拓荆科技研究报告：CVD设备龙头，确定性与成长性兼具

拓荆科技：本土 PECVD 龙头，成长空间广阔

本土 PECVD 设备龙头，产品线积极拓展。拓荆科技成立于 2010 年，由中国科学院沈 阳科学仪器股份有限公司联合海外技术专家团队出资组建。公司以建立“世界领先的薄 膜设备公司”为愿景，自成立以来专注于半导体薄膜沉积设备的研发，先后四次承担国 家重大科技专项/课题，相继推出了 PECVD、ALD、SACVD、HDPCVD 等薄膜设备产 品系列，已广泛应用于国内集成电路逻辑芯片、存储芯片等制造产线。此外，公司开发 了应用于晶圆级三维集成领域的混合键合设备产品系列。目前，公司 PECVD 产品在国 内处于领先地位，也是国内唯一一家产业化应用的集成电路 PECVD 设备厂商。

公司无控股股东和实际控制人，截至 2023Q1，公司主要股东包括国家集成电路基金、 国投上海、中微公司、中科仪等。

研发驱动成长，盈利能力持续改善

产品走向成熟，规模加速扩张。2022 年公司实现营收 17.1 亿元，同比增加 125.0%， 增速相较于前两年进一步提升，主要在于公司核心产品在下游客户产线验证进展顺利， 在国内晶圆厂扩产和国产替代的背景下，销售订单大幅增加。目前 PECVD 业务仍是公 司主要的收入来源，2022 年在营业收入中的占比为 92%，此外 ALD 系列和 SACVD 系列产品也已经实现销售，占比分别约 2%和 5%。随着公司技术水平的提升、产品结构的 优化、先进工艺机台的推出、成本控制及议价能力的增强，毛利率水平也明显有所提升， 2022 年整体毛利率为 49.3%，与国内其他设备公司相比处于领先水平。

研发投入持续增长，加快公司产品升级创新速度和产品成熟度。2019-2022 年，公司研 发费用始终保持着较高的增长速度，2022 年全年研发费用达到 3.79 亿元，占公司营收 的比重为 22.2%；公司的研发人员数量达到 334 人，占公司总人数比重达到 40%；公 司累计获得专利数量达到 216 项，其中发明专利 124 项，实用新型专利 91 项。

营收规模持续扩张下费用率下降，公司盈利能力提升。2022 年公司销售费用率、管理 费用率、研发费用率及财务费用率合计为 37.2%，同比大幅减少 17.0pct，主要是营收 规模的快速扩张摊薄了费用率。2022 年公司归母净利润达到 3.69 亿元，同比大幅增长。

在手订单充足，后续收入有保障。截至 2023Q1，公司合同负债和存货的规模分别为 16.3 亿元和 27.2 亿元，合同负债主要为预收客户的设备销售款项，存货主要包括公司发出 商品，两者是后续营收确认的保障。目前公司已与 SMIC、华虹集团、长江存储等国内 半导体领先企业形成了较稳定的合作关系，客户资源优势也确保了后续订单的持续性。

大范围股权激励落地，业绩目标彰显发展信心

2022 年公司推出限制性股票激励计划，计划向高级管理人员、核心技术人员及其他员 工共 513 人授予 280 万股限制性股票，约占激励计划公告时公司股本总额 12,648 万股 的 2.21%。该次激励计划考核年度为 2022-2025 四个会计年度，以公司 2021 年营业收 入值及 2021 年净利润值为业绩基数，对各考核年度营业收入及净利润的增幅进行考核。 我们认为本次股权激励计划的覆盖面较广，考核期较长，可有效保障公司长期发展动力。

薄膜沉积：晶圆制造核心环节，国产方兴未艾

薄膜沉积是芯片制造的核心环节之一，90nm CMOS工艺大约需要40道薄膜沉积工序， 而在 3nm FinFET 工艺产线，则超过 100 道薄膜沉积工序，涉及的薄膜材料由 6 种增加 到近 20 种。考虑到薄膜的材料和用途，一般包括半导体薄膜（单晶硅、多晶硅等）、介 质薄膜（SiO2、SiN、SiON 等）和金属/金属化合物薄膜（Al、Cu、TaN、TiN 等）。 薄膜沉积设备主要负责各个步骤中的薄膜制备，包括 PVD（物理气相沉积）设备/电镀 设备、CVD（化学气相沉积）设备和 ALD（原子层沉积）设备。一般来讲，不同材料类 型的薄膜所需的薄膜沉积设备有所差别，但部分薄膜例如通用介质材料可以采用多种方 法制备，此时需要综合考虑设备成本以及最终的成膜质量等问题。

