一、封装环节为半导体市场不可或缺的一环

(一)封测设备价值量占比稳定,封测环节能较早反映下游景气度

半导体行业近年快速发展。近年来,下游产业新技术、新产品快速发展,正迎来市 场快速增长期。5G手机、新能源汽车、工业电子等包含的半导体产品数量较传统产 品大比例提高;人工智能、可穿戴设备和物联网等新业态的出现,对于半导体产品 产生新需求。根据SIA、WSTS的统计,2022年全球半导体行业收入为6250亿美元, 同比+12%。

封装属于半导体制造后道工艺,设备价值量占比较稳定。半导体制造工艺可分为前 道晶圆制造和后道封装测试,封装是将晶圆连接到元器件的过程,属于影响半导体 器件性能和稳定性的重要环节。据SEMI测算,2022年全球半导体设备市场达1085亿 美元,其中封装设备市场61亿美元,占比5.6%;多年来封装环节设备价值量占比均 稳定在6%左右的水平;2022-2023年受下游需求波动、行业产能调整、政治局势变 化的共同影响,封装设备市场销售额可能出现短期下滑,预计2024年将恢复正增长, SEMI预计2024年全球半导体封装设备市场规模有望达到65.7亿美元。

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国内封装厂商在很大程度可以代表半导体设备的景气度。从历史上来看,以国内较 为代表的封测厂商长电科技、华天科技、通富微电的季度收入(Wind)与全球半导 体设备季度销售额(Wind)相对比,两者在大多数时间走势类似,而且封测厂的收 入变化稍领先于设备销售额,随着封测厂Q3的季度收入开始回升,我们认为半导体 设备将继续回升。

(二)迈入后摩尔时代,先进封装市场前景广阔

先进封装接棒先进制程成为“后摩尔时代”主力军。由于集成电路制程工艺短期内 难以突破,通过先进封装技术提升芯片整体性能成为了集成电路行业技术发展趋势。 相比常规封装,先进封装具有小型化、轻薄化、高密度、低功耗和功能融合等优点,不仅可以提升性能、拓展功能、优化形态,相比系统级芯片(System on Chip, SoC) 还可以降低成本,成为了后摩尔时代的主流发展方向。根据JW Insights和Yole的统 计与预测,全球先进封装市场规模有望从2021年350亿美元上升至2026年482亿美 元,CAGR约为8%。其中2022年全球先进封装市场达到378亿美元,全球先进封装 市场份额约为47.2%。由于先进封装市场增速(CAGR为5%)超过传统分装市场增 速(CAGR为2.3%),先进封装的占比预计2026年将超过50%的市场份额。

先进封装市场中倒装封装技术市场份额最高,3D堆叠成长增速最快。因为大部分基 板类先进封装都需要依靠倒装封装,根据JW Insights和Yole,Flip-chip仍是目前市 场份额最大的先进封装工艺,2022年市场规模达到290.94亿美元(占比76.7%), 预计2026年可以达到340.32亿美元(占比70.6%),2019年-2026年CAGR为6%。 3D堆叠则是各类先进封装工艺中成长性最强的工艺,JW Insights和Yole统计,3D堆 叠2022年市场规模为38.33亿美元(占比10.1%),预计2026年可以达到73.67亿美 元(占比15.3%),2019年-2026年CAGR为22.70%,为增速最快的先进封装工艺。

先进封装的主要玩家包括OSAT(外包封测公司)、IDM(集成电路制造商)和 Foundry(晶圆代工厂)。近年来,先进封装技术的内驱力已从高端智能手机领域 演变为高性能计算和人工智能等领域,涉及高性能处理器、存储器、人工智能训练 和推理等。除了传统委外封测代工厂(OSAT)外,晶圆代工厂以及IDM公司也都 相继成立自己的封装厂,积极布局先进封装技术领域。根据Yole统计,2021年集成 电路先进封装头部六位玩家占据了全球先进封装产业80%的市场份额,其中包括3 所外包封测公司(日月光、安靠和长电科技)、1所晶圆代工厂(台积电)以及2所 集成电路制造商(英特尔和三星)。

各大厂商布局各有侧重。目前台积电已成为先进封装技术创新的引领者之一,相继 推出了基板上晶圆上的芯片(Chip on Wafer on Substrate, CoWoS)封装、整合 扇出型(Integrated Fan-Out, InFO)封装、系统整合芯片(System on Integrated Chips, SoIC)等;英特尔推出了EMIB、Foveros和Co-EMIB等先进封装技术,力 图通过2.5D、3D和埋入式3种异质集成形式实现互连带宽倍增与功耗减半的目标; 三星电子推出了扇出型面板级封装(Fan-Out Panel Level Package, FOPLP)技 术,在大面积的扇出型封装上进一步降低封装体的剖面高度、增强互连带宽、压缩 单位面积成本,取得性价比的优势。

