萬業企業專題報告:打造半導體裝備平台,離子注入迎經營拐點


(報告出品方/作者:安信證券,馬良、郭旺、李哲)

1. 房企順利轉型半導體,凱世通迎經營拐點

萬業企業成立之初為中外合資企業。萬業企業成立於 1991 年 10 月,是一家具有新興產 業基因的高科技上市公司。由上海市陸家嘴金融貿易區開發公司、上海市投資信託公司、中 國人民建設銀行上海市信託投資公司、中海上海房地產開發總公司四家公司共同發起組建。 公司原名為上海眾城實業股份有限公司,2006 年更名為上海萬業企業股份有限公司。萬業 企業 2018 年開啟「外延併購+產業整合」雙輪驅動發力轉型,萬業企業在 2018 年以 3.98 億元收購上海凱世通半導體股份有限公司進入離子注入行業,在 2020 年聯合境外投資人以 4.05 億美元收購 Compart Systems 布局半導體設備上游零部件。

1.1 收購凱世通及 Compart Systems,房企順利轉型半導體

公司原本從事房地產業務,後來通過收購凱世通以及 Compart Systems 向集成電路轉 型,目前公司核心業務為集成電路裝備。在房地產業模塊,公司主要為住宅地產開發,目前 房地產開發的業務範圍主要集中在上海、蘇州、無錫等長三角區域。公司住宅地產開發業務 的主要產品為各類住宅產品,包括高層公寓、多層洋房與別墅等。公司通過藉助平台優勢, 依託國內國外兩個市場,利用境內與境外兩種資源,通過「外延併購+產業整合」的方式, 紮實推動公司快速向集成電路產業領域轉型。

公司目前已經將重點將轉向集成電路產業領域轉型,落實新的優質集成電路行業併購項 目,加大集成電路在公司整體業務中的比重。經過近五年的努力,公司完成了轉型前期的布 局工作,進入正式操作實施階段。公司一方面依託國內國外兩個市場,利用境內境外兩種資 源,「外延併購+產業整合」雙輪驅動發力轉型。尋找集成電路裝備與材料的上下游併購項目, 充分發揮資本平台優勢,轉型集成電路產業領域,通過牽頭收購 CompartSystems 等,加速 公司實現戰略性布局,提升公司核心競爭力,增強上市公司盈利能力。另一方面,作為國內 擁有全領域集成電路離子注入設備的上市公司,將著力發展集成電路核心國產裝備,同時通 過上海半導體裝備材料基金的平台深入布局集成電路裝備材料核心資產,積極開展「集成電 路+投資+產業園」的創新模式探索,以「三駕馬車」並駕齊驅,攻堅集成電路裝備材料領域, 全面轉型成為集成電路高端裝備材料龍頭企業,實現收入和利潤的更大突破。

1) 凱世通

公司 2018 年收購上海凱世通半導體股份有限公司進入離子注入機行業,凱世通產品覆 蓋集成電路、光伏市場以及平板顯示領域。上海凱世通半導體股份有限公司圍繞離子注入機 設備專家,全面構建人才團隊,其中碩士以上學歷超過 35%,專業涵蓋了物理學、半導體技 術、材料學、機械工程、自動控制、軟體工程等多個技術領域。凱世通創始團隊主要來自世 界知名離子注入機公司,深耕離子注入機領域 30 多年,在集成電路產業界工藝技術更新換 代之際率先開發過多款暢銷離子注入機。

隨著集成電路晶片工藝製程不斷微縮,針對國內外客戶先進工藝晶片製造的離子注入需 求,凱世通選擇「領先一步」的產品定位策略,在「10nm 及以下三維器件結構 FinFET 集 成電路離子注入機研發與產業化」科技項目支持下,開發面向前沿工藝的離子注入機(基於 超越 7 納米離子注入平台),並建立相應的研發平台、核心關鍵技術及工藝的研究參數數據 庫和性能檢測規範標準。

2) Compart Systems(肯發)

2020 年 12 月,公司牽頭境內外投資人完成對全球領先的集成電路設備流量控制系統領 域精密零組件 及流量控制 解決方案 供應商 CompartSystems 的收購, 並間接成為 CompartSystems 第一大股東。

CompartSystems 是集成電路設備所需的氣體輸送系統領域供應商之一,其主要產品包 括 BTP(Built To Print)組件、裝配件、密封件、氣棒總成、氣體流量控制器(MFC)、焊 接件等,產品用於集成電路製造工藝中氧化/擴散、蝕刻和沉積等設備所需的精確氣體輸送系 統,是全球少數可完成該領域零組件精密加工全部環節的公司。本次收購進一步增厚、拓展 了公司對集成電路裝備行業覆蓋的深度和廣度,為公司帶來產業協同和企業價值增長空間。 2021 年上半年,CompartSystems 的相關產業也打入國內集成電路設備公司供應鏈。

1.2 浦東科投助力打造半導體裝備平台

目前,公司控股股東為上海浦東科技投資有限公司,占公司總股本的 28.44%。第二與 第三大股東分別為三林萬業(上海)企業集團有限公司和國家集成電路產業投資基金股份有 限公司,各持股份占公司總股本的 12.17%和 7.07%。公司通過藉助平台優勢,依託國內國 外兩個市場,利用境內與境外兩種資源,通過「外延併購+產業整合」的方式,紮實推動公 司快速向集成電路產業領域轉型。

