【民生证券】深度报告:辅助设备龙头,细分赛道称雄.pdf

2024-04-13
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1 京仪装备:晶圆厂辅助设备国产龙头


1.1 国产半导体专用设备领军者


京仪装备主要从事半导体专用设备的研发、生产和销售,主要经营产品包括半 导体专用设备温控设备(Chiller)、半导体专用工艺废气处理设备(Local Scrubber)和晶圆传片设备(Sorter)三大类。公司同时还提供半导体专用设备 的配套服务,包括设备零配件及支持性设备、设备维护维修等服务。 作为国内半导体专用设备的龙头企业,京仪装备目前是国内唯一的一家实现 半导体专用温控设备规模装机应用的设备制造商,也是目前国内极少数实现半导 体专用工艺废气处理设备规模装机应用的设备制造商,是 2022 北京高精尖企业 100 强、国家级专精特新“小巨人”企业,北京市企业技术中心、北京市知识产权 试点单位,同时也积极承担国家级重点专项研发任务,助力国内集成电路产业关键 产品和技术的攻关与突破。通过多年的深耕和积累,京仪装备在主要产品领域实现 了自主研发并且掌握核心技术,致力于为集成电路制造环节提供生产效率更高的 设备。 自设立以来,京仪装备高度重视自主创新,通过对主要产品的更新迭代,持续 提高设备工艺性能。京仪的产品已经广泛运用于长江存储、中芯国际、华虹集团、 大连英特尔、广州粤芯、长鑫科技等多家国内主流集成电路制造产线。公司凭借长 期技术研发和工艺的积累,与国际主要竞争对手直接竞争,持续满足客户的需求。


1.2 营收持续增长,业务快速扩张


公司的工艺技术、研发能力,市场口碑,产品质量,品牌形象不断地得到国内 外优质客户的认可,同时依赖于国内半导体行业迅速发展,带动半导体专用设备的 需求快速增长,为公司产业发展提供了良好的环境,助力公司业绩持续增长。在收 入结构方面,公司的主营业务收入包括半导体专用温控设备、半导体专用废气处理 设备,晶圆传片设备,零配件及支持性设备,维护维修等服务,2020-2023 年, 公司营业收入从 3.49 亿元增长到 7.42 亿元。2020-2023 年年均复合增长率达 28.59%。


盈利能力方面,公司 2020-2023 年 H1 毛利率从 29.56%稳步提升至 39.09%, 这主要是得益于公司半导体专用设备的毛利率逐年上升。


公司于 2023 年 11 月完成 IPO,募集资金共 9.06 亿元,将投向安徽新生产 基地产能建设。项目建成后,公司安徽制造基地可实现半导体专用温度控制设备、 半导体专用工艺废气处理设备生产能力的大幅提升,并同步新增研发中心及研发办公楼,全面提升公司半导体专用设备的研发、制造和服务能力。


收入结构来看,2023 年 H1 公司总营收 4.3 亿元,包括温控设备 2.89 亿元, 工艺废气处理设备 1.21 亿元,零配件及支持性设备和维修、维修等服务合计 0.2 亿元。其中温控设备营收占比为 67.21%,工艺废气处理设备营收占比为 28.14%。


1.3 产品持续更新迭代,增强优质客户黏性


京仪装备作为国内优秀的半导体专用设备企业,公司产品技术水平国内领先、 国际先进。自 2016 年成立以来,公司重视自主创新,主要产品技术不断更新迭代, 半导体设备的工艺性能不断优化。现今,产品主要应用于 90nm 到 14nm 和 28nm 逻辑芯片以及 64 层到 192 层 3D NADA 等存储芯片先进及成熟制程。 在产品演变和技术发展方面,京仪装备自设立以来,一直专注于半导体专用设 备的研发、生产和销售,持续投入新技术研发。不断拓宽产品应用领域。2016 年 公司成立就建立了以半导体专用设备为核心的发展方向,2017 年半导体专用温控 设备(Chiller)进入大客户,双通道产品成功进入大连英特尔供应链。2019 年, 新一代温控设备的研制成功,更广泛地进入中国 12 寸集成电路制造产线,全面适 配泛林半导体。东京电子、中微公司等温控设备需求。2020 年公司产品首次进入京东方生产线,半导体温控设备从晶圆制造领域拓展到显示面板领域。2021 年后, 公司持续关注产品研发,在三大设备生产线都实现了重大技术突破,至今已经进入 了国内主流逻辑以及存储芯片供应商。


