低估的半导体清洗设备龙头至纯科技:积极布局零部件和服务业务



  至纯科技成立于2000年,主要从事高纯工艺系统和半导体湿法清洗设备的研发、生产、销售及技术服务。

  1)高纯工艺系统:主业包括为电子、生物医药及食品饮料等行业的先进制造业企业提供高纯工艺系统的整体解决方案,以及进行高纯气体供应设备和高纯化学品输送设备的销售。

  2017年8月,公司收购制药行业自动化解决方案提供商珐成制药59.13%股权,进一步提升公司高纯工艺业务在医药领域的市场竞争力。

  2018年3月,公司收购波汇科技100%股权,进军光传感及光电子元器件领域,同时通过技术协同效应,公司产品技术与市场竞争力得到进一步提升。

  2020年4月,公司完成了对珐成制药100%的股权收购,并整合了与珐成制药模块化和数字化战略形成协同能力的广州浩鑫。在上市三年内完成了搭建“半导体+生物制药+光电子”三个板块的战略部署。

  公司于 2015 年开始启动湿法工艺设备研发,2017 年设立全资子公司至微半导体,负责清洗设备的制造及销售,2019 年起设备开始批量出货。目前公司槽式清洗设备和单片式清洗设备均能应用于 8 寸及 12 寸的晶圆。

  公司凭借技术优势,迅速积累了中芯国际、北京燕东、TI、华润等高端客户资源。2021年,公司拿到 13 位用户的重复订单,期间又开拓了 10 位新用户,均为行业内主要的晶圆制造企业。

  ②细分产品来看,2020 年以来公司半导体清洗设备进入快速放量阶段,2021-2022H1 半导体清洗设备分别实现收入 7.01 和 4.66 亿元,分别同比+222%和+73%,2022H1 收入占比达到 42%,已 经成为收入端增长的重要驱动力。

  2015-2021年利润端复合增速高于收入端,2022H1 利润端受非经常性损益压制。

  2022H1 实现归母净利润 0.81 亿元,同比-46%,主要系政府补助大幅减少,2022H1 其他收益为 405 万元,明显低于 2021H1(7576 万元)。

  此外,2022H1 公允价值变动净收益为-2079 万元,2021H1 为 3839 万元,主要系持有韦尔股份股价下降。

  若剔除非经常性损益影响,2022H1 公司扣非归母净利润达到 0.97 亿元,同比 +128%,大幅提升。

  1)毛利端,2022H1 销售毛利率为 36.09%,同比+5.22pct,其中半导体制程设备毛利率为 35.11%,同比+11.21pct,是销售毛利率明显提升的主要原因。

  半导体清洗设备毛利率大幅提升,我们判断主要系产品获得客户认可后,产品价格有所提升,同时受益于规模化降本效应。

  2021 年公司新增订单 32.3 亿元,同比+65%,其中半导体设备新增订单 11.2 亿元,同比+111%。在 2021 年高基数背景下,2022H1 公司新增订单 23.6 亿元,同比+37%,其中半导体制程设备新增订单 8.1亿元,同比+87%,制程设备订单快速放量,主要系公司湿法设备持续在已有用户端得到重复订单,并持续开拓新用户。

  展望 2022 年全年,公司新增订单目标达到 40 亿元,同比+24%;其中半导体制程设备 20 亿元,同比+50%以上。

  1)全球:2021年全球半导体设备销售额达到1026亿美元,SEMI 预计2022和2023年将分别达到1175和1208亿美元,分别同比+14.7%和+2.8%,持续创下历史新高。

  2)中国大陆:2021年中国大陆半导体设备销售额为296亿美元,2012-2021年CAGR达到 32%,明显高于全球平均增速(12%);从全球占比来看,2012年中国大陆半导体设备销售额全球占比仅 7%,2022Q1快速上升至31%,产业重心趋势愈发明显,具备更强成长弹性。

