北方華創(chuàng)深度報告披堅執(zhí)銳廣突破大國重器必將崛起

北方華創(chuàng)深度報告：披堅執(zhí)銳廣突破，大國重器必將崛起1.

優(yōu)良歷史積累，平臺化推進高端裝備1.1.

整合優(yōu)質資源，四大業(yè)務齊頭并進秉承優(yōu)良歷史積淀，重組整合優(yōu)質資源。北方華創(chuàng)的前身北京七星華創(chuàng)電子股份

有限公司和北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司，于

2001

年在被

稱為“新中國電子工業(yè)搖籃”的酒仙橋工業(yè)基地正式成立。七星電子主發(fā)起人七星華

電科技集團，源起自國家“一五”計劃建立的

156

項重點工程項目之一，公司傳承數(shù)

十年電子裝備及元器件的生產制造經驗，現(xiàn)主要從事電子元器件制造業(yè)務。北方

微電子專注于為集成電路和泛半導體企業(yè)提供國際先進水平的設備和工藝解決方

案。2015

年，七星電子與北方微電子開始重組，2016

年完成戰(zhàn)略重組并引入國家

集成電路產業(yè)基金等戰(zhàn)略投資者。2017

年，公司完成內部業(yè)務及資產整合，更名

為北方華創(chuàng)科技集團股份有限公司，下屬北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司、北

京北方華創(chuàng)真空技術有限公司、北京北方華創(chuàng)新能源鋰電裝備技術有限公司和北

京七星華創(chuàng)精密電子科技有限責任公司四家全資子公司，負責四大業(yè)務板塊。厚積薄發(fā)，著眼未來，四大業(yè)務齊頭并進。2017

年公司明確半導體設備、真空設

備、新能源鋰電設備以及精密電子元件四大業(yè)務板塊發(fā)展方向，以下屬北方華創(chuàng)

微電子、北方華創(chuàng)真空、北方華創(chuàng)新能源鋰電和七星華創(chuàng)精密電子四家全資子公

司分別負責四大業(yè)務板塊。四家下屬全資子公司均擁有深厚的技術與生產經驗積

累，具備完善的研發(fā)與制造體系，著眼半導體、新材料、新能源以及精密設備等

新興發(fā)展領域，不斷開拓市場。北方華創(chuàng)微電子，半導體設備全方位國產替代執(zhí)牛耳者。北方微電子成立于

2001

年，聚集了一批由海外歸國專家、留學回國人員、國內多年從事該領域研發(fā)的專

業(yè)人才，專注于為集成電路和泛半導體企業(yè)提供國際先進水平的設備和工藝解決

方案。二十年間，公司集成電路裝備實現(xiàn)了多個“零”的突破，實現(xiàn)了國產高端集成

電路裝備“從點到線”的重大跨越，可為客戶提供成套解決方案。同時，持續(xù)推進先

進封裝、半導體照明、新能源光伏、新型顯示等泛半導體領域工藝裝備技術和產

品開發(fā)，泛半導體裝備實現(xiàn)了從“跟隨”到“引領”的蛻變。北方華創(chuàng)真空技術公司，真空設備多領域全面發(fā)展。北京北方華創(chuàng)真空技術有限

公司出身于七星電子工業(yè)爐分公司，2001

年之前屬原電子部

700

廠，上世紀

60

年

代就為國內多條電子管生產線提供真空爐、氫氣爐、排氣臺等核心工藝裝備，奠

定了中國真空電子管制造產業(yè)的基礎。公司擁有真空熱處理設備、氣氛保護熱處

理設備、連續(xù)式熱處理設備和晶體生長設備四大類產品，廣泛應用于新能源、新

材料、真空電子、航空航天和磁性材料等領域。隨著量的增加，公司面向新材料

行業(yè)需求，推出的各類超高溫、超高壓等真空設備已大量應用于國內外主流企業(yè)。北方華創(chuàng)新能源鋰電公司，專注鋰電業(yè)務。北京北方華創(chuàng)新能源鋰電裝備技術有

限公司出身于七星電子自動化分公司，致力于二次電池設備的研發(fā)和制造。公司

前身是原電子部國營

706

廠，在上世紀

90

年代就前瞻性地進入二次電池設備研發(fā)制造領域。公司專注于研發(fā)、生產漿料制備系統(tǒng)、真空攪拌機、涂布機、強力軋

膜機、高速分切機等電池極片制造裝備，并擁有成熟的鋰電池極片整線解決方案

能力，產品遠銷日本、德國、俄羅斯等國家。1.2.

