半导体市场景气回归,单晶圆清洗机占据市场主流。根据 WSTS 数据,2017年全球半导体销售额已经超过 4000 亿美元大关,并维持高景气态势。从市场销售额来看,半导体设备作为产业链上游环节,整体的景气周期与半导体终端市场的周期基本同步,但周期性更强。半导体设备中超过八成是晶圆处理设备,整体市场处于巨头垄断模式。随着 集成电路 越来越先进,清洗步骤的影响也越来越大,约占整体步骤的33%。从清洗方案来说,单晶圆清洗取代批量清洗是先进制程的主流,反映在设备上就是单晶圆清洗机对槽式全自动清洗机的取代,2016年前者市场份额约为后者的四倍。兆声波清洗作为单晶圆清洗的一种,虽然效果好,但其由于均匀性和损伤性的问题一直阻隔其发展,而中国清洗设备公司独家开发的SAPS和TEBO技术很好的解决了这个难题。
 
集成电路制程与结构升级带动清洗机市场量价齐升。根据TMR数据,2017年全球清洗机设备市场份额约30亿美元,2015-2020CAGR预计为6.8%,整体呈现一个稳定增长的态势。市场增长的驱动力可以分为两部分,一方面根据摩尔定律,集成电路 晶体管 的线宽正在也会持续缩小,制程升级后清洗的频率需大幅提高,带来清洗设备量升;另一方面,为了进一步提高集成电路容量和性能,半导体结构开始3D化,此时清洗效果不能仅仅停留在表面,还需要在无损情况下清洗内部污染物,这带来了清洗设备的价升。技术进步的驱动力将长期存在,因此我们认为对于清洗设备市场的拓展将长期持续。
 
中国企业差异化技术业界领先,优质的研发团队和知识产权保护是基石。中国清洗设备公司相比国外巨头在规模、产品系列数和研发投入等的绝对值上有较大差距,但以盛美为代表的国内公司通过自我创新,实现了业界领先的差异化解决方案。在保持兆声波清洗效果好的优势前提下,有效地解决了清洗不均匀和晶片损伤的问题,在当前节点具备不输于国际大厂的工艺覆盖范围和清洗效果。同时公司聘请了多位产业界具备丰富经验的顾问和研究人员并拥有超过193个专利,保障未来公司良性发展。
 
市场空间较大,潜在客户订单充沛,清洗机覆盖国内最新制程。以盛美半导体为例,按我们的假设计算,若2020年盛美在单晶圆湿法清洗机的市占率能达到20%,整体的营收规模将达到4.48亿美元,未来发展的天花板很高。同时根据公司2018年5月的投资者会议,目前公司仅SAPS产品已有的客户2018/19年的清洗机需求量分别为136台和221台,若按照SAPS清洗机单台300万美元计算的话,潜在市场分别为4.08亿和6.63亿美元;如果按照目前的采购比例,2019年清洗机订单额有望接近一亿,这还不考虑TEBO和电镀铜设备的贡献。此外,盛美清洗机是国内唯一进入最新14nm产线验证的清洗设备厂商。
 
国产半导体清洗设备技术领导者值得重点关注。北方华创(002371)原有清洗设备产品线已基本覆盖了泛半导体领域,90nm-28nm产品均在中芯国际完成产线认证,完成对Akrion后进一步丰富产品线,尤其是批式清洗领域。盛美半导体(NASDAQ:ACMR)偏重于单片清洗设备,在兆声波清洗领域拥有多项核心专利和技术。我们认为两家公司未来将会显著受益国内半导体制造领域的资本投入,增长确定性较高。另外建议关注同样切入清洗设备领域的至纯科技(603690)。
 
风险提示:技术研发和推广不及预期;国家政策和资金扶持不及预期;技术和专利保护的不确定性;潜在客户产线建设进度不及预期。
 
 
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半导体市场景气回归,清洗设备重要性日益凸显
1   全球半导体设备投资热度不减,行业集中度持续提升
半导体产业整体景气回升,设备市场波动更敏感。半导体产业作为一个非常成熟的行业,具备较为明显的周期性。从半导体市场销售额的角度来看,2005年以来,全球半导体产业在2009,2012和2016年均开启了新一轮的景气周期。根据WSTS的数据,2017年全球销售额首次超过4000亿美元大关,同比增长22%。考虑到数据中心、人工智能、汽车电子、无人驾驶等主题对半导体的需求持续增长,2018年全球主要行业协会继续维持行业较高增速的判断。
 