  我们认为,晶圆产能东移背景下,本土晶圆厂开工率依旧较高,封测厂稼动率存在分化趋势,先进封装、汽车电子等领域依旧供不应求,2022年下游客户资本开支仍有保障,半导体设备的需求有望维持在较高水平。

  中观层面上来看,中国大陆正承接中国台湾、韩国成为全球晶圆新增产能中心。据 SEMI数据,2021-2022年全球新增晶圆厂29座中,中国大陆新增8座,占比达到27.59%。然而,中国大陆市场晶圆产能缺口依旧较大,2021 年底晶圆全球产能占比仅为 16%,远低于半导体销售额全球占比(2021 年约 35%)。

  在政策扶持&IC 设计加速崛起驱动下,中国大陆持续扩产将是全球半导体产业长期发展趋势。

  具体来看,在半导体行业景气度整体向下的背景下,头部晶圆厂延续大规模扩产步伐,据 8 月 27 日中芯国际公告,中芯国际拟在天津新建 12 英寸晶圆代工生产线 万片/月,技术节点覆盖 28-180nm,产品主要应用于通讯、汽车电子、消费电子、工业等领域。

  我们统计发现,仅华虹集团、中芯国际、长江存储、合肥长鑫四家晶圆厂未来合计扩产产能将过 100 万片/月,有望带动本土半导体设备需求。

  清洗贯穿半导体全产业链,是芯片制造工艺步骤中占比最大的工序。芯片生产对工艺洁净度、可靠性要求严格,为避免制造过程中产生或接触微小污染物而影响芯片良率及产品性能,多种制造工序后均需设置清洗工序。

  据盛美上海招股书披露,清洗步骤数量约占所有芯片制造工序步骤的 30%以上,为芯片制造第一大工序,具体包括:

  ①在半导体硅片制造过程:需清洗抛光后的硅片,保证其表面平整度和性能,从而提高在后续工艺中的良品率;

  ②在晶圆制造工艺中:需要在光刻、刻蚀、沉积、离子注入、去胶等关键工序前后进行清洗,去除晶圆沾染的化学杂质,减小缺陷率;

  ③在封装阶段:需根据封装工艺进行 TSV 清洗、UBM/RDL 清洗、键合清洗等。

  据SEMI数据统计,在半导体专用设备中,2020年晶圆制造设备价值量占比约86%。

  具体来看,薄膜沉积、光刻机、刻蚀设备价值量占比分别为 22%、21%和 21%,合计高达 64%,是半导体设备价值中心,而清洗设备价值量占比约为 5%。

  ①若按照清洗介质的不同,半导体清洗设备可划分为湿法清洗和干法清洗两种技术路线,据盛美上海招股书信息,湿法清洗约占到芯片制造清洗步骤的 90%以上;

  ②在湿法清洗工艺路线下,又细分为单片清洗设备、槽式清洗设备、组合式清洗设备等,其中单片清洗设备具备极高的工艺控制和微粒去除能力,可有效解决晶圆间交叉污染,应用广泛,是晶圆制造环节采用的主要清洗方式。

  我们预估 2021 年全球和中国大陆半导体清洗设备市场规模分别约 51 和 15 亿美元,其中单片清洗设备市场规模分别为 35 和 10 亿美元,构成市场需求主体。

  受益于晶圆产能东移,我们判断 2023 年中国大陆半导体清洗设备市场规模可达 21 亿美元,其中单片清洗设备需求约 14.3 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,半导体清洗的需求量和技术难度均将明显提升,对清洗设备的需求有望实现量价齐升。

  首先,先进制程下晶圆制造循环工序增多,将直接带动清洗步骤的增加。半导体工艺节点正逐步迈向 28nm 以下先进制程,对应晶圆制造过程中清洗步骤将超过 200 道。

  ①一方面,先进制程下晶圆加工的循环次数有所增加,在每一次刻蚀、扩散等工序前后都需进行清洗,从而带动清洗工序循环次数的提升;

  ②另一方面,先进制程工艺对杂质敏感度更高,为保障芯片良率,还需要提升每一步清洗工序内的清洗频率。

  ①整体来看,全球半导体清洗设备市场高度集中,日本占据主导地位,2019 年 DNS 和 TEL 合计占有全球 77%市场份额;