(三)下游需求旺盛为先进封装带来发展新机遇

先进封装的需求集中在高性能应用场景。对比传统分装,SiP、WLCSP等先进封装 依靠其高集成度和更好的性能表现,更多适用于设备大小受限,却需要高性能需求 的场景中。例如,随着手机越来越轻薄,要在有限的空间里塞入更多组件就要求芯 片的制造技术和封装技术都要更先进。特别是在5G领域,要用到MIMO技术,天线 数量和射频前端(RFFE)组件(PA、射频开关、收发器等)的数量大增。而由于SoC 良率提升难度较大,为了满足多芯片互联、低功耗、低成本、小尺寸的需求,系统级 封装(SiP)是给芯片集成提供了一个既满足性能需求又能减少尺寸的解决方案。

ChatGPT引领新一轮AI热潮,高算力芯片是AI训练基础。2023年上半年ChatGPT的 爆火在全球掀起了一场AI革命,各大厂商纷纷布局研发AI大模型。随着大模型的算力 需求飙升,身为AI技术地基的高算力芯片迎来了重要商机。在这次的AI热潮之下,一直坚持押注AI未来的英伟达成为了受益最多的公司之一,旗下销售的A100芯片和推 出的H100芯片是目前训练大模型效率最高的芯片,几乎成为了所有AI公司的“必备 品”:OpenAI使用了约1万颗英伟达GPU来训练GPT-3.5模型,而Meta在去年宣布 建造全球最快的AI超算“RSC”包含16000颗A100 GPU。

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美国对华半导体产业制裁力度不断加大,国内厂商亟需寻找突破口。从2020年美国 商务部将中芯国际拉入“实体清单”,禁止美国出口商在未获许可证的情况下向其 出售制造10nm及以下先进制程芯片的设备;到2023年10月更新先进计算芯片和半 导体制造设备出口管制规则,限制高性能算力芯片的出口,美国对华半导体产业链 的制裁强度不断加大,也就促使我国半导体产业链寻找新的突破途径。 在Chiplet的发展道路上,国内厂商已经开始积极探索。2022年3月,由英特尔、AMD、 Arm等国际厂商牵头的UCIe联盟成立,目前已经有多家本土厂商加入(如长电科技、 芯原股份等),旨在打造一个Chiplet研发的“全球开放生态联盟”,通过与国际先 进厂商合作,将有助于本土厂商技术提升和产品迭代。 同时,华为等国内领先技术公司也都在布局Chiplet先进封装技术。在2022年4月,华 为公开了一种芯片堆叠封装及终端设备专利,其能够在保证供电需求的同时,解决 因采用硅通孔技术而导致的成本高的问题。2023年10日,华为又申请了一项关于“半 导体封装”技术的专利,标志其在先进封装领域更进了一步。

二、先进封装:摩尔定律的接力,国产化替代推进

封装技术的发展其实就是芯片性能提高与封装系统不断小型化的历史,随着下游行 业的此消彼长,驱动先进封装前进的动力已从高端智能手机逐步切换成高性能计算、 人工智能等,涉及到高性能处理器、存储器、人工智能训练和推理等。 近年各大厂商陆续将先进封装视为关键技术,例如台积电推出了CoWoS封装(Chip on Wafer on Substrate,基板上晶圆上封装的芯片)、InFO封装(Integrated FanOut,整合扇出型)、SoIC封装(System on Integrated Chips,系统整合芯片)等, 英特尔推出了EMIB、Foveros和Co-EMIB等封装技术,三星也推出了FOPLP封装 (Fan-Out Panel Level Package,扇出型面板封装),大的方向是通过2.5D、3D和 埋入式等3种异质集成形式实现互联带宽翻倍和功耗减半的目标,增强性能的同时能 够取得性价比。 2020年英伟达发布了A100 GPU芯片,采用了台积电7nm鳍式场效应晶体管工艺 (Fin Field-Effect Transistor, FinFET),并采用了第4代CoWos技术,将一颗英伟 达A100 GPU芯片和6个三星电子的HBM2集成在一个1700mm2的无缘转接板上,每 个HBM集成1颗逻辑芯片和8个DRAM,基本为12层倒装芯片球栅格阵列(Flip-Chip Ball Grid Array,FCBGA)基板。

