华海清科（688120）：国产CMP设备龙头，加速替代进程

国产CMP设备龙头，打破海外垄断。华海清科于2013年4月成立，主要产品为先进集成电路制造前道工序、先进封装等环节必需的化学机械抛光（CMP）设备，是目前国内唯一一家为集成电路制造商提供12英寸CMP商业机型的高端半导体设备制造商。公司的CMP设备总体技术性能已达到国内领先水平，在逻辑芯片、3D NAND、DRAM制造等领域的工艺技术水平已分别突破至 14nm 、128层、1X/1Ynm，均为当前国内大生产线的最高水平。公司研制的CMP设备集先进抛光、终点检测、超洁净清洗、精确传送系统等关键功能模块于一体，所产主流机型已成功填补国内空白，打破了国际巨头数十年垄断。 2021年全球半导体设备市场规模创1026亿美元新高。根据SEMI，2021年半导体设备销售额1026亿美元，同比激增44%，创历史新高。大陆设备市场在2013年之前占全球比重低于10%，2014~2017年提升至10~20%，2018年之后保持在20%以上，份额呈逐年上行。2020-2021年，国内晶圆厂投建、半导体行业加大投入，大陆半导体设备市场规模首次排市场全球首位，占比28.9%，2021年达到296.2亿美元，同比增长58%。展望2022年，存储需求复苏，韩国预计将领跑全球，但大陆设备市场规模有望保持较高比重。 全球领先的晶圆代工厂将在2021~2023年之间进行大规模的半导体设备投资，当前的行业热潮有望成为新一轮产业跃升的开端。根据IC Insights，全球代工厂资本开支约占半导体总体的35%，头部代工厂2022年资本开支规划进一步提升。台积电2021年CapEx300亿美金（用于N3/N5/N7的资本开支占80%），预计2022年资本开支将提升至400-440亿美金；联电2021年CapEx18亿美金，预计2022年翻倍达到36亿美金（其中90%将用于12英寸晶圆）；GlobalFoundries于2021年IPO后资本开支大幅提升用于扩产，公司2020年CapEx 4.5亿美金，2021年提升至16.6亿美金，预计2022年超过40亿美金；中芯国际2021年资本开支维持高位，达到45亿美金（大部分用于扩成熟制程，尤其是8寸数量扩4.5万片/月），预计2022年达到50亿美金。 中国大陆CMP设备市场规模第一，海外应材、荏原合计占比超90%。2018年全球CMP设备市场规模约18.4亿美元2013-2018年CAGR 20.1%。2019年受全球半导体景气度下滑影响，全球CMP设备市场规模略有下滑，2020年市场规模迅速回升至15.8亿美元，同比增长5.8%。其中中国大陆市场规模已跃升至全球第一，达到4.3亿美元，市场份额27%。从市场格局来看，应材、日本荏原在全球占主导地位，2020年两家合计市占率超过93%。 华海清科CMP设备加速导入客户，逐步放量。根据招标网的数据统计，华虹无锡在2022年1-5月招标化学机械抛光设备13台，其中应用材料中标9台，华海清科中标4台，其中铜金属层化学机械抛光设备2台，钨金属层化学机械抛光设备1台，氧化膜化学机械抛光设备1台。长江存储2019~2020年共招标化学机械抛光设备62台，其中华海清科中标22台，应用材料中标40台。华海清科中标的22台设备中，氧化硅化学机械抛光机9台，层间介质层化学机械抛光机6台，晶圆硅面化学机械抛光机6台。华海清科加速导入客户，国产化率仍有较大提升空间。 风险提示：国产替代进展不及预期、全球贸易纷争影响、下游需求不确定性。 一、半导体CMP设备领军者，打破海外垄断 1.1填补国内CMP设备空白，产品广泛应用于国内外大生产线 华海清科于2013年4月成立，主要产品为先进集成电路制造前道工序、先进封装等环节必需的化学机械抛光（CMP）设备，是目前国内唯一一家为集成电路制造商提供12英寸CMP商业机型的高端半导体设备制造商。