 
根据半导体供应链和库存特点,上游对景气度的反馈相比下游通常存在放大效应。半导体设备作为产业链上游环节,整体的景气周期与半导体终端市场的周期基本同步,但波动性显著提高,如图1所示。主要的原因是景气度决定了下游工厂扩产进程,而半导体设备作为高投入(扩产成本约占80%)的长期资本(长期折旧摊销),订单的波动对景气度的变化较为敏感,因此对于半导体设备板块的投资需要把握景气周期的时间节点,顺势而为。
 
 
晶圆处理设备占据设备市场八成以上份额,且随着工艺升级有望进一步提高。半导体设备按不同工序可以分为晶圆处理设备、封装设备、测试设备和其他设备,其中晶圆处理设备由于技术最复杂,因此占据了市场80%以上的份额。按照摩尔定律,集成电路的精度和密度会越来越高,这对晶圆制造设备提出了更高的要求。一方面,技术上需要更先进的设备进行处理,这将反映在设备更高的单价上,如中芯国际向ASML购买的最新 EUV 光刻机一台就需要1.2亿美元;另一方面,随着工艺升级,多次曝光逐步取代单次曝光,另外在刻蚀机、清洗机等设备的数量和使用频率也将越来越高,这将反映在设备订单数量的提高。根据SEMI测算,2018年晶圆处理设备的份额将从17年的80.5%上升到81.8%。
 

 

 
半导体设备行业具有高资本密集、高专利壁垒、初期高投入低回报的特点,新玩家难以切入,因此在经过长期发展步入成熟期后,市场逐渐被美日荷等巨头公司垄断,这些公司普遍在早期成长阶段享受了半导体产业启蒙红利,而后续的技术护城河在高营收利润下越来越深。从2012年到2016年,全球半导体设备TOP5厂商名单基本没有发生变化。从各设备的垄断情况来看,光刻、PVD、刻蚀(Etch)等核心制造设备的TOP3市场份额均高于90%,后来者几乎没有生存空间;CVD和湿法处理设备垄断性相对较低,但TOP 3的市场份额也达到了70%-85%。
 
 
2  清洗环节重要性日益凸显,单片清洗设备成为主流
随着集成电路制程工艺节点越来越先进,对实际制造的几个环节也提出了新要求,清洗环节的重要性日益凸显。清洗的关键性则是由于随着特征尺寸的不断缩小,半导体对杂质含量越来越敏感,而半导体制造中不可避免会引入一些颗粒、有机物、金属和氧化物等污染物。为了减少杂质对芯片良率的影响,实际生产中不仅仅需要提高单次的清洗效率,还需要在几乎所有制程前后都频繁的进行清洗,清洗步骤约占整体步骤的33%。根据TMR2015年研究报告,全球半导体晶圆清洗设备市场前三名为SCREEN、东京电子和LAM,合计占据市场87.7%的份额。考虑到半导体设备高昂的基础成本和独立验证的困难性,与当地制造厂商联合研发是目前各大厂商的共同策略。
 
 
 
清洗方案大体上可以分为干法和湿法两类,区别就在于是通过化学试剂清洗还是物理力来清洗。目前硅片清洗中,湿法清洗为主流方案,占整个清洗制程90%以上,如RCA清洗就是过去25年来最具代表性的湿法清洗工艺。但湿法清洗由于使用相对多的化学试剂,也存在晶片损伤、化学污染和二次交叉污染等问题,而干法清洗虽然环境友好、化学用量少,但清洗控制要求和成本较高,难以大量应用于半导体生产中。因此实际的半导体产线上通常是以湿法清洗为主,少量特定步骤采用干法清洗相结合的方式互补所短,构建半导体制造的清洗方案。
 
 
 
 
 
