半导体薄膜沉积设备国产龙头扬帆起航

拓荆聚焦薄膜沉积设备，突破海外垄断。拓荆科技主要产品包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备三个产品系列，已广泛应用于国内晶圆厂 14nm 及以上制程集成电路制造产线。公司核心技术人员具有海外设备厂商的丰富工作经验，带领公司PECVD产品突破海外厂商垄断。 薄膜沉积设备市场空间大，拓荆具有领先优势。薄膜沉积设备约占前道半导体设备投资额的25%，是半导体设备中的重要细分品类。根据Maximize Market Research统计，2020年全球薄膜沉积设备市场规模在172亿美元，并预计2025年达到340亿美元，复合增速为14.6%。根据Gartner数据，在薄膜沉积设备市场中，PECVD份额占比近三分之一。2022年1-5月，我们统计发现拓荆科技在国内薄膜沉积设备中标份额快速上升到14%，领先于其他国内厂商。 进军先进制程，公司逐步成长为薄膜沉积平台型公司。公司IPO募集资金将投资于高端半导体设备扩产项目、先进半导体设备的技术研发与改进项目、ALD设备研发与产业化项目。截至2021年9月，公司在国内外和其他地区已授权专利共计169件，核心技术有8项，其中大部分专利和核心技术可以在PECVD、ALD、SACVD这三种产品上适用。公司募投项目的投资建设将进一步增强公司在先进制程薄膜沉积设备的实力。 投资建议。我们预计公司将在2022年至2024年实现收入12.77/18.30/25.43亿元，对应当前PS估值14.7/10.3/7.4倍；归母净利润1.33/2.33/3.67亿元，对应当前PE估值140.9/80.5/51.1倍。考虑半导体设备行业高增长、公司产品的稀缺性以及竞争实力，首次覆盖给予“买入”评级。 风险提示：公司新产品研发进度不及预期、客户对公司设备验收周期过长、下游晶圆厂扩产放慢、半导体设备行业竞争加剧风险。 1.聚焦薄膜沉积设备领域，突破海外垄断 1.1.国产薄膜沉积设备先锋，技术实力出众 拓荆科技是国产薄膜沉积设备突破者。拓荆科技成立于2010年4月，主要生产半导体设备中的薄膜沉积设备。公司主要产品包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备三个产品系列，已广泛应用于国内晶圆厂 14nm 及以上制程集成电路制造产线，并已展开 10nm 及以下制程产品验证测试。公司在2011年将首台PEVCD出厂到中芯国际验证。2012年，公司推出12英寸多反应腔PECVD设备（PF-300T），并于2013年12月通过中芯国际产品线验证，在2014年8月获得中芯国际首台量产设备订单。公司首台ALD、SACVD设备分别于2016、2019年出厂到客户端，产品系列逐步丰富。 图1：拓荆科技发展历史 国家科技重大专项帮助公司实现技术突破。公司先后承担并完成验收“90-65nm 等离子体增强化学气相沉积设备研发与应用”、“1xnm 3D NAND PECVD研发及产业化”等国家科技重大专项，奠定了公司在薄膜沉积领域的技术基础。 目前，公司正在实施ALD相关（与长江存储合作）、先进工艺PECVD相关（与长鑫存储合作）的国家科技重大专项，预计将帮助公司进一步突破高端薄膜沉积设备市场。 表1：拓荆科技承担的重大科研项目 公司产业化应用PECVD设备、且是国内领先ALD设备厂商。目前，公司是国内产业化应用的集成电路PECVD设备厂商，已配适180- 14nm 逻辑芯片、19/17nm DRAM及64/128层FLASH制造工艺需求，并研发了LokI、LokII、ACHM、ADCI等先进介质材料工艺；用于浅槽隔离、层间介质沉积的SACVD也开始产业化应用。在ALD设备方面，公司的PEALD已经得到产业化应用，Thermal ALD正在研发中。 表2：拓荆科技产品情况 1.2.