公司的CMP设备总体技术性能已达到国内领先水平，已实现在国内外知名客户先进大生产线的产业化应用，在逻辑芯片、3D NAND、DRAM制造等领域的工艺技术水平已分别突破至 14nm 、128层、1X/1Ynm，均为当前国内大生产线的最高水平。公司研制的CMP设备集先进抛光系统、终点检测系统、超洁净清洗系统、精确传送系统等关键功能模块于一体，其内部高度集成的关键核心技术数十项，所产主流机型已成功填补国内空白，打破了国际巨头在此领域数十年的垄断。 华海清科技术积淀自清华大学摩擦学国家重点实验室，系多年科技成果转化为产业级应用。清华大学摩擦学国家重点实验室自2000年起持续开展抛光原理研究和关键技术攻关，掌握了多项CMP设备核心技术。2013年4月，清华大学与天津市政府合资成立了华海清科，将所掌握的30项专利或技术以科技成果转化的形式出资注入公司，并将其余70项CMP相关专利或技术授权公司使用。此后公司在原实验室核心团队成员的基础上持续扩充团队，进一步实现系统架构设计、关键技术升级、控制软件开发、工艺开发等方面核心技术的突破，并于2015年后独立承担了国家科技02重大专项，逐步推出300 Plus、300 Dual等技术升级的商业化机型，进一步为国产芯片制造提供关键装备支撑。 图表1：华海清科发展历程 8英寸、12英寸系列CMP设备均已实现产业化应用。公司12英寸系列CMP设备（Universal 300型、Universal 300 Plus型、Universal300 Dual型、Universal-300X型）在国内已投产的12英寸大生产线上实现了产业化应用，截至2021年底累计已量产晶圆超1,300万片；8英寸系列CMP设备（Universal-200型、Universal-200 Plus型）已在国内集成电路制造商中实现了产业化应用，主要用于晶圆制造、MEMS制造及科研攻关等领域。 “装备+服务”双轮驱动发展，晶圆再生产线规模量产，进一步完善产业链。以自主研发的CMP工艺和设备为基础，公司已完成多项再生晶圆关键核心技术积累。晶圆再生是将集成电路制造厂商在制造芯片的过程中使用过的控片、挡片回收，将其工艺薄膜、金属颗粒残留等杂质去除，使其达到再次使用的标准，CMP工艺和技术是晶圆再生工艺流程的核心和难点。华海清科已为晶圆再生业务配备了专业标准的晶圆再生生产车间、完备的工艺设备及全面的量测设备，12英寸再生晶圆产品累计出货量已突破10万片，客户已预定2022年产能超50万片。 华海清科CMP设备产品已进入国内外主流集成电路制造商的国内大生产线。公司CMP设备已累计出货超140台，未发出产品的在手订单超70台，设备已广泛应用于中芯国际、长江存储、华虹集团、英特尔、长鑫存储、厦门联芯、广州粤芯、上海积塔等国内外先进集成电路制造商的大生产线中。目前，公司针对 28nm 及以上成熟制程的产品已成功实现产业化应用，高端工艺技术水平 14nm 制程也处于客户验证阶段。 图表2：华海清科主要产品情况 1.2核心团队成员系业内领军人物 清华控股无偿划转股权，四川省国资委成为实际控制人。公司实际控制人清华大学拟无偿划转公司间接控股股东清华控股股权，本次无偿划转最终完成后，华海清科的实际控制人将由清华大学变为四川省国资委。公司第二大股东合计持股占公司12.22%，系由公司出于稳定核心团队和业务骨干的目的所设立的三家员工持股平台，即清津厚德与清津立德、清津立言。 图表3：华海清科股权结构 公司高管行业积累丰富，多人拥有数十项专利授权。公司现任董事长路新春先生深耕CMP技术领域超过20年，曾获国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖，所著CMP相关论文引用数位居全球前三名，作为专利发明人所得授权位居全球CMP设备技术发明人第一名。公司核心研发团队大部分拥有清华大学摩擦学国家重点实验室的工作经验，核心技术人员均具有多年专业技术领域研究经验，公司成立以来也高度重视技术人才的挖掘和培养，先后承担、联合承担了两项国家科技重大专项（02专项）及三项国家级重大项目课题。