历史上来看,封装技术发展可大致分为四阶段: 阶段一(20世纪70年代以前):以通孔插装型封装为主;典型的封装形式包括最初 的金属圆形(TO型)封装,以及后来的陶瓷双列直插封装(CDIP)、陶瓷-玻璃双列直插 封装(Cer DIP)和塑料双列直插封装(PDIP)等;其中的PDIP,由于其性能优良、成本低 廉,同时又适于大批量生产而成为这一阶段的主流产品。 阶段二(20世纪80年代-90年代):从通孔插装型封装向表面贴装型封装的转变,从 平面两边引线型封装向平面四边引线型封装发展。表面贴装技术被称为电子封装领 域的一场革命,得到迅猛发展。与之相适应,一些适应表面贴装技术的封装形式,如 塑料有引线片式裁体(PLCC)、塑料四边引线扁平封装(PQFP)、塑料小外形封 装(PSOP)以及无引线四边扁平封装(PQFN)等封装形式应运而生,迅速发展。 其中的PQFP,由于密度高、引线节距小、成本低并适于表面安装,成为这一时期的 主导产品。

阶段三(20世纪90年代):半导体发展进入超大规模半导体时代,特征尺寸达到0.18- 0.25µm,要求半导体封装向更高密度和更高速度方向发展。因此,半导体封装的引 线方式从平面四边引线型向平面球栅阵列型封装发展,引线技术从金属引线向微型 焊球方向发展。在此背景下,焊球阵列封装(BGA)获得迅猛发展,并成为主流产 品。BGA按封装基板不同可分为塑料焊球阵列封装(PBGA),陶瓷焊球阵列封装 (CBGA),载带焊球阵列封装(TBGA),带散热器焊球阵列封装(EBGA),以及倒 装芯片焊球阵列封装(FC-BGA)等。为适应手机、笔记本电脑等便携式电子产品小、 轻、薄、低成本等需求,在BGA的基础上又发展了芯片级封装(CSP);CSP又包括 引线框架型CSP、柔性插入板CSP、刚性插入板CSP、园片级CSP等各种形式,目 前处于快速发展阶段。 阶段四(20世纪末开始):主要是多芯片组件( MCM) 、系统级封装( SiP) 、三维立 体封装( 3D) 。典型封装形式有: 多层陶瓷基板( MCM- C) 、多层薄膜基板( MCMD) 、多层印制板 ( MCM- L) 。

阶段五(21世纪前十年开始):主要是系统级单芯片封装 ( SoC) 、微电子机械系统 封装 ( MEMS) 。 目前, 全球半导体封装的主流正处在第三阶段的成熟期与快速发展期, 以 CSP 和 BGA 等主要封装形式进入大规模生产时期, 同时也在向第四、第五阶段发展。

在市场需求的推动下,传统封装不断创新、演变,出现了各种新型的封装结构。随 着封装技术进步和下游市场对于小型化产品需求增长,表面贴片封装成为分立器件 封装主流技术,该技术在减少封装尺寸的同时,也能够有效解决散热等难题。以 SOT、 SOP 等系列为代表的贴片式封装及其互连技术仍是当前最广泛使用的微电子封装 技术。接下来我们将介绍几种比较典型的封装技术。

(一)硅通孔技术(TSV)

硅通孔技术(Through Silicon Via,TSV)是一种垂直互联技术,主要是一种垂直方 向的互联技术。与平面互联的方式相比,TSV可以减小互联长度和信号延迟,降低寄 生电容和电感,实现芯片的低功耗和高速通信,增加带宽和实现封装的小型化。

TSV的基本结构为连接晶圆两面并与硅衬底和其他通孔绝缘的电互联结构,前文提 到的英伟达A100产品就应用了TSV技术。

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硅转接板以是否集成特定功能分为无源和有源转接板,无源转接板仅包含金属互联 层、有源转接板包含可集成供电、片内网络通信等功能,芯片三维堆叠技术可通过 TSV实现多芯片的短距离高速通信,HBM就是其中的一种应用。 台积电的CoWoS就是一种应用了无源转接板的2.5D封装技术,从2011年推出以来 已经经历过多次迭代,前两代为同质芯片集成,从第3代开始演变为异质芯片集成, 主要集成SoC芯片和HBM阵列。

2011年,赛灵思推出了当时世界上最大的FPGA产品,采用了台积电的第一代 CoWoS技术,将4颗28nm FPGA芯片组装在1个100μm厚的采用65nm工艺制造的无源转接板上,基板为10层FCBGA基板基板,较好的解决了大芯片良率低的问题。

