半导雷火竞技体设备：内卷将至？

　　当下北方华创已经形成了以半导体装备、真空装备、新能源锂电装备及精密元器件四大业务群。北方华创在半导体设备领域，覆盖薄膜沉积设备（PVD+CVD+ALD）、刻蚀机、氧化炉、退火炉、MFC、清洗机等前道大部分核心设备。

　　完备的产品线覆盖，不仅在国内绝无仅有，在国际上也极为稀缺，甚至足以对标老牌国际巨头AppliedMaterials。

　　近日，北方华创发布半年报，实现营业收雷火竞技入84.27亿元，同比增长54.79%；净利润17.99亿元，同比增长138.43%。

　　扣除非经营性损益之后，北方华创净利润超16亿，同比增幅超过149%，公司经营性收雷火竞技入增长快，主营业务盈利能力强。

　　自从进入2022年下半年，全球半导体行业下行的背景下，以韦尔股份、汇顶科技等为代表的消费电子概念股半年报“哀鸿遍野”，但是，以北方华创、中微公司为代表的设备企业业绩亮眼，北方华创业绩如何做到“出淤泥而不染”？

　　1，产品种类丰富。随着我国从美、日、荷等设备强国购买先进半导体设备难度加大，北方华创迎来发展机遇。产品种类齐全与国际先进设备性能差距缩小，北方华创订单不断。

　　2，北方华创之前新建产能在2023年上半年得到充分释放。北方华创相较于其他的芯片设备企业，产能建设处于较早规划，公司实现产能充分释放领先于其他的芯片设备企业。

　　3，北方华创业绩一飞冲天离不开现阶段芯片设备行业的宏观环境。全球主要半导体国家韩、美、日、德等国纷纷投入真金白银强化本国半导体生产能力，晶圆代工企业进入产能扩张周期。

　　在业绩蒸蒸日上基础下，北方华创股价节节攀升，截至9月5日发稿，股价是271.83元／股。

　　北方华创最近三年突然出现业绩大爆发，这种爆发推动力来自哪里？答案是之前20年的研发技术沉淀。北方华创此前是北方微电子和七星华创两家企业合并，这两个企业在合并之前都有一个共同特点——非常重视研发投入。北方华创完美继承重视研发投入的优良传统。

　　北方华创2022年营收146.88亿，净利润23.54亿元，研发支出35.66亿元。研发投入远远高于净利润水平，占营收约26%。这样高的研发投入占比放眼整个芯片行业，都是非常炸裂。

　　截止到去年年底，北方华创报表显示，公司的技术研发人员高达4123个人，占所有员工的比例超过了40%。

　　除了研发费用高之外，北方华创通过股权激励的方式激励核心技术人员也是重视研发的一方面。从股权激励比例来看管理人员占比不到10%，超过90%是研发人员。据年中报了解，北方华创3月13日向246名激励对象授予260万份股票期权。

　　在高研发投入和激励政策之下，北方华创获得什么样的研发成果呢？北方华创去年申请专利900余件，获得授权专利600余件。累计申请专利6800余件，累计获得授权专利3900余件。

　　北方华创不只在半导体领域有诸多的专利，而是覆盖了光伏、LED、功率器件等诸多产业的方向。公司在集成电路领域掌握的最核心关键的技术，有其自主研发的等离子刻蚀机脉冲射频控制技术，新型高密度低损伤等离子体源技术。

　　在PVD设备，北方华创有建设源控制技术，等离子产生与控制技术，颗粒控制技术，还有腔体设计仿真模拟技术。

　　北方华创研发投入巨大，一个原因是产品线实在是太丰富。布局半导体、锂电、新能源诸多领域。根据2022年的年报显示，北方华创2022年半导体设备营收已超八成。数据显示，电子装备（即半导体设备）营收120.84亿元，同比增长52.03%，占整体营收的82.27%，半导体设备收入是北方华创营收的中流砥柱。

　　北方华创布局薄膜沉积、清洗、刻蚀等半导体设备众多细分赛道，如此巨头参与会导致该赛道出现内卷吗？

　　1，国产化率低，国产替代潜力大。半导体设备是半导体产业链重要环节，也是实现半导体自主可控的关键所在。然而，根据长江存储对半导体设备的招标数据显示，我国在这一领域的国产化进展非常缓慢。当前，美国、日本、荷兰等国家的占比高达76%，而我国的国产设备占比仅为16%左右。