市场规模：全球空间广阔，PECVD 为最大细分领域

PVD、CVD 和 ALD 是晶圆加工过程中常用的薄膜沉积技术。PVD（物理气相沉积）技 术是利用蒸发或受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等物理过程，实现物质原子从源物 质到衬底材料表面的物质转移，可用于制备超薄、超纯金属和过渡金属氮化物薄膜；CVD （化学气相沉积）技术是通过混合化学气体并发生化学反应，从而在衬底表面沉积薄膜， 按照激化反应前驱物的不同又可以分为 APCVD（常压化学气相沉积）、LPCVD（低压 化学气相沉积）、PECVD（等离子体增强化学气相沉积）、MOCVD（金属有机气相沉积） 等，CVD 因具备成膜范围广、重现性好等优点成为了半导体工业中应用最为广泛的薄膜 沉积技术；ALD（原子层沉积）是一种近年来得到快速发展的薄膜沉积技术，通过将气 相前驱体脉冲交替地通入反应室并在沉积基底上发生表面饱和化学反应形成薄膜，可以 将物质以单原子层的形式一层一层沉积在基底表面，形成原子层精度的高质量薄膜，在 高 k 材料、金属栅、STI、BSI 等工艺中均存在大量应用。

2022 年全球半导体薄膜沉积设备市场规模达到 228 亿美元。薄膜沉积设备作为晶圆制 造的三大主设备之一，其投资规模占晶圆制造设备总投资的 25%。分产品类型来看， 2022 年 PECVD 设备是市场份额占比最高的设备类型，达到了 32%；PVD 设备市场份 额占比约 22%；ALD 市场份额占比约 14%；管式 CVD（含管式 APCVD 和管式 LPCVD） 市场份额占比约 8%；立式 LPCVD 市场份额占比约 8%；MOCVD 市场份额占比约 2%。

PVD 可分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜、真空离子镀膜三大类，因溅射可以沉积高纯 度和低电阻率的金属薄膜而被更广泛的应用于半导体制造领域。真空蒸镀是早期采用的 PVD 技术，在真空条件下通过加热等方式使金属气化后沉积在衬底表面，设备结构简单 且镀膜速度快，但薄膜的附着力和密度相对一般，也不适合高熔点的材料；真空溅射镀 膜是通过离子轰击从固态金属表面撞击出原子或分子，并在衬底表面重新沉积形成一层 金属薄膜，相较于真空蒸镀而言，溅射的能量更高，形成的薄膜密度、均匀度以及附着 力都会更好，因此在集成电路金属化工艺中，是最为广泛应用的一种技术路线；真空离 子镀膜是要将膜材料通过不同的方式离子化，同时在衬底处施加有负偏压，吸引金属正 离子具备更高的能量达到衬底表面并形成薄膜，能够增强薄膜的附着力，并改善高深宽 比通孔及狭窄沟道的台阶覆盖能力。

CVD按照沉积条件可分为APCVD（常压化学气相沉积）、LPCVD（低压化学气相沉积）、 PECVD（等离子体增强化学气相沉积）、MOCVD（金属有机化学气相沉积）等。APCVD 是最早的 CVD 设备，结构简单、沉积速率高，至今仍广泛应用于工业生产中；LPCVD 是在 APCVD 的基础上发展起来的，低压高热环境提高了反应室内气体扩散系数和平均 自由程，薄膜的均匀性和沟槽覆盖填充能力有所改善，相比 APCVD 的应用更为广泛； PECVD 在从亚微米发展到 90nm 的 IC 制造技术过程中，扮演了重要的角色，由于等 离子体的作用，化学反应温度明显降低，薄膜纯度得到提高，致密度得以加强，不伤害 芯片已完成的电路；MOCVD 则主要用于化合物半导体外延片的制造。

ALD 技术一般包括 TALD（热原子层沉积）和 PEALD（等离子体增强原子层沉积）两 种类型。 ALD 反应中，气相前驱体脉冲交替地通入反应器，当前驱体达到沉积基体表 面，它们会在其表面化学吸附并发生表面饱和反应并形成一层原子膜，与普通的化学沉 积区别在于新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，每次反应只沉积一层 原子，对薄膜厚度可以精确控制在单个纳米级别。其中 TALD 技术是利用加热为薄膜沉 积过程中的化学吸附提供活化能，PEALD 是利用高能量的等离子体来增强反应活性， 能够有效降低反应温度并扩大前驱体选择范围，但相应的设备也更加复杂和昂贵。

