核心技术领跑国内,中科飞测:中国半导体质量控制设备加速突破

(报告出品方/分析师:浙商证券 蒋高振 厉秋迪)

1 中科飞测:国内半导体量测设备巨头

1.1 深耕质量控制近十载,覆盖检测/量测两大类设备

中科飞测是一家国内领先的高端半导体质量控制设备公司,自成立以来始终专注于检测和量测两大类集成电路专用设备的研发、生产和销售。

产品主要包括无图形晶圆缺陷检测设备系列、图形晶圆缺陷检测设备系列、三维形貌量测设备系列、薄膜膜厚量测设备系列等产品,已应用于国内28nm及以上制程的集成电路制造产线。

检测设备的主要功能系检测晶圆表面或电路结构中是否出现异质情况,如颗粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷。

量测设备的主要功能系对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出量化描述,如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。在精密加工领域,量测设备主要功能是精密结构件的三维尺寸量测。

1.2 股权结构稳定/华为哈勃投资,管理层技术背景深厚

苏州翌流明为公司控股股东,CHEN LU(陈鲁)、哈承姝夫妇为公司实际控制人。截至招股说明书签署日,苏州翌流明直接持有公司15.75%的股份,通过小纳光间接控制公司7.86%的股份,合计控制公司股份总数的23.61%,为公司控股股东。

CHEN LU(陈鲁)、哈承姝夫妇合计持有苏州翌流明100%股份;苏州翌流明为小纳光执行事务合伙人,CHEN LU(陈鲁)、哈承姝夫妇通过苏州翌流明对小纳光享有控制权;同时,哈承姝直接持有公司6.93%股份。

哈勃投资作为华为旗下的投资公司,因看好公司的发展和上市前景,在2020年9月投资入股,持股比例为3.30%。哈勃投资持股对公司意义重大,公司未来或有机会进入华为半导体产业链,成为华为半导体产业布局的关键一环,享有较大发展前景。

1.3 收入规模持续提升,检测设备占比超七成

营业收入快速增长,盈利能力有所改善。经营数据显示,2018-2022年间,随着公司规模的不断扩大,公司营业收入显著增强,盈利能力也有较大改善,2022年公司营收再创新高达5.09亿元,同比增长51.76%。

盈利方面,公司2021年归母净利润达0.53亿元,达历史最高。2022年度受部分重点研发项目投入相对较大以及现阶段公司营业收入规模相对较小,规模效应尚未充分体现等主要因素的综合影响,2022年公司归母净利润为0.12亿,同比减少78.02%。

公司检测和量测设备销售收入均呈快速增长,其中检测设备增长尤为突出,收入占比逐年提升。从业务类型上看,检测设备贡献了公司大部分营收,占比在2022年达到了75.53%,主要受益于设备认可度上升和销售价格的上涨。

毛利率水平不断上升,主要系产品结构变动、规模经济效应等综合影响所致。

2019-2021年,公司综合毛利率从33.90%增加到了48.96%。在2021年公司综合毛利率高于可比公司平均值(42.18%),且依旧保持稳步上升趋势。报告期内,公司毛利主要来源于主营业务收入,占整体毛利的比例分别为99.22%、99.86%、99.58%和97.98%。

管理费用率相对较高,期间费用率随规模扩大有所摊薄。

随着公司业务收入快速增长,2020年度和2021年度,可比公司的平均销售费用率分别为10.84%/9.02%,公司的销售费用率则为7.78%/8.78%;可比公司的平均管理费用率分别为9.75%/7.27%,公司的管理费用率则为10.68%/11.01%。

公司销售费用率、管理费用率与同行业可比公司基本相当,不存在重大差异。

公司2022年1-6月销售费用率高,主要系当期公司收入规模较小以及销售人员数量增长较快等因素综合影响所致。2022年1-6月管理费用率高则主要系当期公司收入规模较小以及管理人员数量增长较快等因素综合影响所致。

