半导体设备行业之芯源微研究报告：涂胶显影设备国产“破局者”

1、半导体设备行业之芯源微研究报告：涂胶显影设备国产“破局者” HYPERLINK /SH601555.html 1. 稀缺国产涂胶显影设备供应商，业绩进入高速增长期1.1. 本土涂胶显影设备龙头，产品供货知名半导体客户 HYPERLINK /SH688037.html 芯源微成立于 2002 年，专业从事光刻工序涂胶显影设备、单片式湿法设备等半导 体专用设备的研发、生产和销售，并提供半导体装备与工艺整体解决方案。公司生产的涂胶显影设备成功打破国外垄断，填补国内空白。经过多年技术研发， 公司已在集成电路后道先进封装&前道晶圆加工、LED 芯片制造等领域取得重要突破， 曾承担“凸点封装涂胶显影、单片

2、湿法刻蚀设备的开发与产业化”和“300mm 晶圆匀 胶显影设备研发”两项“02 重大专项”。2011 年公司被评定为“国家高新技术企业”、 2013 年获认省级企业技术中心，并先后荣获“国家级知识产权优势企业”、“2018 年中 国半导体设备五强企业”、“全国第一批专精特新小巨人”等荣誉称号。公司主营产品包含光刻工序涂胶显影设备和单片式湿法设备两大类，可用于 8/12 英寸单晶圆处理（如集成电路制造前道晶圆加工&后道先进封装环节）及 6 英寸及以下 单晶圆处理（如化合物半导体、MEMS、LED 芯片制造等环节）。 光刻工序涂胶显影设备：主要包含涂胶/显影机、喷胶机，可与光刻机联机/独 立作业，

3、涵盖 LED 芯片制造、集成电路后道先进封装和前道晶圆加工的 I-line、 KrF、ArF 等制程工艺。 单片式湿法设备：主要包括清洗机、去胶机和湿法刻蚀机，适用于前道晶圆加工的清洗，以及后道先进封装的 Bumping 制备、WLCSP 封装、Fanout 封装 等的清洗、去胶和刻蚀工艺。涂胶显影设备为公司主要收入来源，前道订单占比持续提升。若按产品类型划分： 2020 年公司光刻工序涂胶显影设备收入占比高达 71.79%，构成收入主体；2016-2019 年单片式湿法设备快速放量，对应收入占比持续提升，2019 年达到 44.78%，2020 年出 现较大幅度下滑，主要系去胶机收入有所下降

4、所致。若按应用领域划分，后道先进封 装仍为公司主要下游，随着技术突破&产品体系完善，公司快速导入前道晶圆加工、 OLED、化合物半导体、MEMS 等领域。特别的，2019H1 公司正式切入集成电路前道 领域，实现收入 724.42 万元，占主营收入比重达到 11.03%。截至 2021 年 Q1，公司在 手订单达到 11.08 亿元，其中前道清洗&Track 在手订单占比 47%，占比提升显著。 HYPERLINK /SH600584.html 受益产品体系日益完善，供货国内外知名半导体客户。后道先进封装领域：公司 长期绑定台积电、华为、长电科技、华天科技等集成电路龙头企业；前道晶圆加工领 域

5、：1）公司涂胶显影设备陆续取得客户验证，已获得上海华力、长江存储、武汉新芯、 中芯绍兴等多个客户订单；2）公司前道 Spin Scrubber 清洗机已通过中芯国际、上海华 力、厦门士兰集科等客户验证，并获得国内多家 Fab 厂批量重复订单；公司正由后道 先进封装&LED 拓展至 MEMS、化合物、功率器件、特种工艺等领域，下游客户覆盖 华为、华灿光电、厦门士兰集科、中芯绍兴、上海积塔等。1.2. 高度重视研发端投入，夯实公司核心竞争力背靠中科院资源，为公司产品技术领先性打下坚实基础。从股权结构上来看，公司 背靠中科院沈自所，无实际控制人，截至 2021Q3，中科院沈自所仍直接持有公司 12.