重組開啟騰飛之路，半導體設備業(yè)務高速發(fā)展，助推公司規(guī)模

持續(xù)增長北方與七星華創(chuàng)重組，進入發(fā)展快速路。北方華創(chuàng)的前身七星電子于

2010

年在深

交所上市，2015

年七星華創(chuàng)與北方微電子開始重組，自此步入快速發(fā)展之路。自

2015

年起，公司營收與利潤情況雙雙大幅提升，收入從

2015

年的

8.54

億增長至

2020

年的

60.56

億元，年復合增長率高達

48%，凈利潤從

2015

年

0.75

億增長至

2020

年的

6.3

億，5

年間增長

8.4

倍。半導體設備快速成長，各板塊齊頭并進。北方華創(chuàng)重組后，公司最具競爭力的半

導體設備，伴隨國內半導體產業(yè)的發(fā)展，呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，在公司營收中的占

比逐年提升，至

2021年

H1時已提升至

69%。精密電子元器件雖然營收占比有所下

滑，但是得益于公司規(guī)模的增長，營收依然持續(xù)增長，2021

上半年營收達到

7.73

億元，超過

2017

年全年水平。盈利能力穩(wěn)中有升，電子元器件尤為亮眼。公司

2015

年完成重整后，整體毛利率

維持40%左右，凈利率在10%左右，穩(wěn)中有升。公司兩大主營業(yè)務板塊中，包含半

導體設備、新能源以及真空設備的電子裝備板塊，毛利率穩(wěn)定在

30-40%之間。電

子元器件得益于公司產品不斷向高端發(fā)展，毛利率持續(xù)提升，2021H1

公司電子元

器件毛利率高達

73.32%。1.3.

重視研發(fā)高強度投入，攻堅克難漸入佳境近年費用率穩(wěn)定，波動峰值已過去。近

3

年來，公司經營各項費用率較為穩(wěn)定，研

發(fā)與管理費用率均在

15%左右，總費用率維持在

30-35%之間。2016-2017

年由于公

司重整后，組織機構調整，業(yè)務整合開拓等因素，費用率出現(xiàn)波動，達到歷史高

位。高強度研發(fā)投入，攻破技術壁壘。半導體設備對控制與制造精度，有著極為嚴苛

的要求，在納米尺度上不斷挑戰(zhàn)人類工程極限。半導體設備一般單臺設備價值超

千萬元，研發(fā)難度大，門檻極高，往往需要高額資金投入，之后才有望實現(xiàn)技術

突破。北方華創(chuàng)完成重整后，肩負起攻克半導體設備國產化難題的歷史使命，高

度重視研發(fā)投入。隨著公司規(guī)模的成長，以及研發(fā)難度不斷提高，公司研發(fā)投入

逐年上升，2021H1研發(fā)投入創(chuàng)歷史新高，達到

14.97億元，研發(fā)投入占比達

41%。項目開發(fā)漸入佳境，研發(fā)支出多資本化。2016

年來公司研發(fā)支出資本化率不斷提

高，2020

年達到

65%資本化率。由于半導體設備進入壁壘高，公司在產品研發(fā)前

期投入高昂，待產品逐漸突破壁壘，進入市場后攤銷研發(fā)投入，更適用于門檻高，

投入大的半導體設備領域。公司后期有望伴隨各類半導體設備的放量出貨，形成

良性發(fā)展。公司業(yè)務規(guī)模成長，員工人數(shù)不斷增長。由于國內半導體設備人才基數(shù)少，公司

研發(fā)人數(shù)保持在

1000

人以上的規(guī)模，2020

年得益于公司內部改革與股權激勵的綁

定，人員流失情況大幅改善，研發(fā)人員增加明顯，達到

1415

人。2.

需求：技術變革催生新應用，全球晶圓廠擴產加速，半導體設備將具備長期成長動能2.1.

新技術新應用，帶來芯片旺盛需求智能化持續(xù)深入推進，芯片供不應求。2020

年疫情爆發(fā)以來，全球半導體芯片供

不應求。5G、HPC、AIoT、智能汽車等技術不斷成熟落地，疊加疫情催生線上生

活辦公新方式，帶動智能化快速深入推進。同時全球疫情又嚴重影響需要全球密

切分工協(xié)作的半導體產業(yè)鏈，據(jù)

Susquehanna統(tǒng)計，今年以來全球芯片交期大幅攀

升，7

月交期已達到

20.2

周。疫情催生線上辦公購物等新方式，帶動芯片需求持續(xù)提升。據(jù)