单晶圆清洗取代批量清洗是先进制程的主流。湿法清洗按照一次清洗的对象数量分为批量清洗(Batch cleaning)和单晶圆清洗(Single wafer cleaning)。批量清洗指的是在一个处理仓中,利用浸泡等方法同时清洗多只晶圆的方法。这种方法由于交叉污染、清洗均匀可控性和后续工艺相容性等问题,在45nm工艺周期到来时已经无法适应新的清洗要求,单晶圆清洗开始逐步取代批量清洗。单晶圆清洗首先能够在整个制造周期提供更好的工艺控制,即改善了单个晶圆和不同晶圆间的均匀性,这提高了良率;其次更大尺寸的晶圆和更紧缩的制程设计对于杂质更敏感,那么批量清洗中若出现交叉污染的影响会更大,进而危及整批晶圆的良率,这会带来高成本的芯片返工支出;另外圆片边缘清洗效果更好,多品种小批量生产的适配性等优点也是单晶圆清洗的优势之一。

 

 
清洗工艺上的升级同时对应了单晶圆清洗设备对槽式清洗机的取代。单晶圆清洗通常采用单晶圆清洗设备,而批量清洗则是通常采用槽式的全自动清洗机,前者采用喷雾或声波结合化学试剂对单晶圆进行清洗,后者则是利用机械臂将载有晶圆的花篮依次通过盛有不同化学试剂的槽体进行单步或分步清洗。除了这两类,其他半导体清洗设备还包括洗刷台、超声清洗机等,但近年来市场份额很小,这里就不作探讨。根据Gartner数据,2008年是两者市场规模的分水岭,这一年也正是各类45nm芯片开始量产的一年。2008年以前,槽式清洗市场份额还是略微领先单晶圆清洗,2008年以后,单晶圆清洗机市场迅速攀升。2016年,两者合计的市场份额超过20亿美元,其中单晶圆清洗市场份额占约八成,槽式清洗设备占约两成。
 
 
 
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中国企业引领清洗设备技术进步,长期受益量价齐升
1   中国企业成功解决兆声波清洗不均匀和易损伤两大难题
兆声波结合化学试剂清洗方案清洗效果较好,但也面临清洗不均匀和易损伤两大难题。如前所述,干法清洗对结构的保护比较好,但只能有选择性的进行表面清理,并且成本较高。湿法清洗则利用化学试剂蚀刻、溶解或氧化表面污染物,虽然会消耗一些晶圆材料,但结合兆声波后清洗效率可达99%以上。由于纯化学清洗对半导体表面造成不同程度的材料损失,纯物理清洗在先进工艺节点的清洗效率又大幅降低,因此通常采用物理化学相结合的方法,即将化学清洗与声波、喷雾等物理清洗合并。一部分厂商目前采用喷雾法(spray technology),但其一方面在30nm以下工艺时清洗效果相对较差,另一方面喷射的力容易损坏晶圆表面的结构;另一部分厂商采用传统兆声波方案虽然清洗效果较好,但不能保证清洗能量在整个晶圆上的均匀性和不同晶圆间能量分布的均匀性和可重复性,同时当制程到70nm以下时,清洗过程中产生的瞬态气泡也会损伤硅片图案,这也是很多大牌半导体设备厂商在后来放弃研究兆声波无损清洗的主要难关。但这些问题不能一直置而不顾,随着14nm和10nm时代的到来,清洗工艺面临巨大的挑战。
 
 
 
相比传统的兆声波清洗方法,我国清洗设备公司盛美半导体(NASDAQ:ACMR)首创的SAPS技术将兆声波能量发生器和晶圆之间的间隙做周期性变化,达到了对晶圆表面兆声波能量分布的精确控制,有效解决了兆声波能量在晶圆表面分布不均匀的难题,同时TEBO清洗技术使得兆声波清洗产生的气泡不会爆炸,实现了硅片均匀和无损的兆声波清洗重要突破。最终产品能够在12英寸硅片上实现兆声波能量面内均匀度(一个均方差)达到了2%。清洗工艺过程中,使得晶圆表面的半导体器件颗粒清除效率(PRE)达到了99%。

 

 
2  先进制造工艺带动清洗机市场量价齐升
根据TMR统计数据,2017年全球清洗机设备市场规模接近30亿美元, 2015-2020年CAGR预计为6.8%,整体呈现一个稳定增长的态势。我们认为,未来市场增长的驱动力主要来源于集成电路技术的进步,主要是制程升级和结构升级,这个驱动力将会持续存在。另外在半导体景气度维持,产业向中国大陆转移、国家自主可控战略和半导体供应链国产化等因素的催化下,国内的清洗机市场将面临更大的发展机会。
 
 
 