6、50% 股权，长期为公司提供科研资源支持。此外，公司董事长&总经理宗润福先生曾于中科 院沈自所任职 14 年，曾获得国家科技重大专项突出贡献奖，享受国务院政府特殊津贴， 拥有多年半导体一线研发经历，仍为公司第一核心技术人员。 HYPERLINK /SH688082.html 公司持续加大研发投入，积极进行前瞻性研发布局。2017-2020 年公司研发费用 CAGR 高达 31.97%，2021Q1-Q3 达到 0.69 亿元，同比+191.58%，研发投入加速扩张； 2018-2019 年公司研发费用率明显高于盛美上海、中微公司、北方华创等本土同行， 2020 年开始受益规模效应显现，公司研发

7、费用率有所下降，但仍常年高于 10%。 HYPERLINK /SH688082.html 此外，公司高度重视研发团队建设&高端人才储备。截至 2021H1，公司研发人员 达到 166 人，同比+66%，公司研发团队正在快速扩建，其中硕士及以上学历占比高达 46.99%，公司高端人才优势同样显著。横向对比本土同行，2021H1 公司研发人员占比 为 34.58%，略低于盛美上海和中微公司，但 2019-2020 年明显高于北方华创。为建立长效激励机制，2021 年公司再次公告股权激励计划，拟向激励对象授予 81.25 万股限制性股票，其中首次授予 65 万股，激励对象多为核心技术人员，有望充分调

8、动 核心技术团队积极性，再次反映出公司对技术团队建设的高度重视。在持续性高研发投入下，公司已在光刻工序涂胶显影设备&单片式湿法设备领域形 成了较为完善的技术储备，核心技术包括光刻工艺胶膜均匀涂敷技术、不规则晶圆表面 喷涂技术、精细化显影技术、内部微环境精确控制技术等，其中多项已达国际先进水平。1.3. 订单充足确保短期业绩，产能扩充打开成长瓶颈受益半导体设备国产化浪潮&前道产品拓展，公司收入规模快速扩张。2020 年起公 司收入端进入高速增长期，2021Q1-Q3 实现营收 5.47 亿元，同比+158.20%，加速扩张， 主要系：2020 年以来半导体景气度积极向好，叠加晶圆产能东移&政策扶

9、持，国产半 导体设备进入黄金发展期；公司积极拓展产品系列，前道涂胶显影设备&Spin Scrubber 清洗机等陆续取得客户认证，带动订单快速增长，为公司业绩提升提供保障。2016 年公司归母净利润仅为 0.05 亿元，2020 年达到 0.49 亿元，期间 CAGR 高达 77.41%，远高于同期收入端增速（22.18%），侧面反映出公司盈利能力提升。2021Q1-Q3 公司实现归母净利润 0.53 亿元，同比+18.80%，延续持续上升态势。进一步分析发现，2016 年公司销售净利率仅为 3.34%，2017 年大幅提升，同比 +10.49pct，而后保持相对稳定，2020 年达到 14.

10、85%。2021Q1-Q3 公司销售净利率出现 一定下滑，下面将从毛利率端及费用端进行详细分析。在毛利率端，收入结构改变&湿法设备毛利率波动，2020 年起公司综合毛利率有所 下滑。分产品来看：公司光刻工序涂胶显影设备毛利率长期稳定在 40%以上，奠定了 公司综合毛利率中枢；公司单片式湿法设备毛利率常年高于涂胶显影设备，2018-2019 年单片式湿法设备收入占比提升，是公司综合毛利率上升的主要原因。2020 年起公司综合毛利率出现一定下滑，一方面系涂胶显影设备收入占比提升，另一方面系去胶机收入 下降，叠加前道清洗设备处于市场导入前期，公司单片式湿法设备毛利率有所下滑。 HYPERLINK /

11、SH688082.html 在费用端，规模效应下公司控费能力明显提升。2020 年以来随着收入规模快速增 长，公司规模效应逐步显现，2021Q1-Q3 公司期间费用率下降至 33.30%，同比-4.43pct， 与盛美上海、北方华创、中微公司等本土同行基本处于同一水平。特别的，由于 2020 年公司受地方政府上市补贴，2020 年公司营业外收入高达 0.18 亿元，2021Q1-Q3 大幅减少至 17.60 万元，是 2021Q1-Q3 公司净利率明显下降的主要原 因之一。短期来看，公司在手订单充足，将保障 2022 年业绩继续高增长。截至 2021Q3， 公司合同负债与存货分别达到 2.88

12、 亿元和 8.50 亿元，分别较 2020 年底增长 117.58%和 111.19%；具体来看，截至 2021Q3，公司在手订单达到 13.31 亿元，较 2020 年末增长 73.44%，其中 2021Q1-Q3 前道/后道先进封装设备新签订单分别为 3.10/3.62 亿元，分别 同比+221.50%和+217.52%，均实现大幅度增长。后续随着前道涂胶显影设备以及清洗 机研发取得进展，公司预计未来新增前道设备订单仍将呈现快速增长趋势。2019 年以来，随着公司前道设备订单不断增长，前道设备产能利用率整体呈增长趋 势。2021 年 1-9 月，公司整体产能利用率已超过 100%，现有厂区