有源转接板是无源转接板的技术延伸,在无源转接板的内部集成一些功能单位。以 法国CEA-Leti开发的一款基于65nm的CMOS工艺有源转接板,拥有1500万个晶体管, 7层金属,集成了可近距离直接给芯片供电的开关式电容电压调节器(Switching Capacitor Voltage Regulator,SCVR)、片间通信的分布式片上网络、片外通信的 系统I/O以及可测性设计等功能,采用20μm间距的微凸点,将6个基于28nm全耗尽 型绝缘体上硅(Fully Depeleted Silicon-On-Insulator,FDSOI)工艺的计算芯粒和 一个基于65nm的CMOS工艺的有源转接板面对面键合在一起,拥有3.95亿个晶体管, 16核,集成后总共有96核。

还有一种应用了TSV技术的就是HBM(High Bandwidth Memory)技术,由逻辑芯 片和多层DRAM堆叠而成的HBM技术突破了带宽瓶颈。第一代HBM技术由逻辑芯片 和4层DRAM堆叠在一起,每个HBM有8个通道,每个通道有128个I/O,因此每个HBM 有1024个I/O,即需要1024个TSV,位于HBM的中间区域,存储器和处理器通过无源 转接板上的再布线层(Re-distributed Layer,RDL)将HBM逻辑芯片的端口物理层 与处理器的PHY连接在一起。

(二)超高密度扇出技术

以台积电2020年发布的集成扇出型晶圆上系统(InFO_SoW)为例,该技术就是一 重超高密度扇出型封装技术。通过该技术将多颗好的晶粒(Known Good Die,KGD)、 供电、散热模块和连接器紧凑的集成在晶圆上,包含6层RDL,前3层线宽/线距均为 5μm,用于细线路芯片间8互联;后三层线宽/线距为15/20μm,用于供电和连接器 互联,相比PCB多芯片模块,InFO_SoW具有高带宽、低延迟和低功耗的特点。

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特斯拉于2021年8月19日的人工智能(AI)日发布了其自研的面向AI领域的Dojo D1 芯片,该芯片采用了台积电的7nm工艺,通过台积电的InFO_SoW技术将25颗D1芯 片集成在一起,再将供电、散热、连接器等模块集成为一个Dojo训练Tile,BF16/CFP8 算力高达9.1 PFLOPS。

(三)混合键合技术

混合键合是通过铜-铜金属键合和二氧化硅-二氧化硅介质层键合实现无凸点永久键 合的芯片三维堆叠高密度互联技术,可以实现极小间距的芯片焊盘互联,可以提供 更高的互联密度、更小更简单的电路、更大的带宽、更小的电容和更低的功耗。

美国AMD通过混合键合技术将两个64MB三级静态缓存芯片和1个含TSV的8核CPU 垂直键合在一起,实现了3D芯粒,其混合键合的间距为9μm,相比间距为36μm的 微凸点,互联密度提升大于15倍,互联能效大于3倍。

三、先进封装对工艺和设备的要求不断升高

要理解先进封装的工艺,首先要理解晶圆级封装的五项基本工艺,包括:光刻工艺、 溅射工艺、电镀工艺、光刻胶去胶工艺和金属刻蚀工艺。 光刻是一种电路图案绘制工艺,首先在晶圆上涂覆一层被称为“光刻胶”的光敏聚 合物,然后透过刻有所需图案的掩模,选择性地对晶圆进行曝光,对曝光区域进行 显影,以绘制所需的图案或图形。在晶圆级封装中,光刻工艺主要用于在绝缘层上 绘制图案,进而使用绘制图案来创建电镀层,并通过刻蚀扩散层来形成金属线路。 完成光刻胶涂覆和前烘后,接下来就需要进行曝光。通过照射,将掩模上的图案投 射到晶圆表面的光刻胶上,晶圆级封装通常采用掩模对准曝光机或步进式光刻机作 为光刻工艺设备;然后是显影,一种利用显影液来溶解因光刻工艺而软化的光刻胶 的工艺,完成静态显影后,通过光刻技术使光刻胶形成所需的电路图案。

溅射是一种在晶圆表面形成金属薄膜的物理气相沉积(PVD)工艺。在RDL和WLCSP 等封装工艺中,金属层的作用主要是形成金属引线,因此通常由可提高粘性的黏附 层及载流层构成。 电镀是将电解质溶液中的金属离子还原为金属并沉积在晶圆表面的过程,此过程是 需要通过外部提供的电子进行还原反应来实现的。在晶圆级封装中,采用电镀工艺 形成厚金属层。厚金属层可充当实现电气连接的金属引线,或是焊接处的凸点。 光刻胶去胶工艺是一种湿法工艺,采用一种被称为剥离液的化学溶液,通过电镀工 艺形成金属引线或凸点后,需清除因溅射形成的金属薄膜。可采用湿刻蚀工艺去除 金属薄膜,以酸性刻蚀剂溶解金属。