  ②本土供应商主要包括盛美、至纯科技、芯源微、北方华创等。我们预估 2019-2021 年公司在中国大陆半导体清洗设备的市场份额分别为 2%、4%、7%,正在快速提升。

  公司湿法工艺设备所部署技术路线:槽式&单片设备覆盖国内成熟&先进工艺涉及的全部湿法工艺。

  此外,公司提供的湿法设备还可以应用于先进工艺,主要为存储(DRAM,3DFlash)、先进逻辑产品,还覆盖一些特殊工艺类,例如薄片工艺、化合物半导体、金属剥离制程等。

  公司湿法设备已经在数个成熟工艺的产线上拿到整线的设备订单,有效替代了之前的两家日本厂商;公司还在氮化镓和碳化硅产线上拿到了整条线的湿法设备订单;公司在先进制程的 28 纳米节点获得全部工艺的设备订单;在 14 纳米以下制程也拿到了 4 台湿法设备订单。

  细分产品结构来看,单片清洗设备快速放量,2021 年单片式清洗设备新增订单金额超过 3.8 亿元。

  中长期来看,清洗设备较易率先实现全面国产化。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工序 30% 以上,但价值量占比仅为5%。公司在先进制程的28纳米节点获得全部工艺的设备订单,在 14 纳米以下制程也拿到订单,国产替代驱动下,公司中长期有望实现快速发展。

  高纯工艺系统广泛应用于泛半导体(集成电路、平板显示、光伏、LED 等)及生物制药、食品饮料等领域,主要产品包括气体高纯工艺设备及系统、化学品高纯工艺设备及系统、物料及水系统。作为下业新建、改建等固定资产投资的重要组成部分,公司所在的高纯工艺系统行业需求的动力主要来自下业产能扩张以及因技术进步带来的技术改造。

  工艺介质系统需求与下游资本开支直接挂钩,客户对工艺介质系统的投资额约占其项目总投资额的 5%~8%。

  若仅考虑集成电路需求,我们预估 2021 年中国大陆工艺介质系统市场规模为 144 亿元。若再考虑到光伏、平板显示、LED 等行业需求,我们判断 2021 年中国泛半导体行业对工艺介质系统的需求将突破 200 亿元。

  展望未来,集成电路、光伏等持续旺盛,泛半导体行业资本开支有强支撑,工艺介质系统需求有望维持高位。

  1)晶圆产能背景下,集微咨询预计中国大陆未来 5 年还将新增 25 座 12 英寸晶圆厂,对于工艺介质系统的需求有望长期维持高位。

  2)作为全球光伏产业中心,本土市场产销两旺,下游资本开支有强支撑。此外,Mini 和 Miro LED 有望带动新一轮显示面板投资高峰,进一步拉动泛半导体工艺介质系统市场需求。

  由于其销售的高纯工艺系统价格较高,同时人力、生产资源有限,国际供应商一直以中国大陆的美国企业或中国台湾企业为主要客户,单项业务规模较大,在半导体行业等大型项目上仍占据主要份额。

  公司在半导体领域涵盖上海华力、中芯国际、长存、长鑫、士兰微、西安三星、无锡海力士等众多行业一线客户;光伏行业客户有英利、协鑫集成、通威股份等;在医药领域领域获得百特、君实、迈瑞、宝洁、康弘、金霸王等龙头客户订单。

  2021 年公司高纯工艺系统实现营业收入 10.78 亿元,2012-2021 年 CAGR 达到 14%,稳健增长,但仍小于帆宣科技(2021 年营收 79.36 亿元)等海外龙头,成长空间依旧较大。

  晶圆制造测试片包含控片和挡片两大类,其中控片用于监控机台稳定性和重复性,挡片用于保持工艺稳定性和均一性。

  由于控片、挡片价格较为昂贵,晶圆厂为缩减成本通常会将使用过的测试片委托晶圆再生服务公司进行加工并回收,通过去除晶圆表面的杂质和缺陷,使处理后的晶圆在曲正度和表面的颗粒数量上都达到新片的标准,实现循环再利用。