13、生产场地处于饱和状 态，产能瓶颈是制约公司未来收入持续提升的重要因素，随着 IPO+定增募投产能持续 落地，公司预计到 2024 年合计产能可以到达 27 亿元，有望彻底打破公司成长瓶颈。2. 半导体设备行业景气度延续，涂胶显影设备空间广阔2.1. 涂胶显影为光刻系统核心配套设备，应用领域广阔涂胶显影设备与光刻机紧密协作，是光刻工序中的核心设备。涂胶显影设备主要包 括涂胶机、喷胶机和显影机，其中涂胶机&喷胶机应用于曝光前光刻胶涂覆，显影机应 用于曝光后图形显影。涂胶显影设备分别连接光刻机的输入&输出端口，直接影响光刻 图形质量&缺陷控制，并对后续的蚀刻、离子注入等工序中的图形转移也有较大影响。

14、根据是否与光刻机联机，涂胶显影设备可分为 Off line 与 In line 两大类，其中 Off line 多用于早期集成电路&低端制造工艺。随着集成电路制造工艺自动化程度提升，8 英寸 及以上的大型生产线中的涂胶显影设备一般均与光刻机联机作业（In line），通过机械 手使晶圆在各系统间传输，进而完成光刻胶涂覆、固化、显影、坚膜等工艺过程。作为光刻机的“重要搭档”，涂胶显影设备应用领域广阔，现已广泛应用于集成电 路、OLED、LED、化合物半导体&功率器件等先进制造领域。在集成电路领域，涂胶显影是前道晶圆加工&后道先进封装环节的重要设备。前 道晶圆加工：以 8/12 英寸设备为主，主要

15、与光刻机配合完成晶圆加工过程中的精细光 刻工艺流程，对设备精度要求极高；后道先进封装：主要用于 Bumping、WLCSP、 Fanout 等后道先进封装技术的涂胶、显影等工序，对设备精度的要求低于前道晶圆加工。2.2. 半导体设备行业景气度延续，涂胶显影设备需求持续提升2.2.1. 晶圆产能东移背景下，前道涂胶显影市场空间持续提升据 SEMI 数据统计，2020 年全球晶圆加工设备销售额达到 612 亿美元，在半导体设 备销售额中占比高达 86%。具体来看，在晶圆加工设备中，薄膜沉积、光刻机、刻蚀设 备等构成半导体设备价值中心，而涂胶显影设备价值量占比相对较低，2019 年约为 4%。全球范

16、围内来看，受益半导体行业景气度提升，前道涂胶显影设备市场需求稳步提 升。若我们以 SEMI 披露的全球半导体设备销售额为基准，假设涂胶显影设备销售额占 比稳定在 4%，则我们估算 2020 年全球前道涂胶显影设备市场规模约为 28.44 亿美元。 作为全球半导体设备市场重要的增长点之一，SEMI 数据显示 2020 年中国大陆半导体设备销售额全球占比达到 26.33%，若我们假设中国大陆前道涂胶显影设备销售额全球占 比同样为 26.33%，则对应 2020 年市场规模可达 7.49 亿美元。短期来看，受益晶圆产能东移，中国大陆对前道涂胶显影设备的需求同样呈现持续 提升态势。在 2017-202

17、0 年全球投产的 62 座晶圆厂中，有 26 座位于中国大陆，占比 高达 42%，中国大陆已成为全球晶圆新增产能中心；中国大陆晶圆产能全球占比仍处 低位，晶圆厂扩建力度有望延续，SEMI 预估在 2021-2022 年全球新建的 29 座晶圆厂中， 将有 8 座位于中国大陆，本土市场对于前道涂胶显影设备的需求有望持续放量。据公司 招股书披露，2018 年中国大区（含中国台湾地区）前道涂胶显影设备销售额为 8.96 亿 美元，2023 年有望达到 10.26 亿美元。中长期来看，在技术升级背景下，芯片制程增加&结构复杂化，对光刻工序的需求 量和技术难度均在明显提升，市场对于前道涂胶显影设备的需求