根据摩尔定律,集成电路晶体管的线宽将会持续缩小。用工艺节点来表示,技术从最早的微米级到100nm以下,再到2010年的22nm,目前10nm已经成为主流工艺,7nm即将实现量产。晶体管线宽越小,单位面积的芯片上可容纳的晶体管数量越多,集成电路的性能越强;另一方面,缩小晶体管尺寸可以提高晶体管的开关速度,同样达到性能提升的目的。根据三星公布的最新的半导体工艺路线图,今年下半年将实现7nm EUV工艺的风险试产,2019年陆续开发6nm和5nm制程,2020年则会开始4nm工艺。因此从技术趋势上说,晶体管特征尺寸在可预见的时间内依然会逐渐减小。
 
 
 
制程升级后清洗的频率需大幅提高,带来清洗设备量升。但随着制程升级,产线成品率也会随之下降。造成这种现象的一个原因就是先进制程对杂质的敏感度更高,小尺寸污染物的高效清洗更困难。目前解决的方法主要是增加清洗步骤,如90nm节点只需要不到100次清洗即可实现较高的良率,而到了20nm节点的DRAM就需要200多次的清洗;粗略计算,随着工艺节点的缩小,整个清洗步骤的次数大概以15%的速度增加。根据我们对于月产10万片的DRAM fab产线测算,成品率降低1%会导致每年3000-5000万美元利润损失,若工厂产能更高,会造成更高的资本支出。因此为了避免利润损失,未来先进产线上的清洗设备数量必然是增加的。
 
 

 

 
虽然从器件设计的角度来说,未来制程进一步缩小的空间还不小,但从真正制造的角度来说,工艺的复杂度将大大提高,主要瓶颈是光刻精度。目前业界普遍认为7nm是深紫外光刻机(DUV)的极限工艺节点,7nm以下需要用极紫外(EUV)才能满足。但出于成本和工艺成熟度来考虑,厂商们希望越晚采用EUV越好,从而出现了Multi-pattern等方法避开了EUV,但代价是非常高的工艺复杂性。为了进一步提高集成电路容量和性能,半导体工艺在16/14nm节点正式引入FinFET,从2D走向3D,未来还将采用GAA、CFET等结构进一步三维化,以提高单位面积利用效率。
 
 
 
先进3D结构的清洗设备带来价升。集成电路2D到3D的转变趋势对于配套的清洗步骤来说,清洗效果不能仅仅停留在表面,还需要在无损情况下清洗内部污染物,这对清洗的技术选择和要求都提出了挑战。盛美半导体的TEBO清洗设备能够很好的清洗深宽比高达60的FinFET和 3D NAND等结构,并实现远低于传统兆声波清洗的损坏率。根据招股说明书和公司公告,盛美适用于2D图案的相对成熟的SAPS清洗设备报价在250-550万美元,ASP在300万美元以上;而新型的适用于高深宽比2D和先进3D的TEBO清洗设备则在350-650万美元,ASP在400万美元以上,相比之下先进设备在价格上有明显提升。
 
 
 
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盛美半导体:高速成长的国产半导体清洗设备龙头
1  坚持自主创新的半导体清洗设备供应商
盛美半导体设备(ACM Research)在1998年由国家千人专家王晖博士为代表的一群清华校友成立于美国硅谷。初期公司致力于无应力铜抛光技术(stress-free copper polishing technology)为代表的电抛光技术,并有少量产品进入市场,但由于当时这种技术过于超前,市场前景和未来趋势都不明朗,公司面临着卖掉公司或者融资转型的选择并最终选择了后者。2006年公司在上海张江成立了合资公司 ACM Shanghai,并于2007年公司开始专攻单晶圆清洗方案。2009年公司开发出了标志性的空间交变相移技术(SAPS,Space Alternated Phase Shift),该技术有效的解决了兆声波在清洗时表面能量分布不均的难题,有效的推进了硅片兆声波清洗技术;但随着图形硅片越来越精密和结构的3D化,兆声波清洗损伤的影响越来越大,公司经过八年努力于2016年开发出了另一大颠覆性的无损伤兆声波清洗技术(TEBO,Timely Energized Bubble Oscillation),并于Finfet结构上取得验证。2017年11月,公司正式在美国纳斯达克上市,美股代码“ACMR”。
 
 
 