Gartner公司的最新

預測顯示，2021

年最終用戶在全球數(shù)據(jù)中心基礎設施方面的支出預計將達到

2000

億美元，比

2020

年增長

6%。SynergyResearch的數(shù)據(jù)顯示，截至

2020

年底，全球

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心總數(shù)已增至

597個。數(shù)據(jù)中心的建設需要使用大量

HPC、DRAM和

NAND存儲芯片，屬于標準化芯片產品的

DRAM芯片由于需求上升，供不應求，

今年來價格已出現(xiàn)較為顯著的漲幅。云端應用快速成長，帶動

HPC與存儲芯片。MarketsandMarkets預計，全球高性能

計算

HPC市場規(guī)模將從

2020

年的

378

億美元，折合

2,472

億元人民幣，增長到

2025

年的

494

億美元，折合

3,231

億元人民幣，意味該市場期內的復合年增長率為

5.5%。根據(jù)

IDC預測，全球云存儲和云處理器市場規(guī)模將呈現(xiàn)

7.63%和

10.99%的

復合增長率，云端存儲與

HPC芯片需求的持續(xù)高速增長，將不斷拉動晶圓廠產能

提升。5G落地，帶動更多高端芯片需求增加。據(jù)

Canalys統(tǒng)計，2021

年上半年全球

5G手機出貨

2.39

億臺，同比增長

225.9%，5G手機滲透率達到

36.1%。Yole預計到

2025

年

5G手機將達到

8

億部，復合增速

30%，將帶動更多更高端的射頻、電源管理以

及基帶芯片的出貨。我國

5G基站預計將在

2022

年迎來建設高峰，新型

5G基礎設

施的完善與終端的普及，有望為

5G應用生態(tài)的發(fā)展奠定基礎。未來

5G技術與應

用在全球的落地普及，有望帶動更多高性能處理器、射頻、基帶等芯片的銷售。AIoT生態(tài)蓬勃發(fā)展，對各類芯片的需求持續(xù)增加。疫情期間居家生活的增加，為

消費者創(chuàng)造購置體驗智能家居設備的機會，StrategyAnalytics預測，全球智能家居

市場將在

2021

年增加至

620

億美元。IDC預計，我國智能家居市場規(guī)模將在

2021

年達到約

2.7

億臺設備，到

2024

年將增長至約

5

億臺設備，CAGR高達

23%。新能源汽車快速滲透，芯片供應至關重要。根據(jù)工業(yè)和信息化部統(tǒng)計，今年

1-8

月

汽車產銷有望突破

1600

萬輛，同比增長

10%左右，新能源和智能網聯(lián)汽車保持快

速發(fā)展，今年

1-8

月新能源汽車產銷預計超過

170

萬輛，同比增長兩倍，市場滲透

率超過

10%，L2

級智能網聯(lián)乘用車市場占比達到

20%。汽車智能化突飛猛進，需要大量汽車芯片。新能源汽車的滲透率不斷提高，燃油

車的智能化升級，需要使用大量各類車規(guī)級

AP、功率、傳感、MCU等芯片。據(jù)中

國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，我國具備

L2

級智能輔助駕駛的汽車滲透率今年以來已達到

20%。汽車芯片需求的大量增加，疊加疫情導致的供應鏈運轉不暢，去年

4

季度起，

各大車廠接連出現(xiàn)因芯片短缺而導致的生產停滯，引起社會各界關注芯片短缺問

題。智能汽車三大領域，成為汽車半導體主市場。據(jù)錦緞研究院預測，未來智能汽車

所需后臺支持的云端數(shù)據(jù)處理與服務，需要高性能實時處理的智能駕駛模塊以及

油改電的動力核心智能電動驅動三大領域，將各占據(jù)汽車半導體約三成市場。其

中輔助駕駛領域，麥肯錫預測到

2025

年，半導體占汽車成本的比例，將從

2019

年

的

4%增長到

2025

年的

12%?？紤]到政策法規(guī)以及市場接受度等因素影響，L2

級

別輔助駕駛仍將作為輔助駕駛成本洼地，成為消耗最多汽車半導體的領域。2.2.

芯片供給預持續(xù)緊張，晶圓廠擴產勢在必行芯片需求高漲，晶圓廠大幅擴產。芯片需求疊加產業(yè)鏈安全訴求，各國政府大力

支持半導體產業(yè)。由于芯片短缺，汽車等產業(yè)面臨停產中斷的危機，嚴重影響世

界各主要經濟體的經濟發(fā)展。再加之日韓的光刻膠斷供事件，以及美國對中國芯

片產業(yè)鏈的制裁，令世界各主要經濟體意識到半導體產業(yè)鏈自主可控的重要性。

美國引導臺積電赴美建廠，Intel不斷擴產；歐洲多國政府聯(lián)合推出芯片振興計劃，

積極發(fā)展本土半導體產業(yè)；日本支持本土半導體企業(yè)建立晶圓廠；韓國也在力爭

鑄就世界第一大規(guī)模的半導體產業(yè)集群。2.3.