18、有望实现量价齐升。 半导体工艺节点正逐步迈向28nm以下先进制程，叠加3D NAND等立体结构芯片放量， 晶圆制造过程中光刻工序循环次数将明显增加，进而带动涂胶显影次数提升；另一方 面，先进制程下光刻加工线宽明显下降，为保障光刻机高效工作，光刻胶旋涂控制和显 影操作的技术难度均大幅提升，对应涂胶显影设备的单位价值量也将明显上升。2.2.2. 受益先进封装渗透率提升，后道涂胶显影具备较大成长弹性全球范围内来看，相较前道晶圆加工，后道先进封装对于涂胶显影设备的需求量明 显偏低。据 VLSI 数据，2018 年全球后道涂胶显影设备销售额仅约 0.87 亿美元，明显低 于前道晶圆加工。这一方面系光刻并

19、非后道封装必备工序，据 Yole 统计，2019 年全 球先进封装市场规模在整体封装市场中的占比仅约 42.6%，故后道封装对于涂胶显影的 需求量明显低于前道；另一方面系先进封装对于光刻加工的精密度要求较低，故适用 于后道先进封装的涂胶显影设备的单位价值量也要明显低于前道晶圆加工。但是相较而言，后道先进封装对涂胶显影设备的需求具备更大成长弹性。据 VLSI 数据，2015-2018 年全球后道涂胶显影设备销售额 CAGR 高达 44.22%，明显高于同期前 道 CAGR（20.90%），主要系全球先进封装正处于加速渗透阶段。展望未来，先进制程 背景下，对封装工艺的需求同样量价齐升，全球封装产业

20、有望加速向先进封装转型，将 催生大量后道涂胶显影设备的市场需求。对于中国大陆市场，先进封装渗透率更低，涂胶显影设备成长空间更大。2020 年 中国大陆先进封装市场规模为 328.6 亿元，2011-2020 年 CAGR 达到 26.29%，明显高于 封测市场整体增速（2011-2020 年市场规模 CAGR 为 10.92%）。但据中国半导体行业协 会数据，2020 年中国大陆封测市场规模高达 2478.9 亿元（含测试），相较而言，中国大 陆先进封装渗透率明显低于全球平均水平，仍具备较大提升空间。2.3. 全球涂胶显影市场被 TEL 高度垄断，进口替代空间广阔全球范围来看，涂胶显影设备市场

21、高度集中，日本 TEL 一家独大。在光刻工序涂 胶显影设备领域，日本仍处于全球领先地位，包括日本 TEL、日本 DNS（Screen）等， 均主要聚焦在前道晶圆加工领域，其中 TEL 占据全球 87%市场份额，在我国市占率更 是高达 90%以上，主导地位显著。作为本土稀缺的涂胶显影设备供应商，公司在本土市 场已经取得一定突破，市场份额约为 4%，具备广阔的空间。具体来看，公司在后道&小尺寸加工领域已接近全球领先水平。相较 SUSS、ELS、 CND 等企业，公司涂胶显影设备与其技术水平接近，可覆盖后道先进封装，MEMS、 OLED、化合物半导体和功率器件等领域。对于前道晶圆加工涂胶显影设备，公

22、司也已 取得重要突破，但在技术水平和应用领域上，整体仍与日本 TEL 和 DNS 存在一定差距。 我们认为，随着公司前道涂胶显影技术日趋完善，叠加后道及小尺寸客户资源持续扩充， 公司在本土涂胶显影设备的市场份额有望持续提升。3. 前道产品线持续丰富完善，公司成长空间进一步打开3.1. 小尺寸涂胶显影技术成熟，积极拓展新应用领域作为重要的小尺寸图案加工方式，涂胶显影还广泛应用于 OLED、LED 芯片、功 率器件等领域。OLED：以 8/12 英寸设备为主，主要应用于 TFT 阵列加工中一次光 刻和二次光刻的涂胶、显影；LED：以 6 英寸及以下设备为主，主要应用于 LED 芯 片图形化蓝宝石（

23、PSS）衬底制备和 LED 芯片晶圆处理；化合物半导体&功率器件： 以 6 英寸及以下设备为主，主要用于外延衬底上图形加工过程中的涂胶/显影工序。 HYPERLINK /SH688396.html 展望未来，在 5G、新能源汽车、工控、可穿戴电子等行业高景气度背景下， Mini LED、OLED、功率器件等需求旺盛，将催生大量小尺寸涂胶显影设备的市场需求。 Mini LED：在显示终端、可穿戴设备等领域应用广阔，即将进入高速发展期，据 GGII 预估，2020 年我国 Mini LED 市场规模约 37.8 亿元，2026 年有望达到 431 亿元，期间 CAGR 高达 50%；功率半导体：在

