半導體設備：內捲將至？

千億市值巨頭深度佈局，中國本土設備賽道內捲將至？

北方華創作為國產唯一平台型半導體設備公司，肩負著國產半導體設備國產替代的重任。

當下北方華創已經形成了以半導體裝備、真空裝備、新能源鋰電裝備及精密元器件四大業務群。北方華創在半導體設備領域，覆蓋薄膜沉積設備（PVD+CVD+ALD）、刻蝕機、氧化爐、退火爐、MFC、清洗機等前道大部分核心設備。

完備的產品線覆蓋，不僅在國內絕無僅有，在國際上也極為稀缺，甚至足以對標老牌國際巨頭AppliedMaterials。

北方華創：扣非淨利潤暴增149%

近日，北方華創發布半年報，實現營業收入84.27億元，同比增長54.79%；淨利潤17.99億元，同比增長138.43%。

扣除非經營性損益之後，北方華創淨利潤超16億，同比增幅超過149%，公司經營性收入增長快，主營業務盈利能力強。

自從進入2022年下半年，全球半導體行業下行的背景下，以韋爾股份、匯頂科技等為代表的消費電子概念股半年報“哀鴻遍野”，但是，以北方華創、中微公司為代表的設備企業業績亮眼，北方華創業績如何做到“出淤泥而不染”？

1，產品種類豐富。隨著我國從美、日、荷等設備強國購買先進半導體設備難度加大，北方華創迎來發展機遇。產品種類齊全與國際先進設備性能差距縮小，北方華創訂單不斷。

2，北方華創之前新建產能在2023年上半年得到充分釋放。北方華創相較於其他的芯片設備企業，產能建設處於較早規劃，公司實現產能充分釋放領先於其他的芯片設備企業。

3，北方華創業績一飛沖天離不開現階段芯片設備行業的宏觀環境。全球主要半導體國家韓、美、日、德等國紛紛投入真金白銀強化本國半導體生產能力，晶圓代工企業進入產能擴張周期。

在業績蒸蒸日上基礎下，北方華創股價節節攀升，截至9月5日發稿，股價是271.83元／股。

研發驅動型公司

北方華創最近三年突然出現業績大爆發，這種爆發推動力來自哪裡？答案是之前20年的研發技術沉澱。北方華創此前是北方微電子和七星華創兩家企業合併，這兩個企業在合併之前都有一個共同特點——非常重視研發投入。北方華創完美繼承重視研發投入的優良傳統。

北方華創2022年營收146.88億，淨利潤23.54億元，研發支出35.66億元。研發投入遠遠高於淨利潤水平，佔營收約26%。這樣高的研發投入佔比放眼整個芯片行業，都是非常炸裂。

截止到去年年底，北方華創報表顯示，公司的技術研發人員高達4123個人，佔所有員工的比例超過了40%。

除了研發費用高之外，北方華創通過股權激勵的方式激勵核心技術人員也是重視研發的一方面。從股權激勵比例來看管理人員佔比不到10%，超過90%是研發人員。據年中報了解，北方華創3月13日向246名激勵對象授予260萬份股票期權。

在高研發投入和激勵政策之下，北方華創獲得什麼樣的研發成果呢？北方華創去年申請專利900餘件，獲得授權專利600餘件。累計申請專利6800餘件，累計獲得授權專利3900餘件。

北方華創不只在半導體領域有諸多的專利，而是覆蓋了光伏、LED、功率器件等諸多產業的方向。公司在集成電路領域掌握的最核心關鍵的技術，有其自主研發的等離子刻蝕機脈衝射頻控制技術，新型高密度低損傷等離子體源技術。

在PVD設備，北方華創有建設源控制技術，等離子產生與控制技術，顆粒控制技術，還有腔體設計仿真模擬技術。

北方華創研發投入巨大，一個原因是產品線實在是太豐富。佈局半導體、鋰電、新能源諸多領域。根據2022年的年報顯示，北方華創2022年半導體設備營收已超八成。數據顯示，電子裝備（即半導體設備）營收120.84億元，同比增長52.03%，佔整體營收的82.27%，半導體設備收入是北方華創營收的中流砥柱。