(一)扇入型晶圆级芯片封装

首先通过溅射工艺在合格晶圆表面制备一层金属膜,并在金属膜上涂覆一层较厚的 光刻胶,通过光刻工艺在光刻胶上绘制电路图案,再利用铜电镀工艺在曝光区域形 成金属引线;随后去除光刻胶,并利用化学刻蚀工艺去除多余的薄金属膜,然后在 晶圆表面制备绝缘层,并利用光刻工艺去除锡球放置区域的绝缘层。 利用光刻工艺在绝缘层上绘制电路图案后,再通过植球工艺使锡球附着于绝缘层。 植球安装完成后,封装流程也随之结束。对封装完成的整片晶圆进行切割后,即可 获得多个独立的扇入型晶圆级芯片封装体。

在植球过程中,需要将锡球附着到晶圆级芯片封装体上。传统封装工艺与晶圆级封 装工艺的关键区别在于,前者将锡球放置在基板上,而后者将锡球放置在晶圆顶部。 晶圆级回流焊设备在不同的加工阶段会对晶圆施加不同温度,以便保持回流焊操作 所需温度条件,确保封装工艺流程能够顺利进行。

(二)扇出型晶圆级芯片封装

首先需要在等同于晶圆形状的载片上贴附一层薄膜,切割晶圆后,再按照一定间距 将芯片贴在薄膜上,接下来对芯片间隔区域进行模塑,模塑完成后,载片和薄膜将 被移除。随后在新形成的晶圆上,利用晶圆设备创建金属导线,并附着锡球以便封 装,最后将晶圆切割成多个独立封装体。 晶圆模塑是一项重要工序,晶圆塑膜需先在芯片上贴附同样形状的晶圆载片,而后 将其放置到模塑框架中。晶圆模塑不仅是扇出型晶圆级芯片封装工艺的重要工序, 对于利用硅通孔(TSV)工艺制作已知合格堆叠芯片重要工序。

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(三)重新分配层(RDL)封装

利用重新分配层封装工艺,在晶圆原本焊盘上形成新焊盘,以承载额外的金属引线, 此种工艺主要用于芯片堆叠。在RDL工艺中,首先通过溅射工艺创建一层金属薄膜, 之后在金属薄膜上涂覆厚层光刻胶,随后利用光刻工艺绘制电路图案,在电路图案 的曝光区域电镀金层,以形成金属引线。

(四)硅通孔(TSV)封装工序

首先在晶圆制造过程中形成通孔,随后在晶圆正面形成焊接凸点,之后将晶圆贴附 在晶圆载片上并进行背面研磨,在晶圆背面形成凸点后,将晶圆切割成独立芯片单 元,并进行堆叠。 中通孔的基本工序包括:(1)在前道工序中,在晶圆上制作晶体管,如CMOS等; (2)使用硬掩模在硅通孔形成区域绘制电路图案;(3)利用干法刻蚀工艺去除未 覆盖硬掩膜的区域,形成深槽;(4)再利用化学气相沉积工艺制备绝缘膜,如氧化 物等,这层绝缘膜将用于隔绝填入槽中的铜等金属物质,防止硅片被金属物质污, 此外绝缘层上还将制备一层金属薄层作为屏障;(5)此金属薄层将被用于电镀铜层。 电镀完成后,采用化学机械抛光(CMP)技术使晶圆表面保持平滑,同时清除其表 面铜基材,确保铜基材只留在沟槽中。 硅通孔封装工艺中,在晶圆正面和背面形成的凸点均用于键合,以便堆叠。根据堆叠方式的不同,堆叠工艺可分为芯片与芯片(Chip-to-Chip)堆叠、芯片与晶圆(Chipto-Wafer)堆叠、晶圆与晶圆(Wafer-to-Wafer)堆叠。

对于先进封装,光刻、电镀、蚀刻、研磨切割、注塑、固晶、沉积、CMP、AOI等均 为关键装备,尤其是电镀、研磨切割、注塑、固晶、AOI等环节仍然面临较紧迫的国 产化替代任务。

根据立鼎产业研究网引用的SEMI数据,半导体封装设备细分市场份额情况分别为贴 片机、划片机、引线机在封装设备的市场份额分别为30%、28%、23%,结合2021 年的全球封装设备市场总额,三大主要封装设备对应市场空间分别约为21.0亿美元、 19.6亿美元、16.1亿美元。

