您的浏览器禁用了JavaScript(一种计算机语言,用以实现您与网页的交互),请解除该禁用,或者联系我们。[天风证券]:国产ALD设备先锋,进口替代正逢其时 - 发现报告
当前位置:首页/行业研究/报告详情/

国产ALD设备先锋,进口替代正逢其时

机械设备2023-01-13李鲁靖、朱晔天风证券清***
国产ALD设备先锋,进口替代正逢其时

1)光伏ALD设备领军者,拓展半导体领域应用 微导纳米深耕薄膜沉积设备领域,以ALD技术为核心不断实现技术突破。 公司率先将ALD应用于光伏领域,产品矩阵包括ALD设备与PECVD设备,覆盖多家龙头电池片厂商,交付的无锡尚德整线量产效率突破25%。半导体领域,公司研制出的高k栅氧层ALD设备已实现销售,取得 28nm 节点中国产ALD设备技术突破。公司三年营收增速皆超30%,ALD设备凭借技术壁垒实现高毛利,手握19.75亿元在手订单,助力业绩稳攀高峰。 2)WhyALD:精度之王,迎合高标准趋势 综合比较PVD/RPD/CVD/ALD四大技术路径,物理沉积与化学沉积的主要区别在于:化学沉积的致密性与均匀性更优,精细度高,更适合沉积复杂结构; 物理沉积适合平面结构,镀要求较低的膜层。 ALD在超薄与复杂结构中体现不可替代性: 光伏:技术路径的选择最终归于平衡降本增效,ALD在超薄膜层如鱼得水,如TOPCon电池中的氧化铝钝化层与隧穿氧化层。 半导体:制程缩小趋势下,ALD必不可少。在制程进入 28nm 后,器件结构不断缩小且更为立体化,CVD与PVD难以胜任。 3)光伏领域:高效电池未来已来,公司设备有望乘风而起 N型技术转化效率极限高,综合性能优,下游扩产潮打开设备市场增长空间。 对公司产品线所在市场进行测算,预计23年市场空间可突破百亿元。 TOPCon电池:与PERC相比,公司设备价值量在TOPCon产线建设的投资比重上升至约36%。TOPCon领域国产ALD设备企业稀少,公司市占率高达70%,根据披露的销售合同推算2022年新签设备订单12亿元。 HJT/钙钛矿电池:PECVD设备在HJT产线投资占比高达50%,ALD在HJT和钙钛矿电池领域有望扩展应用。 4)半导体领域:国产ALD拓荒者,期待拓展多样应用 半导体ALD设备国产化率低,公司设备性能比肩国际同类厂商,有望实现国产替代,设备需求或迎来放量,预计23年ALD设备需求有望突破10亿。 逻辑芯片:高K材料ALD设备国产破局者,打破国外技术垄断;ALD在FinFET亦有应用。 存储芯片:新型存储器发展迅猛,公司ALD设备已应用于FeRAM电容介质层;传统存储器中由2D到3D NAND Flash堆叠层数增长,拉动ALD设备需求。 风险提示:市场需求下滑风险;新产品开发风险;产品验证与交付进度不及预期;产品毛利率波动风险;测算存在主观性,仅供参考。 1.微导纳米:光伏ALD设备领军者,拓展半导体领域应用 1.1.拓荒ALD,产品线持续扩充中 微导纳米深耕薄膜沉积设备领域,以ALD技术为核心不断实现技术突破。1)初步发展阶段:2015年公司成立,2017年研发出光伏领域ALD第一代量产机型KF4000,并陆续与下游龙头企业签订样机试用协议;2)加速发展阶段:2018年,光伏ALD设备KF6000开始在下游量产爬坡,公司知名度提升。2019年ALD设备产能突破10000片/小时,丰富产品矩阵,半导体领域样机搭建完成;3)战略升级发展阶段:2020年至今,公司成功研制PEALD+PECVD机型,高端光伏装备成功获得隆基、爱旭、晶科等多家重要厂商订单,并在通威、尚德等TOPCon电池产线上开展应用;半导体领域,公司首套用于300mm晶圆的High-k栅氧层薄膜沉积的ALD设备实现销售,取得国产半导体ALD设备在 28nm 集成电路制造关键工艺中的突破。 图1:公司发展历程 薄膜沉积产品立足光伏领域,半导体亦有不俗表现。公司开发出适用于光伏、半导体等应用领域的多款薄膜沉积设备,涵盖ALD、PEALD二合一、PECVD系列产品,技术居于行业领先地位。 (1)光伏领域:率先将ALD应用于光伏电池生产的薄膜沉积环节,获得客户认可。