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国产半导体探针龙头企业,携AI东风全面导入国内外客户

2024-05-21余平、葛星甫、张一鸣国盛证券爱***
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国产半导体探针龙头企业,携AI东风全面导入国内外客户

公司是英伟达核心FT探针供应商企业,单根探针价值量随着AI芯片升 级换代快速提升。公司FT探针是英伟达芯片的核心供应商之一,FT探针 是成品芯片封装后测试环节的重要耗材,工艺技术难度大且前期认证壁垒 较高。受益于AI浪潮下的算力需求,英伟达AI芯片出货量快速增长,随 着公司相关探针产品通过认证,预计公司探针出货量将快速匹配下游爆发 式需求。且随着算力芯片制程及工艺难度上升,后道检测难度也相应提升, 所匹配的探针单根价值量也将数倍级提升。 FT探针成功导入海外知名客户,全球份额快速提升。由于FT探针产品非 标性较强,需要在探针设计环节充分理解芯片的技术指标,头部半导体设 计企业通常自行购买探针及测试座再交给测试企业或自行测试。公司产品 目前已经成功导入包括意法半导体、英飞凌、博通、亚德诺等海外龙头半 导体企业,产品线覆盖模拟、数字、射频以及高功率,有望伴随海外龙头 企业新品推出放量。 晶圆级测试探针卡国内客户小批量验证,先进封装大幅提升行业需求。根 据VLSI预测,2025年探针卡全球市场规模将达到27.41亿美元,国内市 场规模将达到32.83亿元。目前国内企业的探针卡基本来自于日本、美国 及中国台湾地区,国产化率较低。先进封装更加提升了晶圆测试环节的重 要性,为了确保先进封装体不因为某颗不良芯粒影响整体良率,晶圆测试 环节将从抽检变为全检,从而大幅提升对于探针卡以及CP探针的需求。 公司定增项目mems晶圆级测试探针卡目前国内客户小批量验证,公司 凭借自制探针优势有望打开长期市场空间。 投资建议:我们预计2024-2026年公司归母净利润分别为1.06亿元、1.70 亿元、2.33亿元,对应的PE为42X、26X、19X。首次覆盖,给予“买入” 评级。 风险提示:募投产能扩张不及预期;新品导入进度不及预期;中美贸易风 险加剧。 财务指标 财务报表和主要财务比率 资产负债表(百万元) 现金流量表(百万元) 1.芯片测试探针:芯片检测关键器件,国产替代+技术革新带来发展机遇 探针是半导体芯片测试流程中的关键部件,其中MEMS探针适用于高阶的测试需求。 半导体芯片测试将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来,通过测试机对芯片施加输入信号,并检测芯片的输出信号,判断芯片功能和性能指标的有效性。其中探针通过连接测试机来检测芯片的导通、电流、功能和老化情况等性能指标,是芯片检测流程中的关键部件,其和固定配件构成探针头,探针头和用于连接自动测试设备的基板组成探针卡。目前探针卡分为悬臂式、垂直式、MEMS三类,随着测试芯片对于大电流、高频、窄间距高密度、低阻抗等要求越来越高,而MEMS探针卡线路简单,可使用半导体制程根据特定需求研发探针,更适用于更高阶的测试需求。 图表1:半导体测试探针用于芯片制造和封测过程 图表2:半导体测试探针分类 探针作为半导体封测中需要使用的重要耗材,在芯片生产多个环节使用。芯片测试分为三阶段:芯片设计中的设计验证、晶圆制造中的晶圆测试(CP测试)、封装后的成品测试(FT测试),探针在CP测试、FT测试均有应用且具备消耗属性,目前国内厂家产品使用寿命约20~30万次。CP测试处于芯片封装前,主要是挑出坏的裸芯片以减少后续封装和成品测试成本,探针存在于探针卡中;FT测试处于芯片封装后,主要是确保每颗芯片成品向客户交付前能够达到设计要求指标,探针存在于测试座中。 图表3:晶圆检测和芯片成品测试区别 图表4:芯片测试设备介绍 探针是探针卡和测试座中的核心组成部分,价值量占比或高达50%。