　　我国是最大的半导体设备消费国，客观讲就目前中国的芯片设备产业还是有非常广阔的国产替代空间，清洗设备、薄膜沉积等细分设备，可以供大量的专业领域企业努力地去研发做好国产替代。

　　2，从技术门槛来看，半导体设备行业技术壁垒十分高，又是重资产模式，在国内能够进入该行业者寥寥。行业“玩家”术业有专攻，发挥自己特长，研发高端设备。本土企业要将自己擅长的细分赛道设备做到国际水平，任重而道远。

　　北方华创芯片制造设备有什么优势？公司是平台型企业，现在最大的优势是国内做的成熟工艺节点的晶圆代工，北方华创产品都可以完美匹配适用半导体。

　　北方华创的ICP刻蚀设备大于等于14nm正好匹配国内逻辑芯片和存储芯片制程的ICP设备。另外PVD设备和ALD设备也是目前市场上占有率最快，就提升速度最快的。

　　薄膜沉积设备行业呈现出高度垄断的竞争局面，国产化水平不足10%。行业基本由应用材料、先晶半导体、泛林半导体、东京电子等国际巨头垄断。2019年，ALD设备龙头东京电子和先晶半导体分别占据了31%和29%的市场份额，剩下40%的份额由其他厂商占据；而应用材料则基本垄断了PVD市场，占85%的比重，处于绝对龙头地位；在CVD市场中，应用材料全球占比约为30%，连同泛林半导体的21%和TEL的19%，三大厂商占据了全球70%的市场份额。

　　除了北方华创外，国内还有拓荆科技、中微公司、盛美上海能够生产薄膜沉积设备，根据四家企业薄膜设备大致销售额推算，2021年半导体薄膜沉积设备的国产化率在5%-8%之间。

　　薄膜沉积设备是半导体前道设备中市场空间最大的细分赛道。根据SEMI数据显示，2021年全球半导体薄膜沉积设备市场规模达190亿美元，预计2022年将达到212亿美元。并且到2025年将从2021年的190亿美元扩大至340亿美元，保持年复合15.7%的增长速度。

　　在物理薄膜沉积设备领域，北方华创先后掌握了溅射源设计技术、等离子产生与控制技术、颗粒控制技术、腔室设计与仿真模拟技术、软件控制技术等多项关键技术，建立了具有自主知识产权的核心技术优势，实现了0-1的突破。因此，北方华创是国内仅有的PVD设备供应商。从工艺覆盖面的角度来看，北方华创PVD设备可支持铝、铜、氮化钛等多种金属硬掩膜，制程涵盖28nm及以上节点。

　　在化学薄膜沉积设备领域，北方华创开发了Theoris302系列、HORIS系列LPCVD以及SES630A型号APCVD等产品，支持28nm及以上制程节点；此外，公司还可供应金属CVD等产品。Theoris系列为立式炉平台，HORIS系列则包含管式和卧式炉，两大平台均可以支持氧化扩散和低压化学薄膜沉积，是性能优良的低成本炉管设备方案。

　　北方华创原子层沉积设备多年研发布局，产品正进行高端工艺验证。据北方华创2022年的年报显示，公司的二十余款薄膜沉积设备产品已成为国内主流芯片厂的优选机台，广泛应用于集成电路、功率器件、先进封装等领域，累计出货超3000腔，支撑了国内主流客户的量产应用。值得注意的是，公司14nm的薄膜沉积设备已在客户端通过多道制程工艺验证，并实现量产应用。

　　当前，全球刻蚀设备呈现垄断竞争格局，主要由LAM（47%）、TEL（27%）、AMAT（17%）把持，三家市场份额合计占全球市场占有率高达91％。

　　国内能生产刻蚀机的国产公司有中微公司和北方华创两家。从营收端来看，2020年和2021年中微公司和北方华创刻蚀设备营收占国内总刻蚀市场规模的9.19%和10.48%左右，随着公司的订单逐步释放，国产化率有望明显提升，当前国产化水平已经提升至20%，占全球市场份额的2%左右。