半導體設備賽道會內捲嗎？

北方華創佈局薄膜沉積、清洗、刻蝕等半導體設備眾多細分賽道，如此巨頭參與會導致該賽道出現內捲嗎？

在中國半導體細分行業中最不可能內捲的行業，那一定的半導體設備。

1，國產化率低，國產替代潛力大。半導體設備是半導體產業鏈重要環節，也是實現半導體自主可控的關鍵所在。然而，根據長江存儲對半導體設備的招標數據顯示，我國在這一領域的國產化進展非常緩慢。當前，美國、日本、荷蘭等國家的佔比高達76%，而我國的國產設備佔比僅為16%左右。

中國是最大的半導體設備消費國，客觀講就目前中國的芯片設備產業還是有非常廣闊的國產替代空間，清洗設備、薄膜沉積等細分設備，可以供大量的專業領域企業努力地去研發做好國產替代。

2，從技術門檻來看，半導體設備行業技術壁壘十分高，又是重資產模式，在中國國內能夠進入該行業者寥寥。行業“玩家”術業有專攻，發揮自己特長，研發高端設備。本土企業要將自己擅長的細分賽道設備做到國際水平，任重而道遠。

北方華創芯片製造設備有什麼優勢？公司是平台型企業，現在最大的優勢是國內做的成熟工藝節點的晶圓代工，北方華創產品都可以完美匹配適用。

北方華創的ICP刻蝕設備大於等於14nm正好匹配國內邏輯芯片和存儲芯片製程的ICP設備。另外PVD設備和ALD設備也是目前市場上佔有率最快，就提升速度最快的。

北方華創的最大的優勢是可以在目前國內晶圓代工廠的擴產前進行放量。

薄膜沉積設備：PVD國內處於頂尖

薄膜沉積設備行業呈現出高度壟斷的競爭局面，國產化水平不足10%。行業基本由應用材料、先晶半導體、泛林半導體、東京電子等國際巨頭壟斷。2019年，ALD設備龍頭東京電子和先晶半導體分別佔據了31%和29%的市場份額，剩下40%的份額由其他廠商佔據；而應用材料則基本壟斷了PVD市場，佔85%的比重，處於絕對龍頭地位；在CVD市場中，應用材料全球佔比約為30%，連同泛林半導體的21%和TEL的19%，三大廠商佔據了全球70%的市場份額。

除了北方華創外，國內還有拓荊科技、中微公司、盛美上海能夠生產薄膜沉積設備，根據四家企業薄膜設備大致銷售額推算，2021年半導體薄膜沉積設備的國產化率在5% -8%之間。

薄膜沉積設備是半導體前道設備中市場空間最大的細分賽道。根據SEMI數據顯示，2021年全球半導體薄膜沉積設備市場規模達190億美元，預計2022年將達到212億美元。並且到2025年將從2021年的190億美元擴大至340億美元，保持年復合15.7%的增長速度。

在物理薄膜沉積設備領域，北方華創先後掌握了濺射源設計技術、等離子產生與控制技術、顆粒控制技術、腔室設計與仿真模擬技術、軟件控制技術等多項關鍵技術，建立了具有自主知識產權的核心技術優勢，實現了0-1的突破。因此，北方華創是國內僅有的PVD設備供應商。從工藝覆蓋面的角度來看，北方華創PVD設備可支持鋁、銅、氮化鈦等多種金屬硬掩膜，製程涵蓋28nm及以上節點。

在化學薄膜沉積設備領域，北方華創開發了Theoris302系列、HORIS系列LPCVD以及SES630A型號APCVD等產品，支持28nm及以上製程節點；此外，公司還可供應金屬CVD等產品。Theoris系列為立式爐平台，HORIS系列則包含管式和臥式爐，兩大平台均可以支持氧化擴散和低壓化學薄膜沉積，是性能優良的低成本爐管設備方案。

北方華創原子層沉積設備多年研發佈局，產品正進行高端工藝驗證。據北方華創2022年的年報顯示，公司的二十餘款薄膜沉積設備產品已成為國內主流芯片廠的優選機台，廣泛應用於集成電路、功率器件、先進封裝等領域，累計出貨超3000腔，支撐了國內主流客戶的量產應用。值得注意的是，公司14nm的薄膜沉積設備已在客戶端通過多道製程工藝驗證，並實現量產應用。

刻蝕設備：14nmFinFET工藝節點突破

當前，全球刻蝕設備呈現壟斷競爭格局，主要由LAM（47%）、TEL（27%）、AMAT（17%）把持，三家市場份額合計佔全球市場佔有率高達91％。

國內能生產刻蝕機的國產公司有中微公司和北方華創兩家。從營收端來看，2020年和2021年中微公司和北方華創刻蝕設備營收佔國內總刻蝕市場規模的9.19%和10.48%左右，隨著公司的訂單逐步釋放，國產化率有望明顯提升，當前國產化水平已經提升至20%，佔全球市場份額的2%左右。

