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1 國產半導體設備領軍企業，創新促進業績高速增長
1.1 刻蝕設備比肩國際巨頭，MOCVD 實現國產替代
公司深耕刻蝕設備，技術比肩國際巨頭。中微公司成立於 2004 年，前身為中微有限。 公司主營業務為半導體等離子刻蝕設備（Etch）和用於 LED 的金屬氣相沉積設備（MOCVD）， 刻蝕設備方面，公司自成立以來便著手開發等離子刻蝕設備，目前已涵蓋 CCP、ICP 和深矽 刻蝕三大領域，刻蝕設備已在海內外一流客戶晶片生產線進行 65 納米到 5 納米工藝的晶片 加工製造。由於公司開發出與美國設備公司具有同等質量和相當數量的等離子體刻蝕設備並 實現量產，美國商務部在 2015 年宣布解除了對我國等離子體刻蝕設備多年的出口管制。
CCP 刻蝕設備：自成立伊始公司就著手開發甚高頻去耦合等離子體刻蝕設備 Primo D-RIE（CCP 刻蝕設備），到目前為止已成功開發了雙反應臺 Primo D-RIE、雙反應臺 PrimoAD-RIE 和單反應臺 Primo SSC AD-RIE 三代刻蝕設備，以及用於存儲晶片的 Primo HD-RIE，涵蓋 65 -5 納米微觀器件的眾多刻蝕應用。
ICP 刻蝕設備：2012 年公司開發電感性等離子體刻蝕設備（ICP 刻蝕設備）， 2018 年發 布第一代電感耦合等離子體刻蝕設備 Primo nanova，該設備不僅能夠用於多種導體刻蝕工 藝，比如淺溝槽隔離刻蝕（STI）、多晶矽柵極刻蝕；同時可用於介質刻蝕，如間隙壁刻蝕 （Spacer Etch）、掩模刻蝕（Mask Etch）、回刻蝕（Etch Back）等，具有業界領先的生產 率和卓越的晶圓內加工性能。到目前為止單反應臺 Primo nanova 設備已進入生產線，雙反 應臺 Twinstar 設備已獲得客戶驗證。
深矽刻蝕設備：公司針對集成電路先進封裝和 MEMS 傳感器產業發展的市場需求，開 發了應用於這些領域的電感性等離子體深矽刻蝕設備，產品在國內成為主流，並已進入歐洲 先進生產線。
18 年下半年公司氮化鉀基 LED MOCVD 設備全球市佔率 60%以上。2010 年公司開始 開發用於 LED 器件加工中最關鍵 MOCVD 設備。目前公司已開發了三代 MOCVD 設備，主 要用於藍綠光 LED 和功率器件等生產加工，其中 2017 年上市的 Prismo A7 產品憑藉高性價 比迅速搶佔國際巨頭市場。據 IHS 統計，18 年下半年公司佔據全球氮化鎵基 LED MOCVD 設備市場的 60%以上，已成為全球氮化鉀基 LED MOCVD 設備龍頭。
2019 年公司被 VLSI Research 評為全球僅有的五家五星級評級晶圓製造商之一。2016 年公司著手境內上市，2018 年公司完成股份制改革，2019 年在上海證券交易所科創板掛牌 上市。公司是中國為數不多具有直接國際競爭力的半導體設備企業，2019 年被 VLSI Research 評為全球僅有的五家五星級評級晶圓製造商之一。
客戶涵蓋國內外主流晶圓廠和 LED 製造商，客戶認可度和豐富度不斷提升。公司目前 已成為多家 IC 製造、半導體封測和 LED 晶片製造主流企業的供應商，刻蝕設備領域客戶包 括臺積電、中芯國際、聯華電子、華力微電子、海力士、長江存儲、華邦電子、晶方科技、 格羅方德、博世、意法半導體等，MOCVD 設備客戶代表包括三安光電、璨揚光電、華燦光 電、乾照光電等。隨著公司收入規模增大，新產品不斷豐富，公司產品在 IC 製造、封測和 LED 產線中滲透情況提升，從公司 16-18 年前五大客戶變化趨勢可以看出公司客戶結構不斷 豐富，產品的客戶認可度不斷提升。
1.2 核心技術團隊實力雄厚，大基金加碼護航公司多元化布局
核心技術團隊帶頭+國產工程師工匠精神，破局國外高端設備壟斷。集成電路產業的芯 片內部結構極其複雜，有幾十層的微觀結構，需要經過幾百個乃至上千個高度精密的步驟才 能製造出來，是一個集千百萬人智慧、英雄輩出的產業。公司致力於半導體微觀加工設備的 開發，追求技術創新和產品的差異化，以推動國家走向科技強國和製造強國為己任。在這樣 的願景和使命下，公司匯聚了一批海內外優秀研發人員和工程技術人員，截至 2019 年底， 公司共有員工 723 人，其中研發人員 276 人，佔比 38%，工程技術人員 145 人，佔比 20%。 公司核心技術人員均曾經在泛林半導體（Lam Reserch）、美國應用材料（AMAT）等國際 半導體設備龍頭公司擔任要職，相關資歷深厚。公司將在核心技術成員引領，及眾多研發、 工程人員推動下不斷向高端刻蝕設備等半導體設備國產替代進發。