根据《基于晶圆测试的探针卡设计及测试方法研究》,垂直式探针卡上探针数量至少千根级别,根据和林微纳招股书公司探针单价约6元/根,根据伟测科技招股书2021年公司探针卡和测试座单价分别为13009.80元/个和10438.58元/个,因此可粗略估算单个探针卡中探针价值占比可接近50%。根据和林微纳招股书,半导体芯片测试探针市场规模占半导体封测设备市场规模比例超过10%。 图表5:探针卡形态 图表6:IC测试座结构图 全球/中国半导体测试探针市场将保持稳定增长,目前海外头部企业占据大部分市场份额,国内厂商具备较大成长空间。全球半导体测试探针市场规模将由2021年的15.94亿美元增至2025年的27.41亿美元,期间复合增速为14.51%,其中中国半导体测试探针市场将从2021年的18.75亿元增至2025年的32.83亿元,期间复合增速为15.03%。 根据QYResearch,2022年全球半导体测试探针市场中,前五大厂商Feinmetall、INGUN、Cohu、SmithsInterconnect、QATechnology占据55.17%市占率,国内企业中和林微纳排名最靠前,2022年和林微纳探针收入1.21亿元,按照全球/中国半导体测试探针18.26亿美元(汇率1:7)、21.60亿元,那么和林微纳在全球市占率不超过1%,国内市占率不超过6%,未来国产厂商具备较大国产替代空间。 图表7:2016-2025年全球半导体测试探针市场规模(亿美元) 图表8:2016-2025年中国半导体测试探针市场规模(亿元) 图表9:2022年全球主要半导体测试探针收入排名 受芯片制程提升以及先进封装等因素驱动,未来半导体检测探针数量逐步变多、价值量逐步提升是发展趋势。 第一,先进制程要求探针数量增长。随着电子设备的小型化、高性能化,集成电路向高密度化、高精度化方向发展,芯片尺寸不断缩小,需要并行测试多个芯片(以减少测试时间和成本)以及需要对所谓的EWS(电子晶圆分选,这是使用探针卡的步骤)进行许多芯片功能测试,这需要单个探针卡中的探针数量显著增加。 第二,先进制程对于探针要求提高,价值量和单价也随之提升。一方面,生产先进制程芯片的成本大幅增加,根据国际商务战略公司(IBS), 22nm 制程之后每代技术设计成本增加均超过50%, 7nm 总设计成本为2.98亿美元, 5nm 总设计成本为5.42亿美元,预计 3nm 工艺成本将增加5倍,达到15亿美元,随着芯片设计成本大幅增长,对于有缺陷的芯片能发现的越早越好,从设计>制造>封装测试>系统级应用,每晚发现一个环节,芯片公司付出的成本将增加十倍。另一方面,先进制程和新兴技术对于探针的要求更高,比如高性能SoC以及采用SiP封装工艺的芯片成为市场主流,高端SoC的结构复杂、SiP工艺在封装环节整合了各种不同的芯片,对测试探针也提出了更高的要求,如更大的可负载电流、更小的接触阻抗、更快的测算速度等,对应探针价值量和单价提升。 图表10:进制程工艺节点的芯片设计制造成本大幅提升 第三,Chiplet(芯粒)加速发展拉动测试服务需求。Chiplet相比传统SoC芯片优势明显,能利用最合理的工艺满足数字、射频、模拟、I/O等不同模块的技术要求,把大规模的SoC按照功能分解为模块化的芯粒,在保持较高性能的同时,大幅度降低了设计复杂程度,有效提高了芯片良率、集成度,降低芯片的设计和制造成本,加速了芯片迭代速度。CP测试环节,因为Chiplet封装成本高,为确保良率、降低成本,需要在封装前对每一颗芯片裸片进行CP测试,相较于SoC,Chiplet对芯片CP测试需求按照芯片裸片数量成倍增加;在FT测试环节,随着Chiplet从2D逐渐发展到2.5D、3D,测试的难度提升,简单测试机减少,复杂测试机增加。 2.和林微纳:国内半导体检测探针领先者 2.1国内半导体检测探针领先者,近两年研发投入大幅增长 公司是国内半导体检测探针行业领先者,同时微机电(MEMS)精微电子零组件也在国际市场具备竞争力。