24、华润微、闻泰科技等企业引领下，国产中高端 MOSFET 量产进度正在加速推进，同时新能源汽车也将带动广阔的 IGBT 市场需求。基于在后道先进封装领域累计的产业&技术基础，公司积极拓展小尺寸涂胶显影设 备应用领域，现已成功涵盖 OLED、化合物半导体、MEMS、功率器件等行业。具体来看，公司已在小尺寸领域累积了丰富的客户资源，并逐步体现在收入之中。 在 LED、化合物半导体、MEMS、功率半导体等行业，公司已成功覆盖华为、华灿光 电、厦门士兰集科、中芯绍兴、上海积塔等主流客户群体；反映到收入端，2016 年以 来公司对后道先进封装领域的收入占比明显下降，2019H1 分别在 OLED 和化合物

25、半导 体领域实现收入 1411.85 和 545.13 万元。我们认为，随着下游需求持续提升，公司在 OLED、化合物半导体、MEMS 等领域有望保持快速增长的发展态势。3.2. 前道涂胶显影已取得历史性突破，定增加码高端产品打开空间如前文所言，2021 年全球适用于前道晶圆加工和后道先进封装的涂胶显影设备市场 规模分别约为 38.12 和 0.98 亿美元。由此可见，在集成电路领域，前道晶圆加工才是涂 胶显影设备的主要竞争市场，但长期被日本 TEL 垄断，进口替代空间广阔。进一步分析，以公司部分已有产品系列为例，若仅考虑前道 Off-line（Barc 及 PI） 工艺机台和前道 I-lin

26、e 工艺机台，我们预计 2021-2022 年全球市场空间就分别达到 13.34 和 14.00 亿美元，远高于后道涂胶显影设备。此外，更高制程的 Arf+Krf、Arfi 工艺机台 占据了更大的市场份额。在后道技术基础之上，公司积极开拓前道涂胶显影设备，并已取得历史性突破。2018 年下半年公司前道晶圆加工涂胶显影设备已分别发往上海华力、长江存储进行工艺验证， 其中发往上海华力的机台为前道 Barc（抗反射层）涂胶设备，可满足客户 28nm 技术节 点加工要求，并已于 2019M9 通过工艺验证并确认收入；此外，公司前道 I-line 涂胶显 影机已在长江存储进行工艺验证，可满足客户 0.1

27、8m 技术节点加工工艺。在此基础之上，公司前道客户群体正在不断扩大。截至 2021H1，公司已陆续获得 上海华力、长江存储、武汉新芯、中芯绍兴、厦门士兰集科、上海积塔、株洲中车、青 岛芯恩、中芯宁波、昆明京东方等前道客户的涂胶显影设备订单。 HYPERLINK /SH600848.html 2021 年募投项目重点加码前道涂胶显影，将进一步推进前道产业化进程。2021M11 公司拟发行股票募集资金不超过 10 亿元，主要用于“上海临港研发及产业化项目”和 “高端晶圆处理设备产业化项目（二期）”，二者均对前道涂胶显影进行重点布局。在前道领域，根据主流光刻工艺的技术路线，公司还将以 Offline

28、 机台（前道 Barc 和 PI）为基点，逐步实现 KrF、ArF、浸没式等技术要求更高的 Inline 机台的研发与生 产，进一步丰富产品系列，同时打开更大的市场空间。具体来看，通过此次募投项目的 实施，公司有望实现多品类 Inline 机台的产业化突破，公司预计达产后年销售额可达 10.92 亿元，将彻底打开公司在前道涂胶显影设备领域的成长空间。3.3. 切入前道清洗设备领域，有望成为第二成长曲线公司单片式湿法设备为主要包括清洗设备、湿法刻蚀设备、去胶设备等，仍主要应 用于后道封装领域。特别的，清洗设备在半导体设备中价值量占比较高，较易国产化， 公司已经取得前道清洗设备的产业化突破，具备较大发展潜力，以下将详细分析。半导体清洗设备应用广泛，是不输涂胶显影设备的大市场。清洗贯穿半导体全产业 链，据盛美上海招股书披露，清洗步骤数量约占芯片制造工序步骤的 30%以上，为第一 大工序；参照上文数据，在晶圆制造设备中，清洗设备市场规模占比约 5%，高于涂胶 显影设备（4%