CVD设备是芯片制造薄膜沉积工艺的核心设备,全球市场主要由国外厂商垄断,国产替代需求强烈 。近年来,国内拓荆科技、中微公司等CVD设备龙头厂商经过长期技术积累,产品已实现认证突破,未来有望迅速放量。
一、CVD设备是芯片制造薄膜沉积工艺的核心设备,全球市场主要由国外厂商垄断,国产替代需求强烈。
半导体芯片行业是我国当前大力发展的核心产业,在半导体产能紧缺及中美科技争端背景下,国内外晶圆厂已于2021年开启大规模扩产周期,将为上游设备厂商带来2-3年的高景气。
芯片内部是3D立体式电路结构,结构主要依靠衬底材料之上的微米或纳米级薄膜构成,包括绝缘薄 膜(如SiO2)、半导体薄膜(如多晶硅)、导电薄膜(如金属)等,薄膜沉积是各类薄膜形成的最主要方式,是芯片制造的核心工艺环节。
薄膜沉积工艺可分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和外延三大类。PVD多应用于金属薄膜的沉积,CVD可应用于绝缘薄膜、半导体薄膜和导电膜层的沉积,外延是在硅片表面生长单晶薄膜的工艺。另外,ALD属于CVD的一种,是目前最先进的薄膜沉积技术。
薄膜沉积设备作为晶圆制造三大主设备之一,占晶圆制造设备总投资的25%。据咨询机构测算,半导体薄膜沉积设备市场规模将由2020年的172亿美元增长至2025年的340亿美元,复合增长率达13.3% 。细分产品来看,PECVD、 管式CVD、非管式CVD、ALD、PVD约占整体市场的33%、4%、12%、 11% 、23%。
从市场份额来看,全球薄膜沉积设备由应用材料(AMAT) 、泛林半导体(Lam) 、东京电子(TEL)等 国际巨头垄断。2019年,AMAT、Lam、TEL占据CVD设备30%、21%、19%的市场份额; TEL、ASMI占据 ALD设备31%、29%的市场份额; AMAT垄断PVD设备85%以上的市场份额。
在中美科技争端的背景下,国内薄膜沉积设备市场的国产替代需求强烈。近年来,国内拓荆科技、 中微公司等厂商经过长期技术积累,产品已实现认证突破,未来有望迅速放量。
二、CVD设备龙头股票拓荆科技和中微公司分析对比
拓荆科技是国内CVD设备领先厂商,主要产品包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备、次常压化学气相沉积(SACVD)设备、原子层沉积(ALD) 设备,2021年这三类设备的营收占比分别为89%、5%、4%。
公司产品在国内具有领先龙头的地位,最高制程已应用于14nm产线,并已展开10nm及以下制程产品验证测 试。2021年前三季度,公司来自中芯国际、北京屹唐科技、长江存储、华虹、睿力集成的营收占比分别为29%、28%、17%、10%、9%。
在PECVD设备领域,公司是国内唯一家产业化应用的厂商,最高已适配14nm逻辑芯片、17nm DRAM 芯片、128层FLASH制造工艺,2019-2020年期间PECVD设备中标占长江存储、上海华力、无锡华虹、 上海积塔招标总量的17%。
在ALD设备领域,ALD是制造结构复杂、薄膜厚度要求精准的先进逻辑芯片、DRAM和3D NAND芯片的 核心设备,公司处于国内领先地位,目前已适配55-14nm逻辑芯片工艺需求,并正在研发28nm以下芯片制造所需的Thermal ALD设备。
在SACVD设备领域,公司也是国内唯一家产业化应用的供应商,可应用于沉积BPSG、SAF等材料薄膜,目前已适配12英寸40/28nm及8英寸90nm以上的逻辑芯片工艺需求。
中微公司是国内最领先的半导体设备龙头供应商之一,主要产品包括刻蚀设备、MOVCD,2021年来自刻 蚀设备、MOCVD设备的营收占比分别为65%、16%。中微公司是拓荆科技第三大Gu东,持有后者8.4% Gu份 。
在刻蚀设备方面,公司技术在国内最为领先,已覆盖65nm-5nm工艺制程。2021年4月,公司5nm刻蚀 设备成功进入台积电生产线,并且3nm刻蚀设备Alpha原型机的设计、制造、测试及初步的工艺开发 和评估也已经完成。
在MOCVD设备方面,公司产品主要用于生产LED外延片,此类设备是LED生产线最重要的设备,占LED 产线投资金额的一半以上。2021年6月,公司发布用于高性能Mini LED量产的MOCVD设备 PrismoUniMax,获得国内多家领先客户的批量订单超过100腔。同时,公司正在开发针对Micro LED的专用MOCVD设备和第三代半导体GaN功率器件的MOCVD设备。
此外,公司通过参Gu拓荆科技布局PECVD设备,并自建团队研发EPI (外延生长)、LPCVD (低压力 化学气相沉积)等设备,目前应用于金属互联的CVD钨制程设备能力已满足客户工艺需求,正在与关 键客户进行产品验证,并在此基础上进一步开发CVD和ALD设备。
从财务指标来看,中微公司体量明显大于拓荆科技,2021年拓荆科技、中微公司分别实现营收/净 利润7.6/0.7亿元、31.1/10.1亿元;二者毛利率基本接近,分别为47%、43%,主要是因为二者在各 自产品领域具有领先地位,毛利率较高。
从股票估值来看,目前拓荆科技、中微公司市值分别为117亿元、655亿元;根据券商一致预测,二者 2022年预测PE为75.7x、62.2x比较接近,2022预测PS分别为9.4x、14.5x, 拓荆科技PS相对较低 。
总结:CVD设备作为芯片制造过程中薄膜工艺的核心设备,现阶段已具有较强的国产替代需求,在芯片板块的细分领域中是值得关注起来的。
- 拓荆科技在PECVD、SACVD等领域是国内应用于集成电路的唯一供应商,产品主要应 用于中芯国际等核心厂商。
- 中微公司MOCVD主要应用于生产LED外延片,通过参Gu拓荆科技布局 PECVD产品,并已自建团队布局EPI、LPCVD、CVD、ALD等设备。在估值方面,拓荆科技、中微公司 2022年预测PE为75.7x、62.2x比较接近。预测PS分别为9.4x、14.5x,拓荆科技PS相对较低。