公司第一大股東浦東科投,是中國優秀的集成電路投資機構。浦東科投作為公司控股股 東,在新興產業領域有著多年成功投資經驗,有助於公司向新興產業、高附加值產業領域轉 型,尤其是將公司自身轉型步伐與上海半導體裝備材料基金密切結合。目前公司現金充裕, 由於一貫重視資金鍊安全,公司始終保持較低的資產負債率,隨著公司各項目的銷售回籠, 為公司未來加快轉型奠定了良好的資金基礎。大股東浦東科投投資經驗豐富,管理資產規模 超 200 億元,曾投資過多家半導體領域優質企業,如先進半導體、中微半導體、盛美半導 體、瀾起科技、芯源微等,公司可以藉助其集成電路的資源整合平台,進一步吸納優質半導 體企業,與凱世通聯手打造集成電路設備平台型企業。

公司實際控制人是朱旭東、李勇軍和王晴華。朱旭東現任上海浦東科技投資有限公司創 始合伙人、董事長、總裁,上海萬業企業股份有限公司第十屆董事會董事長,上工申貝(集團) 股份有限公司董事,上海半導體裝備材料產業投資基金合夥企業(有限合夥)執行事務合伙人 委派代表,上海半導體裝備材料產業投資管理有限公司董事長。 李勇軍現任上海浦東科技 投資有限公司創始合伙人、執行總裁,上海萬業企業股份有限公司第十屆董事會董事,上海 半導體裝備材料產業投資管理有限公司董事、總裁,上海飛凱光電材料股份有限公司董事, 芯成科技控股有限公司非執行董事,江蘇新順微電子股份有限公司董事長,上海凱世通半導 體股份有限公司董事。 王晴華現任上海浦東科技投資有限公司創始合伙人、副總裁兼任財 務負責人。

1.3首台 IC 離子注入機確認收入,凱世通迎經營拐點

從公司的收入結構來看,房地產仍然占據公司營收的主體,2021H1 占比 94.25%。在半 導體設備上,2021H1 凱世通實現營收 0.35 億元,凈利潤 200 萬元,相比 2020 年凱世通營 收 0.22 億元,凈利潤-0.96 億元,2021 年 H1 凱世通不論是營收還是凈利潤,均有大幅提高。 凱世通經營業績大幅改善主要原因是在 2021H1,首台低能大束流離子注入機完成設備驗證 工作並確認銷售收入。

從公司過去的業績來看,2016-2020 年,公司實現營業收入 31.88、20.96、26.79、18.69 和 9.31 億元,實現歸母凈利潤 7.18、16.99、9.72、5.73 和 3.15 億元,總體上呈現下降趨 勢。公司營收和歸母凈利潤近些年呈現下降趨勢,主要原因是公司處於戰略轉型期,房地產 開發項目正在逐年減少,相關收入逐年下滑。公司將把半導體作為核心業務,未來有望在半 導體設備帶動下,業績重回增長趨勢。 2021H1,公司實現營業收入 6.09 億元同比增長 28.25%,歸母凈利潤 2.79 億元,同比 增長 55.18%。

盈利能力方面,公司凈利率從 2017 年的 81.04%大幅跌落至 2018 年的 36.30%,最後 緩慢跌落至2020年的31.67%,毛利率從2017年的63.04%逐漸回落至2020年的45.31%。 公司凈利率、毛利率回落的原因有:(1)2017 年之後,伴隨公司業務調整、收購凱世通資 源整合的影響;(2)公司對房地產業務的收縮。公司 2021H1 數據顯示,凈利率和毛利率均 有大幅提高,分別為 46.07%和 54.29%。

研發方面,2018-2020 年研發費用分別約為 0.04 億元、0.06 億元和 0.49 億元,三 年 CAGR 為 238%,2020 年較 2019 年增長了 671%。凱世通不斷加大研發投入經費,2021 上半年研發費用達到 2239 萬元,同比增長 575.23%。

2. 離子注入為矽片摻雜最重要手段,難度壁壘僅次於光刻

2.1離子注入是矽片摻雜最重要的手段

摻雜能改變矽片電性能。本徵矽(原始不含雜質的矽)導電性很差,只有當矽中加入少 量雜質,使其結構和電導率發生改變時,矽才成為一種有用的半導體。雜質進入到器件中, 可以改變器件的電化學性能。

從摻雜的方法來看,有熱擴散和離子注入兩種方法可以向矽片中引入雜質元素,其中熱 擴散是利用高溫驅動雜質穿過矽的晶格結構,這種方法受到時間和溫度的影響;離子注入是 通過高壓離子轟擊把雜質引入矽片,雜質通過與矽片發生原子級的高能碰撞,才能被注入。

在半導體製造的剛剛開始的階段,熱擴散是晶片摻雜的主要手段。然而,隨著特徵尺寸 的不斷減小和相應的器件縮小,現代晶片製造中幾乎所有摻雜工藝都是用離子注入實現的。 在一般的工藝流程中,離子注入通常在光刻之後。也有一些工藝用刻蝕的氧化層作為擴散摻 雜或離子注入的掩膜,此時矽片就由刻蝕流到擴散或離子注入。由於能夠實現更小尺寸,離 子注入在晶片性能的改進方面起著至關重要的作用。電晶體的性能受摻雜剖面的影響越來越 大,離子注入也就成為唯一能夠精確控制摻雜的手段。