京仪装备的主要的下游客户基本覆盖国内主要集成电路制造企业,公司凭借 着长期的工艺积累和新技术的不断研发,半导体专用设备已经进入国内长江存储、 中芯国际、华虹集团、广州粤芯、大连英特尔、长鑫科技、北方华创、中微公司等 国内主流集成电路制造产线。 从客户营收结构上看,公司自 2020-2022 年间客户收入结构较为集中,龙头 晶圆制造厂商占比较高,长江存储在过去三年为第一大客户。但伴随公司业务规模 扩张,2022 年公司收入来源分散度显著提升。


1.4 国资背景加持,高管及核心技术人员资历深厚


公司实际控制人为北京市国资委。北京市国资委持有北控集团 100%的股权, 北控集团持有京仪集团 100%股权,北京市国资委通过北控集团、京仪集团间接持 有公司 28.13%的股份。 京仪装备的高管及核心技术人员均拥有深厚的专业资历,并且在重要科研成 果与主要知识产权上对公司具有重要贡献。高管及核心技术人员团队稳定,最近两 年公司高管及核心技术人员未发生变动。主要高管及核心技术人员如下: 于浩,公司董事、总经理,同济大学机械设计制造及其自动化专业,中欧国际 工商学院工商管理硕士,高级工程师,历任中芯国际集成电路制造(北京)有限公 司制程工程师;北京京仪自动化技术研究院有限公司销售经理、销售部长;京仪有 限副总经理、总经理。 卢小武,公司副总经理,福州大学机械制造及其自动化硕士,历任中芯国际集 成电路制造(上海)工艺工程师;美商得升贸易(上海)资深工艺工程师;梅耶博 格光电设备(上海)资深工艺经理;京仪有限销售部资深销售经理、销售总监。


周亮,公司副总经理、总工程师,大连理工大学机械制造及自动化硕士,历任 宝山钢铁特殊钢分公司工程师英特尔(大连)蚀刻设备经理;紫光集团 IC 部资深 采购经理;长存创芯(北京)高级商务经理。 芮守祯,公司半导体专用温控设备(Chiller)研发部副总工程师,北京航空航 天大学制冷及低温工程博士,历任北京自动化院半导体事业部技术经理。 何茂栋,公司半导体专用温控设备(Chiller)研发部副总工程师,北京航空航 天大学控制工程硕士、天津大学先进制造博士,历任北京京仪世纪电子副总工程师; 北京自动化院技术经理,曾获“亦麒麟”科技创新领军人才、北京优秀青年工程师、 中国自动化学会杰出自动化工程师等荣誉称号,并多次荣获省部级科技奖。 杨春水,公司半导体专用工艺废气处理设备(Scrubber)研发部技术总监, 历任上海陛通半导体能源科技售后部设备工程师;埃地沃兹贸易(上海)售后部服 务主管;京仪有限研发部产品经理;中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司。 吕维迪,公司半导体晶圆传片设备(Sorter)研发部技术总监,哈尔滨工业大 学机械电子工程硕士,历任北京凯奇数控设备成套有限公司仿真系统工程师;北京 长源科技发展有限公司生产技术部经理;天津福云天翼科技电子工程师;美德远健 领动(北京)医疗器械有限公司系统工程师。


1.5 持续研发投入,构筑技术壁垒


京仪装备专注于半导体专用设备的研发与制作,通过多年的技术研发,公司在主要产品领域自主研发掌握了相关核心技术,并在持续提高设备的工艺性能与产 能,公司拥有的核心技术在公司销售的产品中得到持续的应用并形成公司产品的 竞争力。2020-2023H1 期间,公司研发费用率保持在 6%以上。


