海外半导体设备巨头巡礼系列：探寻泛林（LAM）成为刻蚀设备龙头的技术&成长逻辑

证券研究报告·机械行业深度报告 海外半导体设备巨头巡礼系列： 探寻泛林（LAM）成为刻蚀设备龙头的技术& 成长逻辑 证券分析师：周尔双 执业证书编号：S0600515110002联系电话：13915521100 证券分析师：李文意 执业证书编号：S0600524080005 联系电话：18867136239 二零二四年八月十�日 请务必阅读正文之后的免责声明部分 目录 1 公司简介：全球半导体设备龙头，产品布局主要围绕刻蚀、薄膜沉积、清洗三大领域 行业周期：先进制程+AI发展是行业周期上 2 行的核心驱动力 代 3业务对标LAM，看好北方华创引领国产化替 4风险提示 1 1.1刻蚀设备起家，并购拓展清洗&薄膜沉积 泛林半导体（LamResearch）以刻蚀设备起家，通过自主研发和多次并购成长为半导体设备行业巨头。泛林半导体于1980年成立，1984年在美国纳斯达克证券交易所上市。公司早期深耕刻蚀设备，1981年推出首款刻蚀设备产品AutoEtch480，1992年推出首款电容耦合等离子体刻蚀机，1995年推出首款双频介质刻蚀机，不断巩固刻蚀市场龙头地位。2006年后，公司开始通过并购的方式外扩产品线，2008年收购晶圆清洁设备供应商SEZAG，2012年收购薄膜沉积设备商NovellusSystems，自此公司形成以刻蚀、薄膜沉积、清洁为核心的三 大主营业务板块。 图1：2006年后，Lam通过收购快速扩张业务领域，成就平台型巨头（单位：美元） 1200 1000 2008：收购全球领先的晶圆2012：收购薄膜沉积设 备供应商Novellus Systems 2017：收购MEMS自动化设计软件供应商Coventor 2022：收购封装领域清洗和电镀设备供应商SEMSYSCO 800 600 400 2014：开发3DNAND 产品；多图案解决方案 2019：刻蚀系统运行时间创行业记录 200 0 2006年7月2008年7月2010年7月2012年7月2014年7月2016年7月2018年7月2020年7月2022年7月2024年7月 拉姆研究(LAMRESEARCH):收盘价(前复权) 2 公司2024年收入预计增长17.2%，净利润预计增长34%。公司2023年营业收入为174.29亿美元，同比增长 1.17%，2023年净利润为45.11亿元，同比下降3.06%，2023年增速下滑主要受到2H23存储器需求疲软和美国对中国晶圆制造设备管制影响。预计公司2024年收入为204.27亿元，同比增长17.2%，净利润为60.26亿元，同比增长34%，收入及净利率大幅回暖主要受到2024年市场对HBM（高带宽存储器）需求增加以及公司该产品毛利率较高影响。 图2：Lam2024年营业收入显著回暖图3：Lam2024年净利润大幅拉升 250 200 150 100 50 营业总收入（亿美元）YOY 100%70 80%60 60% 40%50 20%40 0%30 -20%20 -40%10 -60%0 净利润（亿美元）YOY 500% 400% 300% 200% 100% 0% -100% -200% 0-80% 20042006200820102012201420162018202020222024E -10 20042006200820102012201420162018202020222024E-300% 图4：Lam销售净利率自2018年后位居行业第一图5：Lam的PE倍数处于行业合理范围 LAMTELAMAT 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 14%12%16% 21%21%23%22% 27%27%26% 40 35 30 25 20 15 10 5 LAMTELAMAT -5% 2014201520162017201820192020202120222023 0 201520162017201820192020202120222023 3 数据来源：Wind，LAMRESEARCH，东吴证券研究所 公司客户主要来自存储领域。