【国金证券】国产直写光刻设备龙头.pdf
1 直写光刻引领者,PCB&泛半导体双轮驱动
1.1 专注直写光刻应用,产品升级迭代
国产直写光刻设备领军企业。芯碁微装成立于 2015 年 6 月 30 日,创立之初即聚 焦于微纳直写光刻技术,2021 年 4 月公司登陆科创板,同年在合肥市高新区建成 3.5 万平米的生产研发办公一体的智能化基地;2023 年 7 月,公司第 1000 台设 备发货,8 月定增推进 PCB 阻焊层设备、IC 载板及类载板设备产业化和关键系统、 零部件研发,带动高端产能释放,不断提升公司竞争实力。公司主要产品包括 PCB 直接成像设备及自动线系统、泛半导体直写光刻设备及自动线系统、其他激光直 接成像设备,产品功能涵盖微米到纳米的多领域光刻环节。目前公司累计服务客 户超 400 家,包括鹏鼎控股、深南电路、健鼎科技等行业龙头企业,并与多家上 市公司签订了战略合作协议。
领衔 PCB 直写曝光设备。PCB 产业持续向高密度、高集成、细线路、小孔径等方 向发展,对曝光设备性能要求不断提升。近年来公司一方面不断提升 PCB 线路曝 光和阻焊曝光领域的技术水平,在最小线宽、产能、对位精度等设备核心性能指 标方面加速升级迭代,业务范围从单层板、多层板、柔性板等 PCB 中低阶市场向 类载板、IC 载板等高阶市场拓展。另一方面,公司不断提升 PCB 阻焊产品性能,阻焊产品产能得到大幅提升,迅速替代传统阻焊曝光机,全面覆盖 PCB 各细分产 品市场。公司凭借性价比及本土服务优势脱颖而出,市场份额率快速增长。
泛半导体直写光刻设备产品布局丰富,业务注入新动力。公司泛半导体领域产品 可应用于 IC、MEMS、生物芯片、分立功率器件等制造、IC 掩膜版制造、先进封 装、显示光刻等环节,应用场景不断拓展。 1)在 IC 载板领域,MAS6 系列最小线宽达 6μm,2022 年 11 月公司载板设备成 功销往日本市场。公司目前已储备 3-4um 解析力的 IC Substrate,技术指标比肩 国际龙头企业; 2)在晶圆级封装领域,公司 WLP 系列产品可用于 8/12 英寸集成电路先进封装领 域,包括 Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP 和 2.5D/3D 等先进封装形式; 3)在制版光刻机领域,随着半导体制造制程节点演进,半导体掩膜版图形尺寸及 精度逐步提升,目前主流制程在 100-400nm 工艺区间,公司将尽快推出量产 90nm 节点制版需求的光刻设备以满足半导体掩膜版技术的更新迭代; 4)在新型显示(Mini/Micro LED)领域,直写光刻机技术正逐步取代传统底片 曝光技术。公司实施以点带面策略,以 NEX-W 机型为重点,切入客户供应链,推 动该领域内的市场销售放量; 5)在引线框架领域,公司实行大客户战略,利用在 WLP 等半导体封装领域内的 产品开发及客户资源积累,推动蚀刻工艺对传统冲压工艺的替代; 6)在新能源光伏领域,电镀铜作为光伏去银降本重要技术,曝光设备空间广阔, 公司在该领域拥有相关设备包括 SDI 系列/SPE 系列,在 2023 年已分别发运光伏 龙头企业、海外客户端,设备的成功交付标志公司在光伏太阳能电池技术领域应 用不断成熟并获得国内外光伏企业客户认可。
1.2 股权架构稳定,股权激励彰显发展信心
董事长为实际控制人,股权结构集中。截至 2023 年三季度,董事长程卓直接持 有公司 27.99%的股份,同时通过亚歌半导体间接持有公司 2.24%股份,为公司的 第一大股东、实际控制人。第二大股东亚歌半导体为员工持股平台,持有公司 9.59% 股份。核心技术团队经验丰富,高筑技术壁垒。公司总经理方林、总工程师何少 锋深耕微纳直写光刻研发十余年,带领公司产出一系列国内领先的可应用于 PCB 和泛半导体领域的直写光刻设备;首席科学家 CHEN DONG 拥有全球一流光学仪器 和半导体设备厂商工作经验,可为公司提供前沿技术指导。
员工持股+股权激励,核心团队与公司利益深度绑定。公司管理层和核心技术人 员均通过员工持股平台亚歌半导体间接持有公司股份,实现与公司利益绑定。 2022 年激励考核目标为,以公司 2021 年营收为基数,2022-2024 年营收增长不 低 于 45.00% , 100.00% , 170.00% (对应营收 7.13/9.84/13.28 亿 元 , yoy+45%/38%/35%),或以公司 2021 年净利润为基数,2022-2024 年净利润增长不 低于 35.00%,80.00%,135.00%(1.43/1.91/2.49 亿元,yoy+35%/33%/31%)。此 次股票期权激励计划首批激励对象涉及员工数量为 206 人,占当时公司全体员工 比例 57.06%,授予股票期权的行权价格为每股 25.97 元,激励幅度较大。股权激 励计划的制定凸显公司对未来成长信心充足,同时发挥了对员工的保障和激励作 用,促进共同发展。