报告期内,公司财务费用波动较大,主要系受各年度公司借款规模变化导致的利息费用波动、汇率变动导致的汇兑收益的波动和执行新租赁准则等综合影响所致。

2 量测检测设备:市场空间广/国产化率低,国内企业多点开花

市场规模高速增长:近年来,全球半导体产业产能扩张仍在继续,对半导体设备的需求稳定增长,全球半导体设备销售的增速明显。

根据SEMI的统计,2021年全球半导体设备销售额为1,026亿美元,同比增长44.1%。下游需求带动半导体设备市场整体发展,全球性的产业转移使得半导体设备市场呈现显著的区域性差异。

地区分布:在经历了美国至日本,日本至韩国和中国台湾的两次产业转移后,目前全球半导体产业正向中国大陆加速转移。

根据SEMI的统计,2021年中国大陆地区半导体设备销售额为296.0亿美元,同比增长58.1%,位列第一,中国大陆半导体设备连续两年占比全球第一,市场占有率快速扩张。

寡头垄断格局形成:以应用材料、阿斯麦、拉姆研究、东京电子、科磊半导体等为代表的国际知名半导体设备企业占据了全球市场的主要份额。

根据VLSI Research的统计,2020年全球前十大半导体设备厂商均为境外企业,市场份额合计高达76.6%。

中国连续两年成为全球第一大半导体设备市场,但中国半导体设备行业整体国产化率的提升还处于起步阶段,目前国内半导体生产厂商所使用的半导体设备仍主要依赖进口。国内半导体行业设备国产化需求强烈。

2.1 量测设备保证芯片生产良品率,市场空间广阔

质量控制设备为集成电路生产过程中的核心设备之一,是保证芯片生产良品率的关键。

集成电路制造过程的步骤繁多,工艺极其复杂,仅在集成电路前道制程中就有数百道工序。随着集成电路工艺节点的提高,制造工艺的步骤将不断增加,工艺中产生的致命缺陷数量也会随之增加,当工序超过500道时,只有保证每一道工序的良品率都超过99.99%,最终的良品率方可超过95%;当单道工序的良品率下降至99.98%时,最终的总良品率会下降至约90%,因此每一道工序的良品率都要保持在几乎“零缺陷”的极高水平才能保证最终芯片的良品率。

从技术原理上看,检测和量测包括光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术等。

目前,在所有半导体检测和量测设备中,应用光学检测技术的设备占多数,公司所研发、生产的检测和量测设备主要基于光学检测技术。

根据VLSI Research和QY Research的报告,2020年全球半导体检测和量测设备市场中,应用光学检测技术、电子束检测技术及X光量测技术的设备市场份额占比分别为75.2%、18.7%及2.2%。

随着集成电路器件物理尺度的缩小,需要检测的缺陷尺度和测量的物理尺度也在不断缩小;随着集成电路器件逐渐向三维结构发展,对于缺陷检测和尺度测量的要求也从二维平面中的检测逐渐拓展到三维空间的检测。

为满足检测和量测技术向高速度、高灵敏度、高准确度、高重复性、高性价比的发展趋势和要求,行业内进行了许多技术改进,如增强照明的光强、光谱范围延展至DUV波段、提高光学系统的数值孔径、增加照明和采集的光学模式、扩大光学算法和光学仿真在检测和量测领域的应用等。

质量控制设备的重要性也使得半导体检测与量测市场蓬勃发展。

根据VLSI Research和QY Research的报告,2016-2020年间,全球检测和量测设备市场规模从47.6亿美元扩张到了76.5亿美元。

在细分市场中检测设备市场占比高。根据VLSI Research和QY Research的报告,2020年,检测设备占比为62.6%,包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、掩膜检测设备等;量测设备占比为33.5%,包括三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备(晶圆介质薄膜量测设备)、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、掩膜量测设备等。

细分设备市场:2020年全球前道量测设备销售总额为76.5亿美元,其中检测设备占比为62.6%,量测设备占比为33.5%。

根据产品类型,检测设备可细分为无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、掩膜检测设备等;量测设备可细分为三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备(晶圆介质薄膜量测设备)、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、掩膜量测设备等。其中纳米图形晶圆缺陷检测设备投资额最高,占量测市场近四分之一的比重。