2.1.1. 劑量和射程為離子注入技術重要參數

離子注入是一種向矽襯底中引入可控制數量的雜質,以改變其電學性能的方法。它是一 個物理過程,即不發生化學反應。離子注入法是通過離子注入機的加速和引導,將要摻雜的 離子以離子束形式入射到材料中去,離子束與材料中的原子或分子發生一系列理化反應,入 射離子逐漸損失能量,並引起材料表面成分、結構和性能發生變化,最後停留在材料中,從 而優化材料表面性能,或使材料獲得某些新的性能。

從技術難度來看,離子注入壁壘極高,涉及的原理包括高壓電子、電器機械、計算機控 制、等離子物理等多學科理論,難度僅次於光刻機。

離子注入可以實現對矽片精準的摻雜,需要通過控制注入的劑量和射程等參數來控制摻 雜的數量和深度:

1) 劑量:劑量是單位面積矽片表面注入的離子數,如果電流增大,單位時間內注入的雜質 原子數量也增大。

2) 射程:離子射程是指離子注入過程中,離子穿入矽片的總距離。與注入離子的能量和質 量有關。能量越高意味著雜質離子的射程越大,而離子能量需通過離子注入設備的加速 管控制加速電勢差來獲得。能量單位一般以電子電荷和電勢差的乘積表示,即 eV。

2.1.2. 低能大束流離子注入占比最高

離子注入機主要由五部分組成:離子源、磁分析器、加速管或減速管、聚焦和掃描系統、工藝腔(靶室和後台處理系統)。

離子源:用來產生離子的裝臵。原理是通過鎢燈絲、射頻或和微波等技術製備要摻雜的 離子對摻雜源進行離子化,再經吸極吸出,由初聚焦系統聚成離子束,射向磁分析器;

磁分析器:利用不同荷質比的離子在磁場下運動軌跡的不同將離子分離,選出所需的摻 雜離子,被選離子束通過可變狹縫,進入加速管或減速管;

加速管或減速管:從分析器出來的離子束,經過加速或減速打到矽片內部去,離子經過 加速或減速電極後,在靜電場作用下獲得所需能量;

聚焦和掃描系統:離子束離開加速管後進入控制區,先由靜電聚焦透鏡使其聚焦進入偏 轉系統,束流被偏轉注到靶上;

工藝腔:包括真空排氣系統、裝卸矽片的終端台、矽片傳輸系統和計算機控制系統。

離子注入機按能量高低可分為:低能離子注入機、中能離子注入機、高能離子注入機和 兆伏離子注入機;按束流大小可分為:小束流離子注入機、中束流離子注入機、強流離子注 入機和超強流離子注入機。行業內,通常將強流離子注入機和超強流離子注入機統稱為大束 流離子注入機。

在各類離子注入機中,低能大束流離子注入機技術難度最大,市場規模占比最大,高達 61%。

2.2半導體市場景氣高漲,資本開支上行帶動設備市場高成長

在 5G、物聯網、汽車電子、雲計算等需求的帶動下,半導體市場需求持續增長。2020 年儘管受到疫情的影響,全球半導體市場規模依然同比增長 6.8%,達到了 4404 億美元,預 計 2021 年、2022 年全球半導體市場規模分別為 5272 億美元、5734 億美元,同比分別增長 19.7%、8.8%。從分地區來看,亞太市場規模增速高於全球平均,分別為 23.5%、9.2%, 在全球市場的占比分別為 63%、64%。

半導體市場需求的大幅增長使得晶圓廠產能持續緊張,各大晶圓廠從 2020Q3 開始,陸 續上調產品價格。在行業景氣高漲的帶動下,各大晶圓廠正在擴大 2021 年及以後的資本支 出,以幫助緩解短缺。根據 SEMI 的數據,預計 2021 年全球半導體行業資本開支 1334 億美 元,同比增長 18%。

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半導體廠商的資本開支提高將帶動設備市場規模高成長,根據 SEMI 統計,全球半導體 設備市場規模從2013年的318億美元增長至2020年的712億美元,年複合增長率達12.21%, 2020 年實現同比增長 19.15%。預計 2021 年全球半導體設備市場規模將增至 953 億美元, 同比增長 33.85%,並於 2022 年超過 1000 億美元。

另外,中國的半導體設備銷售額從 2013 年的 33 億美元增長至 2020 年的 187 億美元, 年複合增長率高達 27.70%,遠超全球市場增速。

2.3大陸晶圓產能占比持續提高

在國家政策的大力扶持以及行業景氣高漲的帶動下,大陸半導體企業紛紛提高資本開支, 根據 IC Insights,截止 2020 年 12 月,中國大陸晶圓產能為 318 萬片/月(摺合 8 寸),在 全球占比為 15.3%。IC Insights 進一步指出,隨著半導體製造矽晶圓產能持續向中國轉移, 預計到 2025 年產能占比將增加至 18%,是唯一一個在 2020 年至 2025 年期間產能占有率增 加的地區。