1.3 营收利润保持高增,持续研发驱动长期成长
营收与归母净利润持续增长。公司 2019-2022 年营业收入年均复合增速达 47.74%。 2023 年 Q1-Q3 公司实现营业收入 5.24 亿元,同比增长 27.30%;归属于上市公司 股东的净利润 1.18 亿元,同比增长 34.91%,主要由于公司全力保障生产经营、 加大产品开发及客户资源积累、持续开拓市场,销售收入持续增长。
盈利水平维持高位,期间费用率管控良好。公司 2019 年度、2020 年度、2021 年 度、2022 年度和 2023 年 1-9 月综合毛利率分别为 51.22%、43.41%、42.76%、 43.17%和 42.83%,主要由于产品不断推出带来的产品平均销售价格的波动。期间 费用率水平控制良好,2023 年 1-9 月销售费用率有所上升,原因是公司加大海外 及国内市场开拓导致代理、差旅招待等费用增加。
PCB 与泛半导体业务齐头并进,持续拓展海外业务。2022 年公司 PCB 业务收入 5.27 亿元,占比 80.78%。近年来公司不断提升 PCB 曝光设备性能,品牌知名度 和市占率逐步提升。公司不断升级泛半导体直写光刻设备,成长空间得到拓展, 2022 年泛半导体业务营业收入 0.96 亿元,泛半导体业务占比由 2019 年的 1.04% 提升至 2022 年的 14.66%。毛利率方面,泛半导体产品毛利率较高,基本维持在 60%以上水平,我们预计随着泛半导体业务营收占比提升,公司综合毛利率将持 续优化。
高研发投入加快产品迭代,构筑强大技术竞争壁垒。公司持续增加研发投入,2023 年 1-9 月研发投入 6176.38 万元,占营业收入比例 11.79%。公司通过内部培养和 外部引进的方式形成了深厚的人才储备,截至 2022 年末公司研发人员 178 人, 占比达 37.79%。公司科学家团队具备多年半导体设备开发经验,曾任职于蔡司、 科天半导体等全球半导体知名厂商,具有深厚的专业背景及产业积累。
2 PCB 光刻设备:中高端市场前景广阔,国产替代大有可为
2.1 直接成像技术优势显著
曝光设备是 PCB 制造关键设备。在 PCB 制造领域,制造流程主要包括开料、表面 处理、CAM 设计、线路层曝光、显影、蚀刻、阻焊层曝光、切割、包装出厂等。 线路层曝光和阻焊层曝光均涉及曝光设备。其中,根据成像原理不同,分为传统 曝光设备和直接成像设备。
直写光刻为直接成像设备核心技术。直接成像设备采用高速实时动态面扫描的直 写技术,利用大功率紫外激光或 LED 光源,通过高效集光系统和匀光系统,照射 在数字微镜器件(DMD)上,通过数据链路实时产生动态图形,然后动态图形通过 高精度、低畸变的投影曝光镜头直接投影至覆有感光材料的基材上,实现高达几 百万束光同时进行扫描曝光,通过空间面扫描和无缝拼接技术,高效实时地形成 曝光图形。
技术分型对应工艺环节,直接成像适应不同层级曝光。根据使用发光元件的不同, 直接成像可进一步分为激光直接成像(LDI)以及非激光的紫外光直接成像 (UVLED-DI)。LDI 的光由紫外激光器发出,主要应用于 PCB 制造中线路层的曝光 工艺; UVLED-DI 的光是由紫外发光二极管发出,主要应用于 PCB 制造中阻焊层 的曝光工艺。线路层曝光对曝光的线宽精细度、对位精度具有较高要求,而防焊 层曝光对产能效率和线路板表面质量具有较高要求。两种技术难度接近,侧重点 不同,能够满足不同工艺环节的生产需要。
直接成像技术优势显著,中高端应用加速拓展。与传统曝光技术相比较,直接成 像设备在光刻精度、对位精度、良品率、环保性、生产周期、生产成本、柔性化 生产、自动化水平等方面具有优势。随着 PCB 下游市场向着集成化、轻量化演变, 产品对曝光设备的要求日渐提升。直写光刻技术水平不断提升,直接成像设备成 本不断降低,在需求不断增长的多层板、HDI 板、柔性板以及 IC 载板等中高端 PCB 产品制造中已经得到了广泛的应用。
2.2 中高端市场打开成长空间
PCB 市场保持增长,长期趋势向好。据 Prismark 数据,2022 年全球 PCB 产值为 817.41 亿美元,同比增长约 1%;2022 年中国 PCB 产值 435.53 亿美元,占全球的 53%。中长期来看全球 PCB 行业增长趋势依然不变,据 Prismark 数据,预计 2022- 2027 年全球 PCB 产值 CAGR 约为 3.8%,增长保持稳健。随着无线通信、服务器、 数据存储及新能源和智能驾驶以及消费电子等领域需求的持续拉动,叠加贸易争 端等因素,全球 PCB 产业往中国转移态势明显。
