突破减薄机超薄晶圆加工技术，半导体先进封装领域加速布局

事件：近日，晶盛机电自主研发的新型WGP12T减薄抛光设备成功实现了稳定加工12英寸30μm超薄晶圆。 晶圆呈现超薄化趋势，对减薄机提出更高要求：器件小型化要求不断降低芯片封装厚度，超薄晶圆也因其高集成度、低功耗和优异性能，成为当前半导体产业发展的关键材料之一。因此晶圆超薄化是必然趋势。一般较为先进的多层封装（如2.5D、3D封装）所用的芯片厚度都在100μm以下甚至30μm以下，但超薄晶圆呈现柔软、刚性差、实质脆弱等特点，对减薄机的精度、工艺控制等方面提出极高的要求。 日本DISCO和东京精密为全球晶圆减薄机龙头，2022年CR2达68%：2023年我国进口研磨机金额为4.4亿美元，同比+16%，2017-2023年CAGR为18%。2024H1，我国进口减薄机的均价约450万元人民币/台，接近国产减薄机价格的1.5倍。全球减薄设备主要由日本企业主导，主要包括日本DISCO、东京精密、G&N等，2022年CR2、CR3分别达68%和85%，其中DISCO份额最高，占据全球主导地位。2023财年，DISCO实现营收145亿元人民币，同比+8%，其中来自中国大陆的收入占36%；分产品看，划片机和减薄机为DISCO的主要产品，收入占比分别为32%和28%。DISCO拥有TAIKO优势减薄工艺，其畅销机型DGP8760的升级款DGP8761型减薄机可高效稳定地实现厚度在25μm以下的晶圆减薄加工。 晶盛成功突破12英寸30μm超薄晶圆的高效、稳定减薄技术，未来晶圆减薄机产品放量可期：近期，晶盛机电对其自主研发的新型WGP12T减薄抛光设备进行一系列的技术优化和工艺流程改进后，使晶圆在设备上能减薄抛光至30μm厚度以下，确保晶圆的表面平整度和粗糙度的同时，成功解决了超薄晶圆减薄加工过程中出现的变形、裂纹、污染等难题，真正实现了30μm超薄晶圆的高效、稳定的加工技术，大大提升了公司在全球晶圆减薄机市场中的竞争力。未来在先进封装扩产带动下，公司的晶圆减薄机有望快速放量。 晶盛半导体设备定位大硅片、先进封装、先进制程、碳化硅：（1）大硅片设备：晶盛机电为国产长晶设备龙头，能够提供长晶、切片、研磨、抛光整体解决方案；（2）先进封装：已布局晶圆减薄机，并突破12英寸30μm超薄晶圆的高效、稳定减薄技术；（3）先进制程：开发了8-12英寸减压硅外延设备、LPCVD以及ALD等设备；（4）碳化硅外延设备：开发了6-8英寸碳化硅长晶设备、切片设备、减薄设备、抛光设备及外延设备，8-12英寸常压硅外延设备等，推出双片式碳化硅外延设备。 盈利预测与投资评级：光伏设备是晶盛机电成长的第一曲线，第二曲线是光伏耗材和半导体耗材的放量，第三曲线是碳化硅设备+材料和半导体设备的放量。我们维持公司2024-2026年归母净利润为56/65/73亿元，对应PE为7/6/5倍，维持“买入”评级。 风险提示：下游扩产低于预期，新品拓展不及预期。 1.1.晶圆呈现超薄化趋势，对减薄机提出更高要求 器件小型化要求不断降低芯片封装厚度，晶圆超薄化发展，对减薄机提出更高要求。 一般的减薄工艺和晶圆传输方式只能实现对150μm以上厚度晶圆的加工，但随着器件减小，芯片厚度不断减薄，强度随之降低，减薄过程容易形成损伤和微裂纹。以存储器为例，其封装形式主要为叠层封装，封装的层数目前已达到96层以上，为满足先进封装要求，在封装整体厚度不变甚至减小的趋势下，堆叠中各层芯片的厚度就不可避免地需要减薄，一般较为先进的多层封装所用的芯片厚度都在100μm以下甚至30μm以下，呈现柔软、刚性差、实质脆弱等特点，要求其TTV小于1μm、表面粗糙度Rz<0.01μm，显著增大加工难度。 图1：硅片直径与芯片厚度的变化趋势 图2：30μm厚度、12英寸晶圆的柔性 超薄晶圆减薄后可叠加抛光工序，消除残余应力和表面损伤。由于磨削是通过机械作用去除材料，会在硅片表面产生表面损伤、残余应力，导致加工后的晶圆强度降低、翘曲变形，因此精磨加工后通常还需要其他工艺，如化学机械抛光，采用晶圆吸附在承片台上，抛光垫粘结在抛光头上的方式，将抛光液喷洒到晶圆上，与晶圆发生化学反应，并通过抛光头与承片台的相互运动，实现对材料表面的去除，从而实现对晶圆的抛光，减小了晶圆表明损伤层的深度，提高了表面质量。