芯片基石頻遭卡斷，半導體產業(yè)需自立自強大陸半導體產業(yè)崛起，筑牢經濟基石。芯片接連“卡脖子”，半導體產業(yè)既是發(fā)展問

題，更是生存問題。隨著我國經濟實力不斷崛起，中美關系日趨緊張，美國對我

國在高端科技領域的制裁不斷加碼。中興通訊、福建晉華、華為、中芯國際相繼

被美國列入管制清單，而美國的主要限制手段就是在半導體制造環(huán)節(jié)“卡脖子”。在

2020

年我國大陸芯片進口創(chuàng)歷史新高，超

3500

億美元，占全球半導體銷售額的

79.7%，但自給率僅為

5.9%。而在芯片設計、晶圓制造和封裝測試的芯片制造主要

環(huán)節(jié)中，我國的晶圓制造板塊存在明顯短板，產業(yè)規(guī)模約占全球規(guī)模的

7%，遠低

于芯片設計和封裝測試產業(yè)在全球的占比。故面對芯片制造“卡脖子”時，我國半導

體產業(yè)易遭受嚴重沖擊，影響國民經濟發(fā)展。所以在美國的倒逼下，做大做強我

國的半導體制造環(huán)節(jié)，保障產業(yè)鏈安全至關重要。2.4.

制造擴產，設備先行，半導體設備銷售緊俏全球半導體設備銷售火熱，望破千億美元大關。由于全球晶圓廠的大量擴產，

SEMI統(tǒng)計，2020

年全球半導體設備銷售額創(chuàng)歷史新高，達到

712

億美元，大陸銷

售額

187億美元，占比

26%。2021Q2，全球半導體設備銷售額

249億美元，大陸銷

售額

82

億美元，超過韓國和中國臺灣地區(qū)，位列全球第一。自

2005

年至

2021H1，全

球半導體設備銷售額呈現(xiàn)波動向上態(tài)勢，年復合增長率達

6.50%。SEMI預計，今

年全球半導體設備銷售額將增長

44%，2022

年有望突破

1000

億美元大關，成為千

億美元級產業(yè)。芯片生產工藝復雜，環(huán)節(jié)多樣又尖端。芯片主要通過設計公司、制造企業(yè)、封測

企業(yè)完成一系列設計生產，最終交由電子代工企業(yè)（EMS）將芯片貼合在電路板，

完成電子產品的組裝生產。芯片設計公司運用

EDA工具和

IP模塊完成芯片的版圖

設計，交由晶圓制造企業(yè)通過圖形化工藝將芯片轉印在硅片上，再由成膜工藝實

現(xiàn)材料層的改變，穿插過程控制工藝保障良率。前道晶圓在金屬連接后，轉入后

道封測工藝。隨著先進制程逼近極限，先進封裝逐漸興起，有望延續(xù)泛摩爾定律，

提高系統(tǒng)綜合性能，降低制造成本。3.

供給：半導體設備壁壘高，北方華創(chuàng)全面推進多有突破3.1.

行業(yè)景氣門檻高，設備巨頭大為受益行業(yè)景氣業(yè)績報喜，設備巨頭不斷壯大。全球半導體產業(yè)極度景氣，晶圓廠大力

投資建廠，半導體設備供不應求，部分設備交期達到一年之久，國際半導體設備

企業(yè)營收大幅增長。光刻機巨頭

ASML最新公布的

2021

年

Q2

財報顯示，單季度

銷售額達

40.20

億歐元，較去年同期增長

20.87%，訂單較第一季度激增

74%至

82.7

億歐元。光刻機作為決定產線產能和制程的關鍵設備，ASML銷售額和在手訂單的

激增，反映全球晶圓廠設備采購需求的激增。應用材料

2021

年第二季度營收為

55.8

億美元，同比增長

41%，凈利潤

13.30

億美元，同比增加

76.16%。應用材料作

為全球半導體設備體量較大，覆蓋度較全的公司，今年業(yè)績的大幅增長，體現(xiàn)出

全球對各類半導體設備需求的高漲。芯片挑戰(zhàn)微縮極限，設備巨頭股價高漲。全球半導體產業(yè)作為數(shù)字經濟的基石，

推動科學技術不斷進步，產業(yè)持續(xù)成長。高難度的先進制程芯片制造，作為不可

或缺的制造工具，先進且昂貴的各類半導體設備不可或缺。世界半導體設備巨頭

股價長期走強，阿斯麥、應用材料、東京電子股價近

5

年加速上漲，漲幅達約十倍

以上。3.2.

