基础制造技术讲座纪要(每日研讨纪要-晶圆制造设备)
2019年全球半导体设备制造商收入达到598亿美元，中国台湾以171.2亿美元的销售额成为半导体设备的最大市场，年增长率高达68%；中国大陆则以134.5亿美元的销售额继续保持着第二大半导体设备市场的地位。
晶圆制造从沙子到合格的晶圆经历数百道工序，需要的设备也种类繁杂。硅片设备、热处理设备、光刻设备、刻蚀设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、抛光设备、清洗设备、检测设备。
一、设备种类
1.硅片设备：
主要是单晶炉，主要用于单晶硅生产。2019年，晶盛机电实现营业收入31.1亿元，同比增长22.64%;归属于上市公司股东的净利润6.37亿元，同比增长9.49%。具体来看，2019年度，公司实现晶体生产设备营业收入21.73亿元，智能化加工设备营业收入5.04亿元，设备改造服务收入1.65亿元，蓝宝石材料营业收入6589.28万元。晶盛机电光伏单晶炉国内市占率第一，占据国内90%的高端市场份额，客户覆盖几乎所有一线硅片厂商。沪硅产业和中环股份都是其客户。
2.热处理设备：
热处理设备包括卧式炉、立式炉和快速升温炉（RTP）等，主要是对硅片进行氧化、扩散、退火等工艺处理。占投入的3%左右。
北方华创是该领域龙头，在热处理设备的各个细分领域均有成熟的产品线。
3.光刻设备（23%）：
有光刻和涂胶显影两个环节，光刻设备国产化率最低，仅有上海微电子的90nm光刻机量产，有消息称2021年会有28nm光刻机。涂胶显影设备90%被日本东京电子垄断，国内芯源微是龙头，市占率5%左右。
4.刻蚀设备（24%）：
刻蚀是硅片进行光刻之后最重要的流程，包括硅刻蚀、金属刻蚀和介质刻蚀设备等。北方华创主营硅刻蚀设备，中微半导体专攻介质刻蚀设备。北方华创是国内硅刻蚀设备制造巨头，其生产的NMC612D14nmFinFET刻蚀机多项关键指标达到国际先进水平。而中微半导体稳坐中国介质刻蚀设备市场龙头，已达到7nm工艺节点，成为台积电7nm产线刻蚀设备5家供应商中唯一一家国产设备公司。两种蚀刻方式在市场空间上区别不大。目前，我国的刻蚀设备是比较先进的，中微公司的第二代电介质刻蚀设备已广泛应用于28到7nm后段制程以及10nm前段制程，北方华创的硅刻蚀机也在14nm工艺上取得了重大进展。中微公司是该领域的龙头，2020年上半年公司实现营业收入9.78亿元，同比增22.14%，实现归母净利润1.19亿元，同比增291.98%。其中，刻蚀设备营收约6.13亿元，同比增长约72.53%，在整体营收中占比超过一半。目前看来中微公司在技术上领先北方华创一代。中微公司已进入全球半导体设备领域，北方华创还在国内市场。
5.离子注入设备：
硅片刻蚀后，需要将一些特殊的杂质离子注入到硅衬底去，这就是离子注入机。离子注入机是半导体晶圆制造设备中，难度和单价仅次于光刻机的关键设备，此前由美国应用材料和Axcelis（亚克士）两大公司垄断约70%份额。我国该领域的龙头是万业企业旗下的凯世通，但晶圆制造离子注入机市场份额小，光伏离子注入机在全球有近三分之一的份额。
6.薄膜沉积设备（25%）：
薄膜沉积工艺，分为物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和外延三大类。近年来，全球薄膜沉积设备持续稳定发展，根据MaximizeMarketResearch数据统计，全球半导体薄膜沉积市场2017年市场空间约为125亿美元，预计到2025年将达到340亿美元，期间以年复合13.3%的速度增长。CVD设备占据着57%的薄膜沉积设备市场，领先于其他类型设备；其次是PVD，占比为25%；ALD及其他镀膜设备占据着18%的市场份额。北方华创的PVD、CVD设备已经用于28nm生产线中，14nm工艺设备也已实现重大进展。国产化率仅有2%。
7.抛光设备：
晶圆制造的后期，需要对硅片表面进行平坦化处理，这就用到抛光机。该领域的龙头是华海清科，目前处于科创板上市辅导中。实控人是清华大学，核心人员都来自清华大学重点实验室。
8.清洗设备：
几乎所有工艺流程都需要清洗环节。盛美半导体是该领域的龙头，目前科创板上市申请已获受理，并已在2017年美国纳斯达克上市。在国内的国产清洗设备市场中，盛美占据80%左右的市场份额，其余20%则由北方华创、芯源微和至纯科技三家公司瓜分。除了盛美，北方华创的清洗设备也能满足28nm技术节点的需求。作为行业龙头，盛美半导体在2009年就研发出了第一款超声波清洗技术SAPS，并进入到SK海力士的无锡生产线。技术节点正向5nm、3nm等先进制程工艺不断突破。
资料来源：立鼎产业研究中心整理
9.检测设备：