公司產品及客戶滿意度在 VLSI 國際排名中多次位列前三。2018-19 年，公司連續在美 國領先的半導體產業諮詢公司 VLSI Research 舉辦的半導體產業評比中獲獎。2018 年公司 在全球半導體設備公司的「客戶滿意度」調查和評比中，綜合評分為全球第三，在單項設備 評比中，等離子體刻蝕設備名列第二，薄膜沉積設備名列第一；2019 年公司綜合評分保持 全球第三，並在晶片製造設備專業型供應商和專用晶片製造設備供應商評比中均名列第二， 同時，全球晶圓製造設備商評級為五星級公司僅有五家，公司是其中之一，以上獲獎展現了 公司產品全球領先的競爭力和市場認可度。此外，公司的等離子體刻蝕設備獲得了中國國際 工業博覽會組委會頒發的「第十六屆中國國際工業博覽會金獎」，公司研發的超大反應腔 MOCVD 設備 Prismo A7 獲得了「第二十屆中國國際工業博覽會銀獎」等高級別獎項。
「大基金」注資 4.8 億元，加碼公司半導體業務發展。2014 年年 6 月，《國家集成電路 產業發展推進綱要》出臺並提出要建立國家產業基金，加大對半導體產業的金融支持力度。 2015 年，公司獲得產業大基金 4.8 億元投資，這也是大基金在上海半導體行業的第一筆投 資。此外，公司還獲得上海創投等國有資本注資，上海創投是助力高新技術產業發展的專項 基金。公司的股權結構較為分散，截至 2019 年底，公司第一大股東上海創投持股比例為 18.02%，第二大股東巽鑫投資的持股比例為 17.45%，其中巽鑫投資由國家集成電路產業投 資基金（大基金）100%控股。
參股瀋陽拓荊、睿勵科學，控股中微匯創、匯鏈，多元化應對行業波動。半導體設備市 場周期性強，是半導體整個產業鏈中波動最大的，要求設備公司必須要多樣化發展。根據公 司未來十年發展戰略，公司將以刻蝕設備為起點，向其他集成電路設備、泛半導體設備和非 半導體應用三個維度不斷延伸，在 10-15 年成為國際一流的微觀加工設備公司。
集成電路設備方面：公司先後參股瀋陽拓荊和睿勵科學，向半導體 CVD 和前道檢測領 域延伸。2010 年公司認繳出資瀋陽拓荊 10.96%股權，瀋陽拓荊主要致力於研發生產先進的化學氣相沉積設備（CVD），主要產品包括 8 英寸和 12 英寸等離子體化學氣相沉積設備 （PECVD）、原子層薄膜沉積設備（ALD）、三維結構快閃記憶體專用 PECVD 設備（3D NAND PECVD）等，下遊客戶覆蓋晶圓製造、晶片封裝、顯示面板等多個領域，並已經在長江存 儲等先進晶圓廠獲得重複訂單。2019 年 8 月，公司公告擬向睿勵科學儀器（上海）有限公 司進行投資，睿勵科學儀器是國內技術領先的集成電路工藝檢測設備供應商，主要產品包括 光學檢測設備、矽片厚度及翹曲測量設備及宏觀缺陷檢測設備等，可應用於 14nm 和 64 層 3D NAND 等先進工藝。
泛半導體設備和非半導體產業方面：公司的 MOCVD、MEMS 深矽刻蝕機已經獲得客戶 驗證，佔據了一定市場份額。公司還將繼續拓展子公司中微匯創的環境保護產品 VOC 設備， 以及中微匯鏈半導體設備和材料網際網路業務，培育和推廣泛半導體行業生態鏈。
1.3 高研發投入推動產品不斷創新，業績高速增長
19 年公司研發投入營收佔比為 21.8%。公司能在高端刻蝕設備與 MOCVD 設備上與國 際半導體領先企業媲美，主要依託核心技術的自主創新，完成相關產品從 0 到 1 的突破。公 司採取自主研發模式，研發流程主要包括概念與可行性階段、Alpha 階段、Beta 階段、量 產階段，其中在 Alpha 階段後公司將研發資本化。16-18 年，公司累計研發投入 10.4 億元， 約佔三年累計營業收入的 34.2%。2019 年公司研發投入 4.2 億元，佔收入比重為 21.8%， 其中研發投入資本化比重為 41.3%。公司 16-19 年四年研發投入佔累計營收比重為 28.3%。 高水平研發投入幫助公司不斷實現核心技術創新，保持收入和利潤的高速增長。