根據 SEMI的數據,全球半導體製造商將於 2021 和 2022 年分別新建 19、10 座晶圓廠, 其中中國大陸及中國台灣各有 8 個晶圓新廠建設案領,其次是美洲 6 個,歐洲/中東 3 個, 日本和韓國各 2 個,未來幾年這 29 座晶圓廠的設備支出預計將超過 1400 億美元。未來隨著 大陸晶圓廠的新增投資不斷增加,有望拉動對國產半導體設備的需求。

2.4離子注入機市場需求向好

離子注入是半導體製造的核心設備之一,根據立鼎產業研究院的數據,子注入設備在整 個晶圓製造環節設備支出占比大約為 5%。一條 NAND Flash 產線上,約有 37 台離子注入機,其中 10 台高能量,20 台大束流,7 台中束流;一條 DRAM 產線上,約需要 55 台離子注入 機,其中 3 台高能量,40 台大束流,12 台中束流;一條 Logic 產線上,約需要 30-40 台離 子注入機,其中約 25-30 台大束流,5-10 台中束流。隨著晶片製程升級與工序增多,這一數 量還將繼續上升。

根據 SEMI 數據統計,從市場規模來看,2013-2019 年,全球離子注入機市場呈現波動 增長的態勢,除 2016 年略有下降外,其他年份離子注入機市場規模均出現了一定幅度的增 長。2019 年,全球離子注入機市場規模實現 18.0 億美元,較 2018 年增長 17.65%。

預計 2021 年離子注入市場規模為 38 億美元。據 SEMI 的預測,預計 2021 年全球半導 體設備市場規模將增至 953 億美元,如果按照 80%為前道設備,離子注入占前道設備 5%來 測算,2021 年離子注入機市場規模約 38 億美元。

從離子注入機的市場結構來看,全球離子注入機仍以大束流離子注入機為主,據 Gartner 數據披露,大束流離子注入機占離子注入機市場總份額的 61%,中低束流離子注入機和高能 離子注入機分別占 20%和 18%。從國內的情況來看,2016 年我國離子注入機市場規模為 23.22 億元,2020 年我國離子 注入機市場規模達到 44.53 億元,2016 年以來我國離子注入機規模複合增速為 17.68%。

2020 年我國離子注入機市場規模達到了 44.53 億元,其中集成電路領域規模達到了 43.24 億元,同比增長 54.10%,光伏及其他領域達到了 1.29 億元,同比增長 24.13%,集 成電路離子注入市場規模占據主體地位。

3. 美國巨頭壟斷離子注入機市場,維護供應鏈安全進口替代箭在弦上

3.1美國企業壟斷離子注入機市場

目前,全球擁有離子注入機能力的的企業主要分布在美國、日本和中國,美國擁有近乎 壟斷 IC 離子注入機市場的應用材料,以及漢辰科技(AIBT)、Axcelis、intevac 等企業,日 本也擁有日新、日本真空、住友重工等離子注入機知名廠商,中國大陸擁有凱世通和中科信 等兩家離子注入機企業,其中凱世通主要專注於低能大束流離子注入機和高能離子注入機, 中科信主要專注於中速流離子注入機。

目前,全球離子注入機市場主要被美國企業壟斷,應用材料一家獨大占據離子注入機下 游領域 ,根據 SEMI 的統計,90%的集成電路領域離子注入機主要被應用材料和 Axcelis (亞舍立)兩家美國企業壟斷,前者占據了 70%左右的市場份額,而後者則占據了 20%左 右的市場份額。在市場份額較小的太陽能電池製造領域,凱世通、intevac 和日本真空幾乎 占據了全部市場份額。

sa) 美國應用材料

成立於 1967 年,美國納斯達克上市公司,是全球最大的半導體設備公司,產 品覆蓋半導體、平板顯示、太陽能光伏等行業。美國應用材料公司是全球最大的離 子注入機製造廠商。applied material(應用材料)公司,是一家全球領先的高科技 企業。應用材料的創新設備、服務和軟體被廣泛應用於先進半導體晶片、平板顯示 器和太陽能光伏產品製造產業。應用材料公司的主營業務分成四大部分:矽系統、 顯示、能源與環境解決方案以及應用材料全球客戶服務。應用材料公司在半導體、 液晶顯示(TFT-LCD)和太陽能光伏產業都是全球排名第一的設備供應商。在離子 注入機產品上的市占率 70%。主要產品包括大束流離子注入機、中束流離子注入 機、超高劑量的離子注入。應用材料曾收購瓦里安半導體設備公司,而瓦里安半導 體設備公司於 1999 年從瓦里安拆分而來。

1. VIISTA® 900XP

VIISta 900XP 系統為中電流離子注入市場提供所需的精確度、清潔度、生產效率及生產價值。此外,VIISta 900XP 可擴展能量範圍,在 300keV(+ 電荷狀態)和 600keV(++ 電荷狀態)下運行,使其在次級百萬電子伏特井 應用方面,比傳統批次高能量工具具有更高的生產效率。產品優勢:

可重複的精確注入角度控制,對於先進器件量產製造中的精確摻雜工藝至 關重要。 瓦里安定位系統(Varian Positioning System,VPS)可在整個 全應用包絡的控制方面達到合一水平。

VIISta 900XP 可提供業內最乾淨的波束線。過濾器磁鐵可從根源去除大 部分不需要的混合物質。在分析器磁鐵和質量分析孔徑區域,雙磁鐵架構 可將晶圓與波束所產生的金屬、粒子和污染物隔離。