公司通过持续的技术开发和工艺改良,突破了ALD技术原有的产能低、成本高等多项产业化运用瓶颈,大幅提升ALD设备单位产能。公司产品包括夸父系列ALD系统、夸父系列管式PECVD系统和祝融系列管式PEALD系统,已覆盖通威、隆基、晶澳、阿特斯、天合光能等多家电池片厂商。无锡尚德2GW TOPCon电池整线使用公司设备,量产效率高达25%,ALD增效作用明显。 公司另一业务是设备改造服务,目前设备改造集中于光伏领域,主要包括:1)尺寸改造,以适应客户由158mm、166mm电池片升级至182mm、210mm电池片的生产需求;2)工艺改造,添加臭氧发生器,将氧源由水蒸气改为臭氧。 表1:光伏设备用途及产品样图 (2)半导体领域:国内少数薄膜沉积企业,突破关键工艺。公司近年发力半导体领域,产品包括凤凰系列、麒麟系列原子层沉积镀膜系统和龙系列真空传输系统,获得国内多家知名半导体公司的商业订单。公司研制出用于300mm(12英寸)晶圆的High-k栅氧层薄膜沉积的ALD设备,已实现销售并获得重复订单,取得 28nm 节点中国产ALD设备从0到1的突破。 表2:半导体设备用途及产品样图 (3)柔性电子领域:公司开发的FlexGuard系列卷对卷原子层沉积镀膜系统主要在OLED等先进显示技术的柔性电子材料上进行真空镀膜,能有效保护OLED器件的性能和寿命,已实现产业化应用。 表3:柔性电子设备用途及产品样图 1.2.股权结构稳定,核心技术人员履历丰富 实际控制人王燕清、倪亚兰、王磊合计间接控制微导纳米60.61%的股份。王燕清、倪亚兰、王磊组成的家族通过万海盈投资、聚海盈管理、德厚盈投资间接控制公司60.61%的股份,三人为公司的实际控制人,其中倪亚兰担任公司董事,王燕清担任先导智能董事长,王磊担任微导纳米董事长、先导智能董事。核心技术人员黎微明、李翔同为公司创始人,分别持有9.42%、4.44%的股份,与公司深度绑定。 图2:公司实控人与创始人持股图 核心技术人员富有经验,带领公司开拓技术。董事长王磊毕业于新泽西州立大学计算机和数学专业;首席技术官黎微明拥有25年的ALD研发经验,副总经理李翔对ALD在微纳器件的应用有深刻了解,二人自公司创立起带领团队攻坚克难,实现技术突破;吴兴华、许所昌二人是公司为发展技术所引进的人才,通过持股实现长期激励与绑定。 表4:核心技术人员履历 1.3.公司业绩增长迅猛,产品盈利能力优秀 公司营收同比高增,得益于光伏行业发展带动订单增加。光伏行业近年蓬勃发展,下游电池片厂商大幅扩产,公司ALD设备迎合电池片由P型至N型的发展趋势,逐渐导入龙头厂商。公司20/21/22Q3营收分别为3.12/4.28/3.85亿元,同比增长44.8%/36.9%/66.8%,业绩涨势喜人。 研发投入占比较高,静待盈利能力修复。公司19/20/21年归母净利润分别为0.55/0.57/0.46亿元,同比+292.9%/+4.5%/-19.1%。公司重视研发投入,攻关半导体领域技术难点,研发费用率有所增加。受疫情影响,2022Q1-3净利润受损,未来有望修复。 图3:2018-2022Q1-3公司营收及增速(亿元,%) 图4:2018-2022Q1-3公司归母净利润及增速(亿元,%) 从主营产品拆分,公司主要产品为光伏领域设备、半导体领域设备及改造服务。1)营收:光伏设备为公司贡献主要营收,2022年下游厂商扩产拉动设备营收高增;因电池片有大尺寸趋势,设备改造需求显现,助力公司营收。此外,柔性电子领域22年取得收入,期待未来表现。2)毛利率:公司整体毛利率水平高,ALD设备凭借技术壁垒实现高毛利率,PECVD设备拉低光伏设备毛利率;改造服务为客户节省设备更换成本,毛利率皆维持在65%及以上。 图5:公司各主营业务营收(单位:亿元) 图6:公司各主营业务毛利率(单位:%) 1.4.在手订单充足,未来业绩保证 公司在手订单充足,高毛利订单优化盈利能力。截至2022年9月,公司已取得在手订单19.75亿元,其中专用设备在手订单18.56亿元,已超过2021年全年镀膜设备订单数量总和,覆盖光伏、半导体、柔性电子等多个领域,为未来业绩提供保证。专用设备在手订单中毛利率较高的ALD设备占比85.66%,随着未来订单交付并取得客户验收,公司盈利能力有望进一步提升。 