存储器对于刻蚀、薄膜沉积需求量大，是公司业务最主要应用领域之一。受益于存储需求回暖，公司1Q24存储器相关业务（DRAM+NAND）共占公司营收44%，相较于23年Q1的32%有所上升。代工是公司第二大业务板块，1Q24占比44%，营收占比持平存储业务。 公司超八成收入来源于亚洲，中国大陆是公司第一大收入来源。24Q1中国大陆占公司总收入42%，相较于 23Q1提升20pct。2022年10月，美国政府实施了对中国晶圆制造设备及相关零部件和服务的限制并将部分公司客户列入实体制裁清单，导致2023年中国大陆收入占比大幅降低。随着中国大陆存储领域DRAM需求强劲以及逻辑工艺领域对于先进制造的需求增加，中国大陆的收入占比和公司存储业务收入占比在23年底后快速上升。 图6：存储业务相较于去年同期占比显著增加 图7：中国大陆收入占比自23年底快速回升 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 逻辑代工DRAMNAND 1Q203Q201Q213Q211Q223Q221Q233Q231Q24 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 欧洲美国东南亚日本中国台湾韩国中国大陆 32%34%37%35% 37%37% 48%40%42% 22% 26% 31%31%30%24%22%26% 1Q203Q201Q213Q211Q223Q221Q233Q231Q24 4 数据来源：LAMRESEARCH，东吴证券研究所 公司持续在前沿沉积、蚀刻、清洁和其他半导体制造工艺方面进行大量研发投资，2023年研发费用约为17.3亿美元，同比增长7.6%，2023年研发费用率为10.9%，较22年上升2pct，仅低于AMAT不到1pct。与2022年相比，2023年研发费用增加的主要原因是员工人数增加导致员工相关成本增加4300万美元、递延薪酬计划相关成本增加2600万美元、耗材支出增加2200万美元以及折旧和摊销增加1400万美元。 图8：Lam长期保持高研发费用图9：Lam研发费用处于业内较高水平（亿美元） 研发费用（亿美元）YOY 14.9 16.0 17.3 11.9 12.5 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 20192020202120222023 25% 20% 15% 10% 5% 0% LAMTELAMATASMKLA 16.0 17.3 11.9 12.5 14.9 7.2 8.3 9.1 10.3 11.9 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2014201520162017201820192020202120222023 图10：Lam2023年研发费用率较2022年上升2pct LAMTELAMAT 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 15.1%14.5%15.4% 11.7%10.9% 12.6% 11.3% 9.5%8.9% 10.9% 2014201520162017201820192020202120222023 5 数据来源：Wind，LAMRESEARCH，东吴证券研究所 1.3公司产品围绕刻蚀、沉积、清洗三大领域布局 公司产品围绕刻蚀、薄膜沉积、清洗三大设备领域布局，在刻蚀设备和CVD薄膜沉积设备市场占据领先地位。 在刻蚀市场，公司刻蚀工艺包括导体（金属）刻蚀、电介质刻蚀、硅通孔刻蚀。导体刻蚀工艺精确地形成晶体管等重要电气组件，介电质刻蚀工艺可以形成保护导电部分的绝缘结构，硅通孔（用于连接芯片）则形成高柱状构件。