需求拉动投资,下游厂商固定资产增速较快。伴随着 PCB 市场规模稳步提升,下 游厂商扩产投资动力足。据前瞻产业研究院数据,2018-2022 年中国 PCB 制造行 业前十大上市企业固定资产复合增速达 17.65%,高于 PCB 市场规模复合增速。
高端需求占比提升,技术替代空间广阔。PCB 产品目前主要分为单面板、双面板、 多层板、HDI 板、柔性板以及 IC 载板等类型,不同类型的产品对制造过程中的曝 光精度(线路最小线宽)要求不同,单面板、双面板等传统低端 PCB 产品的最小 线宽要求相对较低,多层板、HDI 板与柔性板等产品对最小线宽要求较高。据 Prismark 数据,2021-2026 年以 HDI/IC 载板为代表的中高端 PCB 产品 CAGR 将达 7.18%/9.00%,而传统中低端单双面板 CAGR 为-2.65%。中国 PCB 市场目前高端产 品占比较低,据亿渡数据,2021 年封装基板、HDI 板、柔性板合计占比仅约 36%, 高端产品替代空间巨大。据 Prismark 预测,预计到 2025 年 HDI、柔性板、类载 板等占比将提升至 52.6%。
高端 PCB 产品对曝光精度要求提升。随着下游电子产品向便携、轻薄、高性能等 方向发展,PCB 产业逐渐向高密度、高集成、细线路、小孔径、大容量、轻薄化 的方向发展,产品结构不断升级。中高端 PCB 产品的最小线宽要求较高,IC 载板 是近年来兴起的新型高端 PCB 产品,其对最小线宽具有最高的技术要求。据台湾 电路板协会(TPCA),预计 2023 年中高端 PCB 产品的曝光精度要求相较 2019 年 将明显提升,其中多层板最小线宽从 40μm 提升至 30μm;HDI 板最小线宽从 40 μm 提升至 30μm;柔性板最小线宽从 20μm 提升至 15μm;IC 载板最小线宽从 8μm 提升至 5μm。 直接成像设备适应高端化趋势。使用曝光底片(银盐胶片)的传统曝光设备能够 实现的最小线宽一般约为 50μm,无法达到上述中高端 PCB 产品大规模产业化制 造中的曝光精度需求。据公司招股说明书,直接成像设备在 PCB 产业化生产中能 够实现的最小线宽已达 5μm,能够满足中高端 PCB 的实际生产需要。
阻焊层应用占比提升,直写光刻快速渗透。在 PCB 领域,除用于 PCB 线路层的曝 光工艺,直写光刻设备在 PCB 阻焊工艺中也具备良好的应用前景。近年来,随着 消费电子、5G 通讯以及新能源汽车等产业的快速发展,使得半导体器件向小型化、 精密化发展,推动 PCB 产品不断高端化升级。PCB 焊盘阻焊桥制作空间减小,对 阻焊层曝光的精度要求随之提升,阻焊层曝光精度要求提升至 40/70μm 水平。 在该领域,传统的菲林绿油曝光精度难以满足要求,会因各种曝光不良降低良品 率。而直写光刻设备能够满足阻焊层断提升的精度要求,为市场渗透提供了机遇。 规模增长技术替代双轮驱动,直接成像设备保持增长。据 QY Research 数据,预 计 2023 年全球 PCB 市场直接成像设备销售额约为 9.16 亿美元,yoy+4.9%;其中,中国销售额约为 4.94 亿美元,yoy+6.9%。随着国内 PCB 产业规模的不断增长, 叠加 PCB 需求高端化催生现有 PCB 曝光设备的更新换代,直接成像设备替代现有 传统曝光设备需求强劲。
直接成像设备技术门槛较高,国产设备厂家稀缺。全球范围内,目前行业中以色 列 Orbotech、日本 ORC、日本 ADTEC 等国际厂商占据主导,在技术水平、产业规 模上处于领先地位。国产厂商望凭借设备性能、性价比及本土服务优势加速实现 对国外设备的进口替代。芯碁微装 2021 年直接成像设备位居全球 PCB 市场直接 成像设备销售收入第三名,2019-2021 年市占率分别为 4.05%/5.54%/8.10%,市 占率呈稳步提升趋势,仍有较大的国产替代空间。
2.3 芯碁微装产品矩阵不断完善
拓展优质客户资源,积极开拓海外市场。据公司公告,公司 2022 年新增 PCB 龙 头企业鹏鼎控股订单,实现 PCB 客户百强全覆盖。此外,公司凭借设备性能、性 价比及本土服务优势,公司深化了与生益电子、胜宏科技、定颖电子、沪电股份 等客户的合作,软板、类载板、阻焊等细分市场表现优异。随着下游客户高端 PCB 投产项目的推进,公司在 PCB 领域的营收有望继续保持高增长。据公司投资者关 系活动报告,海外策略为近两年公司最重要的战略之一,公司正在筹划设立泰国 子公司,目前进展顺利。 产品矩阵全面覆盖,顺应高端化趋势。针对线路层曝光,公司推出多系列产品覆 盖下游不同类型中高端 PCB 生产需求。MAS 系列应用于除 IC 载板外各类 PCB 产 品线路曝光中,最小线宽可达 12um;RTR 系列主要用于柔性板的卷对卷成像。针 对阻焊层曝光,公司推出 NEX 系列主要引用于 PCB 的阻焊层曝光。据公司定增公 告,公司不断提升 PCB 阻焊产品性能,产能得到大幅度提升,能够迅速替代传统阻焊曝光机。阻焊层高阶 NEX60 系列可应用于多波长阻焊,每小时产能达 300 面。 此外,针对 PCB 黄光制程,公司推出高产能、占地尺寸小的高性能 LDI 设备 FAST 系列;DILINE 系列能为所有领域的 PCB 客户提供全制程图像转移解决方案。