VIISta 900XP 可提供領先業界的 500WPH 機械生產能力。單晶圓平行 路徑晶圓搬運、快速波束設定時間和更高波束電流(選配),使該工具在 本已出色的總體生產效率基礎上更進一步。

2. 瓦里安VIISTA® PLAD

瓦里安 VIISta PLAD™ 等離子式、超高劑量注入技術提供經生產驗證的 可靠方法,採用低能量工藝(不會干擾敏感的電路特徵),在整個晶圓表面快 速注入高濃度摻雜物。該系統的劑量保留率和均勻度領先業界,且關鍵性功能 可帶來如下優勢:

高密度、低能量等離子可實現高生產效率,而不會腐蝕或損傷襯底 ;先進 RF 技術有助進行獨特的沉積控制;脈衝直流偏壓可提供準確的能量、深度和劑量控制,且具有較寬的工藝容 許範圍 ;可變占空係數可提高工藝靈活性 ; 閉迴路法拉第(faraday)通過原位劑量控制將量產風險降至最低。

VIISta PLAD™ 技術部署在與其他瓦里安注入系統通用的 VIISta 平台之 上。這種通用性有助縮短第一次矽晶的時間,有助於提升所有應用的生產效率。

b) 美國 Axcelis

即亞舍立科技設計公司,成立於 1995 年,美國納斯達克上市公司,主要為半 導體製造行業提供設備和服務,產品主要為大束流離子注入機、高能離子注入機和 中束流離子注入機,客戶覆蓋全球前 20 大的半導體製造公司。美國 Axcelis 是全球第二大的離子注入機製造商,2017 年為全球 18 條集成電路生產線提供了離子 注入機。主要產品高能離子注入機市占率 55%。2020 年 Axcelis 銷 售額 4.75 億 美元,凈利潤 0.50 億美元。

1. Purion XE 高能離子注入機:

凈化 XE-12 階段 LINAC,能量高達 4.5 MeV ; 凈化 EXE-12 級 LINAC,能量高於凈化 XE,最高可達 5.25 MeV ; 凈化 VXE•14 級 LINAC 帶能量助推器,提供高達 8 MeV 的能量 ; 凈化 XEmax 雙 LINAC 設計,具有專利助推技術 TM,最高能量可達 15 MeV ; 凈化 XE 電源系列 XE 和 EXE 型號專為大容量動力裝臵鋁植入,150mm SiC 晶圓處理或 200mm 薄矽晶圓處理。

2. Purion H 高電流離子注入機:

獨特的掃描點梁架構與 Purion Contamination Shield™。Purion 高電流平 台採用五濾光束線設計,包括用於極端純度的現場驗證能量濾光片。每個 系統都包括獲得專利的無絲微波等離子電子洪水 (PEF),使晶圓中和而 不受到額外的金屬污染。 Purion Vector™劑量和角度控制系統通過精確測量和控制水平角度和垂 直角度,確保整個晶圓的高度精確、均勻的劑量放臵。掃描的點束架構使 獨特的損傷工程旋鈕能夠定製植入物輪廓,以優化設備性能。 IdealScan™是 Axcelis 專利技術,用於掃描現場光束,以最大限度地利 用點束來獲得感興趣區域的最高光束電流。高光束電流和純 500 wph 端 站的結合使 Purion 高電流工具成為生產率最高的工具。

c) 日本日新

成立於 1991 年,總部位於日本,是日新電氣株式會社(Nissin Electric Co., Ltd.)的 100%子公司,主要產品為平板顯示和半導體離子注入機,主要生產中束 流離子注入機,在中束流離子注入機的市占率 10%左右,曾在我國的固安 OLED 項目、合肥晶合 12 寸項目上中標離子注入機。

d) 日本 SEN

產品包括高束流離子注入機、中束流離子注入機、高能量離子注入機,其中中束流離子注入機、高能量離子注入的收入占比略高,但在中國大陸地區的市占率相 對較低。光伏離子注入機主要應用於太陽能電池製造,其生產廠商較少,主要為凱 世通,intevac 和日本真空。

3.2 凱世通為國內離子注入龍頭,已經具備國產替代能力

與國外廠商相比,國內離子注入機已經具備一定的替代的能力,目前主要有凱世通和中 科信兩家公司,其中凱世通專注於低能大束流和高能離子注入機,中科信專注於中束流 離子注入機。

a) 凱世通

凱世通主要專注於低能大束流離子注入機和高能離子注入機,這兩類離子注入機分別能 覆蓋離子注入機全球整體市場需求的 61%和 18%(數據來源:Gartner)。目前公司已經具備 了進口替代能力,其中公司的低能大束流離職注入機所覆蓋的特徵線寬、注入能量、注入劑 量、最大產能等指標與國外主流同類產品已經基本相同,並且注入束流為國外主流產品的將 近兩倍。