测试设备包括工艺检测设备、硅片测试设备和晶圆中测设备等，晶圆中测设备又包括探针卡、探针台和测试机等，种类繁多。该领域的龙头是赛腾股份，公司通过收购日本Optima进入半导体检测设备领域，目前世界芯片检测设备由美国科磊、应用材料、日本日立三家公司垄断，合计市占率高达75%。我国的国产化率在5%以下。
二、北方华创和中微公司“全”与“专”的对决
1.产品线
完备的产品线对于高研发投入及高技术壁垒的半导体芯片设备领域来说，是好事，也是坏事。
北方华创的主营产品涉及领域广泛，覆盖泛半导体领域中的能源（光伏）、照明（LED）、显示面板以及半导体集成电路（IC）。在半导体设备领域，除了不做光刻机，覆盖了PVD、CVD、刻蚀机、ALD、氧化炉、退火炉、MFC、清洗机等前道大部分核心设备。一言以蔽之，北方华创走得“全”的路线。
中微半导体深耕刻蚀机，主要产品是介质刻蚀机与MOCVD（金属有机化合物气相外延）。其中介质刻蚀设备、硅通孔刻蚀设备覆盖半导体领域，而MOCVD设备主要应用于LED领域。中微半导体的业务更“专”。中微公司的刻蚀设备客户以外企为主，主要客户包括长江存储、歌华电子、台积电、SKhynix、中芯国际、格罗方德、意法半导体、博世等。其中台积电是全球第一大半导体生产企业；SKhynix位于韩国，是世界第三大DRAM制造商。
MOCVD设备采购金额一般占LED生产线总投入的一半以上，中微公司的MOCVD设备已在全球氮化镓基LED设备市场中占据领先地位。中微公司2019年完成开发适用于深紫外LED生产的高温MOCVD设备，可承载18片2寸外延片，主要应用于深紫外LED、紫外杀菌、工业水净化等领域。
北方华创涉足领域虽广，但也只是把平台做得足够大，并不具备全面的市场竞争力。
从客户结构来看，针对半导体技术方面的技术壁垒及贸易壁垒日渐严峻，中微公司之前的客户布局有可能会发生变革。不过，技术领先的产品在市场上从来不会缺少买家。
2.财务数据
从财务数据来看，北方华创2019年实现营收40.58亿元，同比增长22.10%；归母净利润3.09亿元，同比增长32.24%；归母扣非净利润为7016.31万元，同比下降8.06%。市值规模800多亿的企业，扣非净利润仅为7000万，这一对比，很容易令投资者对北方华创的盈利能力产生质疑。
中微公司2019年实现营业收入19.47亿元，同比增长18.77%；实现归属于上市公司股东的净利润1.89亿元，同比增长107.51%；实现扣非归母净利润为1.48亿元，同比增长41.48%。同期研发投入合计4.25亿元，占营业收入比重为21.81%。
中微公司2019年的营收为北方华创的一半，创造的扣非归母净利润却是北方华创的两倍，盈利质量优于北方华创。原因是中微公司高技术含量的产品毛利率更高，而北方华创全产品线布局造成期间费用率的提升。
从资产负债表来看，北方华创的资产负债率高达55.59%，远高于中微公司的21.43%；
北方华创2019年经营性现金流净额为-9.41亿元，中微公司则为1.33亿元。北方华创的现金流质量堪忧。
三、问答：
1.问:北方华创所有的设备现在都只是成熟制程吗？
答：28nm是成熟制程和先进制程之间的分界线，北方华创的12英寸90-28nm制程设备已实现量产,12英寸14nm制程设备已经在客户端进行验证。
2.问：北方华创在14nm和7nm的设备上有没有快要突破的迹象？
答：北方华创在成熟制程设备领域已经有量产能力，在先进制程方面也有重大进展。目前还没有确定性的突破消息。
3.问：光刻机90nm设备能做的芯片有哪些？
答：90nm的芯片有很多，在手机芯片上90nm已经相当于诺基亚的水平了。在后道光刻上运用，上海微电子在后道光刻机这个领域已经占了国内80%的市场份额。
4.问：晶盛机电单晶炉的市场份额有多大？技术门槛怎么样？
答：晶盛机电在光伏的单晶炉上处于领先地位，在晶圆硅片的技术上也有所突破。但在晶圆制造的单晶炉还与国际先进技术存在差距，在晶圆制造领域的单晶硅纯度要求很高，相对应的，单晶炉的技术要求也很高。单晶炉具体市场份额我还没有查到。
5.问：硅刻蚀和介质刻蚀设备是互相竞争的关系还是互相补充的关系？需要进行二选一吗？
答：目前介质刻蚀和硅刻蚀有不同的去除材质，介质刻蚀主要是氧化硅、氮化硅、光刻胶等;硅刻蚀主要是除硅，包括单晶硅、多晶硅、硅化物等。目前并非互相替代而是互补。
6.问：为什么我们国家一定要做先进制程？5G微基站芯片制程处于什么阶段?
答：芯的生产制程愈小,芯片性能愈佳、功耗和散热也愈低。所以不少高端设备,也愿意付上更高的价钱,找晶圆厂生产制程工艺更优良的芯片。由于5G的高效率和高功耗所以5G战略对先进制程的的需求更大，所以必须得掌握先进制程，目前已有7nm工艺的5G基站芯片量产。
7.问：所有设备中哪种设备最具价值？环节中毛利率最高的是哪个？
答：在高端光刻机最具价值，高端阿斯麦尔高端垄断的情况下，毛利率维持在45%-50%。
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