中国大陆的半导体检测与量测设备的市场处于高速发展期。

根据VLSI Research的统计,2016年至2020年,中国大陆半导体检测与量测设备市场规模呈现快速增长,2016年至2020年中国大陆半导体检测与量测设备市场规模的年均复合增长率为31.6%,其中2020年中国大陆半导体检测与量测设备的市场规模为21.0亿美元,同比增长24.3%。

尤其是在2019年全球半导体检测和量测设备市场较2018年缩减了近3.8%的背景下,中国大陆地区半导体检测和量测设备市场2019年仍然实现了35.2%的同比增长,超过中国台湾市场成为全球最大的半导体检测与量测设备市场,占比为26.5%;2020年中国大陆半导体检测和量测设备市场规模占全球半导体检测和量测设备市场比例进一步提升至27.4%,五年CAGR 31.6%,再次成为全球最大的检测与量测设备市场。

中国大陆逐渐成为全球主要检测与量测设备市场。

2016 -2020年,中国大陆半导体检测与量测设备市场规模呈现快速增长,并与2019年超越中国台湾成为全球最大的半导体检测与量测设备需求地,2020年进一步将此比例提升至27.4%。2016-2020年,全球半导体检测与量测设备市场CAGR为12.6%,而中国大陆的CAGR为31.6%,远高于全球。

2.2 竞争格局:科磊(KLA)一家独大,呈寡头垄断之势

全球视角:科磊、应用材料、日立稳居前三,合计市场份额超70%。

当前全球半导体检测与量测设备市场呈现相对集中的格局,份额前五被美国和日本厂商包揽,科磊半导体、应用材料、日立位居前三,2020年,科磊以营收38.9亿美元绝对优势占据50.8%的全球市场份额。

国内量测设备国产化率较低,进口依赖度较高,科磊占据过半市场份额。

VLSI Research数据显示,国内检测与量测设备市场仍由海外几家龙头厂商占据主导地位,其中科磊半导体在中国市场的占比仍然最高,2020年达54.8%,近5年CAGR超过35.7%,远高于其在全球13.2%的复合增速。

2.3 国内厂商:国产化燃起星星之火,产品覆盖面持续扩大

公司国内同业主要为上海睿励和上海精测。依据VLSI Research的报告可知,公司及国内主要竞争对手占中国大陆半导体检测和量测设备市场的份额整体较小,但呈现快速增长趋势。其中,公司市场占有率增长较为显著,主要原因为公司收入增速远超市场规模增速。

国内公司市场整体占比较小,现处于高速发展阶段。

中科飞测招股说明书披露,2021年中科飞测、上海睿励和上海精测三家国产检测与量测公司合计营收5.13亿元,相较于超过21亿美元的国内市场空间而言占比较小,粗略估算三家合计国内市占率不足4%。

从营收绝对值及增速来看,国产厂商由于基数较小,同比增长迅速,2018-2020年中科飞测营收从0.3亿元增至2.38亿元,CAGR达到182.12%,远高于行业速度。

国内企业产品覆盖面持续扩大。

根据各企业官网及公开披露信息,上海睿励自主研发的12英寸光学测量设备TFX3000系列产品,正在14纳米芯片生产线进行验证,尚未披露设备完成验收信息;上海精测推出的首款半导体电子束检测设备正在进行1Xnm验证,尚未披露设备完成验收信息。

中科飞测已有多台设备在28nm产线通过验收,另有对应1Xnm产线的SPRUCE-900型号设备正在研发中,对应2Xnm以下产线的DRAGONBLOOD-600型号设备正在产线进行验证,并已取得两家客户的订单。