2020 年凱世通獲得多個不同類型的 12 英寸低能大束流離子注入機和高能離子注入機訂 單,集成電路離子注入機產品已進入客戶驗證階段,並且在 2021H1 首台低能大束流離子注 入機確認收入。中國領先的離子注入機供應商,覆蓋集成電路離子注入機、光伏離子注入機 、 AMOLED 離子注入機 ,承擔著國家 02 專項的先進集成電路離子注入項目研發和產業化; 榮獲上海市科技進步二等獎,榮獲北京市科技進步一等獎;申請多個國際專利,涵蓋離子源、 束線系統、離子注入設備、離子注入工藝等重點方向。

b) 中科信

中科信離子注入機產品主要布局中束流離子注入機,2003 年至 2014 年,公司先後承擔 “十五”863 計劃 100nm 大角度離子注入機項目、”十一五”02 專項 12 英寸 90-65nm 大角度離 子注入機研發及產業化項目及”十二五”12 英寸 45-22nm 低能大束流離子注入機研發及產業 化項目。100nm 大角度離子注入機項目的成功實現了國產離子注入機製造水平由 6 英寸 500nm 到 8 英寸 100nm 技術的跨越,為公司發展和後續產業化奠定了堅實的基礎。12 英寸 90-65nm 大角度離子注入機研發及產業化項目的成功實現了國產離子注入裝備從消化吸收 到產業化階段的跨越式發展。

通過多年的努力攻關,公司在離子注入機整機研製水平、工程製造能力、系統集成能力、 工藝調試與維護體系等方面得到大幅提升,並建設了離子注入機產業化平台。同時自身實力 的提升促使向其他運用領域拓展,如 IGBT 工藝用離子注入機、碳化矽工藝用離子注入機、 電池工藝用離子注入機。

4. 國內離子注入龍頭,凱世通步入加速上升通道

4.1 離子注入覆蓋主流工藝,先進位程進展順利

凱世通主營業務為離子注入機及相關設備的研發、生產、銷售、應用和服務,主要產品 為離子注入機,應用領域包括集成電路離子注入機、太陽能離子注入機、和 AMOLED 離子 注入機,太陽能離子注入機是公司過去的主要營收來源,集成電路離子注入機將成為公司未 來主要成長動能。

集成電路現有傳統場效電晶體屬於平面架構,其控制電流通過的閘門只能在閘門的一側 控制電路的接通與斷開。目前,世界集成電路製造領先企業三星、台積電、Intel 等大力發展 FinFET 集成電路技術。而 FinFET 則是一種 3D 結構,通過類似魚鰭的叉狀 3D 架構的閘門, 來控制電路的接通與斷開。這種 3D 電晶體閘門的設計可以大幅改善電路控制並減少漏電流, 縮短電晶體的閘長,將電晶體製程工藝提高到更小的尺寸。

公司產品覆蓋 28nm 主流工藝製程的同時探索研發超越 14nm 的先進位程。隨著集成電 路工藝技術的持續提升,電晶體不斷縮小,集成電路製程進一步向尖端工藝發展,這對相關 生產製造設備也提出了更高的要求。結合國內外集成電路製程技術路線現狀,凱世通採取「領 先一步」的策略、採用有國際競爭力的設計理念,產品不僅可覆蓋含 28 納米的主流成熟半 導體工藝製程,同時著力研製超越 14 納米製程的 FinFET 集成電路離子注入機,並針對研製 低能大束流離子注入機所需要解決的關鍵技術和技術難點,建立起相應的研發平台、相關核 心關鍵技術及工藝的研究參數資料庫和性能檢測規範標準。超越 7nm 離子注入平台已在海 外客戶驗證通過並確認收入。

另外,凱世通直接開始最前沿 FinFET 集成電路製造技術的離子注入機研發,FinFET 集 成電路對離子注入機在束流強度、注入角度等可控性和精確性的控制難度明顯高於目前 CMOS 集成電路的要求。結合自身技術積累及市場需求情況,凱世通採用差異化的競爭策略, 目前在研發及市場推廣方面主攻兩個產品:低能大束流離子注入機和 IGBT 氫離子注入機。 大束流離子注入機方面,研發目標為引出束流超出競爭對手的主力機型兩倍以上的機型,達 到單位產能是競爭對手的兩倍以上的性能。在技術方案上,上述突破主要通過大束流射頻離 子源、均勻束流傳輸系統、各向同性的矽片注入定位系統以及低能量預防能量污染設計實現。 技術路徑方面,凱世通採用 RF 技術的離子源以及 Tandemtron 加速器和凱世通已研發成熟 的矽片傳送系統實現上述研發目標。

4.2創始團隊履歷輝煌,股份激勵深度綁定核心人員

凱世通的創始人陳炯博士、Donald Berrian、洪俊華博士等擁有豐富的離子注入機的研 發和行業經驗。其中創始人陳炯博士長期致力於研發離子注入機技術,是該領域的國際級領 軍人物,作為離子注入設備國際巨頭 AIBT 的創始人之一兼首席技術官,曾帶領團隊成功開 發兩代大束流離子注入機,於 2007 年進入當時最先進 32-28 納米台積電生產線,實現全球 銷售 80 余套。另外,陳炯博士還是國家「千人計劃」的專家。

創始團隊成員 Donald Berrian 博士擁有超過 30 年的頂尖離子注入設備設計研發經驗, 曾在 Varian, Eaton 等企業成功開發過多款在全球範圍受到好評的離子注入設備,主導設計 E220VE500 等設備,全球銷售逾千台。洪俊華博士曾任加拿大國家科學院研究員,並擔任 國家光電設備課題主要負責人,擁有 20 多年的光電設備研究和開發經驗。JEFFREY SCOTT BOEKER 博士在半導體設備自控軟體領域有 15 年以上研發經驗,專長於自動化控制和軟體, 曾主導研發用於 OLED 封裝的關鍵設備和集成電路用大型離子注入機。