在薄膜沉积市场，公司沉积工艺可形成用于制造半导体器件的金属膜和电解质膜材料层。ECD 可生成连接集成电路中器件的铜互连；ALD技术以单原子膜形式通过循环反应逐层沉积在基片表面制造薄壁层；CVD技术则通过气体分子在外部能量作用下发生化学反应并在衬底表面沉积成膜。在清洗市场，公司主要应用湿法和干法（等离子斜面清洗）两种清洗技术。湿法加工技术可用于硅片清洗、去胶和刻蚀应用。等离子斜面清洗则通过从硅片边缘清除可能会影响器件面积的无用材料，提高芯片成品率。 图11：公司产品主要涵盖沉积、刻蚀、清洗三大市场 6 数据来源：LAMRESEARCH，东吴证券研究所 刻蚀设备约占集成电路芯片制造设备总资本开支的22%，是半导体制造过程中的关键环节。刻蚀是光刻之后的关键工序，指用物理或化学方法有选择地去除不需要的薄膜材料，进而形成光刻定义的电路图形。 （1）按照刻蚀材料主要可以分为介质刻蚀、导体（金属）刻蚀、硅刻蚀：金属刻蚀主要是对铜、铝、钨 等金属刻蚀，硅刻蚀主要是对多晶硅、单晶硅刻蚀，介质刻蚀主要是对氧化硅和氮化硅刻蚀。 （2）按照工作原理主要可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀：2020年干法刻蚀占刻蚀比例达90%，而湿法刻蚀各向异性较差，侧壁容易产生横向刻蚀造成刻蚀偏差，通常用于工艺尺寸较大的应用，或用于干法刻蚀后清洗残留物等。 图12：刻蚀工艺将光刻后的图形从光刻胶转移到待刻蚀的薄膜上 7 数据来源：中微公司招股书，东吴证券研究所 主流刻蚀设备分为CCP（电容耦合等离子体）和ICP（电感耦合等离子体），2020年ICP市场份额在刻蚀机总量中占比53%，CCP占比47%。分下游应用来看，2020年在NAND领域CCP占比65%、ICP35%，在DRAM和逻辑芯片中ICP占比70%、CCP占比30%。 电感耦合等离子体刻蚀机（ICP）具有等离子体密度高、可在低压下生成、水平和垂直方向电场可独立控制等优势，主要应用于硅和金属刻蚀，以及部分介质材料的精细刻蚀；电容耦合等离子体（CCP）介质刻蚀设备也在芯片制造领域扮演关键角色，特别是在后道介质膜层图形化工艺方面，对整个芯片的性能具有重要影响。芯片微型化趋势下对精细加工需求量提升，ICP市场份额快速提升，2020年在刻蚀设备中的市场占比达到53%，超过CCP设备。 电容性等离子 体刻蚀系统 (CCP) （占比47%） 逻辑IC前段工艺中的栅侧墙、 以高能离子在较硬的介质 硬掩膜刻蚀和封装环节中的 材料上，刻蚀高深宽比的 接触孔、铝垫刻蚀、NAND中 深孔、深沟等微观结构 的深斜孔槽 刻蚀系统原理适用工艺 图13：根据工作原理不同，刻蚀机主要分为CCP和ICP两种设备路线 电感性等离子体刻蚀系统(ICP) （占比53%） 以较低的离子能量和极均匀的离子浓度刻蚀较软的和较薄的材料 浅沟槽隔离、多晶硅栅、金属栅、应变硅、金属导线、镶嵌式刻蚀金属硬掩膜等 8 数据来源：中微公司招股书，立鼎产业研究院，东吴证券研究所 介质刻蚀技术用于在绝缘材料上雕刻图案，以便在半导体器件导电部分之间形成阻挡膜，工艺挑战主要包括 设备的精准性、可重复性、高生产效率、更严格的深宽比刻蚀要求等。 公司介质刻蚀主要产品包括Flex系列、Sense系列、Vantex系列：在逻辑器件中，互连微缩推动着各种低K刻蚀的发展，Flex产品应用于低K和超低K双重大马士革制造，利用原位多步刻蚀和连续等离子功能实现高产率和低缺陷率，其独一无二的ALE原子层刻蚀工艺带来了出色的均一性、可重复性和可调性；Sense系列从Flex演变而来，其小巧且高精度的架构提供了超高生产率，智能传感实现在大批量生产中更高的可重复性，突破性的自动化系统减少停机时间和人工成本；Vantex专为Sense.i平台设计，通过结合先进的射频技术、均匀性控制和设备智能，提供无与伦比的性能和生产效率，以构建最关键的高深宽比器件特性。 图14：公司介质刻蚀产品主要应用RIE反应离子刻蚀技术和ALE原子层刻蚀技术 9 数据来源：LAMRESEARCH，东