3 核心技术领跑国内,拓品类/扩产能持续成长

3.1 始终坚持自主研发,核心技术优势凸显

技术储备丰富,核心技术人员研发能力强。

目前公司核心技术人员为CHEN LU(陈鲁)、黄有为、杨乐三位。截至2022年6月30日,公司拥有研发人员298人,占公司总员工人数的44.08%。

公司与核心技术人员均签订了保密和竞业限制等协议,并授予了核心技术人员股权激励以调动其研发工作的积极性。

已形成了一支涵盖光学、算法、软件、机械、电气、自动化控制等多学科、多领域的专业人才队伍。

公司具有较强的科研实力,先后承担了多项国家科技重大专项及其他重大科研项目。

在“无图形晶圆缺陷光学在线检测设备研发与产业化”课题执行过程中,公司形成了深紫外成像扫描技术,已应用于生产中,并在报告期内确认主营业务收入1.55亿元。

在“图形晶圆缺陷光学在线检测前瞻性研究”课题执行过程中,公司形成了纳米图形晶圆缺陷检测设备的理论基础研究。

公司主要核心技术来源于自主研发,相关技术在产品应用过程中不断升级和积累。公司核心技术权属清晰,不存在技术侵权纠纷或潜在纠纷。技术水平均处于国内领先地位,具有巨大的竞争优势。

公司9项核心技术覆盖了光学检测技术、大数据检测算法和自动化控制软件等技术领域。

依托于公司掌握的核心技术,公司在半导体质量控制设备灵敏度/重复性精度、吞吐量、功能性等关键的性能指标上实现了持续提高和突破,使得公司产品整体上可以与国际竞品相媲美,满足了客户持续提升产品良率和降低客户成本等方面的需求。

公司设备在灵敏度/重复性精度、吞吐量、功能性等指标维度上的技术创新与突破主要体现在以下方面:

Ø灵敏度:公司实现了无图形晶圆缺陷检测设备系列最小灵敏度23nm缺陷尺度的检测,图形晶圆缺陷检测设备系列最小灵敏度0.5μm缺陷尺度的检测,三维形貌量测设备系列和薄膜膜厚量测设备系列重复性精度的显著提高,分别达到0.1nm和0.003nm。公司技术实现了晶圆表面的纳米量级微小凹坑深度等不同重要尺度的高精度测量。

Ø吞吐量:无图形晶圆缺陷检测设备系列实现了灵敏度102nm下100wph的吞吐量、灵敏度26nm下25wph的吞吐量;图形晶圆缺陷检测设备系列实现了灵敏度3μm下80wph的吞吐量。公司技术实现了设备高灵敏度下的高吞吐量。

Ø功能性:实现了对晶圆正面、背面和边缘的缺陷分布检测,能够满足客户对晶圆全维度的缺陷检测,可以在制程工艺的早期就及时发现3DNAND多层Bonding工艺(边缘)和CMP工艺(背面)中的缺陷,从而提高晶圆制造的良率。

半导体检测与量测设备市场部分客户招投标结果在一定程度上可以反映公司领先优势和市场占有率情况。

2021年度国内主流厂商公开招标前道检测/量测设备185台,其中中科飞测中标设备14台,国内主要竞争对手中标设备1台,公司处于国内同行业企业领先地位。

公司凭借多年的技术积累,产品不断获得市场认可,业务规模持续扩大,在本土企业中市场占有率相对较高,具有相对竞争优势。

在集成电路领域,公司自主研发、生产的检测和量测设备已在国内主要集成电路制造厂商获得验证并取得批量订单,在国内市场上打破了国外厂商的垄断。以具有代表性的检测和量测设备为例,从公开资料对比,其与国际龙头企业同类型设备的技术对比可知:

Ø 无图形晶圆缺陷检测设备系列:公司设备灵敏度和吞吐量可以满足不同客户需求,公司设备与国际竞品整体性能相当,已在中芯国际等知名晶圆制造厂商的产线上实现无差别应用。

Ø图形晶圆缺陷检测设备系列:公司该型号设备主要应用于先进封装环节的晶圆出货检测,最小灵敏度可达到0.5μm,在灵敏度为3μm时的吞吐量为80wph。公司设备与国际竞品整体性能相当,已在长电先进、华天科技等知名先进封装厂商的产线上实现无差别应用。

Ø 三维形貌量测设备系列:公司该型号设备的重复性精度达到0.1nm,能够支持2Xnm及以上制程工艺中的三维形貌测量。公司设备与国际竞品整体性能相当,已在长江存储等知名晶圆制造厂商的产线上实现无差别应用。