2017-19 年公司歸母淨利潤 CAGR 為 151.0%。依託在刻蝕、MOCVD 設備領先的技術 優勢和產品的不斷創新，公司營收和利潤保持高速增長。公司 19 年營業收入為 19.5 億元， 同比+18.8%，歸母淨利潤 1.9 億元，同比+107.5%。16-19 年，公司營業收入從 6.1 億元增 長到 19.5 億元，四年 CAGR 為 47.2%；16-19 年，公司歸母淨利潤從-2.4 億元增長到 1.9 億元，其中 2017-19 三年 CAGR 為 151.0%，業績高速增長。分季度看，公司三四季度營收 佔比較高，主要系國內晶圓廠通常年初作出全年的資本性支出計劃，公司刻蝕設備和MOCVD 設備採取以銷定產的方式，從立項後原材料採購到客戶驗收通過的總體平均時間分別為 5.7 個月和 10.6 個月，大部分設備相對集中於下半年驗收。
分產品看，刻蝕+MOCVD 設備營收佔比 81.6%，MOCVD 以價換量搶佔市場。19 年公 司專用設備（刻蝕+MOCVD）銷售 15.9 億元，佔總營收的 81.6%，公司 MOCVD 設備主要 由子公司中微南昌和中微廈門進行銷售，我們以兩家子公司的營收之和，來估算公司 2019 年 MOCVD 設備的銷售收入，則公司 19 年 MOCVD 營收約為 9.31 億元，同比+11.8%，佔 總營收的 47.7%，倒推估計公司 19 年刻蝕設備營收約 6.56 億元，同比+16.1%，佔總營收 的 33.6%。公司刻蝕設備收入易受客戶資本支出波動影響，例如 2017 年公司刻蝕設備銷售 同比-38.5%，隨著半導體周期復甦和國內晶圓廠資本支出加速以及臺積電、三星等先進位程 提速，預計公司刻蝕設備未來將保持較高增速。 2017 年，公司推出 Primo A7 MOCVD 設備， 一經推出便依託高性價比和雙反應臺技術迅速搶奪愛思強和維易科的市場， 18 年公司採取以價換量策略進一步爭取市場份額，2018 年下半年公司佔據全球氮化鎵基 LED MOCVD 設備 市場的 60%以上。分地區看，公司大陸地區收入佔比 83.0%，臺灣地區收入佔比 13.8%。
刻蝕設備毛利率較高，期待 MOCVD 市場穩定+新產品釋放後毛利率復甦。公司刻蝕設 備毛利率較高，2018 年刻蝕設備毛利率為 47.5%，但當年公司毛利率為 35.5%，同比小幅 下降 3.1pp，主要是公司為了進一步搶佔 MOCVD 的市場份額，採取以價換量的策略，使得 18 年 MOCVD 毛利率下降到 26.3%，收入佔比達 50.8%，以價換量的策略使得公司成為全 球氮化鉀基 MOCVD 龍頭，18 年下半年公司佔據全球氮化鎵基 LED MOCVD 設備市場的 60% 以上。2019 年公司整體毛利率為 34.93%，目前公司研發的用於製造深紫外光 LED 的 MOCVD 設備，已在行業領先客戶端驗證成功；用於 Mini LED、Micro LED、功率器件的 MOCVD 設備正在研發階段，期待未來在 MOCVD 市佔率穩定及新產品投產後公司毛利率將 逐步復甦。
費用管控良好，19 年公司淨利率 9.7%，同比+4.2pp，人均產值 269.3 萬元。隨著營收 規模的持續上升，公司銷售費用率和管理費用率逐年降低。2019 年公司銷售/管理/財務費用 率分別為 10.1%/5.6%/-0.1%，分別同比-3.1pp/-2.4pp/-0.7pp。公司三費率從 2016 年的 31.3% 下降到 2019 年的 15.7%。在良好的費用管控能力推動下，公司淨利率穩步提升，2019 年公 司淨利率為 9.7%，同比+4.2pp，2019 年公司人均產值為 269.3 萬元，人均產值不斷提升。
2 技術篇——刻蝕引領邏輯、存儲、MEMS 和封裝工藝發 展
2.1 等離子刻蝕為主流，與薄膜沉積共同推動先進工藝發展
刻蝕承接光刻，設備投資佔晶圓製造設備的 24%。光刻是用照相複印的方法，將掩模版 上的圖形精確地複印到塗在矽片表面的光刻膠或其他掩蔽膜上面，然後在光刻膠或其他掩蔽 膜的保護下對矽片進行刻蝕。而所謂刻蝕就是將光刻產生的光刻膠圖形，包括線、面和孔洞， 準確無誤地轉印到光刻膠底下的材質上，以形成集成電路的複雜結構。