國產半導體設備備受關注，多方合力快速突破國產設備備受關注，“02

專項”推動向前突破。以北方華創(chuàng)為代表的我國半導體設

備公司，經過長期的研發(fā)積累，以及近年來產業(yè)鏈對國產設備高度重視，設備上

線驗證測試機會的增加，國產設備快速改進提升。國家高度重視我國半導體產業(yè)

鏈的發(fā)展，“十二五”制定的《極大規(guī)模集成電路制造技術及成套工藝》項目——

“02

專項”的重點實施目標已涵蓋：進行

45-22

納米關鍵制造裝備攻關，開發(fā)

32-

22

納米

CMOS工藝、90-65

納米特色工藝，開展

22-14

納米前瞻性研究，形成

65-

45

納米裝備、材料、工藝配套能力及集成電路制造產業(yè)鏈，進一步縮小與世界先

進水平差距，裝備和材料占國內市場的份額分別達到10%和20%，開拓國際市場。如今，面對嚴峻的國際形勢，我國對“卡脖子”半導體設備的投入與關注尤為突出。

多家半導體設備公司擔負起突破的重任，承擔“02

專項”研發(fā)攻關任務。北方華創(chuàng)

在

PVD、清洗、LPCVD、刻蝕、ALD、銅連接等設備領域均承擔有“02

專項”，有

望借助國家重大科研專項的支持引導，攻克更高端半導體設備，解決更多“卡脖子”

問題。3.3.

北方華創(chuàng)平臺化發(fā)展，延伸技術至眾多領域一體化開發(fā)延伸技術，應用于泛半導體多領域。北方華創(chuàng)下屬的四家全資子公司，

分別負責半導體裝備、真空裝備、新能源鋰電裝備和精密元器件四大業(yè)務板塊。

其中北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司負責的半導體裝備業(yè)務，可根據(jù)下游的應用領

域，分為集成電路、光伏、平板顯示、LED等半導體與泛半導體設備。由于各領

域半導體制造存在相近或重疊的工藝，公司的部分系列設備，可兼容性用于各領

域半導體制造中。鍍膜設備種類多，北方華創(chuàng)多有涉及。鍍膜設備主要用于在晶圓上生長膜層，薄

膜一般用于產生導電層或絕緣層，根據(jù)生長的過程不同，主要分為通過化學反應

生長化合物的

CVD（ChemicalVaporDeposition，化學氣相沉積）設備，通過物理

反應沉積金屬等膜層的

PVD（PhysicalVaporDeposition，物理氣相沉積）設備，通

過原子層反應生長膜厚高精度可控的

ALD（Atomiclayerdeposition，原子層沉積）

設備，以及通過電化學反應沉積金屬等膜層的電鍍設備。其中

CVD設備約占

57%

市場份額，PVD設備約占

25%市場份額，ALD與電鍍等設備共占約

18%市場份額。3.4.

PVD物理氣相沉積設備，AMAT寡占北方華創(chuàng)爭強PVD設備物理氣相沉積。PVD是指利用物理方式在晶圓襯底上形成薄膜材料的過

程，PVD可以分為真空蒸鍍和濺射兩種類型。通過熱蒸發(fā)或受到粒子轟擊時物質

表面原子的濺射等物理過程，實現(xiàn)物質原子從源物質到襯底材料表面的物質轉移，

從而在襯底表面沉積的技術。PVD設備難度高，北方華創(chuàng)實力出眾。集成電路

PVD設備單價較高，全球市場主

要被應用材料壟斷，占據(jù)約

85%市場份額，體現(xiàn)出

PVD設備的高門檻高技術難度。

2012

年公司

PVD設備開始銷售，至今設備銷售超過

200

臺，總計流片超過

800

萬

片。2016

年北方華創(chuàng)

28nmHardmaskPVD、Al-PadPVD設備已進入國際供應鏈體

系，先進封裝

PVD機臺已成為全球排名前三的

CIS封裝企業(yè)的首選機臺，LED用

AlN濺射設備全球市場占有率第一。2017

年公司

12

英寸

PVD設備實現(xiàn)了在國內龍

頭代工企業(yè)和領軍存儲器企業(yè)的應用。公司持續(xù)研發(fā)

14nm-7nmCuBS銅互聯(lián)等

PVD設備，目前公司最新的

exiTinA430

氧化爐

PVD設備，已可適用于

7nm工藝

制程。同時公司不斷延伸

PVD技術，設備廣泛應用于集成電路、先進封裝、

MEMS、功率半導體以及

LED等領域，高效利用現(xiàn)有技術與產品平臺。3.5.