经验丰富的研发管理团队为公司CMP整机量产落地及CMP技术、工艺、设计的不断改进优化做出了不可替代的贡献。 图表4：华海清科董监高简介 1.3业绩持续高增，规模效应拉动毛利水平持续提升 规模效应逐步显现，公司业绩高增。华海清科设备2015年起陆续进入验证阶段，并于2018年开始逐步取得批量采购订单，规模效应逐步显露，2021年公司实现营收8.05亿元，同比增长108.58%。截至2021年末，公司已发出未验收结算的CMP设备69台，未发出产品的在手订单超过70台，已远超公司2019-2021年累计确认收入设备的总数67台，未来特技增长动能明确。公司2020年起扭亏为盈，2021年归母净利润再度大幅增长，全年共实现归母净利润1.98亿元，同比增速102.0%。 图表5：华海清科营收情况 图表6：华海清科归母净利润情况 300系列CMP设备销售占比连续多年超80%。公司设备从2018年开始实现量产，2021年营收8.05亿元中CMP设备销售收入占比86.19%，其中300系列销售收入占比达到84.75%。2021年公司300系列产品产量达87台，取得客户验收、达到收入确认条件的机台数量为35台，产量和销量分别同比增长171.88%和94.44%。2021年公司200系列产品产量为6台，较2020年增加3台，取得客户验收、达到收入确认条件的机台数量为1台。 图表7：华海清科营收结构（亿元） 图表8：华海清科CMP设备营收结构 Fab厂扩产带来批量采购订单，主流晶圆厂贡献公司多数销售收入。2019-2021年间，长江存储、华虹集团、中芯国际均系公司前三大客户，2021年所贡献的营收占比分别达到66.37%、14.92%、6.43%，报告期内公司向上述三家厂商发出的300系列CMP设备分别为53台、30台和37台。公司同国内主流晶圆厂有多年合作历史，对长江存储、华虹集团、中芯国际发出首台CMP设备的时间分别为2015年8月、2018年1月，和2018年7月，在设备通过了工艺测试完成验收确认后，公司向上述客户销售的CMP设备数量逐年增长，客户产能扩展计划明朗，公司有望持续从下游晶圆厂扩产计划中受益。 目前公司还逐步开拓了大连英特尔、厦门联芯、长鑫存储、广州粤芯、上海积塔等国内外先进集成电路制造商客户，持续拓展国内外客户及业务范围。 图表9：华海清科2019-2021年对主要客户产品销售情况和全部设备出货情况统计（台） 规模效应带来毛利率稳健上升。2019-2021年公司CMP设备毛利率分别为30.16%、36.75%和42.78%，综合毛利率呈稳健上升趋势。此前公司对新客户销售300系列首台和300plus系列首台设备时曾采取低价策略，而公司CMP设备顺利获得多个客户验收认可后进入量产阶段带动公司设备出货价格变动，2021年度公司300系列和200系列设备平均单价分别为1947.07万元和1155.00万元，同比变动幅度分别为-2.69%和+13.44%。公司生产规模扩大后加大了固定成本及研发费用的分摊，同时优化选型令直接材料的成本逐步降低。 图表10：华海清科综合毛利率情况 图表11：华海清科分业务毛利率情况 收入放量，费用率显著改善。随着公司收入规模大幅增长，费用率显著改善。管理费用方面，公司职工薪酬占管理费用比重逐年上升，2021年为50.45%，系管理费用的主要构成部分。对入职核心员工的股份支付也是管理费用的一大来源，其中2019年公司共支付股份13112.66万元，占当年管理费用的82.69%。财务费用方面，费用率改善得益于财务费用大幅减少，公司2020年和2021年销售回款情况较好，偿还短期借款后利息费用大幅下降，现金管理所得利息收入较高，总体财务费用大幅减少。 图表12：华海清科与同业研发费用率对比 图表13：华海清科销售费用率、管理费用率、财务费用率 坚持大力投入研发。CMP设备的研发难度较大，公司始终坚持高强度的研发投入保持工艺和设备精进，研发费用金额较