公司技术人才储备充足,核心研发团队经验丰富,保障公司业务快速发展。截 至 2023 年年末,公司拥有研发人员 95 人,占员工人数的 20.56%。公司核心研 发团队在主要产品具备 10 年以上的产品研发经历,核心研发人员大多具有在半导 体设备公司和晶圆制造厂商等集成电路企业任职经历 ,研发经验丰富。近年来公 司核心技术研发团队稳定,技术研发优势较强。


2 景气度上行驱动半导体设备需求,国产替代进程 提速


2.1 半导体设备种类繁杂


半导体集成电路的制造工艺复杂,包括前道晶圆制造和后道封装两个主要环 节。公司的产品主要用于前道晶圆制造环节,起到辅助制程设备的功能。公司的主 营产品半导体专用温控设备、半导体专用工艺废气处理设备以及晶圆传片设备,公 司的三大类设备可应用于半导体制程各个环节,应用领域较为广泛,属于半导体制 造所必须的设备。半导体专用温控设备主要应用于刻蚀、离子注入、扩散、薄膜沉 积、化学机械抛光等环节。半导体专用工艺废气处理设备主要用于刻蚀、薄膜、扩 散等环节。晶圆传片设备主要用于半导体制程各工艺环节之间的晶圆下线、传片、 翻片、倒片、出厂。作为半导体前道制造不可或缺的一部分,对于半导体制造至关 重要。


全球半导体市场持续景气,驱动设备行业整体规模快速增长,2011 以来,全 球半导体市场规模持续扩张。半导体制造产业的繁荣带动晶圆制造、封装的需求, 进而为设备厂商带来持续的订单,带动设备市场的规模增长,根据 SEMI 统计数据 测算,2021 年全球半导体设备市场规模将较 2020 年同比增长 44.16%,达 1026.40 亿美元,2022 年全球半导体设备市场规模达 1076.40 亿美元,较 2021 年同比增长 4.87%。从 2011 年到 2021 年,中国大陆半导体设备销售额增长了 246.2 亿美元,年复合增长率高达 20.45%,根据 SEMI 的数据显示,2020 年中 国大陆半导体设备销售金额达到了 187.2 亿美元,成为全球第一大半导体市场。 2021 年中国大陆半导体设备销售额继续保持增长,销售额增长至 296.2 亿美元, 较上一年同比增长 58.23%,继续维持在世界第一大市场的位置,2022 年中国大 陆半导体设备销售额 282.7 亿美元。


2.2 辅助设备细分市场大有可为


京仪装备的主要产品覆盖半导体专用温控设备,半导体专用工艺废气处理设 备和晶圆传片设备三大产品线,公司同时还提供半导体专用设备的配套服务,主要 有半导体设备零配件及支持性设备、设备维护维修等服务,与主要制程设备类似, 亦有较为广阔的成长空间。


(1)温控设备


在晶圆制造过程中,温度是十分重要的工艺参数,温控设备主要用于处理工艺 制程中的温度参数,以确保晶圆制造各环节工艺能够达到特定控温要求。公司半导 体专用温控设备采用自主研发的预测控制技术及自适应控制技术,结合自主研发 的系统控制软件和温度控制算法,实现对半导体制造设备温度的精准控制。在满足 高低温瞬间切换和大功率制冷负载使用需求的同时,可提升温控精度和节能效果。 温控范围覆盖-70℃到 120℃,空载与运行状态下控温误差仅为±0.05℃和±0.5℃, 可满足多种半导体制造设备的定制要求。公司产品可良好匹配多家主流厂商的半 导体制造前道设备。


市场规模上,根据 QY Research 数据,2018 年至 2022 年全球半导体专用温 控设备市场空间由 5.08 亿美元增长至 6.99 亿美元,同期国内半导体专用温控设 备市场空间由 1.12 亿美元增长至 1.64 亿美元。