公司产品竞争力强,国产替代加速。对比国内外友商,在最小线宽接近的线路层 曝光设备中,公司设备在对位精度等技术指标上接近国际领先产品水准,在产能 效率方面领先大部分国内厂商,产品竞争力强。
核心部件自主研发,定增落地丰富产业布局。在关键零部件核心技术攻关方面, 公司攻坚克难,联合国内外顶尖科研力量,努力实现对高精度运动平台开发项目、 先进激光光源、高精度动态环控系统、超大幅面高解析度曝光引擎、半导体设备 前端系统模组(EFEM)、高稳定性全自动化线配套、基于深度学习算法的智能化直 写光刻系统等领域进行深度研发,助力实现公司关键子系统、核心零部件自主可 控。定增募投项目落实与建成后将加强公司供应链自主可控能力,进一步降低直 写光刻设备生产成本,拓宽直写光刻核心技术护城河,并丰富公司产业链布局, 进而提高公司市场核心竞争力。
3 泛半导体设备:先进封装势不可挡,直写光刻应用场景广泛
3.1 先进封装重要性日益提升,直写光刻设备大有可为
终端应用升级推动先进封装高速发展。摩尔定律从 1965 至今经过几十年发展已 逐渐放缓,目前仅个别厂商仍在继续推进先进制程。先进制程每升级一代,芯片 设计成本大幅提升,5nm 节点芯片设计成本超过 5 亿美金。后摩尔时代,SoC 和 SiP 是延续和超越摩尔定律的重要途径,也是众多代工厂/IDM/OSAT 厂商关注的 焦点。AI、HPC、智能驾驶、MR 等终端应用带来对芯片的高算力、高带宽、低延 迟、低功耗、低成本等需求,驱动先进封装高速发展。
先进封测市场占比迅速增加。据市场调研机构 Yole,先进封装市场规模将从 2022 年的 443 亿美元增长到 2028 年的 780 亿美元,CAGR 为 10%,2022 年最大市场是 移动和消费者领域,占总收入的 70%以上,伴随汽车及电信与基础设施行业发展, 预计到 2028 年移动和消费者领域份额将下降至 61%,汽车及电信与基础设施将 成为增长最快的市场,CAGR 分别为 17%和 10%。2022 年先进封装占全球封装市场 的份额约为 47.20%,预计 2025 年占比将接近于 50%。根据 Theinsightpartner 数据,预计 2028 年先进封装占全球 IC 封装市场超 60%。中国市场中先进封装占 比低于全球水平,2022 年为 38%,自 2014 年以来与全球市场差距正在逐步缩小。
倒装为目前主流,2.5D/3D 封装高速增长。2021 年 FCBGA 和 FCCSP 占比分别为 33.69%和 19.76%,合计占比超 50%。其次为 2.5D/3D 封装,2021 年占比为 20.57%, 主要由台积电供应。在各封装形式中,2.5D/3D 封装的增速最快,2021-2027 年 CAGR 达 14.34%,增量主要由 AI、HPC、HBM 等应用驱动,根据 YOLE 数据,预计 到 2028 年,倒装、2.5D/3D、SIP 技术的市场份额合计将超过 90%。
先进封装中,光刻机主要用于倒装(FC)的凸块(Bumping)、重分布层(RDL)、 2.5D/3D 封装的 TSV 等步骤。光刻工艺在封装中主要用于金属电极接触,在 Bumping pitch、RDL L/S 尺寸不断减小的情况下,对封装用光刻设备的更小线宽 处理、工艺精度提出了更高要求。在凸块制作过程中,光刻主要应用于互连和凸 块工艺流程。RDL 是先进封装的关键技术,用于二维平面内的电路连接和信号传 输。凸块用于连接 die 和基板,RDL 则作为导线连接凸块和芯片上的输入/输出垫 (I/O Pad,一种电气连接器件,用于建立芯片和基板间的电气连接)。TSV 作用 是连接多个芯片,目前主要采用硅基材料制造。通过在 DRAM、CPU、SoC 等芯片之 间引入硅中介层,可以实现高速运算和数据交流,同时降低功耗,提高效率。