刻蝕可分為溼法刻蝕和幹法刻蝕，幹法刻蝕為當前主流。早期刻蝕技術是採用溼法刻蝕 的方法，主要是利用溶液與被刻蝕材料之間的化學反應，先使未被光刻膠覆蓋部分的被刻蝕 材料分解和轉變為可溶於此溶液的化合物，然後去除。溼法刻蝕的優點是工藝簡單、設備簡 單，而且成本低、產能高，具有良好的刻蝕選擇比。但由於化學反應沒有方向性，溼法刻蝕 會有側向刻蝕而產生鑽蝕現象，屬於各項同性刻蝕。當集成電路中的器件尺寸越來越小，對 尺寸形貌的要求也越來越高，溼法刻蝕的各向同性導致的鑽蝕現象也愈加嚴重，並造成圖形線寬失真。因此，溼法刻蝕更多用於幹法刻蝕之後殘留物的去除。幹法刻蝕是通過等離子氣 體與矽片發生物理或化學反應（或結合物理、化學兩種反應）的方式將表面材料去除，主要 用於亞微米尺寸下刻蝕，由於具有良好的各向異性和工藝可控性已被廣泛應用於晶片製造領 域。
幹法刻蝕分為物理刻蝕和化學刻蝕。幹法刻蝕包括物理刻蝕和化學刻蝕，其中物理刻蝕 是指利用輝光放電將氣體（如 Ar 氣）電離成帶正電的離子，再利用偏壓將離子加速，濺擊 在被刻蝕物的表面而將被刻蝕物的原子擊出，該過程完全是物理上的能量轉移。化學刻蝕是 利用等離子體將刻蝕氣體電離並形成帶電離子、分子及反應性很強的原子團，它們擴散到被 刻蝕薄膜表面後與被刻蝕薄膜的表面原子反應生成具有揮發性的反應產物，並被真空設備抽 離反應腔。
等離子刻蝕兼具化學和物理雙重性質，應用最廣，分為 CCP 和 ICP。目前應用最廣的 刻蝕技術是使用物理和化學刻蝕混合的方式，兼具非等向性與高刻蝕選擇比的雙重優點，也 就是等離子刻蝕。這種方法首先利用等離子體放電產生的帶化學活性的粒子，之後等離子體 在離子的轟擊下開始刻蝕。加入離子轟擊的作用有三：○ 1 破壞被刻蝕材質表面的化學鍵以 提高反應速率；○ 2 將化學反應不易完全清除的雜質通過物理性的方法清除；○ 3 將二次沉積 在被刻蝕薄膜表面的產物或聚合物打掉，以使被刻蝕表面能充分與刻蝕氣體接觸。由於在表 面的二次沉積物可被離子打掉，而在側壁上的二次沉積物未受到離子的轟擊，可以保留下來 阻隔刻蝕表面與反應氣體的接觸，使得側壁不受刻蝕，所以採用這種方式可以獲得非等向性 的刻蝕。根據產生等離子體方法的不同，幹法刻蝕主要分為電容性等離子體刻蝕（CCP）和 電感性等離子體刻蝕（ICP）；電容性等離子體刻蝕主要是以高能離子在較硬的介質材料上， 刻蝕高深寬比的深孔、深溝等微觀結構；而電感性等離子體刻蝕主要是以較低的離子能量和 極均勻的離子濃度刻蝕較軟的和較薄的材料。這兩種刻蝕設備涵蓋了主要的刻蝕應用。
刻蝕與薄膜沉積結合：多重掩膜技術推動先進工藝發展。隨著集成電路晶片製造工藝的 進步，線寬不斷縮小、晶片結構 3D 化，晶圓製造向 7 納米、5 納米以及更先進的工藝發展。 由於普遍使用的浸沒式光刻機受到波長限制，14 納米及以下的邏輯器件微觀結構的加工將通 過等離子體刻蝕和薄膜沉積的工藝組合——多重模板效應來實現，使得相關設備的加工步驟 增多。刻蝕設備和薄膜沉積設備有望正成為更關鍵且投資佔比最高的設備。
2.2 等離子刻蝕發展方向：向低壓、高密度演變
刻蝕設備的總體演化路徑是等離子濃度越來越高，氣壓越來越低。按照離子密度分，可 以將刻蝕設備演化路徑分成低密度等離子體、中密度等離子體、低壓高密度等離子體，其中 低密度等離子體包括桶式和平行板式，中密度等離子體包括 RIE/CCP 和 ME-RIE/CCP，低 壓高密度等離子體包括 ICP 和 HDP/TCP 設備。
第一代：桶式與平行板式——精確度不夠，高能粒子轟擊可能引起器件損傷。早期的等 離子刻蝕機被設計成圓柱形，像木桶一樣，這種刻蝕去除正性光刻膠效率高，缺點是高能離 子會在圓筒形反應器中的無序碰撞，更偏向各向同性刻蝕。平行板式刻蝕機有兩個大小和位 置對稱的平型金屬板，利用電勢差形成高能離子轟擊被刻蝕部分，屬於偏物理性的刻蝕，相 比桶式刻蝕機各向異性更好，缺點是高能離子的轟擊可能會引起器件損傷，需要更低氣壓以 確保更小尺寸圖形轉移的精確度。
第二代：RIE/CCP 和 ME-RIE/CCP——等離子體密度增大，精確度提升。RIE/CCP 可 以產生中等密度等離子體，採用直流自偏置電壓可控制離子能量，相比第一代等離子刻蝕機 可以以更低氣壓確保更小尺寸圖形轉移的精確度。ME-RIE/CCP 則是通過外加磁場的方式， 使等離子電離度更高，密度更大。但採用電容耦合形成的等離子體單個能量較高，對材料表 面物理傷害大。