表5:正在履行的重大销售合同 2.WhyALD:精度之王,迎合精细化趋势 2.1.PVD/RPD/CVD/ALD技术路径各有千秋 薄膜沉积可分为物理与化学反应两大类技术路径,其中仅涉及物理变化的镀膜工艺是PVD和RPD,利用化学反应的镀膜工艺统称为CVD,ALD是CVD技术之一,但与传统CVD技术存在诸多不同。 图7:薄膜沉积技术路径 (1)物理气相沉积(PVD)技术:沉积速度快,溅射损伤基板。PVD技术是在真空条件下采用物理方法将材料源表面气化成气态原子或分子,或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积薄膜。主要分为三类:真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。 真空蒸镀的原理是在真空条件下,使金属、金属合金或化合物蒸发后沉积在基体表面形成薄膜,膜厚均匀性较差;磁控溅射是利用经过加速的高能粒子轰击靶材,使靶材表面的原子脱离晶格逸出沉积在衬底表面发生反应而形成薄膜,其优势在于设备成本较低,成膜均匀性更好,能够满足大规模产业化需求,但由于等离子体中包含大量高能粒子,会对基板表面产生强烈的轰击刻蚀作用。 图8:蒸发镀膜示意图 图9:磁控溅射示意图 (2)反应等离子体沉积(RPD)技术:低温工艺,基板损伤小。RPD技术是利用等离子体将烧结体进行气化、离解,在衬底上反应成膜。其主要优势包括:1)对衬底的低轰击损伤,镀膜过程中粒子能量小,几乎不存在高能粒子,避免了损伤衬底表面;2)可低温获得高质量薄膜。与PVD技术相比,RPD技术制备的TCO薄膜结构更加致密、结晶度更高、表面更加光滑、导电性更高、光学透过率更好。 图10:RPD装置示意图 (3)化学气相沉积(CVD)技术:LPCVD和PECVD占据主流,有效提高沉积速度。化学气相沉积(CVD)是通过化学反应的方式,在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质经化学反应形成固态沉积物的技术,根据压力、输入能量等可分为LPCVD、PECVD、APCVD等。 LPCVD和PECVD通过不同方法加快沉积速度:低气压化学气相沉积(LPCVD)使用较低的工作气压,提高反应气体的扩散速度;等离子体增强化学气相沉积(PECVD)将含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成等离子体,等离子体易发生化学反应。 图11:PECVD技术原理 (4)原子层沉积(ALD)技术:三维共形性好,精度极高。ALD属于CVD技术,但在反应原理、条件要求和沉积层的质量上都与传统CVD不同。ALD技术通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应室并在沉积基底上发生表面饱和化学反应形成薄膜,沉积过程由A、B两个半反应分四个基元步骤进行:1)前驱体A脉冲吸附反应;2)惰气吹扫多余的反应物及副产物;3)前驱体B脉冲吸附反应;4)惰气吹扫多余的反应物及副产物,依次循环从而实现薄膜在衬底表面逐层生长。经过一个循环工艺,基底表面镀上一层单原子膜,通过增加循环次数,原子层将依次沉积在表面上,形成薄膜。根据原子特性,镀膜10次/层约为1nm 。 图12:ALD技术原理示意图 图13:PVD、CVD、ALD薄膜沉积效果示意图 由于ALD技术表面化学反应具有自限性,因此拥有多项独特的薄膜沉积特性:1)三维共形性,广泛适用于不同形状的基底;2)大面积成膜的均匀性,且致密、无针孔;3)可实现亚纳米级的薄膜厚度控制;4)无需精确的剂量控制和操作人员的持续介入。此外,ALD沉积薄膜的温度窗口宽,反应对生长温度并不敏感,因此能适应不同温度环境下的薄膜制备。 等离子体增强原子层沉积(PEALD):加快沉积速率,拓宽应用领域。与PECVD类似,PEALD采用了含有高活性粒子的等离子体与吸附于衬底表面的前驱体反应,大幅提升沉积速率和薄膜质量。采用PEALD能拓宽前驱体种类和ALD温度窗口,使得温度敏感型