直写光刻在先进封装领域应用愈发广泛。半导体领域主流光刻技术为掩膜光刻, 其中最先进的是投影式光刻,在最小线宽、对位精度等指标上领先直写光刻。但 数字直写无掩膜光刻(LDI)可以通过激光在印刷板上写入图案,不需要使用传统 的光掩膜,提高了生产效率和印刷精度,并降低了成本。掩膜光刻中的掩膜需要 更新且制作时间较长,在对准灵活性、大尺寸封装及自动编码等方面存在一定的 局限。因此,近年激光直写光刻技术在晶圆级封装等先进封装领域应用愈发广泛。 海外厂商引领高端光刻市场。目前光刻精度在5um以下的,多采用掩膜光刻技术, 5um 以上多采用迭代更快、成本更低的直写光刻技术。封装用掩膜光刻技术主要 厂商以日本 ORC、美国 Rudolph 等日本、欧美地区企业为主,国内上海微电子参 与竞争,激光直写方面,日本 SCREEN、USHIO,国内芯碁微装等泛半导体光刻设 备厂商已经成功研制了用于 IC 先进封装的激光直写光刻设备。 封装材料方面,封装基板——集成电路封装关键载体。封装基板作为芯片封装核 心材料,一方面保护、固定、支撑芯片,增强芯片导热散热性能,保证芯片不受 物理损坏,另一方面封装基板的上层与芯片相连,下层与 PCB 相连,从而实现电 气和物理连接、功率分配、信号分配,以及沟通芯片内部与外部电路等功能。IC 载板与芯片之间存在高度相关性,不同的芯片通常需要设计专用 IC 载板与之配 套。IC 载板在中低端封装中占材料成本的 40-50%,在高端封装中占比更高。根 据 TECHCET,2022 年全球半导体封装材料市场规模为 261 亿美金,预计到 2027 年将增长至300亿美金。其中封装基板已成为半导体封装材料中占比最高的材料, 份额超过 50%。
直写光刻设备在 IC 载板制造中不可或缺。根据和美精艺招股说明书,IC 载板的 制造的主流工艺流程为发料烘烤、压膜、曝光、显影、镀铜、去膜、蚀刻、AOI、 压合、钻孔、PTH、防焊、镀金、成型、OSP、终检。其中,IC 载板的曝光过程即 用激光扫描的方法直接将图像在基板上成像,此工艺需要使用直写光刻设备。
服务器、存储和 AI 是先进封装基板需求增长重要驱动力。以数字技术为核心驱 动的第四次工业革命带来数据量井喷式增长。数据中心作为承载各类数字技术应 用的物理底座,产业赋能价值逐步凸显。根据 Dell'Oro Group 最近报告,2022 年全球数据中心资本支出同比增长 15%达到 2410 亿美金,预计 2027 年全球数据 中心资本支出预计将达到 5000 亿美元。算力时代,高性能计算芯片和存储是服务器升级迭代核心,先进封装是高性价比提升芯片整体性能的重要方式,先进封 装渗透率持续提升大势所趋,进而驱动先进封装基板需求持续向上。
算力时代,高性能计算及 AI 等为 ABF 载板注入增长强劲动力。从 ABF 载板下游 市场规模来看,PC 仍是 ABF 载板用量最大的下游市场,但服务器/转换器、AI 芯 片及 5G 基站芯片 ABF 用量增速更快。近年来高性能计算、AI 为 ABF 基板注入增 长强劲动力。根据 Prismark,2021 年全球 ABF 载板市场规模约 70 亿美金,到 2026 年有望增长至 121 亿美金,CAGR 11.6%。
服务器用 ABF 载板量是 PC 的 9-10 倍。根据味之素和 IBIDEN,服务器主控芯片 所需的 ABF 载板层数是 PC 的 2.5-3.5 倍,ABF 载板的面积是 PC 的约 3.6 倍,因 此服务器主控芯片 ABF 载板需求面积将是 PC 的 9-10 倍。从 IBIDEN 半加成法产 品面积预测我们也可以看到服务器产品需求未来几年将成为增长的主要驱动力。
行业增长空间广阔,封装基板企业积极扩产,直写光刻设备厂商有望受益。行业 增长趋势高确定性情况下,2018 年起包括奥特斯、揖斐电等在内的 IC 载板厂商 纷纷进行扩产。2021-2022 年全球 ABF 扩产投资规模达到 155 亿美金,其中中国 大陆投资规模排名第一占比达到 46%,我们看到兴森科技、深南电路等公司积极 投建封装基板项目,紧抓封装基板国产化机遇。IC 载板对线路层曝光精度、稳定 性要求较高,同时需满足大规模产业化生产的产能要求,根据芯碁微装募集说明 书,在 IC 载板及类载板领域,直写光刻技术为主流技术,我们认为相关设备厂 商将受益于封装基板企业扩产趋势。
引线框架是封装材料中仅次于封装基板的第二大封装材料,蚀刻工艺成为未来发 展的主要方向。引线框架生产的工艺流程中,传统冲压工艺目前仍具有较为广泛 的应用,但随着智能手机、可穿戴设备等终端产品的小型化、高集成化发展,封 装材料向高密度、高可靠性、高散热、低功耗、低成本等方向演进,对曝光的精 度及灵活性要求不断提升。传统冲压工艺由于精度相对较低且无法生产超薄产品, 无法适应当前集成电路精细化发展带来的多脚位和轻薄化封装要求,蚀刻工艺成 为引线框架未来发展的主要方向。
引线框架市场规模持续增长,直写光刻设备受益。全球半导体封装行业快速发展 下,引线框架市场需求也呈现出持续增长趋势。根据我国集成电路材料产业技术 创新联盟(ICMtia)、SEMI 数据,2021 年全球引线框架市场规模约 38.2 亿美元, yoy+20.13%,预计到 2023 年将增长至 39.9 亿美元;2021 年我国引线框架市场规 模约为 80.3 亿元,yoy+20.39%,预计 2022 年将增长至 83.6 亿元。