从技术实力对比来看,飞测产品总体性能和关键性能参数与竞品相当。半导体设备领域存在较高的技术、资金及产业协同等壁垒。与国外企业相比,本土企业进入该领域时间较晚,整体实力和规模与国外竞争对手存在较大差距。然而,经过多年来的不懈追赶,本土企业技术水平迅速提高,国产化设备在部分领域实现了从无到有的突破,相关产品亦得到下游客户的积极认可。

3.2 单一客户依赖度低,订单充足带来成长确定性

拥有较高市场认可度,客户涵盖下游行业头部厂商。公司的主要客户包括中芯国际、长江存储、士兰集科、长电科技、华天科技、通富微电等知名高科技企业,具有较高的市场认可度。

客户分散,对单一客户依赖度较低。2020-2022年,公司向前五大客户合计销售金额占当期销售总额的比例分别为51.21%、44.32%及33.27%。公司不存在向单个客户的销售比例超过公司当年销售总额的50%或严重依赖于少数客户的情形。

存货/合同负债/在手订单充沛,预示未来成长确定性。2022年中公司存货账面余额8.29亿元,较2021年末增长54.97%,存货持续攀升。2022年中公司合同负债为3.01亿元,较2021年末增长93.46%,同时在手订单充沛,公司快速成长能见度高。

3.3 募投聚焦核心业务,助力产能提升/品类拓宽

IPO项目着力于高端半导体控制设备产业化项目和研发中心升级建设项目。

1、高端半导体质量控制设备产业化项目将通过新建现代化的洁净生产车间,购置先进的软硬件设备,引入行业专业人才,建设高端半导体质量控制设备产业化基地。

项目的实施,将大幅扩大公司检测和量测设备的产能,充分满足下游客户市场需求,同时逐步实现新产品的产业化生产,以满足下游客户对新产品的需求,从而提高公司产品的国内市场占有率,促进公司主营业务的持续增长。高端半导体质量控制设备的产业化将有效扩大公司产能,进一步提升公司整体技术研发效率和新产品产业化能力,稳定快速的满足市场需求,从而抓住国内半导体产业高速发展的市场机遇。

2、研发中心升级建设项目的建设内容为对深圳研发中心场地的改造升级,通过购置先进的研发、测试设备,引进优秀技术人才,实现公司现有研发平台的优化升级。

项目建成后,以更为先进的研发中心为平台,匹配更加强大的研发团队,公司可进一步提升自主创新能力,完善现有基础技术体系。

公司将重点针对无图形晶圆缺陷检测设备、纳米图形晶圆缺陷检测设备等相关方向展开深入研发,掌握集成电路质量控制领域中的关键技术,进一步提升公司的市场地位,提高公司产品在相关领域内的竞争力。

募投项目达产后,公司预计新增收入6.42亿元,新增净利润1.18亿元。其中高端半导体质量控制设备产业化项目预计可使公司新增收入6.42亿元,新增净利润1.18亿元,毛利率可达43.63%,与最近一年财务数据比例较为相近。

4 盈利预测及估值

4.1 盈利预测

主营业务收入假设:

检测设备:2019-2022H1公司销售检测设备14/69/45/23台,平均销售单价为238.7/318.1/408.0/402.9万元,假设疫情放开后国内经济形势好转,国产晶圆厂商出于供应链安全等考虑选用国产设备意愿提升,公司产品验证及导入速度加快;此外,随着公司扩产产线逐步建成投产,供应能力逐步提升。

因此我们假设2023-2025年公司检测设备产品销量依次为120台/140台/160台,随着公司高性能产品及新产品投入市场,整体产品结构改善,平均销售单价逐渐提升,假设依次为4.35/4.90/5.30百万元/台,由此计算得检测设备部分营业收入为522/686.0/848.0百万元。

量测设备:2019-2022H1公司销售检测设备18/52/43/18台,平均销售单价为123.5/156.8/218.5/148.4万元,我们假设疫情放开后国内经济活力复苏,中美贸易摩擦不再加剧。