CVD化學氣相沉積設備，市場較大各家紛爭CVD設備通過氣體混合的化學反應，在晶圓表面淀積一層固體膜。CVD設備種類

多樣，可以分為：1）早期較簡單的常壓化學氣相沉積設備（APCVD），多為爐管

結構也稱為TubeCVD；2）擁有亞微米級薄膜均勻度和溝槽覆蓋能力的低壓化學氣

相沉積設備（LPCVD）；3）可降低溫度同時提高活性促進反應的等離子體增強化

學氣相沉積設備（PECVD）；4）原子層水平生長，膜厚可高精度控制的原子層沉

積設備（ALD）。CVD設備多家爭強，國內廠商已有崛起。CVD設備是僅次于光刻機和刻蝕機的最

重要的鍍膜設備，約占前道設備市場總投資的

14%，全球市場

86

億美元，大陸市

場約

150

億人民幣。由于

CVD設備需求量大，設備種類較多，全球有多家企業(yè)參

與供應。應用材料和泛林半導體占全球半數(shù)份額，應用材料擁有各類

CVD設備共

17

個系列，泛林擁有

3

大類

CVD薄膜沉積設備。我國沈陽拓荊、北方華創(chuàng)和中微

公司在國內市場也有一定市場份額，根據(jù)國內主流晶圓廠今年

1-7

月的招標信息不

完全統(tǒng)計，共招標

145

臺

CVD設備，其中沈陽拓荊中標

12

臺，北方華創(chuàng)和中微公

司各中標

1

臺，按臺套計算國產化率約

10%。3.6.

原子層級

ALD設備興起，成長之中存機遇ALD(Atomiclayerdeposition，原子層沉積)設備。ALD使用氣相前驅體交替進入

反應腔，兩種前驅體在氣相狀態(tài)時不相遇，先使一種前驅體與基片表面發(fā)生單層

飽和吸附，再使另一種前驅體與前者發(fā)生飽和反應。由于反應是自限制性反應，

前驅體可以將物質以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面，可以通過控制周期

數(shù)精確控制薄膜生長厚度。ALD用于先進制程，北方華創(chuàng)已有量產。ALD設備是半導體高世代成膜關鍵設備，

可將

CVD鍍膜設備制程由

65nm-45nm-28nm提升到

28nm-14nm。同時

ALD技術設

備也可延伸應用于先進封裝以及特色工藝等領域。公司

2015

年完成

28-14nmALD設備研發(fā)及產業(yè)化立項，2018

年，公司

ALD設備進入主流

IC代工廠，2019

年實

現(xiàn)量產應用。新興

ALD設備增速快，北方華創(chuàng)有機遇。ALD技術的研發(fā)，晚于其他半導體設備，

面對尺寸的微縮與高深寬比薄膜沉積的需求，上世紀

90

年代中期人們關注

ALD工

藝的應用，ALD設備相較其他

CVD設備更為新興，增速也更快。目前

ALD設備

約占前道設備市場總投資的

2%，全球市場

11.5億美元，大陸市場約

20億人民幣。

全球的主要供應商東京電子和

ASMInternational共占據(jù)約

60%市場份額，40%由其

他多家企業(yè)占據(jù)。我國北方華創(chuàng)、沈陽拓荊均可提供

ALD設備，根據(jù)國內主流晶

圓廠今年

1-8

月的招標信息不完全統(tǒng)計，共招標

18

臺

ALD設備，其中北方華創(chuàng)中

標

1

臺，按臺套計算國產化率約

6%。3.7.

刻蝕設備關鍵又多樣，國內廠商各有側重多種刻蝕工藝，選擇性轉印圖案。半導體刻蝕多用于光刻之后，將顯影后的圖案

選擇性轉印到晶圓上。一般按照刻蝕方式可以分為濕法刻蝕與干法刻蝕，濕法刻

蝕一般使用有選擇性腐蝕的刻蝕液，對晶圓暴露部分進行選擇性刻蝕，刻蝕深寬

可利用晶格不同方向的刻蝕速率不同，實現(xiàn)一定比例的方向選擇性刻蝕。干法刻

蝕一般使用等離子體，通過物理化學方式刻蝕膜層，根據(jù)膜層材料的不同，又可

分為介質刻蝕、硅刻蝕和金屬刻蝕。干法刻蝕主要為等離子刻蝕。80

年代起成為集成電路領域成熟的刻蝕技術，刻蝕

過程是復雜的物理和化學反應，不同中性粒子、帶電粒子間的場(電場，流場，力

場等)的相互作用。干法刻蝕通常采用的等離子體源有：容性耦合等離子體(CCPcapacitivelycoupledplasma)、感應耦合等離子體

ICP(Inductivelycoupledplasma)、微

波

ECR等離子體(microwaveelectroncyclotronresonanceplasma)等。多重刻蝕技術，助力先進制程發(fā)展。由于光刻機單次曝光線寬分辨率已到極限，