公司团队2008年开始研发布局精密结构件,2017年在国内微机电(MEMS)精微电子零部件实现领先地位,考虑到下游客户对半导体芯片测试探针需求较大、微机电(MEMS)精微电子零组件和测试探针生产工艺有一定的相似性,公司2017年组建团队布局半导体芯片测试探针业务并实现快速发展,目前是众多国际知名芯片及半导体封测厂商的探针供应商。公司客户包括意法半导体、英伟达、亚德诺半导体、英飞凌、博世等国际知名厂商及歌尔股份等国内知名企业。 图表11:和林微纳业务介绍(单位:百万元,2023年数据) 经济环境、终端需求等因素导致2022年开始公司收入表现不佳,研发投入大幅提升为未来发展提供良好基础。2019~2021年公司收入由1.89亿元增至3.70亿元,归母净利润由0.13亿元增至1.03亿元,但是2022年开始公司收入表现开始下滑,2023年收入2.86亿元,同比下降0.93%,归母净利润-0.21亿元,同比下降154.92%。一方面,经济环境变动、市场需求萎缩、渠道库存冗余等原因导致公司收入下滑;另一方面,公司盈利能力也出现大幅下滑,除消费电子终端市场景气度及需求下降导致价格下降外,公司大力增加研发投入也是主要原因之一,公司2021~2023年研发费用率分别为7.57%、18.66%、25.26%,大力研发投入为公司长期发展提供保障。 图表12:公司收入情况 图表13:公司归母净利润情况 图表14:公司毛利率和净利率情况 图表15:公司期间费用率情况 董事长骆兴顺作为公司实控人持股比例高达34.33%。 图表16:和林微纳股权结构(前五大股东) 2.2探针:FT探针业务困境反转,CP探针打开新增长点 2019年英伟达等驱动FT探针业务高增长,2022~2023年受到多因素影响,2024年有望迎来困境反转。公司现阶段探针产品主要是FT探针,2019年开始以英伟达为代表的大客户订单持续增长,探针收入由2019年的0.20亿元增至2021年的1.56亿元,同时毛利率也由2019年的32.10%增至2021年的46.39%。受经济下行、终端需求下降影响近两年出现下滑,2023年探针收入0.58亿元,同比下降52.24%,毛利率27.98%,同比下降17.54pct。2024年一方面随着终端需求恢复,英伟达部分订单有望迎来困境反转,另一方面公司持续拓展新客户,未来有望提供新订单。 图表17:探针收入 图表18:探针毛利率 探针具备高技术壁垒,设计技术门类多且研发周期长,公司是中高端FT探针中唯一一家可以出海竞争的大陆企业,已成为众多国际知名封测厂商探针供应商。半导体芯片测试探针行业的主要技术门槛包括半导体芯片测试探针结构设计能力、高频信号插损/回损模拟及优化技术、微型精密冲压成型技术、微米级高光滑度表面处理技术以及探针组装生产线,部分技术研发周期长达3年以上,新进入者花费3年以上时间突破技术门槛后,还需要面临客户资源等问题,公司作为国内领先者有望充分受益于行业复苏。 图表19:半导体测试探针技术壁垒 公司研发支出和研发人员均保持快速增长趋势,新技术突破帮助提高产能、降低成本。 公司研发支出由2018年的0.09亿元提至2023年的0.72亿元,研发支出占收入比例由2018年的7.88%提至2023年的25.26%,研发人员数量也由2018年的29人提至2023年的166人。大力研发投入使得公司在探针新技术工艺方面不断取得突破,比如已经批产的“微型精密半导体芯片测试探针生产制造工艺”可以大幅提升生产效率,将探针产品每小时产能从150件/小时提到650件/小时,“半导体测试探针套筒深拉伸工艺”可以替代进口加工件,有效降低产品成本。 图表20:公司研发支出及占收入比例 图表21:公司研发人员情况 图表22:公司半导体探针自主研发新技术 公司通过定增布局用于CP测试的MEMS晶圆测试探针和基板级测试探针,两大新业务提供新增长点。 MEMS晶圆测试探针:和FT探针相比市场空间更大且壁垒更高,预计2024年9月投产。公司定增募投项目“MEMS工艺晶圆测试探针研发量产项目”预计2024年9月投产,主要是CP测试探针。从市场空间来看,根据公司Wind调研纪要,全球FT探针市场空间约100亿元,而CP探针市场