3.2 新型显示技术持续渗透,直写光刻必不可少
OLED 是通过载流子注入和复合导致发光的现象,具有自发光的特性。它采用非常 薄的有机材料涂层和玻璃基板,其原理是用 ITO 透明电极和金属电极分别作为器 件的阴极和阳极,在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子 和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光 层中相遇,形成激子并使发光分子激发,后者经过辐射而发出可见光。
2023Q3 OLED 面板出货量同比增长 14%。DSCC 数据,2023 年 Q3 OLED 面板出货量 较去年增长 14%(环比增长 18%),达到 2.05 亿片,展现去库存化阶段积极信号, 其中 OLED 智能手机出货量环比增长 12%(同比增长 25%),显示器用、平板用 OLED 面板出货量呈现增长,Omdia 数据显示,2027 年预计出货量大 12.2 亿片。
2027 年全球 OLED 面板市场规模将达 577 亿美元。据 Omdia 数据,2022 年全球 OLED 面板市场规模 433 亿美元,其中智能手机占比 73%,预计 2027 年市场规模 将达 577 亿美元。从下游结构来看,2023 年采用 OLED 面板的智能手机占比将超 过 50%,而在电视、笔电市场、平板等应用渗透均不到 3%,增长空间较大。DSCC 预计,2023 年 OLED 智能手机出货量总计将达到 5.85 亿部,较 2022 年有所下滑, 2024 年预计恢复新高。伴随着 OLED 面板产业往国内转移,预计未来 3-5 年国内 OLED 产能进入快速释放期。
画质升级,Mini LED 为显示技术新星。Mini LED 是一种结合了 LCD 与 OLED 优势 的新一代显示技术,通过内置大量微小的 LED 灯珠,以分区域单独调光的方式, 达到最佳显示效果。显示屏幕分区越多,越能够精细地控制背光区域的明灭,从 而使得画面明暗层次更加分明,最终呈现出更高的亮度、更高的对比度、更自然 的色彩。具有与 OLED 匹敌的点控光优势,又具有 OLED 所缺失的亮度高和寿命长 的优势,从而被视作显示技术的明日之星。
立足技术和性能优势,Mini LED 有望进入千亿民用市场。Mini LED 应用于直接 显示和背光两大场景,在直接显示领域,Mini LED 作为小间距显示屏的升级产 品,对应的 LED 芯片尺寸在 0.08-0.20mm,可用于 RGB 显示屏,逐渐替代传统的小 间距等超大尺寸显示方案,未来市场空间广阔。背光领域,采用 Mini LED 背光 技术的 LCD 显示屏在亮度、对比度、色彩还原等方面远优于普通 LED 做背光的 LCD 显示屏,在平板、笔电、电视等中大尺寸显示方面有成本优势,量产在即。根据 TrendForce,2023 年,Mini LED 背光应用产品的出货量将从 2022 年的 1700 万 台左右增长至 2100 万台左右。
Micro LED 是 LCD 和 OLED 之后的新一代显示技术。Micro LED 是 LED 薄膜化、 阵列化、微缩化技术的产物,较主流及同类显示产品,Micro LED 显示具有“自 发光、高效率、低功耗、高集成、高稳定性、全天候工作等优良特性”,画质与能 耗优势显著,它更进一步将我们目前所见的 LED 尺寸微缩至 100um 以下,是原 本 LED 的 1%,甚至未来有望达到 10um 以内,应用领域主要面向高清显示,包括 P0.9、P0.6、P0.3 及以下高清显示屏/电视,甚至 AR/VR 等更高清晰度的显示。 未来商显、消费电子及高密度集成半导体信息应用前景开阔,是下一代主流显示 技术的重要选择,也被誉为是面向未来的“终极显示技术”。
技术持续突破,有望开启下一个十年周期。受制于制造成本高、关键技术未突破 等因素,Micro LED 暂未实现大规模量产,2023 年 Micro LED 市场产值的成长动 能仍主要来自大型显示屏,整体 Micro LED 市场规模有望从 2022 年约 1,400 万 美元成长至约 3,200 万美元,2024 年穿戴装置将在开始量产后,成为推动 Micro LED 市场产值成长动能。展望 2026 年,随着技术与成本进一步成熟,扩增实境、 车用显示有望进入发展的快车道,带动 Micro LED 芯片需求增长。在成本显著下 降的基础上,2027 年智慧型手机将为 Micro LED 提供应用的机会。预估 2027 年整体 Micro LED 市场产值规模可达 12.44 亿美元,年复合成长率达 146%。Micro LED 道路宽阔,应用前景值得期待。 据高工 LED 不完全统计,2022 年,针对 Mini/Micro LED 的投资超过 700 亿元规 模,基本延续了 2020-2021 年的投融资热潮。越来越多的面板企业和 TV 厂商入 局 LED,并加大对新一代 LED 技术的投资布局力度。未来两三年,LED 行业将迎 来新一轮产业调整,Micro LED 将开启 LED 下一个黄金十年,MOCVD 设备需求有 望获取新推动。