  1)在需求端:先进制程对工艺精准度和稳定性提出更高要求,对测试片需求量有明显提升。

  2)在供给端:硅片厂扩产滞后&硅片设备交期延长,全球半导体硅片产能紧缺,SUMCO 计 划将 2022-2024 年长期合约价格提高 30%,足以验证全球硅片供不应求的格局。

  1)产能供给端:全球晶圆再生产能高度集中于日本和中国台湾,领先企业主要为日本 RST、Hamada Heavy 和 Mimasu,中国台湾的中砂、辛耘、升阳,2019 年 6 家企业 12 英寸晶圆再生产能全球占比约 90%。据 RST 公告,2021 年日本 RST 的 12 英寸晶圆再生产能达到 46 万片/月,全球占比达到 33%,全部位于日本和中国台湾。

  2)市场需求端:中国台湾&日本仍为主要需求终端,中国大陆市场提升空间较大。

  相较中国台湾&日本,中国大陆晶圆再生需求暂未全面打开,这一方面系中国大陆晶圆产能全球占比仍较低,另一方面系中国大陆晶圆再生产业基础薄弱,需要将晶圆寄往日本&中国台湾进行再加工,往返运输成本较高。

  从行业龙头收入构成来看,①RST:在 2021 年 12 英寸和 8 英寸晶圆再生出货构成中,中国大陆市场分别仅为 7%和 6%;②中砂:2021 年业务集中在中国台湾地区,对中国大陆地区的收入占比仅为 10.6%。

  晶圆产能东移扩产浪潮下,中国大陆晶圆再生市场有望快速打开,我们预估 2026 年中国大陆晶圆再生市场规模可达 19 亿元,测算依据如下:

  1)中国大陆晶圆产能:参照集微咨询统计,2022 年初中国大陆 12 英寸晶圆合计规划月产能 156.5 万片,2022-2026 新增总规划月产能超过 160 万片。考虑到产能爬坡等因素,我们保守预估 2026 年中国大陆 12 英寸晶圆投产月产能为 300 万片。

  2)晶圆再生数量:参照华海清科招股书数据,我们中性假设晶圆再生数量占到晶圆总产量的 30%,同时假设晶圆良品率稳定在 90%。

  1)日本 RST:分两期在中国大 陆投资 12 英寸晶圆再生项目,设计产能均为 5 万片/月,一期项目 2022 年底达产,二期 项目 2024 年开始;

  2)在本土企业中,至纯科技、华海清科、协鑫集成、晶芯半导体、富乐德长江等均在积极布局晶圆再生业务,合计设计产能达到 131 万片/月。

  公司在晶圆再生领域布局较早,合肥一期项目期规划产能 7 万片/月,已经投产,是国内首条投产的 12 英寸晶圆再生产线 年达产;二期规划产能 14 万片/月,正在投资建设中。公司先发优势明显,晶圆再生业务有望持续扩张。

  1)据 SEMI 数据,2021 年我国电子特气市场规模约 196 亿元,我们判断 2021 年我国电子 气体整体市场规模约为 272 亿元。随着存量集成电路产线运行产能增大,本土对电子气体的需求有望持续增长。

  2)整体来看,全球工业气体市场仍由林德、液化空气、空气化工等海外龙头主导。 尤其在技术指标要求更高的集成电路领域,海外龙头的优势更加明显。

  高纯气体为公司高纯工艺系统的供应原材料,客户和业务模式上具备较强协同性,公司具备切入先发优势。

  公司正在为上海集成电路装备材料产业创新中心 12 英寸 28 纳米工艺节点提供配套,投资建设了半导体级的大宗气体工厂,将为用户提供至少 15 年的高纯大宗气体整厂供应,涉及业主所需高纯氢气、高纯氩气、高纯氦气、高纯氮气、普通氮气、高纯二氧化碳、高纯氧气、普通氧气、压缩空气和高纯压缩空气等气体产品,根据《可转债募集资金使用可行性分析报告》(2021.8),预计该项目全部达产后预计可实现年均销售收入 2 亿元。