虽然大多数环节都有国产设备、材料厂商的身影,但是大多数环节还是被A&M、 DISCO等进口设备厂商占据,我们在封装工艺、封装设备以及封装材料上距离世界 先进水平还有较大的差距,相关的国产化替代机会值得重点关注。

四、重点公司分析

(一)中微公司:刻蚀设备领军者,产品线不断扩展

刻蚀设备领军者,产业覆盖不断延展。中微半导体设备是是一家以中国为基地、面 向全球的微观加工高端设备公司,公司主打产品等离子体刻蚀设备是除光刻机外最 关键、工艺难度最高的半导体前道加工设备。公司的等离子体刻蚀设备在国内外持 续获得更多客户的认可,市场占有率不断提高,在国际最先进的 5 纳米芯片生产 线及下一代更先进生产线上均实现多次批量销售。此外,公司产品线不断延展。公 司开发的MOCVD设备在新一代Mini-LED 产业化中也取得领先地位。此外公司还 进军用于更先进微观器件制程的薄膜设备和刻蚀设备,也取得了可喜的进展。 营收利润持续保持高增长。得益于下游行业的高速扩张以及公司新产品的不断突 破,公司多年持续保持营收与利润端的高速扩张。2018-2022年,公司营业收入 CAGR达到30.4%,扣非净利润CAGR达到72.4%。2023年前三季度,公司营业收 入同比增长 32.80%达 40.41亿元。2023年前三季度归属于上市公司股东的扣除非 经常性损益后的净利润为7.34亿元,较上年同期增加约 0.90亿元,增长幅度为 13.94%。

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产品竞争力凸显,公司盈利能力稳中向上。根据公司财报,公司主打产品等离子体 刻蚀设备是除光刻机以外最关键的微观加工设备,制程步骤多、工艺过程开发难度 高,竞争壁垒凸显。公司刻蚀设备已应用于全球先进的 7 纳米和 5 纳米集成电路 加工制造生产线。在国际最先进的 5 纳米芯片生产线及下一代更先进的生产线 上,公司的 CCP 刻蚀设备均实现了多次批量销售,已有超过 200 台反应台在生 产线合格运转,公司在主要客户的市场占有率稳步提升叠加细分产品高技术壁垒的 特征,公司产品毛利率与净利率得以保持稳中向上。

公司前三季度刻蚀设备收入增速较快,持续研发投入布局未来。公司的刻蚀设备在 客户端不断核准更多刻蚀应用,市场占有率不断提高并不断收到领先客户的批量订 单。公司 2023 年前三季度刻蚀设备收入为 28.70 亿元,较去年同期增长约 43.40%,毛利率达到 46.46%。此外公司持续加大研发投入和优秀研发团队的建 设,依托研发能力继续攻克技术难题,进一步扩大市场竞争优势。

(二)芯碁微装:国内微纳直写光刻设备龙头

芯碁微装是国内微纳直写光刻设备龙头公司。公司专业从事以微纳直写光刻为技术 核心的直接成像设备及直写光刻设备的研发和生产,主要产品及服务包括PCB直接 成像设备及自动线系统、泛半导体直写光刻设备及自动线系统、其他激光直接成像 设备,累计服务400多家客户,包括深南电路、健鼎科技等行业龙头企业。公司目前 主要的产品线包括: 1. PCB直接成像设备:性能不断精进,进军高端化。公司主要营业收入来源为PCB直接成像设备的销售,主要应用在PCB线路曝光和阻焊曝光领域,产品技术更新迭 代速度快,核心指标最小线宽不断精进,业务从单层板、多层板、柔性板等PCB中 低阶市场向类载板、IC载板等高阶市场纵向拓展。 2. 泛半导体直写光刻设备:产品布局丰富,业务横向扩张。应用场景涵盖FPD面板 显示,IC制造、IC 掩模版制版、IC 载板、先进封装、光伏电池曝光等领域。 3. 新能源光伏领域:2022年,公司向引线框架、新型显示及新能源光伏领域进军, 引入电镀铜先进技术,推动直写光刻设备业务横向扩张。

产品创新迭代+应用场景延展驱动公司营收利润持续高增长。公司产能快速扩张,技 术更新迭代速度快,快速导入高质量客户,处于业务高速增长阶段。2021年和2022 年,公司分别实现营业收入4.92亿元和6.52亿元,分别同比增长58.74%和32.51%。 2021年和2022年分别实现毛利2.10亿元和2.82亿元,毛利率达到42.76%和43.17%; 分别实现净利润1.06亿元和1.37亿元,净利率分别达到21.57%和20.94%,业绩保持 高速稳步提升。