第三代：ICP 和 HDP/TCP，低轟擊能量、高密度等離子體，同時兼顧刻蝕速率和高選 擇比。相比電容耦合通過射頻電場將功率直接傳給等離子，電感耦合是通過磁場將射頻功率 傳遞給等離子，不用把能量花費在通過施加到晶圓表面的高壓來加速離子，因此電感耦合在 等離子產生方面效率更高，可以同時兼顧高等離子體密度和低離子轟擊能量，從而實現高刻 蝕速率和高選擇比。HDP 是對低氣壓下產生高密度等離子體濃度的統稱， ICP 即為一種 HDP 技術，此時產生的等離子體具備低氣壓、大口徑、高密度等特性，更易得到垂直的離子轟擊 作用和各向異性的刻蝕形貌，在該系統中可認為中性粒子和離子在鞘區內是無碰撞的，離子 的轟擊路徑更為垂直，TCP 技術則要求離子的密度與離子能量被分別控制，使得刻蝕精確度 更高，例如原子層刻蝕（ALD），目前已逐漸開始在刻蝕領域嶄露頭角。
2.3 存儲、邏輯、後道封裝中的先進刻蝕工藝應用
2.3.1 存儲器——極高深寬比刻蝕與硬掩膜層刻蝕
硬掩膜版刻蝕、極高深寬比刻蝕和階梯刻蝕成為 3D NAND 製造難點。NAND 型快閃記憶體一 直致力於縮小關鍵尺寸，增加單位面積存容量的研究，以縮減製造成本。2D NAND 主要依託光刻技術實現光刻等比例縮放存儲器單元的尺寸。但是隨著關鍵尺寸縮小面臨的瓶頸，傳 統縮減成本的方法已經顯得不是很有成效。為了維持目前的成本縮減速度，工業界轉用 3D 技術在單一矽片上堆縱向疊快閃記憶體晶片，對於 3D NAND 來說，挑戰從光刻轉移到薄膜澱積和 刻蝕技術。從刻蝕角度來說，主要難點包括硬掩膜版刻蝕（Hardmask etch）、極高深寬比刻 蝕（HAR）和階梯刻蝕（Stair etch）。
硬掩膜版刻蝕將光刻膠圖案轉移到硬掩膜版上，並進行 HAR 刻蝕前的開孔。製造 3D NAND 要從襯底開始，首先要用化學氣相沉積（CVD）方法，在襯底上逐層澱積和堆疊薄膜。 在堆疊層沉積工藝之後，將硬掩模版施加在膜堆上，並且在頂部上形成孔圖案。這一步就是 硬掩膜版刻蝕。碳/石墨烯材料因其較高的楊氏模量和類金剛石的特點，可以提高刻蝕選擇比， 是刻蝕中作為硬掩膜版的理想材料。這一刻蝕步驟主要使用 C-F 等離子體化刻蝕 BARC/DARC（有機抗反射層）來定義 CD（臨界線寬），然後刻蝕硬掩膜並去除光刻膠，將 光刻膠上的圖形轉移到硬掩膜層上，並去除光刻膠和 BARC 材料，目前先進的工藝已經可以 通過控制等離子體氣流、濃度以及壓強來平衡反應氣體，從而控制微小變形、形貌微調和提 高可重複性。
極高深寬比（HAR）刻蝕是 3D NAND 製作中最難的一步。在硬掩膜版上打孔之後，就 是極高深寬比的刻蝕，對於 3D NAND，刻蝕工具必須從器件堆疊的頂部向底部襯底鑽出無 數個微小的圓形孔或通道，每個通道必須平行和均勻，主要步驟包括使用 C-F 等離子體刻蝕 絕緣材料形成 HAR 結構，然後使用 C-F 等離子體去除刻蝕阻擋層，接觸到下層導電層，使 用 O2 等離子體去除殘餘圖形材料。可以通過選擇恰當的反應氣體增加側壁保護的鈍化層、 控制等離子體中的有機聚合物吸附、優化電離能量和等離子密度，從而達到控制形貌控制、 均勻線寬、提高重複性的要求。
階梯刻蝕是將存儲單元連接到器件底部的關鍵步驟，涉及多次刻蝕的重複。決定存儲單 元和臺階面積的兩個最重要因素是狹縫節距和臺階節距。傳統上，可以通過減小狹縫和臺階 結構的尺寸和節距來減小存儲單元和臺階面積，但也會造成狹縫節距減小，通孔節距減小等 問題，給刻蝕帶來通孔橋連，以及通孔和襯底虛連等缺陷。目前的先進工藝已經逐漸修復上 述問題的產生。
2.3.2 邏輯晶片——大馬士革技術解決先進位程銅互連問題
先進位程工藝下，銅取代鋁作為金屬互連材料。0.18 微米技術節點以上的傳統集成電 路製造工藝主要採用鋁作為金屬互連材料，但是隨著金屬互連線的尺寸越來越小，鋁作為金 屬互連材料的缺點逐漸顯示出來。在常溫下，鋁的電阻率為 2.8μΩ·cm，而銅的電阻率為 1.7μΩ·cm，約為鋁的 60%，銅金屬的使用能大大降低互連線的電阻，從而降低 RC 延 遲。除了低電阻的優點，與鋁相比，銅的熔點更高，因此擁有更好的抗電遷移能力，電子遷 移失效時間要比鋁高兩個數量級。因此採用銅作為金屬互連材料不僅能直接降低互連線的電 阻，而且還能增強互連線的可靠性。
大馬士革工藝克服銅的難以刻蝕問題。在銅作為金屬互連材料之前，一般是通過對鋁進 行一般的幹法刻蝕完成互連，然而銅是一種穩定金屬，在與刻蝕氣體反應時不會產生揮發性 的副產品，因此不能像鋁那樣使用幹法刻蝕工藝直接刻蝕銅，以形成金屬互連線圖形。目前 業界採用的解決方案是由 IBM 在 1997 年研發成功的大馬士革工藝（Damascene）。該工藝 避免了對銅金屬的直接刻蝕。