公司目前的产品主要是基于SAPS和TEBO技术的单晶圆清洗设备,近三年营收占比均超过70%;从2011年至今,公司已售出超过40台单晶圆清洗机。其中SAPS清洗设备是营收主力产品,应用于300-45nm制程的平坦的或者图案深宽比较低的晶圆表面,且相比传统的兆声波和喷雾法有更好的清洗效果;根据公司2018年1月23日公告,公司收到五个客户价值3810万美元的SAPS清洗设备订单,并将于18年二季度和三季度确认收入。TEBO技术应用于相对高端的产品,于2016年3月研发成功,12月即确认订单收入;TEBO能实现1xnm甚至更小制程的传统2D和先进的3D结构(深宽比最高可达60)的表面及内部无损清洗。此外,公司还提供一系列晶圆组装和封装设备,如涂胶机、显影机、去胶机等,目前也销售超过42台设备。

 

 
公司业务集中在亚洲,客户集中度高但粘性大。目前公司的主要客户全部在亚洲,但公司也在尝试向北美和西欧进行市场渗透。客户方面,公司早期的客户集中度很高,但近年来通过合理的销售策略已有所改善,从2015年的前三占比96.1%下降到2017的49.1%。公司销售策略主要采取“模型机试用再销售(demo-to-sales)”方法面向针对性客户,一旦产品通过验证,客户关系将比较稳固。盛美半导体通过这种策略,并与美国知名的半导体研究联盟Sematech建立了长期的合作关系,凭借良好的清洗效果和可靠的设备争取到了海力士、中芯国际、华力微电子、长电科技等客户的订单,形成了良好的反馈机制。
 
 
 
 
 
公司股权控制稳定,国有资本加持,积极推进半导体设备国产化进程。股权方面,公司采用同股不同权的上市方式,即A类股和B类股。A类股的投票权是一票一个,而B类则是一票20个,公司本次IPO发行了200万份A类股。公司创始人也是董事长王晖博士占25.39%股权份额,但拥有50.2%的投票份额,确保了未来公司能够稳固控制;上海科技创业投资、浦东科投和张江创投三家上海国资委背景的投资公司共占有公司23.65%的股权,作为财务投资全部为A类股。国有资本支持了公司十年,在公司早期发展就投入了大量资本,相信随着公司上市募集到更多的资金后能够通过加大自身研发投入和并购优质标的,进一步加速半导体设备国产化进程。
 
 
2 订单驱动2018年营收提速,高研发费用率提供长期增长动能
高附加值设备出货带动营收增长。公司2017年营收3650万美元,同比增长33.4%,主要的营收贡献来自于单晶圆清洗设备出货量的增加。2018Q1的营收为970万美元,同比增加72.1%,主要来源于高端设备出货;2018年一季度,公司收到多个SAPS清洗机和先进封装设备订单,因此公司对2018年的预期收入上调至6500万美元。毛利率基本在48%左右波动,主要受高利润产品的收入确认节点影响。净利润方面,Non-GAAP准则下公司近两年保持小幅盈利的态势,但我们认为盈利与否不是公司在这个节点上最关键的考虑因素,及时将更多的新产品加入国际半导体产线供应链才是重中之重;GAAP准则下公司2017年首次亏损31.6万美元,主要是研发费用投入、IPO费用和员工股权激励费用较高。
 

 

 
费用情况将长期持续,源于公司在高速成长期的持续投入。三项费用方面,管理费用的快速上升除了日常的开支,主要还来源于对员工和顾问等的股权激励;2017年上半年对员工的股权激励开支为12.8万美元,对非员工的股权激励开支为120万美元,合计占当期管理费用的42.1%。研发费用率从2015年的9.4%稳步上升至2018Q1的15.8%。销售费用主要和订单的销售周期长度有关,一般在6-24个月,因此未来可能会有所波动,但为了继续推广产品,绝对值还会继续提高。整体来看,未来公司的三项费用的绝对值均会继续提高,因为对于一家处于高速成长期的公司来说,无论是人才激励、研发投入和产品推广,公司都还有很大的空间可以挖掘。同时,这也意味着短期内盈利可能不是公司追求的重点,低净利润甚至是小幅亏损可能会持续一段时间。
 