此外，作為國內最先進的刻蝕廠商，中微的介質刻蝕機已進入台積電7nm工藝設備採購名單，5nm工藝的設備也已經通過台積電驗證。

刻蝕機是半導體前道工藝的三大核心設備之一，設備成本占前道工藝設備投資的22%。根據SEMI數據，2021年全球半導體設備市場銷售額達1026億美元，同比增長44.1%，其中前道晶圓製造設備880億美元。

按照刻蝕設備在前道設備22%的佔比計算，2021年全球刻蝕機的市場規模為193.6億美元。2020年我國蝕刻設備市場規模為250.29億元，2021年我國蝕刻設備市場規模增長至375.28億元，預計2022年蝕刻設備市場規模有望達到500億元。

北方華創在集成電路領域的刻蝕設備主要NMC508、NMC612兩大系列，分別對應8英寸及12英寸。

此外，在LED、MEMS、功率半導體、化合物半導體及先進封裝領域，公司還擁有包括ELEDE、HSE、DSE、D-Ark、GDE、BMD在內的多個系列型號。

北方華創NMC系列刻蝕設備可支持導體及金屬刻蝕。其中，NMC612D型矽刻蝕機突破14nm FinFET技術節點，技術水平國內領先，產品已進入主流芯片代工廠。12英寸ICP刻蝕機在實現客戶端28nm國產化替代，並在14/7nmSADP/SAQP、先進存儲器、3DTSV等工藝應用中發揮著重要作用。在客戶方面，北方華創的刻蝕設備長江存儲及華虹的中標率分別為11.56%和8.40%，而積塔的招投標情況，北方華創中標佔35%，成為絕對的標王。我國晶圓廠所需要的刻蝕設備就不再需要進行大量進口，開始逐步全面實現國產替代。

北方華創2022年的年報中顯示，ICP刻蝕產品出貨累計超過2000腔。

清洗設備：收購整合Akion

相較薄膜沉積、刻蝕等核心設備，清洗設備的價值量相對較低，但隨著晶圓製程工藝的複雜化，未來清洗機的使用次數會逐步提升，清洗機的佔比整線的比例未來有望提高至10%，濕法清洗是主流清洗方案。

根據Gartner統計數據，2021年起半導體清洗設備市場增長迅速市場規模達到39.2億美元，預計2022年將達到43.2億美元。

根據中商產業的數據顯示，2021年國內清洗設備達到了106.09億元，預計2022年我國半導體清洗設備行業市場規模有望達到150億元。

當前，我國半導體清洗領域的主要廠商包括盛美上海、北方華創、至純科技、芯源微等，清洗設備國產化率約為31%，突破速度最快，國產化率超過了其他大部分設備。不過，相比於其他半導體設備，清洗設備的技術門檻較低，未來5年有望率先實現全面國產化。

北方華創是國內最早研發半導體清洗設備的公司之一。2006年，北方華創啟動了8英寸單片清洗機的研發並於2008年向科技部申請了12英寸90/65nm超精細清洗設備的國家重大專項。當前，公司擁有Saqua、Bpure、Bcube三種系列用於集成電路、LED、功率器件等清洗工藝的設備平台，工藝可覆蓋至28nm。

截至2016年12月，北方華創的Saqua系列清洗機在IC生產線上累計流片就超過了60萬片，並於2017年獲得了SMIC公司的重複訂單。2018年北方華創完成了對美國清洗設備公司Akrion的收購，這也是特朗普上任以來首筆獲批的中資收購！

通過本次收購公司半導體清洗設備產品線得到了有效的補充和增強，整合後的清洗業務包括單片清洗和批式清洗兩大產品線，覆蓋工藝種類進一步增多。

薄膜沉積、刻蝕、清洗三道工藝綁定程度較高，當前，北方華創正積極積累清洗設備相關的技術和專利，依托薄膜沉積、刻蝕的平台化佈局，未來有望在清洗設備行業大放異彩。

此外，在外延裝備方面，產品主要有SiC外延爐、矽基GaN外延爐、6/8吋多片矽外延爐，8吋單片矽外延爐，12吋單片矽外延爐等20餘款量產設備，累計出貨近千腔，覆蓋集成電路、功率器件、矽材料、第三代半導體等領域應用需求。(芯榜+)