抛光液中，磨粒的直径大小在70- 100nm ，消除晶圆表面因为精磨磨削的物理加工方式产生的残余应力和表面损伤层，降低了超薄晶圆传输的风险。 图3：抛光表面形貌图 图4：抛光后的翘曲度 1.2.晶圆减薄机海外龙头为DISCO、东京精密等，2022年CR3约85% 2023年我国进口研磨机金额为4.4亿美元，同比+16%，2017-2023年CAGR为18%，全球减薄设备主要由日本企业主导，2022年CR3高达85%。全球减薄机厂商主要包括日本DISCO、东京精密、G&N等，2022年CR2约68%，CR3约为85%，其中DISCO份额最高，占据全球主导地位。减薄机头部公司DSICO、东京精密的单台设备在400~500万人民币左右，且该设备全自动化程度非常高，国内目前制造减薄机的厂商很少，包括个别研究所，如郑州第三研磨所、中电科，还有华海清科、迈为股份、晶盛机电等，国产减薄机价格在300万人民币左右，一台减薄机一年产能在6万片左右，也与实际研磨量有关。 图5：2023年我国进口研磨机金额为4.4亿美元，同比 图6：2022年海外龙头为DISCO、东京精密等，CR3约 中国大陆为DISCO最大的收入来源，2023财年占比36%；分产品来看，2023财年减薄机收入占比达28%。DISCO从事半导体制造设备和精密加工工具的制造和销售，共有三个业务部门，产品矩阵包括划片机、研磨机、抛光机、精密加工工具等。精密加工系统部门生产，销售，维护和提供半导体制造设备和精密加工工具的相关服务；工业磨削和切割产品部门制造和销售金刚石砂轮和磨石用于磨削和切削；精密加工部门主要生产和销售精密加工设备的部件。2023财年（2023.04.01-2024.03.31），DISCO实现营收145亿元人民币，同比+8%，其中来自中国大陆的收入占到36%；分产品来看，划片机和减薄机为公司的主要产品，收入占比分别为32%和28%，其次为切磨抛所需的耗材，收入占比22%。 图7：DISCO产品矩阵包括划片机、研磨机、抛光机、精密加工工具等 图8：2023财年DISCO约36%的收入来自中国大陆 图9：2023财年DISCO精密加工设备收入占比约63% DISCO的减薄机采用TAIKO工艺，与以往的背面研削不同，TAIKO在对晶圆进行研削时，将保留晶圆外围边缘部分（约3mm左右），只对圆内进行研削薄型化的技术。TAIKO工艺的优势在于（1）选择在晶体外围留边：能减少晶片翘曲，提高晶片强度，使晶片使用更方便，薄型化后的通孔插装，配置接线头等加工也更方便；（2）不使用硬基体等类似构造而用一体构造，一体构造的特点使晶片薄型化后需要高温工序（镀金属等）时，没有脱气现象发生，同时也可降低颗粒带入现象；（3）研削时不在外围区域负重：可以使研削外围区域有梯状的晶片更方便，产生崩角现象的可能性为零。在TAIKO工艺的加持下，DISCO畅销机型DGP8760的升级款DGP8761型减薄机可高效稳定地实现厚度在25μm以下的晶圆减薄加工。 图10：TAIKO工艺相比传统工艺优势示意图 1.3.晶盛机电积极布局先进封装，实现核心零部件的国产化 晶盛机电在半导体的定位大硅片、先进封装、先进制程、碳化硅三代半导体等领域，半导体设备产业链逐步完整，将形成覆盖生长、加工（切磨抛）、外延三大核心装备为主的产品体系。在先进封装领域，目前在晶圆减薄机环节公司已实现“设备+耗材+零部件”的一体化布局。设备方面，2023年2月三轴-减薄抛光机样机demo、2023年9月减薄抛光+撕贴膜机wafer demo、2024年8月新型WGP12T减薄抛光机实现12英寸30μm超薄晶圆稳定加工、2024年9月三轴-减薄抛光HC即将推出样机。除设备外，公司还针对晶圆减薄机的耗材和关键零部件进行了布局，如磨轮、刀片、空气主轴等。 图11：晶盛机电布局半导体设备的核心竞争力 图12：晶盛机电的单轴-12寸Si减薄机 图13：晶盛机电新型WGP12T减薄抛光设备