  1)我们预估2021年全球&中国大陆半导体设备零部件市场规模分别约为406、117亿美元, 市场规模庞大。

  2)国产半导体设备核心零部件基本依赖进口,全球供应链紧张背景下,零部件供给已成为半导体设备企业产能扩张重要瓶颈,叠加外部事件影响,半导体设备零部件国产化有望加速推进。

  半导体设备使用寿命长(可达 10 年以上),同时工艺运行精准度要求严苛,对零部件等耗材 &维保业务需求度较高。随着存量运行设备基数增大,后服务市场已成为海外半导体设备龙头重要收入来源。

  1)AMAT:2021 财年全球应用服务业务实现收入 50.13 亿美元,收入占比达到 22%;

  2)LAM:2021 财年客户支持及其他业务收入达到 48.61 亿美元,收入占比达到 33%。

  2021 年公司可转债募投项目拟募集 11 亿元,重点加码半导体设备零部件研发&制造业务,在垂直整合降本的同时,将逐步打开后服务市场,同时有望单独外售,将成为后续发展重点。

  1)单片湿法工艺模块、核心零部件研发项目:针对 14nm 及以下工艺节点的高阶单片湿法工艺模块、单片式腔体及耐腐蚀性、高精密度的核心零部件进行研发,提升在高宽深比条件下的湿法工艺模块研发能力,实现整机产品在 14nm 及以下的逻辑芯片及 1Xnm 存储芯片、以及特殊工艺的制造应用,利于提高公司半导体核心零部件研发水平,为自主生产奠定研发基础。

  2)半导体设备模组及部件制造项目:主要针对公司现有槽式、单片式清洗设备的核心零部件进行自主生产,该项目全部达产后预计可实现年均销售收入 2 亿元。

  1)高纯工艺系统:我们预计 2022 年上半年新签订单超过 15 亿元(新签订单扣除半导体清洗设备订单)。考虑到半导体、光伏等行业景气度较高,同时公司市占率较低,有望延续稳步增长态势,假设 2022-2024 年收入同比增速分别为 25%、15%和 15%。假设 2022-2024 年毛利率分别为 33%、31.5%和 30.5%。

  2)半导体清洗设备:2022 年公司新签订单预计 20 亿元,随着公司单片清洗设备出货量大幅提升,我们预计该业务有望实现较快增长,假设2022-2024年收入同比增速分别为 85%、50%和 40%。产品结构优化叠加规模效应,盈利水平有望持续提升,假设2022- 2024 年毛利率分别为 37%、38%和 40%。

  3)光传感及光器件:表现较为平稳,假设 2022-2024 年收入同比增速分别为 15%、10%和 10%,毛利率分别为 48%、49%和 48%。

  4)其他:考虑到晶圆再生、零部件等逐步放量,相关收入有望实现高速增长,假设 2022-2024 年收入同比增速分别为 1500%、50%和 50%,毛利率分别为 25%、30%和 30%。

  1、晶圆厂资本开支下滑的风险:如果下游晶圆厂的产能投资强度降低,公司可能面临市场需求下降的情况,将会对公司的经营业绩造成一定不利影响。

  2、新品研发&客户验证进程不及预期的风险:半导体设备属于典型的技术密集型行业,若公司新品研发不及预期,市场竞争力存在一定下降风险。此外,若公司新品在客户端验证进度不及预期,也将一定程度上影响公司经营业绩。

  3、国际贸易摩擦的风险:公司部分零部件的最优选择仍为美国、英国、日本、韩国等国外供应商。如果国际贸易摩擦进一步加剧,可能影响公司供应链的稳定性。

  4、技术人员流失的风险:半导体设备为典型的技术密集型行业,若公司核心技术人员流失,则可能对公司市场竞争力造成一定不利影响。

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