為充分發揮上海凱世通創始團隊和核心團隊的積極性和創新性,在 2020 年 12 月 25 日 的會議上,公司決定授予凱世通公司及其子公司 58 位激勵對象合計 645.00 萬股新增發的凱 世通公司股份,以業經評估的市場價格 7.96 元/股的 40%,即 3.18 元/股一次性授予到位, 並在 2021H1 完成了向創始團隊及核心員工增發股份。

另外,2021 年 4 月底,公司還發布員工持股計劃,參加本員工持股計劃的總人數不超 過 75 人(不含預留),以 9.31 元/股的價格購買公司回購股份,擬籌集資金總額上限為 1.86 億元,股份解鎖的業績考核目標為下列之一:1、2021 年凱世通的營業收入占公司合併報表 營業收入比例不低於 30%; 2、以 2020 年業績為基數,2021 年凱世通的營業收入增長率 不低於 400%。 通過股權激勵和員工持股計劃,公司將核心員工利益與公司發展深度綁定,有利於充分 發揮員工的積極性。

4.3 凱世通迎經營拐點,離子注入收入有望加速

2018 年-2020 年,凱世通實現營業收入 1.08 億元、0.83 億元、0.21 億元,呈現大幅下 降的趨勢,主要原因是凱世通處於產品戰略轉型升級推動階段,原有的光伏離子注入機銷售 收入大幅減少,集成電路離子注入機產品尚處於客戶驗證階段,未形成銷售收入。

凱世通在 2021 年上半年轉虧為盈,實現營收和凈利潤分別為 0.35 億元、200 萬元,半 年的總營收就超過 2020 年全年的總營收,主要系 2021 年上半年凱世通在設備驗證、產品 交付和訂單簽署等工作都取得顯著進展,其中首台低能大束流離子注入機完成設備驗證工作 並確認銷售收入。

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2020 年 12 月,凱世通子公司北京凱世通半導體有限公司同芯成科技(紹興)有限公司 簽署了 3 個 12 英寸集成電路設備訂單,其中 1 台低能大束流重金屬離子注入機和 1 台低能 大束流超低溫離子注入機已交付客戶;高能離子注入機設備按客戶交付計劃進行組裝。

2021H1,凱世通首台低能大束流離子注入機在國內一家 12 英寸主流集成電路晶片製造 廠完成設備驗證工作並確認銷售收入。 同時 2021 年上半年,公司新增與國內另一家 12 英寸晶片製造產線的公司簽署 1 台低能 大束流超低溫離子注入機和 1 台高能離子注入機訂單。 截止 2021H1,凱世通共交付並確認收入一台低能大束流離子注入機,交付兩台低能大 束流離子注入機(尚未確認收入),一台高能離子注入機正按計劃交付,還有 2 台離子注入 機訂單尚未開始交付(一台低能大束流和一台高能離子注入)。

5. 收購 CompartSystems,積極布局設備上游產業鏈

5.1 收購設備流量控制龍頭,布局半導體設備上游零部件

2020 年 12 月,公司牽頭境內外投資人完成對全球領先的集成電路氣體輸送系統領域精 密零組件及流量控制解決方案供應商 Compart Systems 的收購,並間接成為 Compart Systems 第一大股東(間接持有 Compart Systems33.31%的股權)。

Compart Systems 是半導體設備流量控制的龍頭,特種材料 TriClean ®的發明者。由 於在集成電路領域中化學氣體產品存在其特殊性,集成電路設備中氧化/擴散、蝕刻和沉積工 藝需要用到精確的氣體輸送系統,因此對氣體的純凈及安全性要求極高,任何故障都會導致 不可估量的損失,只有使用經特殊處理的材料和零件,才能保證氣體傳輸系統的穩定,保證 生產過程的純凈度與安全性,以確保工藝純度和提高安全性。在全球行業地位方面,Compart Systems 的 K1S 及 C-Seal 產品位居氣體傳輸系統表面貼裝行業的龍頭地位,並且擁有下 一代產品 iBlock 及 Ultra-Seal 生產專利,引領行業向革新性的技術前沿發展。

為進一步加強產品的可靠性,Compart Systems發明了特種材料 TriClean®。TriClean® 在增強產品抗腐蝕性能、提高傳輸系統純凈度和優化表面化學處理性能等方面取得了很好的 效果。Compart Systems 創建了 TriClean ® SEMI F20 超高清原材料。TriClean®是一種 Triple Remelt SEMI F20 UHP 原材料,其耐腐蝕性能是行業標準 SEMI F20 UHP 材料的 2.5 到 11 倍,同時降低(如果不消除)不需要的夾雜物。TriClean®材料使 Compart Systems 與半導體行業 WFE 原始設備製造商 (OEM) 處於獨特且具有競爭力的地位,因為它的 耐腐蝕性、對嚴格純度和表面化學要求的性能都提高了,成本低於現有材料解決方案。

TriClean®材料的臨界點蝕溫度(CPT)測試結果比現有行業標準材料 SEMI F20 UHP 的 測試結果更好,TriClean®不僅性能更好,而且在運行 CPT 測試後表面仍然完全鈍化,沒有 腐蝕坑。