 
费用高投入的底气一方面来源于公司营收增长提速,另一方面也来源于国家每年数百万美元的高额补贴。政府补贴从2007年至2017年9月已累计补贴近四千万美元,其中2014-2016年一直保持600万美元以上的高投入。作为国内半导体清洗设备自主创新走在最前面的厂商,我们认为未来公司仍将保持高投入以实现公司提出的2025年占据硅片清洗机市场30%以上份额的大目标。
 
 
季度营收波动性较大,四季度大量订单收入确认有望实现全年营收大爆发。由于公司目前的设备绝对销量波动性较大,因此订单数额和确认收入节点对公司营收影响很大。根据公司公告的过去几个季度的营收变化来看,四季度的营收和环比增速是最高的。根据公司官网上针对投资者的Presentation文件,公司目前在手订单超过6000万美元,我们预计大部分将于年底前确认收入。考虑到2018年Q1已经确认的近1000万美元的收入,再加上传统Q4的高营收,我们认为公司有望完成全年6500万美元的预期营收目标,相比2017年接近翻倍。
 
 
3 差异化技术业界领先,优质的研发团队和知识产权保护是基石
小而美的盛美意在成为国产清洗设备的领头羊,差异化是盛美长期发展的秘诀。公司2017年的营收为3650万美元,约占2017年清洗机市场份额的1.2%左右,相比拉姆研究、DNS、东京电子等国外半导体设备巨头每年几十亿美元的营收,公司的规模很小。但2018年来公司凭借独创的SAPS和TEBO清洗技术已经获得多家客户的重复订单,公司上调2018年的营收预测至6500万美元,接近翻倍。国内几乎是唯一的竞争对手北方华创虽然规模较大,但其清洗设备发展主要通过收购美国知名清洗设备厂商Akrion进行融合,而盛美则是自我创新,凭借SAPS和TEBO走出一条新的技术路线。相比之下,从长远来看,我们认为如果要在清洗设备市场和已有的大公司竞争,就必须要寻求差异化的解决路线,跟在后面走很难超越。而小公司凭借自身框架灵活,研发相对自由而高效,更容易实现从0-1,开发出突破性的技术。
 

 

 
国际巨头拉姆研究相比,毛利率略高,研发费用率超越。与国际领先的单晶圆清洗设备公司拉姆研究相比,盛美在规模、产品系列数、利润和研发投入绝对值上不在一个量级,无法相比。但如果抛开体量的因素,通过毛利率和研发费用率分析其盈利和研发投入的情况,我们发现盛美的毛利率还略微高于拉姆研究,这意味着两者特定产品的市场竞争力是非常接近的;从研发费用率来看,2017年盛美也实现了超越,而且呈现向上的态势,而拉姆则是稳中有降。
 
 
成功不靠低价,盛美单晶圆清洗机产品业界领先。目前市场上采用传统的兆声波清洗设备的能量非均匀性在10%-20%,而公司凭借自创的SAPS技术,可以控制兆声波能量在硅片表面和硅片之间的非均匀性小于2%,清洗效率差别明显;这个不均匀性在小尺寸污染物的清洗上效果优势更加显著,这对先进制程对的良率提升影响很大;公司产品已经被华力微电子、海力士、中芯国际、长江存储等多家国内外知名厂商采购。通过TEBO技术,气泡在兆声波清洗时趋于稳定,没有产生内爆或塌陷,可以在有效清理污染物的同时不损伤图案,在3D半导体结构清洗良率发挥重要作用。除了清洗机,公司去年年底首次商业化的电镀铜设备ASP也在300万美元以上,利润增值较高。总的来说,相比过去国产设备给人以价取胜的印象,盛美的清洗设备在保持兆声波清洗效果好的优势前提下,有效地解决了清洗不均匀和晶片损伤的问题,在当前节点具备不输于国际大厂的工艺覆盖范围和清洗效果。
 
 
 
知识产权的保护和研发人员是公司未来营收高增长的保证。截至2018年5月,公司在美国、中国、日本、韩国、新加坡等地已共计拥有超过193个专利,保证了自己的核心创新技术不被其他公司侵犯。根据招股说明书,公司拥有187个员工,其中研发人员为80人,占比最高。公司员工中179个在中国,其中绝大部分在上海张江的运营中心。同时公司聘请了FinFET发明人胡正明教授等多位产业界具有超过30年经验的研究人员,共同构成了公司未来发展的智囊团。技术是目前公司和市场已有巨头竞争的最大武器,一旦技术被对手获取,那么领先者可以凭借自身的规模、渠道和客户关系等优势碾压后来者,因此专利保护和持续研发是未来公司良性发展的基础。
 