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公司收入结构多元化,大陆占比较高。公司收入结构以传统PCB系列为主,泛半导 体业务为辅。2021年PCB曝光业务营收占比84.35%,泛半导体业务占比11.38%; 2022年PCB曝光业务营收占比80.83%,泛半导体业务占比14.72%。近年泛半导体 业务扩张加快,横向拓展至IC封装,先进封装,FPD面板显示,IC掩模版制版,IC制 造等领域,2022年向新能源光伏、引线框架等领域进军,产品结构多元化发展。

公司订单受行业下游设备更新周期影响,客户结构变动明显。公司目前不存在单个 客户的销售比例超过总额的50%、前5名客户中存在新增客户的或严重依赖于少数客 户的情形,公司发展相对稳定。2021年和2022年,公司前五大客户收入分别实现1.15 亿元和1.83亿元,占总销售比例达23.42%和28.02%。此外2021/2022年公司最大客 户销售比例分别为6.23%/8.17%,客户订单相对分散,集中风险相对较小。

费用管控能力良好,研发费用投入逐年增加。公司遵循业务布局扩张战略指导,不 断加大公司研发费用投入力度,提升公司市场竞争力。公司2021/2022期间研发费用 投入分别为0.56亿元和0.85亿元,研发费用率分别为11.47%和12.99%。随公司销售 规模增长和主要客户来源稳定,管理费用率和销售费用总体呈下降趋势。2021/2022 公司销售费用率分别为6.06%/5.72%,管理费用率分别为3.87%/4.09%,财务费用率 分别为-0.78%/-1.14%。

积极推进先进封装业务布局,持续拓展产品应用场景。公司主动钻研先进封装领域 的核心技术,促进泛半导体直写光刻设备与先进封装场景的深度融合。公司推出WLP 系列设备WLP-8、WLP2000和LDW-D1,并与华天科技、盛合晶微等知名企业保持 稳定合作。公司在智能纠偏方面优势明显,直写光刻在晶圆重构封装中解决偏移问 题能力较强,产能和良品率处较高水平。除WLP晶圆级封装外,PLP板级封装也是 公司重点布局方向。

(三)迈为股份:HJT 设备龙头进军半导体领域

从全球丝网印刷龙头迈向HJT总包,迈为股份又迈向半导体领域。公司于2019年1月 正式开始高效HJT太阳能电池设备研发,核心布局真空镀膜设备的PECVD设备以及 PVD设备,并于2019年交付国内首套年产250MW异质结高效量产设备,2022年公 司交付行业内首套双面微晶异质结高效电池设备,公司对异质结技术始终保持技术 及设备领先性。依托在HJT业务积累的核心技术以及客户基础,迈为股份正向泛半导 体领域进军。 光伏产业链高景气带动营收净利维持高长。公司得益于国内光伏产业链快速发展, 2018年至2022年间营业收入实现快速增长。由7.88亿元提升至41.48亿元,期间复合 增速约51.47%。2023Q1-3公司营业收入51.07亿元,已超2022全年水平,同比增长 69.33%,保持高增态势;利润端来看,公司2018年至2022年归母净利润由1.71亿元 提升至8.62亿元,期间复合增速约49.84%,2023Q1-3归母净利润为7.14亿元,归母 净利润率13.98%。公司主营业务是光伏电池生产设备,按照产品类型可分为:丝网 印刷机成套设备、单机、配件及其他,2022年占营收比重分别为80.3%,11.9%和 7.8%。

公司重视人才培养,研发费用持续增长。截至2023年三季度末,公司研发费用为4.89 亿元,2019-2022复合增长率73.03%。截至 2022 年底,公司其中技术研发人员 1262人,占员工总数的20.53%,公司累计获得专利 223项。

行业研究网(行业研究机构)插图7

依托真空、激光及精密装备等技术,进军半导体领域。作为半导体装备领域的新生 力量,迈为股份率先实现了半导体晶圆激光开槽、激光改质切割、刀轮切割、研磨等 装备的国产化,与半导体芯片封装制造企业长电科技、三安光电就半导体晶圆激光 开槽设备先后签订了供货协议,并与其他五家企业签订了试用订单。 2023年上半年,公司半导体封装设备获得客户验收,运行稳定,性能良好。公司于 2023年6月19日新设全资子公司珠海迈为发展有限公司,并以珠海迈为为实施主体, 投资建设“迈为半导体装备项目”。未来,迈为股份仍将聚焦半导体泛切割、2.5D/3D 先进封装,提供封装工艺整体解决方案。