竞争格局：海外龙头集中，国产替代有望提速

海外龙头占据全球主要份额，国内龙头厂商发展提速。与其他工艺环节的半导体设备相 似，全球半导体薄膜沉积设备市场格局相对集中，应用材料、泛林、东京电子、ASM 等 公司占据了全球主要市场份额，2022 年合计达到 83%。拓荆科技、北方华创、中微公 司、微导纳米等国内厂商受益于近年来国产替代趋势，发展速度明显加快，市场份额也 有一定的提升。拓荆科技近年来除在PECVD领域走向成熟的同时，也在积极布局ALD、 SACVD 等产品，均已取得客户验收并实现一定规模的销售。北方华创是国内 PVD 设备 龙头公司，在该领域具备多年的经验积累，同时也在积极拓展 CVD 产品，包括 LPCVD、 PECVD 等，可实现在集成电路以及光伏等泛半导体领域的应用。中微公司 MOCVD 产 品布局较早，是其核心业务之一，近年来也在积极开发 LPCVD、ALD 等产品，进一步 提升高端关键制程的覆盖率。微导纳米在将 ALD 技术应用于光伏领域后开发了半导体 薄膜沉积设备，并实现了国产 ALD 设备在 28nm 集成电路制造关键工艺中的突破。

产品布局：深耕 CVD 领域，拓宽工艺覆盖面

2011 年公司首台 12 英寸 PECVD 设备出厂到 SMIC 验证，于 2013 年通过产品线测试； 2012 年公司推出 12 英寸多反应腔 PF-300T 设备并于 2014 年获得 SMIC 量产设备订 单，其后又相继推出 PF-300T Astra、NF-300H、PF-300T eX 等产品，至今已研发并生 产了 16 种不同工艺型号的 PECVD 设备。在深耕 PECVD 设备的同时，近年来公司也 在拓展设备品类及工艺覆盖面，首台 PE-ALD 设备于 2016 年出厂并在 2018 年通过客 户验证，现已实现产业化应用，Thermal-ALD 产品也已完成研发并发货至不同客户端进 行验证；首台 SACVD 设备于 2019 年出厂，目前也已经实现产业化应用；首台 HDPCVD 设备于 2021 年出厂，现已通过产线验证。此外，面向新的技术需求，公司开发了应用 于晶圆级三维集成领域的混合键合设备产品系列。

PECVD 市场领先，ALD/SACVD 等产品加速布局

公司在 CVD 领域形成了先进薄膜工艺设备设计技术、反应模块架构布局技术、半导体 制造系统高产能平台技术、等离子体稳定控制技术、反应腔腔内关键件设计技术、半导 体沉积设备气体输运控制系统、气体高速转换系统设计技术、反应腔温度控制技术等八 项核心技术，相关设备的关键性能参数已达到国际同类设备水平。目前公司 PECVD 设 备已全面覆盖逻辑电路、DRAM 存储、FLASH 闪存集成电路制造各技术节点产线多种 通用介质材料薄膜沉积工序，并研发了 LokⅠ、LokⅡ、ACHM、ADCⅠ等先进介质材料 工艺。2022 年，公司 PECVD 全球市场份额提升至 3.0%，在国内厂商中处于领先地位。

公司 ALD 产品系列包括 PE-ALD 产品和 Thermal-ALD 产品。目前，公司 PE-ALD（PF300T Astra）产品在现有客户端成功完成产业化验证，PE-ALD（NF-300H Astra）在客 户端验证进展同样顺利；Thermal-ALD（PF-300T Altair、TS-300 Altair）设备已完成研 发，并出货至不同客户端进行验证。

公司 SACVD 产品持续提升产品竞争力，积极拓展应用领域，可实现 SA TEOS、BPSG、 SAF 薄膜工艺沉积的 SACVD 设备均通过客户验证，实现了产业化应用，目前已在国内 集成电路制造产线实现了广泛应用，并取得了现有及新客户订单。

公司研制的 HDPCVD (PF-300T Hesper）设备已出货至客户端进行产业化验证，该设 备已通过产线验证，实现销售。公司 HDPCVD（PF-300T Hesper、TS300S Hesper） 设备已取得了不同客户的订单，可以沉积 SiO2、FSG、PSG 等介质材料薄膜。