大馬士革工藝具體步驟：各向異性刻蝕來刻蝕層間電介質層（刻出通孔圖案）→沉積一 層薄的阻擋金屬膜（例如 Ti、Ta、TaN、TiN 等），電鍍 Cu 層（填滿整個氧化矽凹槽）→化 學機械拋光（CMP）去除多餘的 Cu→沉積一層刻蝕停止層（SiC、氮化物）和電介質層（氧 化物）→各項異性刻蝕來刻蝕層間電介質層（刻蝕互連金屬層），電鍍 Cu→CMP 拋光多餘 的 Cu。
大馬士革工藝可分為單、雙大馬士革工藝，後者又可分為 Via First 和 PTF MHM。大馬 士革工藝還分為單大馬士革工藝（Single damascene）和雙大馬士革工藝（Dual damascene）， 兩者的區別在於互連引線溝槽與互連通孔是否同時澱積填充銅金屬。相比單大馬士革工藝， 雙大馬士革工藝可以減少約 20%的工藝流程，因此被廣泛的應用於目前的銅互連工藝中。雙 大馬士革工藝集成方案按照幹法刻蝕方式的不同來分類，目前大致上可分為基於光阻掩膜的 先通孔-後溝槽雙大馬士革工藝（Via First）和基於金屬硬掩膜的先部分溝槽-後溝槽通孔雙大 馬士革工藝（PTF MHM）兩類。
PTF MHM 在先進邏輯晶片工藝製程中應用廣泛。在 65 納米及以上技術節點，介電材 料一般為 SiO2，FSG (Fluorinated SilcateGlass)和第一代低 K 材料等，Via First 方案被廣泛 的應用。但是在 45 納米及以下技術節點，為了進一步減小 RC 延遲，大都採用多孔的超低 K 材料（K=2.4）。因為 K 值低的薄膜非常軟，很容易被高能量攻擊。在傳統基於光刻膠掩膜的 Via First 方案中的溝槽刻蝕後的去膠灰化過程中，低 K 材料直接暴露在等離子體環境中，非 常容易受到損傷。基於金屬硬掩膜的雙大馬士革一體化刻蝕解決方案採用 TiN 材料作為硬掩 膜，先部分溝槽刻蝕打開金屬硬掩膜，低 K 介電材料表層的氧化物保護層能有效減少之後光 阻灰化過程對低 K 材料的損傷；另外，後續溝槽通孔一體化刻蝕過程中溝槽完全刻蝕使用 TiN 為掩膜，無後續的光阻灰化過程，能進一步減小對低 K 介電材料損傷；因此其在銅互連 結合低 K 介電材料的集成方案中獲得了廣泛的應用。
2.3.3 MEMS——Bosch 工藝實現 ICP 深矽刻蝕中側壁鈍化
ICP 成為深矽刻蝕主流方法。隨著 MEMS 領域的 3D 封裝技術和三維立體結構器件的 發展，越來越多的矽通孔（Through Silicon Via, TSV）極高深寬比結構出現在 MEMS 器件 中。對於保證器件的各項性能，深矽刻蝕技術的研究起到了至關重要的作用。電感耦合等離 子體刻蝕方法（ICP）以其優異的特性，成為了 MEMS 工藝中較為主流的方法。ICP 刻蝕系 統可獨立控制等離子體密度和離子轟擊能量、刻蝕速率高、結構簡單、成本低、工藝穩定性 強，佔據著深矽刻蝕市場主要地位。
Bosch 工藝的側壁鈍化，實現對側壁的保護。Bosch 工藝，又叫深層反應離子刻蝕工 藝(DRIE)，是一種極好的各向異性的高速刻蝕矽的方法。這個方法是在等離子刻蝕系統中， 循序重複刻蝕和聚合物沉積步驟。聚合物沉積步驟會在矽導孔側壁上形成防護膜，防止側向 刻蝕。刻蝕步驟是被優化的，先從刻蝕結構底部去除沉積聚合物，接著以高刻蝕速率刻蝕其下的矽。在這個過程中，需要化學性的刻蝕和沉積步驟在側壁形成保護膜，從而在後續的刻 蝕過程中實現各向異性效果。
2.3.4 後道封裝——鈍化膜刻蝕完成微觀製程到宏觀引腳的連接
鈍化膜刻蝕可以實現引腳與晶片的連接。晶圓在集成電路工廠製作完成後需要送至封裝 測試廠，在封測廠，會把每個晶片的引腳接線。鋁是做引腳的良好材料，鋁的電阻率低，與 引線有很好的焊接性。同時鋁材料成膜、刻蝕容易控制，而銅難以與引線焊接，因此要用鋁 作為與引腳連接的材料。在鋁（Al)上是一層阻擋層，然後是氧化物（Oxide)和保護層，通常 為鈍化膜。鈍化膜是晶片最外一層結構。主要作用是保護整個晶片免受外界環境的影響。常 用的鈍化膜結構是氮化矽和氧化矽。鈍化膜刻蝕工藝是在晶片頂部保護層上打開一個孔，穿 透保護層，並將阻擋層完全去除，露出下面的鋁。隨著關鍵尺寸的不斷減小，晶片體積迅速 減小，刻蝕工藝要求也不斷提高。