 

 
4 市场空间较大,潜在客户订单充沛
市场空间较大,营收天花板高。我们对盛美SAPS和TEBO单晶圆清洗设备的潜在市场基于以下假设进行了测算:1)采用TMR估测的市场CAGR=6.8%和2017年清洗机市场整体份额29.2亿美元作为整体清洗机市场发展假设前提;2)根据盛美招股说明书中湿法清洗占比90%以上,我们假设湿法清洗机市场份额占比90%;3)按照Gartner数据,2016年单晶圆清洗机:槽式自动清洗机:其他约为7:2.2:0.8,因此取70%;4)根据年报,盛美半导体2017年营收为3650万美元,2018预期营收为6500万美元。结果表明,2018年盛美清洗机在单晶圆湿法清洗市场的市占率约为3.3%;如果能够提高到10%,则盛美的营收将达到1.97亿美元;如果2020年盛美的市占率能达到20%,届时营收将达到4.48亿美元。公司提出的目标是30%市占率,因此长期来看,盛美在单晶圆清洗市场的天花板应该是十亿美元级别。
 
 
 
公司潜在订单充沛,营收高弹性。根据SEMI统计,2017-2020全球投建的工厂和产线中,亚洲占78%,其中中国占全球比高达42%,中国成为了下游晶圆代工厂未来强劲的增长点,盛美凭借自身产品优势和贴近客户优势也必将受益于这波扩产浪潮。根据公司2018年5月的投资者会议,目前公司仅SAPS产品已有的客户2018/19年的清洗机需求量分别为136台和221台,如果按照SAPS清洗机ASP=300万美元计算的话,潜在市场分别为4.08亿和6.63亿美元,市场空间较大;同时公司2018年已收到的订单额超过6000万美元,如果这个采购比例不变的话,2019年的清洗机订单额有望接近1亿美元。此外这只是SAPS清洗机的销售预期,公司的TEBO清洗机目前也逐步从工程评估到初期生产过渡,电镀铜设备也有新客户开始采用,未来营收还有更高弹性。
 
 
 
5 半导体产业链国家意志,清洗设备不拖后腿
半导体产业链代表国家意志,下游代工厂落后国际最新技术2-3代。援引白宫2017年的政府报告的两句话,“从历史上看,全球的半导体市场从来都不是一个完全自由竞争的市场,它是基于政府和学术界的一些研究而建立;考虑到国防安全问题,部分先进技术是处于高度限制状态。为了缓解中国半导体带来的威胁并促进美国经济发展,报告精心制定了三个重点策略,包括抑制中国半导体产业的所谓创新,改善本土半导体企业的业务环境和推动未来几十年的创新转移。”所以本土半导体产业如果不能自主发展,国家在很多谈判就会被先进国家扼住喉咙。
 
 

 

 
盛美半导体清洗机进入产线14nm验证,提前覆盖国内最新制程。中芯国际目前处于28nm大规模量产,14nm研发验证阶段。因此同步发展的半导体设备最好能够同时覆盖,以实现14nm产业链本土化。盛美专攻清洗设备,采用自身研发的“Smart Megasonix”技术路线。目前有十种国产设备进入国内最先进的14nm制程产线验证,其中清洗机选择的就是盛美半导体的产品。
 
 
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北方华创:国产清洗设备龙头,收购Akrion如虎添翼
1 五大系列清洗设备覆盖几乎全部泛半导体制造方向
作为产品线最为丰富的国产半导体设备平台企业,北方华创长期将清洗设备作为研发的重要方向,可以提供多种类型的单片清洗设备和槽式清洗设备,广泛应用于集成电路、半导体照明、先进封装、微机电系统、电力电子、化合物和功率器件等几乎全部泛半导体领域。公司拥有Saqua、Bpure、D-Ark、Bcube和EGC等多个产品系列,详细梳理请见下表。
 

 