混合键合设备作为晶圆级三维集成应用中最前沿的核心设备之一，可以提供键合面最小 为 1um 间距的金属导线连接点以实现芯片或晶圆的堆叠，使芯片间的通信速度提升至 业界先进水平。公司晶圆对晶圆键合产品可以实现复杂的 12 英寸晶圆对晶圆常温共价 键合，搭载了晶圆表面活化、清洗、键合和自研的键合精度检测模块，具有对准精度高、 产能高、无间隙等性能特点。公司已成功研制了首台晶圆对晶圆键合产品 Dione 300， 并出货至客户端进行验证。芯片对晶圆键合表面预处理产品可以实现芯片对晶圆键合前 表面预处理工序，包括晶圆及切割后芯片的表面活化及清洗工艺。公司已完成芯片对晶 圆键合表面预处理产品 Pollux 的研发，产品已出货至客户端进行验证。

突破国际厂商垄断，主要晶圆厂中标数量位居前列

2022 年至今在华虹半导体招标的 CVD 设备中（不完全统计），应用材料和泛林半导体 的设备数量占比分别为 51%和 35%，拓荆科技中标数量占比约为 8%，是国内为数不多 的能批量导入下游主要晶圆厂的 CVD 设备公司。除此之外，公司近几年也有大量的 CVD 设备中标长江存储、中芯绍兴、上海华力等其他主流晶圆厂，已成为国内 CVD 设备领 军企业。

设备市场：周期有望见底回升，国产化趋势明确

半导体行业周期逐步见底，后续趋势有望改善。全球半导体行业呈现明显的成长+周期 特性，长期成长的动力主要由新科技带来的硅含量提升，同时由于产能与供给的错配会 导致行业中短期发生周期性波动。近年来，一方面下游需求在 2020-2021 年密集释放后 随着经济的疲软有所下滑，另一方面中游产能扩张仍在保持较快增速，供需紧张的情况 有所缓解，2022 年以来半导体销售金额增速有所下滑，行业进入下行周期。随着下游 存货的控制以及上游成本的松动，半导体行业景气底部有望在未来几个季度出现，而未 来阶段性变化的关键节点需要关注 AI、VR/AR、云计算、自动驾驶等各类应用渗透率的 提升。半导体设备销售额与下游晶圆厂的资本开支密切相关，因此其行业景气度通常领 先于半导体销售额，因此我们认为半导体设备行业有望率先实现触底反转。

晶圆代工需求旺盛，本土产能仍存缺口

根据 IC Insight 数据，2021 年中国大陆芯片自给率为 16.7%，预计到 2026 年将达到 21.2%。2021 年在中国大陆制造的价值 312 亿美元的芯片中，总部位于中国大陆的公 司产值占比为 39.4%，在中国大陆约 1865 亿美元的芯片市场中的占比仅为 6.6%。中 国大陆的晶圆代工自给率当下仍处于相对较低水平，长期或将持续提升。

晶圆需求长期增长，中国大陆产能占比提升。SEMI 数据显示，预计全球半导体行业将 在 2021 至 2023 年间开始建设 84 座大规模芯片制造工厂，其中中国大陆新芯片制造工 厂数量将超过所有其他地区，计划有 20 座支持成熟工艺的工厂/产线。从产能来看，预 计从2022年至2025年，全球300mm 晶圆产能将以接近10%的复合年增长率（CAGR） 增长，达到每月 920 万片的历史新高，其中中国大陆市场份额将从 2021 年的 19%增加 到 2025 年的 23%，达到 230 万 wpm；全球 200mm 晶圆产能 2021-2025 年预期产能 将提升 20%，达到每月 700 万片的历史新高，其中中国大陆的产能在 2022 年的占比约 21%，2021-2025 年的增速将达到 66%。

国产设备渗透率较低，提升空间依旧广阔

一方面，国内晶圆厂对成熟制程及特色工艺晶圆厂的扩产意愿仍然较强，SMIC 预计 2023 年资本开支与 2022 年相比大致持平，长期将持续推进产能建设；另一方面，不确 定的外部环境凸显供应链自主可控的重要性。多方面因素共同推动下，下游厂商或将加 快国产设备认证，半导体设备的国产化进程有望进一步提速。2022 年半导体设备整体 国产化率约为 12.0%，其中 CMP 设备和清洗设备国产化率水平相对较高，而薄膜、刻 蚀、光刻、检测/量测等设备国产化率仍处于较低水平，未来提升空间依旧广阔。

（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。）

精选报告来源：【未来智库】。