国内芯片生产商出于半导体自主可控考虑,采购国产化设备趋势增强,对公司量测设备产品验证导入加快,此外公司高端产品放量提升量测设备平均单价。

因此我们假设2023-2025年公司量测设备产品销量依次为59台/78台/98台,平均销售单价依次为3.5/4.0/4.55百万元/台,由此计算得检测设备部分营业收入为206.5/312.0/445.0百万元。

假设国内半导体需求复苏,国内晶圆厂扩产进度正常。

当前全球半导体处于下行周期,消费电子等赛道需求疲软,但国内晶圆厂商逆周期投资扩产仍在按计划落地,我们假设全球半导体需求景气度在2023年下半年至2024年上半年开始反转提升,以及国内晶圆厂商扩产进度正常,对国产设备采购力度增加。

4.2 估值

公司作为国内半导体检量测设备领先厂商,标的具有一定的稀缺性,在国内晶圆厂商国产替代加速落地背景下,我们认为公司有望乘国产替代之风加快产品研发、验证及导入,未来3年内产品有望快速放量,产品结构持续优化。

鉴于公司处于发展初期,盈利规模较小,研发费用等支出较大,因此我们选用PS法对其估值,对应2023-2025年PS为10.2/7.5/5.8倍。

4.3 报告总结

预测公司2023-2025年营业收入为7.37/10.09/13.08亿元,同比+44.80%/36.85%/29.60%;归母净利润为0.16/0.43/0.58亿元,同比+38.24%/161.81%/35.85%;鉴于公司处于发展初期,盈利规模较小,研发费用等支出较大,因此我们选用PS法对其估值,以23.6元/股的发行价为基础,计算出对应2023-2025年PS为10.2/7.5/5.8倍。

考虑到公司作为国内半导体检量测设备领先厂商的稀缺性,以及国内晶圆厂商国产替代加速落地的趋势,我们认为公司有望乘国产替代之风加快产品研发、验证及导入,未来3年内产品有望快速放量。

5 风险提示

未来公司经营业绩出现波动甚至亏损:相关研发投入短期内对公司的经营业绩造成一定的影响,如果公司在新市场和新领域开拓不及预期,也会对公司业绩产生较大不利影响。

毛利率水平波动的风险:未来若公司不能保持技术优势并把握下游市场需求持续提升产品性能,或者行业竞争加剧导致主要产品价格下降,亦或公司成本控制能力下降,都将可能导致公司毛利率水平出现波动,给公司的经营带来一定风险。

技术开发与迭代升级的风险:如果公司不能紧跟全球半导体质量控制设备领域技术发展趋势,及时预见并跟进行业技术升级迭代,或者后续公司研发资金投入不足,无法保证持续的技术升级,公司将面临市场竞争力下降的风险,公司的产品和技术存在被替代的风险。

客户集中度较高的风险:2020-2022年,公司向前五大客户合计销售金额占当期销售总额的比例分别为51.21%、44.32%及33.27%。虽然2020-2022年度前五大客户收入占比呈现逐年降低趋势,但客户集中度仍然较高。

部分供应商位于境外及供应商无法及时供货的风险:报告期内,公司核心零部件的供应商主要为有产品优势的知名企业,其中EFEM和机械手主要来源于境外采购。

但随着未来公司经营规模快速增长,若部分核心零部件的供应商生产能力无法满足公司采购需求,有可能导致公司生产进度、交付周期等受到影响。

同时,随着国际贸易摩擦的前景不明确,公司不能排除受贸易摩擦等因素导致部分核心零部件供应商减少或者停止对公司零部件的供应,进而对公司生产经营产生不利影响。

地缘政治导致供应链终断风险:中美贸易摩擦持续,逆全球化贸易环境日趋明显,若美国、荷兰、日本、德国等国家进一步加强半导体产品出口管制,则可能导致公司部分零部件等上游原材料终断,对生产造成较大影响。

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报告选自【远瞻智库】

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页面更新:2024-03-05

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