目前产业化较为成熟的是 MiniLED+LCD 背光技术,相较于 OLED 面板,该技术能 够在实现更轻更薄的情况下达到媲美 OLED 面板的显示效果,且在显示亮度、成 本方面更具优势。根据 Omdia 数据,预计到 2026 年 Mini-LED 背光 LCD 终端产品 出货量将增长至 3,590 万台,其中高端电视的出货量将由 190 万台增长至 2,760 万台,电视显示面板面积较大,将有效拉动对 Mini-LED 产品的市场需求。
平板显示(FPD)工艺流程包括衬底准备,光刻,沉积,退火,组装。其中,光刻 是将电路图案投影到衬底上。以 OLED 制造为例,涉及两个与直写光刻有关的需 求,1)ITO 阳极的图形化工艺,OLED 的阳极为 ITO 透明电极,制造的第一步是 将 ITO 集成到玻璃基板上,工艺流程与 IC 制造类似,其中曝光部分使用直写光刻或掩膜光刻;2)有机发光层蒸镀工艺,为了将有机材料镀在空穴传输/注入层 上,可使用喷墨打印或蒸镀工艺,后者为产业化应用中的主流,需要高精度掩膜 版将有机材料蒸镀在指定位置,这需要直写光刻制版。因此,伴随新型显示下游 终端的蓬勃发展,直写光刻设备在该领域具备广阔的应用市场空间。
3.3 光刻:掩膜版制造重要环节
掩膜版类似于“底片”,是下游产品实现批量生产的关键。掩膜版(Photomask), 又称光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等,是下游行业产品制造过程中的图形 转移用的高精密工具,功能类似于传统照相机的“底片”。主要应用于半导体芯 片、平板显示、触控、PCB 等,其中半导体掩膜版占比最高,达 60%。
光刻工序是决定掩膜版质量的最重要的环节,光刻机是光刻技术的集中载体。掩 膜版的工艺流程分为图形设计、图形转换、图形光刻、显影、蚀刻、脱模、清洗、 尺寸测量、缺陷检查、缺陷修补、清洗、贴膜、检查、成型、出货等步骤,其中 光刻工序是通过光刻机进行激光光束直写完成客户图形曝光,是决定掩膜版质量 的最重要的环节。
半导体掩膜版参数要求较高,芯片 3D 化趋势与工艺制程进步带来光刻机升级需 求。半导体掩模版在最小线宽、CD 精度、位置精度等重要参数方面,均显著高于 平板显示、PCB 等领域掩模版产品。半导体器件和结构是通过生产工艺一层一层 累计叠加形成的,芯片制造最关键的工序是将每层掩模版上的图案通过多次光刻 工艺精准地转移到晶圆上,从 28nm 到 14nm 所需的光罩数量增加了近 1/4,进入 10nm 后甚至达到了倍增,带来光刻机升级需求。
高清化与大型化驱动显示用掩膜版技术要求提升与面积扩大,推升直写光刻设备 需求。手机、平板电脑等移动终端向着更高清、色彩度更饱和、更轻薄化发展, IHS 预测,未来显示屏的显示精度将从 450PPI(Pixel Per Inch,即每英寸像素) 逐步提高到 650PPI 以上,对平板显示掩膜版的半导体层、光刻分辨率、最小过 孔、CD 均匀性、套合精度、缺陷大小、洁净度均提出了更高的技术要求。与此同 时,电视尺寸趋向大型化,使得国内面板基板逐步趋向大型化,推动掩膜版产品 尺寸向大型化发展,在高技术要求与大型化下,对光刻机亦有升级需求。
3.4 光伏电镀铜工艺降本效果显著,直写光刻机为关键设备
直写光刻机可用于光伏电镀铜方案中,在降本需求下优势明显。银浆成本高昂使 得业内厂商持续开发“减银降本”的技术方案,HJT、TOP-Con 等更高效的光伏电 池技术正处于快速产业化导入阶段。由于光伏产业的大批量生产及成本敏感特性, 该领域内对产能效率指标的要求较为突出。光伏电镀铜工艺的技术原理是在制绒 与 PVD 溅射工艺后,使用直写光刻技术曝光,替代丝网印刷工艺,实现图形化和 金属化,该方案采用铜替代全部金属银浆,从而在根本上解决材料成本高的问题, 降本效果显著。