公司股东背景丰富，高管团队具备丰富的产业背景 公司股东背景丰富，管理层和员工持股平台通过一致行动协议绑定利益。截至2022年4月19日，公司第一大股东为国家集成电路基金，持股19.86%，第二大股东国投上海持股13.68%，第三大股东中微公司持股8.40%，其余重要股东包括中国科学院沈阳科学仪器（持股2.37%）、中芯晶圆股权投资旗下的苏州聚源（持股1.42%）、中车资本旗下的中车国华（持股1.28%）以及其他投资基金等。 此外，公司核心管理层和11个员工持股平台与公司董事姜谦签署一致行动协议，构成一致行动人。 图2：拓荆科技股权结构及主要股东（数据来自公司上市公告书） 公司高管团队具有丰富半导体设备产业经验。公司核心技术人员都具有海外设备厂商的丰富工作经验，且部分核心人员都曾在美国诺发（Novellus Systems）工作过。美国诺发曾是全球CVD设备的重要供应商，在PECVD设备上具有领先地位，并于2012年被Lam收购。基于丰富的半导体设备产业经验，公司核心团队具有扎实的薄膜沉积设备设计与研发能力。 表3：公司高管团队拥有丰富行业经验 1.3.营业收入、毛利率稳定增长，高强度研发投入助力未来长期发展 公司营收高速成长。2021年公司实现营业收入7.58亿元，同比增长74%，继续保持高速成长。2021年实现归母净利润0.68亿元，扣非归母净利润-0.82亿元。过去几年，公司扣非归母净利润一直为负的原因是公司保持了较大的研发投入，例如2021年公司研发费用为2.88亿元，研发费用率为38%。持续的研发投入使得公司能保持竞争优势，我们预计研发费用率将随着营收体量增大而逐渐下降。2021年，PECVD设备销售收入占公司营收的89%，而ALD和SACVD目前占比还较小。 图3：拓荆科技营收与归母净利润（亿元） 图4：拓荆科技扣非归母净利润有小幅亏损（亿元） 图5：拓荆科技主营业务营收构成 图6：拓荆科技前五大客户营收占比 目前客户集中度较高，未来随着市场打开预计逐步多元化。2021年1-9月前五大客户营收占整体比例达到92%。这一方面是国内晶圆厂本身集中度较高，头部厂商产能占比大，而另一方面，拓荆前期主要给头部厂商进行验证，所以先在头部客户处上量。根据招标数据，今年拓荆科技也中标了积塔半导体、绍兴中芯等厂商的订单，预计公司客户结构将逐步多元化。公司在中国台湾地区建有办事处，未来也有望进军中国台湾市场。除了国内客户，公司已于2020年取得国际领先晶圆厂客户的PECVD重复订单用于先进制程试产线，反映了公司未来走向海外市场的潜力。 表3：公司前五大客户及销售占比前五大客户2018年 公司盈利能力逐步提升。2021年，公司销售毛利率达到44%，且过去几年来，销售毛利率稳步上升。我们预计其中原因包括：随着公司技术水平、市场地位的提升，公司的议价能力有所提高，平均单价有所上升；公司的产品开始进入先进制程设备市场，而先进制程设备的市场价格较高，进而提高了毛利率；随着销售规模的增长，公司的规模经济效应开始显现，平均成本有所降低。2021年，公司销售了第二台SACVD，用于2.5D封装、3D先进封装领域，使得SACVD业务毛利率较高。 图7：拓荆科技销售毛利率 图8：拓荆科技各产品销售毛利率 随着市场地位提升、产品升级，公司PEVCD设备的销量和销售单价呈增长趋势。2021年1-9月，公司PECVD产量达49台，接近2020年全年产量。按照单个平台计算，2021年1-9月，公司PECVD平均单价达到1400万元，而SACVD目前还未起量，初期产品的客户定制化程度高，单价相对较高。一般来说，单个PECVD平台会搭配1~3个反应腔。按照平台+反应腔来计算，公司2021年1-9月的PECVD单价接近380万元，较之前有较大提升，其原因是公司2021年销售的机台中包括LokⅠ先进工艺机台和PF-300T ex先进制程机台，提高了平均单价。 