　　此外雷火竞技，作为国内最先进的刻蚀厂商，中微的介质刻蚀机已进入台积电7nm工艺设备采购名单，5nm工艺的设备也已经通过台积电验证。

　　刻蚀机是半导体前道工艺的三大核心设备之一，设备成本占前道工艺设备投资的22%。根据SEMI数据，2021年全球半导体设备市场销售额达1026亿美元，同比增长44.1%，其中前道晶圆制造设备880亿美元半导体设备。

　　按照刻蚀设备在前道设备22%的占比计算，2021年全球刻蚀机的市场规模为193.6亿美元。2020年我国蚀刻设备市场规模为250.29亿元，2021年我国蚀刻设备市场规模增长至375.28亿元，预计2022年蚀刻设备市场规模有望达到500亿元。

　　北方华创在集成电路领域的刻蚀设备主要NMC508、NMC612两大系列，分别对应8英寸及12英寸。

　　此外，在LED、MEMS、功率半导体、化合物半导体及先进封装领域，公司还拥有包括ELEDE、HSE、DSE、D-Ark、GDE、BMD在内的多个系列型号。

　　北方华创NMC系列刻蚀设备可支持导体及金属刻蚀。其中，NMC612D型硅刻蚀机突破14nm FinFET技术节点，技术水平国内领先，产品已进入主流芯片代工厂雷火竞技。12英寸ICP刻蚀机在实现客户端28nm国产化替代，并在14/7nmSADP/SAQP、先进存储器、3DTSV等工艺应用中发挥着重要作用。在客户方面，北方华创的刻蚀设备长江存储及华虹的中标率分别为11.56%和8.40%，而积塔的招投标情况，北方华创中标占35%，成为绝对的标王。我国晶圆厂所需要的刻蚀设备就不再需要进行大量进口，开始逐步全面实现国产替代。

　　相较薄膜沉积、刻蚀等核心设备，清洗设备的价值量相对较低，但随着晶圆制程工艺的复杂化，未来清洗机的使用次数会逐步提升，清洗机的占比整线%，湿法清洗是主流清洗方案。

　　根据Gartner统计数据，2021年起半导体清洗设备市场增长迅速市场规模达到39.2亿美元，预计2022年将达到43.2亿美元。

　　根据中商产业的数据显示，2021年国内清洗设备达到了106.09亿元，预计2022年我国半导体清洗设备行业市场规模有望达到150亿元。

　　当前，我国半导体清洗领域的主要厂商包括盛美上海、北方华创、至纯科技、芯源微等，清洗设备国产化率约为31%，突破速度最快，国产化率超过了其他大部分设备。不过，相比于其他半导体设备，清洗设备的技术门槛较低，未来5年有望率先实现全面国产化。

　　北方华创是国内最早研发半导体清洗设备的公司之一。2006年，北方华创启动了8英寸单片清洗机的研发并于2008年向科技部申请了12英寸90/65nm超精细清洗设备的国家重大专项。当前，公司拥有Saqua、Bpure、Bcube三种系列用于集成电路、LED、功率器件等清洗工艺的设备平台，工艺可覆盖至28nm。

　　截至2016年12月，北方华创的Saqua系列清洗机在IC生产线年获得了SMIC公司的重复订单。2018年北方华创完成了对美国清洗设备公司Akrion的收购，这也是特朗普上任以来首笔获批的中资收购！

　　通过本次收购公司半导体清洗设备产品线得到了有效的补充和增强，整合后的清洗业务包括单片清洗和批式清洗两大产品线，覆盖工艺种类进一步增多。

　　薄膜沉积、刻蚀、清洗三道工艺绑定程度较高，当前，北方华创正积极积累清洗设备相关的技术和专利，依托薄膜沉积、刻蚀的平台化布局，未来有望在清洗设备行业大放异彩。

　　此外，在外延装备方面，产品主要有SiC外延炉、硅基GaN外延炉、6/8吋多片硅外延炉，8吋单片硅外延炉，12吋单片硅外延炉等20余款量产设备，累计出货近千腔，覆盖集成电路、功率器件、硅材料、第三代半导体等领域应用需求。