 
其中,用于集成电路的设备主要有Saqua系列和Bpure系列,Saqua系列的主力机型为12英寸单片清洗机,可用于90-28nm集成电路制造工艺,除此以外还可以用在先进封装和微机电系统等方向,适用工艺包括了前道中的成膜前/后清洗、栅极清洗、硅化物清洗、化学机械平坦化后清洗、标准RCA清洗和后道中的通孔刻蚀后的清洗、沟槽刻蚀后的清洗、衬垫去除后的清洗、钝化层清洗等。它采用单片晶圆旋转湿法清洗技术,具有清洗选择性好、清洗效率高等技术,设备包括了化学药液保护系统、管路防静电系统、兆声波系统等,在保证不损伤产品本身结构的前提下,选择性的清洗残留物。
 
 
先进封装工艺领域的清洗设备和集成电路领域基本重合,以Saqua系列和Bpure系列为主;光伏领域则以D-Ark系列为主;微机电系统(MEMS)领域则以Saqua和Bcube为主;LED和功率器件领域主要使用Bcube系列产品;平板显示领域的产品线则主要为EGC Grind Cleaner。
 
Saqua系列12英寸清洗机由合并前原七星电子自主研发,拥有完全的自主知识产权,主要应用于IC制造中的铜互连清洗设备。在2016年底便通过了65nm/55nm/40nm的大生产工艺验证,并实现产线流片50万片。2017年7月,Saqua系列单片清洗机成功进驻中芯北方28nm生产线,再次取得重大突破。
 
平板显示领域的清洗设备方面,如前所示,主要产品为EGC磨边后清洗机(TFT-LCD行业湿法清洗专用设备)。磨边后液晶面板的清洗主要是去除液晶面板膜面的有机物、碎屑、微粒等杂质。北方华创在此领域的设备设计制造方面填补了国内空白,技术水平达到国际同类产品的同等水平、国内领先水平,并且具有成本优势和本地化快捷服务的优势。以大客户京东方为例,根据公司关联交易披露公告,2017年实际签订合同3.94亿元,实现销售收入约1.31亿元,并预计在2018年发生关联交易5.5亿元。

 

 
2 收购Akrion丰富清洗设备产品线,进一步拓展产销体系
2017年8月8日,北方华创发布公告,准备在美国设立全资子公司收购Akiron System LLC公司的资产、负债和相关业务,交易价格为1500万美元。2018年1月18日,公司发布公告称此项收购正式完成交割。
 
Akrion总部位于美国特拉华州,在半导体湿法清洗技术领域拥有多年的技术积累和客户基础,产品主要服务于集成电路芯片制造、硅晶圆材料制造、微机电系统和先进封装等领域。Akrion在全球拥有雇员八十余人,拥有8500平方英尺的制造场地和2000平方英尺的应用实验室,全球范围内有千余台设备应用在各类用户生产现场,拥有欧、美、亚数十家活跃客户。
 
Akrion的主要产品线包括Velocity Single WaferSystem、GAMA Fully Automated Wet Station、V3 Semi-automatic Wet Station、GAMA-SolarCell Processing。
 
 
Velocity single wafer产品线聚焦于对晶圆正面、反面和边缘上颗粒、杂质等的去除,核心技术在于防止对敏感结构的物理损伤,Akrion使用干法清洗技术完成这一过程;GAMA系列湿法清洗设备已经在全球范围内实现了数百台的安装,系统既可以在前道制程中使用,也可以在后道制程中使用,利用自有的闭环流程控制技术,可以保证在多种尺寸晶圆制造工艺中实现高良率。
 
 
V3产品线为下一代自动化半导体设备,主要目标为满足半导体和MEMS公司对于制造工艺产能、方案灵活性、设备可靠性、技术支持等方面的需求。此产品线尤其适用于研发线和小规模量产线来使用。最后,Akrion的GAMA系列还有专门针对光伏应用的产品线GAMA-Solar Cell Processing设备。
 
Akrion在精密清洗技术方面拥有多年的技术积累和客户基础,此收购进一步拓展了北方华创在清洗机设备领域的产销体系,丰富了公司清洗机设备的产品线,与公司之前的清洗设备产品线形成了较好的互补。
 
根据公司收购资产公告,2015和2016年Akrion分别实现销售收入10157.79和8924.45万元,根据公司官网的最新信息,Akrion在2018年Q1的订单情况良好——“NAURA Akrion Bookings are Strong in Q1 2018”。
 
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风险提示
技术研发和推广不及预期;国家政策和资金扶持不及预期;技术和专利保护的不确定性;潜在客户产线建设进度不及预期。