(四)奥特维:光伏半导体锂电三线布局,多点开花

光伏串焊机龙头,业务布局多元。公司创立于2010年,以串焊机为切入口,进入光 伏组件设备领域,通过持续技术研发+新技术布局,已发展成为国内光伏串焊机、硅 片分选机的龙头企业,并始终保持行业领先地位。此后逐渐切入锂电及半导体设备 行业,目前已形成光伏组件设备、光伏电池片、光伏硅片设备、锂电模组PACK线、 锂电外观分选设备、半导体封测设备五条产品线。 收入利润快速增长,净利率稳步攀升。2019-2022年,依托光伏及锂电行业的高景气 度,以及半导体行业国产化替代趋势,公司业绩高速增长,营收CAGR达67.43%, 归母净利润CAGR高达113.31%,归母净利润率由9.68%增长至20.14%。2023Q1-3 公司营收42.39亿元,同比+76.77%,归母净利润8.51亿元,业绩维持高速增长态势。 产品种类日渐多元,光伏设备占比略有下降。2022年公司光伏设备收入为29.94亿元, 占营业收入的84.59%,这一比重相较于2018年的94.60%下滑了10.01pct。同时2022 年公司新增半导体领域收入,产品线向多元化发展。

公司持续进行研发投入,保证产品竞争力。2019-2022年,公司研发费用率较为稳定, 保持在6%-7%,研发费用跟随营业收入高速增长,2019-2022年研发费用CAGR达 65.82%,2023Q1-3研发费用达2.12亿元。同时,公司研发人员占比较高,分别稳定 在20%左右。持续的高研发资金和人员投入,使公司获得多项研发成果。截至2022 年底,公司累计获得专利642项。

半导体设备上持续发力,布局先进封装领域。2021年3月,公司生产出的半导体键合 机交付客户试用,奥特维也是全国首家生产半导体键合机的企业。 奥特维2023年度向不特定对象发行可转债,于2023年8月10日发行完成,共计募集 资金11.40亿元。本次募投项目包括半导体先进封装光学检测设备研发及产业化,为 公司实现半导体封测环节的设备布局提供了实施条件。

(五)新益昌:国产固晶设备龙头,半导体业务贡献增长

国内固晶机龙头,具有丰富技术积累。新益昌主要从事半导体、LED、电容器、锂电 池等行业智能制造装备的研发、生产和销售,为客户实现智能制造提供先进、稳定 的装备及解决方案。目前公司已经成为国内LED固晶机、电容器老化测试智能制造 装备领域的领先企业。 营收短期承压。2019年至2022年,公司营收复合增速为15.95%,归母净利润增速为 23.54%。公司2023Q1-3年实现营收8.25亿元,同比-7.99%,归母净利润0.56亿元, 主要系行业周期下行,需求不振。固晶机为公司营收主要来源,技术沉淀造就高毛 利率。2023H1公司营收5.39亿元,其中固晶机收入为3.77亿元,占比最高,达69.94%。 电容器老化测试设备营收为1.23亿元,占比为22.82%。

研发投入持续增长,潜心钻研核心技术。2023Q1-3公司研发投入0.65亿元,同比增加 5.82%。截至2022年底,公司拥有研发人员390名。公司通过自主研发掌握了直驱矢 量控制技术、嵌入式浮点实时多路径运动控制技术、自动追踪纠偏控制技术、机器 视觉高速定位技术等多项核心技术,已成功研发出了可用于Mini LED 生产的智能制 造装备,达到行业领先水平。截至2022年底,公司累计获得专利224项。

依托固晶机技术积累,开拓半导体封装设备。公司半导体设备主要包括半导体功率 器件整线生产设备、IGBT固晶设备、半导体先进封装设备等;由于半导体封装和LED 封装在流程上具有相似性,也同样有“固晶”这道工序,公司凭借LED固晶领域深厚的 研发实力和持续的技术创新能力,于2017年开展半导体封装设备的研发,并成功推 出半导体固晶机设备。 公司当前产品以功率封装为主,现已成功导入晶导微、灿瑞科技、扬杰科技、通富 微、固锝电子、华天科技等知名公司。此外,公司也与华为在半导体先进封装设备业务板块进行了深度合作;在当前国内半导体产业链加速推动国产替代的大趋势下, 公司计划进一步推动半导体固晶机国产替代。

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精选报告来源:【未来智库】。「链接」

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