(2)工艺废气处理设备


工艺废气处理主要用于处理半导体制程产生的工艺废气,晶圆制造各环节过 程中产生的工艺废气具有有毒有害的特性,需要处理后才能对外排放。半导体专用 工艺废气处理设备在制程前端即通过真空泵排放管路与工艺设备相连,工艺制程 反应产生的废气通过真空泵排放管理进入工艺废气处理设备,设备内部通过不同 能量方式产生高温环境,工艺废气在高温环境内进行高温氧化反应,形成其他稳定 化合物或水溶性物质后,再排放至厂务中央处理系统进行处理。半导体专用工艺废 气处理设备将工艺废气的处理前置到工艺制程生产过程中,在工艺废气进入厂务 中央处理系统前即进行无害化处理,实现了工艺废气高效处理。 市场规模上,根据 QY Research 数据,2018 年至 2022 年全球半导体专用工 艺废气处理设备市场空间由 6.38 亿美元增长至 12.64 亿美元,同期中国半导体专 用工艺废气处理设备市场空间由 1.16 亿美元增长至 2.26 亿美元。


(3)晶圆传片设备


公司的晶圆传片设备分为直线型和回转型,分别采用单臂机械手和双臂机械 手设计,应用于晶圆制造过程中的下线、传片、倒片、出厂。采用自主知识产权和 晶圆传控技术、晶圆翻片技术、晶圆自动寻心算法、微晶背接触传控技术和晶圆区 域检测技术等,可实现全自动晶圆传送。随着半导体工艺制程先进程度的持续提升, 对晶圆的洁净度控制要求不断提高。半导体工艺制程需要保持晶圆的洁净度,尽量 去除每个步骤中可能存在的杂质,避免因杂质影响晶圆良率和芯片产品性能,因此, 晶圆制造产线产生对晶圆传片设备的需求。 市场规模上,根据 QY Research 数据,全球半导体设备前端模块和晶圆传片 设备市场空间由 2018 年的 4.13 亿美元增长至 2022 年的 8.71 亿美元。


3 细分市场龙头,三大设备品类齐发展


3.1 温控设备:领先国内市场


半导体专用温控设备利用制冷循环和工艺冷却水的热交换原理通过对半导体 工艺设备使用的循环液的温度、流量和压力进行高精密控制,以实现半导体工艺制 程的控温需求,是集成电路制造过程中不可或缺的关键设备。依据不同工艺制程要 求控制给定温度的循环液流经半导体工艺设备反应腔内的电极或其壁面,将热量 带入半导体专用温控设备,半导体专用温控设备通过热交换器将热量传递给制冷 剂,再通过制冷剂将热量释放给工艺冷却水,从而实现对工艺制程的温度控制。公 司半导体专用温控装置通过先进的智能控制算法对制冷系统及加热系统进行控制, 运行温控精度达到±0.5℃,空载温控精度最高可达到±0.05℃。公司半导体专用温 控设备已经在集成电路制造产线进行严格测试并得到批量应用。


在核心技术方面,半导体温控设备的关键技术在于对温度的精确控制、可运行 的最高和最低温区、升温降温性能等,公司创造性地通过两级复叠制冷技术已能够 实现-70℃超低温控。


公司半导体专用温控设备 2018 年开始产品销量逐步增长,以收入口径计算, 2018 年至 2022 年公司占有率由 12.50%上升到 35.73%,市场占有率稳步提升。 覆盖的客户范围由早期的大连英特尔、中芯国际等,扩展至长江存储、中芯国际、 华虹集团、大连英特尔、广州粤芯、长鑫科技等行业知名半导体制造企业。


行业格局方面,2018 年至 2022 年期间半导体专用温控设备国内市场主要供 应商包括京仪装备、ATS 公司、SMC 公司,其中京仪装备为唯一一家国内厂商, 公司产品已经打破国外厂商垄断地位。根据 QY Research 数据,以收入口径计算, 2022 年京仪装备成为市占率第一的厂商。