5.2 子系統市場接近百億美金,上游零部件國產替代有望加速

子系統(subsystems)是為支持半導體設備能持續正常運行的關鍵部件及服務。半導體設 備製造商每年除去設備的銷售額之外,為了保證設備能持續正常運行(除設備的正常保證期內 是免費服務外),其它諸如提供零部件,支持設備的升級改造,以及維修服務等。

子系統銷售額約占半導體設備的銷售 12%左右。根據 VLSI 的數據,2019 年半導體設備 銷售額 596 億美元,全球子系統的銷售額金額約 70-80 億美元,占半導體銷售額的約 11.74%-13.42%。2020 年設備銷售額 689 億美元,全球子系統的銷售額約 80-90 億美元, 占半導體銷售額的約 11.61%-13.06%。

子系統主要由 Repairs and+ Maintenance(維修+支持) 、Spare Parts( 零部件) 、 Retrofits+Upgrades(替換+升級)三部分構成,根據 VLSI 的數據,子系統中 Repairs and+ Maintenance(維修+支持)占 46%,Spare Parts(零部件)占 32%及 Retrofits+Upgrades(替換+ 升級)占 22%。

從半導體子系統的競爭格局來看,根據 VLSI 數據,2020 年全球半導體設備的子系統供 應商前 10 排名中,包括有 ZEISS,MKS,Edwards,Advanced Energy,Horiba,VAT,Ichor, Ultra Clean Tech,ASML 及 EBARA,排名前 10 的企業基本都被海外公司壟斷。

半導體子系統中,流體管理子系統是其中重要的組成部分,Compart Systems 涉及流體 管理子系統中的零部件,是氣體輸送系統的龍頭。

Compart Systems 主要產品包括 BTP(Built To Print)組件、裝配件、密封件、氣棒總 成、氣體流量控制器(MFC)、焊接件等,產品用於集成電路製造工藝中氧化/擴散、蝕刻和 沉積等設備所需的精確氣體輸送系統,是全球少數可完成該領域零組件精密加工全部環節的 公司。

2017-2019 年,Compart Systems 實現營業收入 9637、8227、7571 萬美元,其中公司 2018、2019 年凈利潤為負。2020 年公司轉虧為盈,由於 2020 年半導體行業的恢復,公司 的營業收入及凈利潤實現了大幅增長,實現凈利潤 1152 萬美元,僅半年的凈利潤就超過公 司主體成立以來的凈利潤總和。2021H1,公司實現營收和凈利潤 6845 萬美元和 869 萬美元, (公司公告的數據為 4.43 億以及 0.53 億元,這裡按照人民幣兌美元 1:6.46 的匯率折算), 營收同比增長 18%,凈利潤有所下滑。

2021 年 6 月 25 日,Compart Systems 宣布在浙江海寧投資 30 億元,用於新建研發中 心製造基地項目。此次製造基地的落地將極大填補本土相關產業鏈的空白,有望加速推進半 導體核心零部件的國產替代進程。

6. 盈利預測

(1)專用設備製造

2021H1,公司共交付並確認收入一台低能大束流離子注入機,交付兩台低能大束流離子注 入機(尚未確認收入),一台高能離子注入機正按計劃交付,還有 2 台離子注入機訂單尚未 開始交付(一台低能大束流和一台高能離子注入)。隨著半導體行業資本開支的提高以及國 產替代的推進,並考慮公司產能規劃,預計 2021-2023 年離子注入收入分別為 2 億元、5 億 元、11 億元,毛利率分別為 48%、55%、55%。

(2)房地產業務

根據 2020 年報,目前公司在手的地產項目包括無錫項目二期 3 標和寶山 B2 項目,將 在三年內提供比較穩定的現金流,預計 2021-2023 年收入分別為 9.53 億元、9.53 億元、9.53 億元,毛利率分別為 52.47%、52.47%、52.47%。

7. 風險提示

1. 全球半導體景氣度不及預期:在 5G、物聯網、汽車電子、雲計算等需求的帶動下,半導 體市場需求持續增長。2020 年儘管受到疫情的影響,全球半導體市場規模依然同比增長 6.8%, 達到了 4404 億美元,根據 WSTC 的數據,預計 2021 年、2022 年全球半導體市場規模分別 為 5272 億美元、5734 億美元,同比分別增長 19.7%、8.8%。如果未來下游市場需求下修, 全球半導體市場需求存在不急預期的風險。

2. 晶圓廠資本開支不及預期:根據 SEMI 的預測,半導體市場需求高漲,晶圓廠紛紛擴大資 本開支,帶動設備需求大增,預計 2021 年全球半導體設備市場規模將增至 953 億美元,同 比增長 33.85%,並於 2022 年超過 1000 億美元。如果行業景氣下行,晶圓廠資本開支下修, 全球半導體設備需求存在不及預期的風險。

3. 公司技術研發不及預期:離子注入是半導體製造的核心設備,技術壁壘高,研發投入大, 如果未來公司研發投入放緩,公司新產品研發存在不及預期風向。

4. 國產化進度不及預期風險:在政策的扶持以及國產替代需求帶動下,近年來國內晶圓廠大 幅擴產,也帶動了上游設備需求大增。由於半導體設備需要經過晶圓廠較長時間嚴格認證, 如果未來國產設備認證進度較慢,國產替代存在不及預期風險。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫官網】。

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