在更先進工藝中，需要用到多重刻蝕技術突破光學極限，通過使用刻蝕與

ALD工

藝的配合，制造更先進線寬。在

20nm及以下先進工藝中，刻蝕工藝的使用次數(shù)大

增，在全工藝流程中的占比也有所提高。先進制程的極小關鍵尺寸，多會用到

TiN硬掩膜材料增加刻蝕對比度，需

ICP金屬刻蝕設備?？涛g設備市場大，國內多家有供應。目前刻蝕設備約占前道設備市場總投資的

22%，全球市場

137

億美元，大陸市場約

234

億人民幣。全球的主要供應商泛林半

導體、東京電子和應用材料共占據(jù)約90%市場份額。我國中微公司、北方華創(chuàng)和屹

唐半導體均可提供干法刻蝕設備。中微公司早期以

CCP刻蝕設備起家，2016

年推

出

ICP刻蝕設備，目前

ICP刻蝕產品已擁有

TSV雙臺、Nanova單臺和

Twinstar雙

臺三個系列刻蝕設備。北方華創(chuàng)在

IC領域已推出

6

大

ICP刻蝕產品系列，屹唐半

導體也已推出法拉第屏蔽

ICP刻蝕設備。根據(jù)國內主流晶圓廠今年

1-7

月的招標信

息不完全統(tǒng)計，共招標

132

臺刻蝕設備，其中北方華創(chuàng)中標

17

臺，按臺套計算國

產化率約

20%。3.8.

熱處理設備優(yōu)化材料特性，北方華創(chuàng)多有涉及熱處理設備多用于氧化、退火、擴散工藝。半導體熱處理設備主要通過高溫爐或

局部快速溫變，實現(xiàn)膜層材料的高溫氧化、晶格退火修復或摻雜物擴散。按設備

結構可以分為單片腔體、臥式爐管和立式爐管，其中爐管結構熱處理設備可以實

現(xiàn)晶圓的批量處理，為了節(jié)約占地面積，新設備多使用立式爐結構。熱處理設備

按應用可以分為氧化、退火和擴散三類工藝，退火工藝又可分為普通退火、激光

退火、快速熱退火和尖峰退火。熱處理設備應用廣泛，集成電路精度最高。集成電路半導體所用熱處理工藝設備，

與泛半導體乃至新材料熱處理設備技術一脈相承。公司熱處理設備廣泛應用在集

成電路、先進封裝、光伏、MEMS、功率器件以及新材料等眾多領域，適用于干

氧氧化、濕氧氧化、氫氧合成、擴散、退火、推進、合金和預沉積等多種工藝。3.9.

清洗設備保障良率，北方華創(chuàng)協(xié)同并進清洗工藝保障良率，先進制程要求嚴苛。隨著芯片制造工藝先進程度的不斷提升，

對晶圓表面污染物的控制要求也不斷提高，每一步光刻、刻蝕、沉積等工序過程，

均會帶來不可控的污染物，污染物附著在同樣微觀尺寸的半導體結構上，會導致

后續(xù)工藝的良率下降。所以在各步制造工藝后，都需要清洗工序，避免雜質影響

芯片良率和芯片產品性能。清洗工藝多樣，北方華創(chuàng)槽式單片均有涉及。清洗設備按照清洗介質作用方式，

可以分為濕法清洗和干法清洗兩大類。干法清洗主要是采用氣態(tài)的氫氟酸刻蝕不

規(guī)則分布的有結構的晶圓二氧化硅層，雖然具有對不同薄膜有高選擇比的優(yōu)點，

但可清洗污染物比較單一，目前在

28nm及以下技術節(jié)點的邏輯產品和存儲產品有

應用。晶圓制造產線上通常以濕法清洗為主，占芯片制造清洗步驟數(shù)量的90%以上，

少量特定步驟采用濕法和干法清洗相結合的方式互補所短，構建清洗方案。濕法

清洗有溶液浸泡、機械刷洗、二流體清洗和兆聲波清洗等不同作用方式。清洗設

備按照設備的工作方式，可以分為單片式、槽式、組合式和批式旋轉噴淋。單片

式可以避免晶圓之間的交叉污染，但是產率較低，需要通過多腔設計提高產率。

槽式清洗設備可以批量清洗晶圓，產率高，但是控制度差，容易造成交叉污染。

組合式和批式旋轉噴淋清洗設備，結合了單片式和槽式二者的優(yōu)點，高精度、低

污染、高產率地實現(xiàn)晶圓清洗工序。4.

增量：戰(zhàn)略上看，我國半導體設備將具備十年起的成長空間，北方華創(chuàng)厚積薄發(fā)深化改革望突圍4.1.