3.2 尾气处理设备:国产化方兴未艾


半导体专用工艺废气处理设备可用于处理半导体制程产生的工艺废气。废气 处理设备早起以纯水洗式处理方式,后期因集成电路制造不同工艺气体类型特性 对其处理要求及场景要求不同,行业内形成以燃烧水洗式、等离子水洗式和电热水 洗式等为主的工艺气体处理方式。公司半导体专用工艺废气处理设备的整体设计 综合考虑既定较小空间内腔体设计、腔体选材、气体管路设计等方面,对反应腔、 洗涤塔、循环容器等核心部件都为自主研发设计的定制部件,。通过理论计算工艺 废气处理量进行腔体尺寸结构设计;通过热量守恒规则确定热量交换数值,设计洗 涤塔及水冷系统,同时匹配热交换器等部件的选型。自主研发设计等离子火炬头, 利用等离子电源将氮气通过等离子火炬后形成高温等离子能量源,从而进行工艺 废气的处理。自主研发核心算法,通过电气信号与软件信号互锁,保证控制系统的 全性。电气设计综合考虑特殊工况和极端环境,防止设备异常停机后控制系统失效, 能量源控制单元为冗余控制,算法采用多重保护机制,确保无失效问题。


在技术壁垒方面,尾气处理设备的技术难点在于密封、温控、除尘以及等离子 体控制等。公司目前已经实现技术自研和大批量生产。


公司半导体专用工艺废气处理设备 2018 年开始产品销量逐步增长,以收入口 径计算,2018 年至 2022 年公司市占率由 3.12%上升至 15.57%,市场占有率稳 步提升。覆盖的客户范围由早期的大连英特尔、中芯国际等,扩展至长江存储、中 芯国际、华虹集团、大连英特尔、广州粤芯、长鑫科技等行业知名半导体制造企业。


行业格局方面,半导体专用工艺废气处理设备国内市场主要供应商包括京仪 装备、戴思公司、爱德华公司等。根据 QY Research 数据,以收入口径计算,公 司半导体专用工艺废气处理设备市占率由 2018 年的 3.12%上升至 2022 年的 15.57%,市占率排名由第八上升至第四,市占率稳步提升。2018 年至 2022 年国 内市占率前六厂商合计市占率水平维持在 90%左右,其中公司为唯一一家国内厂 商,公司产品已经打破国外厂商垄断地位。


3.3 传片设备:新品类加速拓展


晶圆传片设备主要由洁净大气机械手、晶圆载物台、晶圆对准器、视觉系统、 控制系统、空气过滤器组成一个高洁净度的运行空间,工厂自动化系统调度天车将 晶圆盒放在晶圆载物台上,晶圆载物台通过开盒装置将晶圆盒打开,并将晶圆盒与 设备的洁净空间连通,晶圆载物台在开盒时会扫描晶圆的位置并和工厂自动化系 统中的晶圆位置进行校验,校验无误后工厂自动化系统会发送任务到晶圆传片设 备,晶圆传片设备会根据任务来对传片、缺口和圆心对准、读取 ID、翻片、倒片 等动作进行组合,任务结束后晶圆载物台会扫描晶圆位置并关闭晶圆盒,工厂自动 化系统会调度天车将晶圆盒取走到下一流程。晶圆传片设备的应用可以使晶圆下线、传片、翻片、倒片、出厂过程实现全自动化运行,可以显著提升晶圆制造的效 率和良率。


核心技术方面,传片设备的关键技术在于自动化控制,目前公司已经实现自研 和量产。


公司针对市场对 EFEM 产品的需求开发 EFEM 产品及市场上不同客户、不同工艺制程的需求完善 EFEM 产品线的集成电路制造晶圆工艺设备前端模块开发项 目已经开展,目前正处于研究阶段。 公司进入晶圆传片设备前,该领域的市场份额主要由国外厂商主导,以瑞斯福 公司和平田公司为代表,国内厂商的占比份额极低。公司进入该细分领域后,逐步 研发开发出三代晶圆传片设备,并从研发实验阶段逐步进入量产。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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