先進工藝去除鋁在刻蝕中存在尖峰和電遷移的問題。尖峰是指，由於矽在較高溫度下對 鋁有一定的固態溶解度，矽靠擴散進入鋁, 同時鋁回填矽擴散留下的空隙，而在鋁與矽接觸 的部分形成尖峰。如果尖峰的長度過長，超 MOS 漏極和源極接合深度時，會發生短路。防 止尖峰的辦法是在鋁的沉積中，加入少最的矽（1%左右）。這樣沉積的鋁不易產生尖峰。或 者在鋁矽之間加上一層 TiN，作為阻擋層。電遷移是指，在直流電流的作用，金屬離子沿導 體的質量運輸。在集成電路中，隨著器件的特徵尺寸不斷減小，互連引線的截而越來越小， 引起電流密度迅速增加。因此，在納米集成電路中，由電遷移導致的電路失效的可能性也大 大增加。鋁線在傳導電流時，鋁原子會沿著導線晶粒的邊界，隨著電子的運動發生移動。大 量的電遷移可以導致鋁線的斷開。同時，在其他區域，金屬原子的堆積會形成小丘。過大的 小丘可能使臨近的連線短接祚一起。為了抑制電遷移，通常是將電路率更低的銅，少量加入 鋁中(0.5%-4%)。這樣鋁的晶粒邊界為 Al2Cu，使鋁產生的電遷移所需的能量上升，達到抑 制電遷移的作用。鈍化膜刻蝕工藝最後的要求是鋁表面 TiN 完全去除、良好的輪廓、無殘留 物、光阻完全去除、減少聚合物在腔體內的堆積。
2.4 沉積與刻蝕方向相反，MOCVD 進步促進 LED 應用不斷拓寬
薄膜沉積：與刻蝕方向相反，同樣為推動先進工藝關鍵設備。與刻蝕通過等離子氣體與 被刻蝕對象進行物理或化學反應，形成高揮發性物質並將其帶離晶圓表面不同，薄膜沉積則 是通過向晶圓表面推送氣相物質，在晶圓表面發生物理或化學反應，形成膜層的過程，與刻 蝕屬於方向相反的反應過程，同樣是推進邏輯晶片先進位程與 3D NAND 極高深寬比工藝的 關鍵。在刻蝕工藝中的側壁鈍化等技術其實也是一種薄膜沉積。
薄膜沉積分為物理氣相沉積和化學氣相沉積。物理氣相沉積是在真空條件下，利用蒸發 或濺射等物理形式，把固體的材料轉化為原子、分子或者離子態的氣相物質然後使這些攜帶 能量的蒸發粒子沉積到基體或零件的表面，以形成膜層的膜製備方法。物理氣相沉積法主要 有真空蒸鍍、濺射和離子鍍。化學氣相沉積技術是應用氣態物質在固體上產生化學反應和傳 輸反應等並產生固態沉積物的一種工藝，它大致包含三步：1）形成揮發性物質；2）把上述 物質轉移至沉積區域；3）在固體上產生化學反應並產生固態物質。常見的化學沉積技術包 括常壓化學沉積、低壓化學沉積、等離子增強化學沉積、金屬有機物化學沉積等。
金屬有機化合物化學氣相沉積（MOCVD）適用於 LED 晶片製造，優點突出。金屬有機 化合物化學氣相沉積（MOCVD）是在氣相外延生長的基礎上發展起來的一種先進技術，其 具體原理是：以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有機化合物和 V、Ⅵ族元素的氫化物等作為晶體源材料， 在襯底上通過熱分解反應進行氣相外延，生長形成各種Ⅲ-V 族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體及薄 層單晶材料。MOCVD 在 1968 年由美國洛克威公司的 Manasevit 等人提出，並在上世紀 80 年代初進入工業界。經過近 20 年的飛速發展，MOCVD 已經成為 LED 晶片製備的關鍵技術 之一，佔藍光 LED 外延片成本的近一半。相比於其他技術，MOCVD 具有一系列無可比擬 的優點：（1）可生長絕大多數化合物及合金半導體；（2）生長過程易於控制；（3）可獲得純 度極高的半導體材料；（4）適用於生長異質結構材料；（5）其成本滿足大規模生產要求。在 Mini LED、Micro LED 和 UV LED 製造中，MOCVD 成為推動工藝發展的關鍵設備。
3 復盤篇——自主研發+多產品線構建國際三大刻蝕設備龍頭
全球半導體設備市場集中度高，美、日、歐壟斷市場。據 VLSI Research 數據，2019 年全球五大半導體設備製造商分別為應用材料（AMAT）、阿斯麥（ASML）、東京電子（TLE）、 拉姆研究（Lam Research）、科磊（KLA），營收合計為 528.6 億美元，佔前十五大半導體設 備廠商銷售額的 82.5%。其中阿斯麥公司在光刻機設備上一家獨大，目前統治超過 70%的光 刻機市場，特別是在以 EUV 光源為代表的高端光刻機市場上無人能及，市佔率 100%。與之 並駕齊驅的是生產刻蝕設備及其他半導體設備的應用材料與、東京電子與泛林半導體，三家 公司近年來也保持穩健的市場份額增長。