我國半導體產業(yè)鏈三環(huán)節(jié)：設計、晶圓、封測，規(guī)模不匹配，

晶圓端占比嚴重失衡半導體產業(yè)鏈需協(xié)同發(fā)展，晶圓制造尚屬短板：產能不夠。近年來在全球化市場

經濟的帶動下，我國大陸的半導體產業(yè)在芯片設計和封裝測試領域成長顯著。我

國大陸芯片設計領域，擁有華為海思、紫光展銳、豪威科技等眾多在國內外擁有

足夠影響力的企業(yè)；在封裝測試領域，同樣擁有長電、華天、通富三家公司躋身

世界前十。然而在技術難度高，投資金額大的晶圓制造領域，我國大陸僅中芯國

際可躋身全球晶圓制造第

10

名；在純晶圓代工企業(yè)排名中，中芯國際和華虹進入

全球前十，收入規(guī)模分別約占全球的5%和1%。我國大陸半導體設計、制造和封測

三個環(huán)節(jié)中，設計與封測規(guī)模均占全球

20%以上，而晶圓制造比重僅占約

7%，產

業(yè)規(guī)模嚴重不匹配。自立自強保產業(yè)鏈安全，晶圓廠擴產帶設備十年向上周期：急需擴產且大幅擴產。

隨著國際局勢的不確定性增加，我國保障產業(yè)鏈安全的需求日益迫切。2020

年由

于美國對華為的三輪禁令生效，華為海思設計的芯片難以獲得晶圓廠的代工，削

弱了我國大陸芯片設計公司翹楚華為海思的實力。如若按底線思維假設，面對不

確定的國際局勢，我國半導體產業(yè)的規(guī)模，將由產業(yè)鏈短板晶圓制造所決定。暨

我國大陸半導體產業(yè)鏈的安全規(guī)模，是芯片設計和封裝測試產業(yè)萎縮至和晶圓制

造一致的占全球

7%份額。故增強晶圓制造的企業(yè)實力，擴產提質，方可保障半導

體產業(yè)鏈安全。目前我國大陸芯片設計和封裝測試約占全球22%和25%份額，晶圓

代工制造占全球約

7%份額，晶圓代工領域需擴產

3

倍以上，方可匹配半導體設計

和封測產業(yè)規(guī)模，保障產業(yè)鏈安全。晶圓廠屬于重資產投入、高技術經驗壁壘的

領域，擴產速度僅為每年約

10%。晶圓廠要實現(xiàn)

3

倍以上規(guī)模的擴產，擴產周期將

是十年以上的長周期。4.2.

芯片支撐社會發(fā)展，產能擴張，設備先行半導體發(fā)展，設備當先。芯片制造不斷逼近物理極限，先進制程、新型立體結構

芯片的制造，均需要新一代更為尖端的半導體設備。2017

年正值存儲芯片從

2D發(fā)

展向3D，邏輯芯片使用多重曝光技術發(fā)展向

10nm以下的重要突破期，全球半導體

設備銷售額大幅攀升。2017

年起，存儲和邏輯的多種新技術大量落地應用，晶圓

制造巨頭資本開支大幅增長，巨資購進尖端半導體設備，以期實現(xiàn)技術領先。全球設備銷售景氣，我國成長性更強。半導體作為硬科技的代表，支撐全球數(shù)字智能化的發(fā)展，隨著數(shù)字化智能化的深入演進，芯片需求持續(xù)成長。半導體設備

作為晶圓廠擴產時重要的購置資產，約占投資額的

70-80%，與芯片制造的邊際增

量相關，存在一定周期性。我國大陸半導體產業(yè)尚處在起步階段，存在較大成長

空間，自

2005

年以來，我國大陸半導體設備市場持續(xù)快速增長，年復合增長率達

到

19.28%，遠超全球的

5.28%的增長率，體現(xiàn)出更強的成長性。4.3.

芯片供需存在缺口，產業(yè)升級空間巨大晶圓制造能力匱乏，芯片需大量進口。得益于我國電子產業(yè)的蓬勃發(fā)展以及產業(yè)

鏈轉移，我國大陸芯片需求占全球比重逐年提高。2007

年，我國芯片進口額占全球半導體銷售額的約

50%，2020

年我國進口金額已占全球約

80%，芯片需求高達

3515

億美元。晶圓制造技術門檻高，投入大，我國晶圓制造企業(yè)起步較晚，2020

年大陸內資晶圓廠銷售額僅占全球約

7%，與進口金額占比

80%相比，存在巨大缺

口。國產替代需求迫切，國內半導體設備需求持續(xù)攀升。我國晶圓制造板塊存在明顯

短板。面對國際制裁“卡脖子”，我國半導體產業(yè)奮起直追，各類晶圓廠大量擴產，

帶動設備銷售額持續(xù)攀升。我國半導體設備市場規(guī)模在全球的占比，從

2005

年不

足

4%，提升至

2021Q2

的

33%，半導體設備的供應保障愈發(fā)重要。4.4.

長期積累迎機遇，平臺化發(fā)展展宏圖深厚技術積累，迎國產設備迫切需求。北方華創(chuàng)的前身源起自國家“一