表4：拓荆科技PF-300T和PF-200T的销量和价格情况（万元） 图9：拓荆科技设备销售单价（万元/平台） 图10：拓荆科技设备销售单价（万元/平台+反应腔） 研发费用保持高投入，销售、管理费用率不断优化。近年来，公司研发费用总体呈快速上升趋势，从2018年的1.08亿元增长到2021年的2.88亿元。持续的研发帮助公司进一步提升现有设备的技术先进性，丰富产品种类，以及拓展更多的下游应用。随着公司营收规模的增大，销售、管理费用率在逐步优化。2019至2021年销售费用率从19%下降到13%，管理费用率从9%下降到6%，公司费用管理能力不断增强。 图11：拓荆科技费用率 图12：拓荆科技研发费用（亿元）及营收占比 公司在手订单饱满。一般来说，合同负债反映公司预收客户款项但还未交付产品的金额，而存货中发出商品账面余额反映已发货但客户未验收的产品金额。 由于公司生产的薄膜沉积设备需要客户现场进行安装、试运行、验证，所需的验收周期较长，因此发出商品占存货比重较高，且随着公司订单规模的增长而上升。 发出商品金额以及合同负债的上升为公司后续业绩增长奠定了基础。 图13：公司合同负债随着预收款增长而上升（亿元） 图14：公司发出商品金额随订单规模增长而上升（亿元） 2.薄膜沉积赛道空间大，拓荆具有领先优势 2.1.半导体设备市场需求持续强劲 全球半导体设备销售额保持快速增长，中国市场占比预计将进一步提升。根据SEMI数据，2021年全球半导体设备销售额为1026亿美元，其中前道半导体设备销售额约为900亿美元（占比88%）。SEMI预测2022年全球前道半导体设备销售额将达到1070亿美元，同比增长18%。近年来，受到中国晶圆厂扩产的推动，中国半导体设备销售额的全球占比一直在稳健提升。我们预测2022年中国半导体设备销售额全球占比提升到31%，使得销售额接近386亿美元，同比增长30%。 刻蚀、薄膜沉积、光刻设备是半导体前道设备的三大赛道。半导体晶圆制造过程中涉及到众多设备，包括刻蚀、薄膜沉积、光刻、量测、清洗、CMP、离子注入、热处理等，其中前三者占前道半导体设备销售额比例达到70%~80%，是主要的前道设备。 图15：全球及中国半导体设备销售额 图16：全球前道半导体设备投资额占比 国内12英寸规划产能空间大，带动对半导体设备的长期需求。根据集微咨询，预计中国大陆未来5年（2022年-2026年）还将新增25座12英寸晶圆厂，总规划月产能将超过160万片；截至2026年底，中国大陆12英寸晶圆厂的总月产能预计将超过276万片，相比目前提高165.1%。随着中芯京城、中芯深圳、华虹无锡二期以及长江存储、长鑫存储的继续扩产，预计国内晶圆厂对制造设备需求将继续保持快速增长。 图17：中国大陆12英寸晶圆厂数量及预测（单位：座） 图18：国内主要建成、在建和规划中的晶圆产线 薄膜沉积设备需求量预计快速成长。从晶圆厂扩产所需设备数量来看，一般薄膜沉积、刻蚀、炉管需要数量较多，反映沉积、刻蚀步骤数占整体工序数比重较大。对比8英寸、12英寸产线的设备需求数量，越先进制程产线所需的薄膜沉积设备数量越多。因为先进制程使得晶圆制造的复杂度和工序量都大大提升，为保证产能，产线上需要更多的设备。根据拓荆科技招股说明书，在90nm CMOS工艺，大约需要40道薄膜沉积工序。在3nm FinFET工艺产线，超过100道薄膜沉积工序，涉及的薄膜材料由6种增加到近20种，对于薄膜颗粒的要求也由微米级提高到纳米级。从化学气相沉积（CVD）设备来看，台积电和中芯国际1万片产能需要CVD设备在30~40台。 图19：主流半导体晶圆制造产线的单位产能所需设备（台/万片） 2.2.薄膜沉积设备是半导体设备中重要赛道 薄膜沉积设备有不同类型，适合不同沉积材料和用途。薄膜沉积是指在硅片衬底上沉积一层待处理的薄膜材料，所沉积薄膜材料可以主要分为：介质材料（二氧化硅、氮化硅、多晶硅等）、金属材料（铜、钨、钛、氮化钛等）和半导体材料（单晶硅、多晶硅等）。薄膜沉