客户资源优质。芯碁微装已进入龙头企业供应链,下游相关厂商扩产均较为明确, 我们认为公司与 PCB 厂商的合作已有多年历史,有望加深在封装材料如 IC 载板 方面的合作: 1)IC 载板及相关产品领域,公司已与行业内多家知名企业建立合作伙伴关系。 其中包括全球PCB产值排名前十的健鼎科技以及深南电路、胜宏科技、景旺电子、 和美精艺、金禄科技等,其中深南电路 2022 年规划高阶倒装芯片用 IC 载板产品 制造项目总投资 20.16 亿元,年产高阶倒装芯片用 IC 载板约 40 万平方米,和美 精艺 2022 年规划富山 IC 载板生产基地建设项目总投资 30 亿元,规划 IC 封装基 板产能 70 万平方米/年,高密度电子电路板产能 200 万平方米/年; 2)引线框架领域,公司产品已进入立德半导体和龙腾电子在内的多家厂商。立 德半导体是一家具有 300 余项专利的半导体封装材料生产商,而龙腾电子则专注于多规格引线框架的生产。随着新能源汽车、物联网等领域的发展以及半导体封 装材料国产化的推进,公司相关产品增长潜力较大。 芯碁微装 IC 载板直写光刻机加工精度及产能效率指标领先,公司技术储备雄厚。 最小线宽性能方面,芯碁微装与江苏影速及以色列 Orbotech 的产品处于同一竞 水平。芯碁微装的产品在最小线宽达到 8μm 的条件下,每小时可处理 120 片, 优于江苏影速、天津芯硕。2023 年,芯碁微装推出新型 MAS10 产品,专为 IC 载 板的线路曝光流程而设计,公司已开发具备 3-4μm 解析能力的 IC Substrate 技 术,与国际领先企业的技术水平相当。
在晶圆级封装领域,公司 WLP 系列产品制程工艺具有相对优势。其覆盖了 Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP 以及 2.5D/3D 等多样化封装技术,展示了其广 泛适用性。该系列产品采用多光学引擎并行扫描技术,并集成自动套刻、背部对 准及智能纠偏等高级功能,确保封装品质卓越。WEE/WEP 功能的融合为微电子封 装领域的精密加工提供了关键支持,特别是在 RDL、Bumping 及 TSV 等关键制程 工艺上,其技术优势尤为显著。 公司 WLP2000 产品于 2022 年 9 月实现首台交付,该设备具备高分辨率、高产能、 全自动化等显著优势,可无缝集成客户产线中,以低至 2um 分辨率实现量产。客 户无需进行掩膜管理,降低了生产成本、缩短时间周期和减少工作量。模块化设 计可实现快速维保售后,更长寿命的激光器和更少的能源和耗材,降低了客户的 TCO,同时这也是国内首款专门为晶圆级先进封装量产应用的直写光刻设备,各 项性能指标已达国际先进水平。目前合作的客户有华天科技、盛合晶微等知名企 业,设备在客户端进展顺利,在做量产和稳定性测试。
功率器件与陶瓷封装领域,公司相关产品具有紧凑设计、宽广景深和快速响应速 度等突出特点。MLF 系列产品能够在各类基板上迅速精确构建复杂图案,对于要求精细特性和高度精准对齐的功率器件和陶瓷封装应用至关重要。此外,此系列 与干膜和光刻胶的高度兼容性进一步巩固其作为大规模生产设备的经济高效性。
新型显示领域,公司 LDW700 设备应用于 OLED 显示面板制造过程中的光刻工艺环 节,最小解析优于 7um,同时,紧跟 Mini/Micro-LED 领域的市场需求发展趋势, 充分利用公司在 NEX 系列产品及显示面板产业内现有的产业化经验及客户积累, 以 NEX-W(白油)机型作为重点推广产品,以点带面,对接更多的下游潜在客户 需求,推动产品系列的进一步丰富,为客户提供更多样化、差异化的产品组合, 推动该领域内的市场销售放量,NEX-W 系列是高性能直接成像防焊 DI 产品,采用 大功率曝光光源,结合高功率成像和高精度定位系统,适用于白油防焊油墨。为 MINILED 的 COB 和 COG,以及其他白油的防焊制程提供高产能、高精度、精细开 窗、小侧蚀和高反射率的解决方案。
引线框架方面,晶圆封装资源积累与大客户战略齐助力打通销售通道。公司 RTR 直接成像产品在引线框架制造及金属蚀刻等多个环节发挥重要作用,其卷式双面 同时曝光系统具有高分辨率、高对位精度及高产能等优势。该系统采用 DMD 技术 能够生产最小线宽达 8 微米的精细电路,同时确保线宽一致性和边缘平滑度,不 仅保障了产品的优质表现,还有效降低生产成本,增强公司竞争力。公司已经实 现了产品的产业化,并初步完成了客户导入。通过大客户战略和在 WLP 等半导体 封装领域的客户资源积累,公司推动了蚀刻工艺替代传统冲压工艺,促进泛半导 体领域收入的增长。
光伏领域量产线可实现最小线宽 15μm,且生产效率较高。在光伏领域,公司已 实现了实验室条件下满足 5μm 以下线宽的铜栅线曝光需求的直写光刻设备产业 化;提供量产线实现最小 15μm 的铜栅线直写曝光方案,产能达到 6000 片/小时、 对位精度±10μm,不但可以满足 HJT 的应用,也可满足 XBC 高效电池的高对位 要求,并支持 210mm 的整片和双半片光伏电池的制造。
(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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