細分領域分工合作形式明顯，有集中化趨勢。縱觀國際半導體設備廠商業務發展情況， 每家公司都在各自細分領域擁有著比較明顯的競爭優勢，市場呈現細分市場寡頭割據的格局。 但近年來，半導體市場逐漸走向集中，主要包括細分市場內的併購和跨平臺龍頭併購其他細 分領域公司的特點。在半導體產業價值鏈中，除荷蘭 ASML 公司憑藉領先的技術和優秀的產 品，專精並幾乎壟斷了全球光刻機市場以外，應用材料公司在除光刻外的其他核心半導體設 備領域有著較強的競爭力，在 PVD 設備上，應用材料作為行業龍頭佔據了大部分的市場份 額，在 CVD 和刻蝕設備上應用材料與泛林半導體、東京電子等企業競爭激烈，同時應用材 料在 CMP、檢查和量測（包括半導體、掩摸和光伏）、電鍍 ALD、離子注入、外延工藝和 RTP 領域都有涉獵。
刻蝕設備寡頭壟斷，泛林半導體佔據刻蝕機市場份額半壁江山。根據 The Information Network 的數據顯示，泛林半導體的在刻蝕設備行業的市佔率自 2012年起逐步提高，從2012 年的約 45%提升至 2017 年的約 55%，主要替代了東京電子的市場份額，東京電子的市場份 額從 2012 年的 30%降至 2017 年的 20%，但仍然保持第二的位置。應用材料始終位於第三， 2017 年約佔 19%的市場份額。前三大公司在 2017 年佔據總市場份額的 94%，行業集中度 高，技術壁壘明顯。
3.1 泛林半導體：不斷開拓刻蝕設備前沿，成就龍頭地位
刻蝕設備業界龍頭，市佔率達 55%。泛林半導體是世界半導體產業提供晶圓製造設備和 服務的主要供應商之一，總部位於美國加利福尼亞州福利蒙特。1980 年，一位出生在中國 的工程師 David Lam 創立了泛林集團，1984 年 1 月公司在美國納斯達克上市，目前公司已 成為全球第四大半導體生產商。泛林半導體提供薄膜沉積、等離子蝕刻、單晶圓清洗等半導體工藝所需設備，下遊客戶為主流半導體供應商和代工廠，與 SK 海力士、美光、臺積電和 中芯國際保持戰略合作關係。
1992 年首發 ICP 設備，迅速搶佔市場。泛林半導體自成立以來就聚焦刻蝕設備這一單 一市場，是生產刻蝕設備最悠久的企業之一，不斷開拓刻蝕設備前沿，引領先進工藝製程。 1981 年，公司推出自己的推出首款等離子刻蝕機產品 AutoEtch，在 1982 年時開發了支持 1.5 微米製程的刻蝕設備，1989 年開發了支持 0.8 微米製程的刻蝕設備，為當時製程最先進 的設備之一。公司在 1992年開發了第一臺 ICP幹法刻蝕設備，打開了 ICP刻蝕設備的大門， 實現了刻蝕速率和高選擇比的兼顧。1995 年公司在上一代 ICP 設備的基礎上，開發了首款 雙頻 ICP 介質刻蝕設備，並成功應用於 350 納米製程晶片，成為當時最先進的刻蝕設備。
2014 年進入原子層刻蝕領域，不斷開拓刻蝕設備前沿，引領先進工藝製程。2014 年， 為應對未來電晶體微縮工藝進入原子尺寸，公司開始布局原子層級別的刻蝕技術（ALE）， ALE 技術由泛林半導體首先引入，並且目前也只有泛林半導體引入了該項技術。原子層刻蝕 的重點是如何能準確控制過程，這就要求對離子能量進行精確控制，為此泛林半導體提出了 synergy 理論：從氯原子和矽原子的鍵能和相應分子的大小，算出所需要的離子質量以及形 成離子的能量，根據該能量在元素周期表中找到相應質量的元素及其對應的化合價，從而形 成需要的離子，進而完成一個完美的原子層刻蝕。目前公司的 Flex 系列介質蝕刻系統和 Kiyo 系列產品已經增加了 ALE 功能，前者可應用於低 k 和超低 k 混合介質及 3D NAND 高縱橫比 的孔徑、溝槽和觸點，後者主要用於 FinFET 和三柵極、3D NAND 及高 k /金屬柵極的刻蝕。
以刻蝕為著力點向薄膜沉積、清洗、CMP 拓展。從 1984 年開始，公司以刻蝕設備為著 力點，通過內生外延逐漸向薄膜沉積、清洗和 CMP 業務拓展。 1987 年推出公司首款 PECVD 設備，1988 年推出首款晶圓清洗機。1997 年 3 月，泛林集團以 2.25 億美元收購了專門從 事化學機械平面化 CMP 清洗的晶片設備製造商 OnTrak Systems Inc。到目前為止，公司主 營業務仍然僅聚焦於半導體晶圓製造的刻蝕、薄膜沉積、和清洗設備，70%的業務服務於存 儲晶片生產。
19 年泛林半導體營收約合 659 億元，研發投入營收佔比超 12%，人均產值 264.2 萬元， ROE 為 40%。2019 年公司獲得營業收入 95.49 億美元（659.0 億元），同比-12.9%；獲得 淨利潤 23.8 億美元（151.6 億元），同比-22.0%。19 年公司研發費用投入 81.32 億元，佔收 入比重為 12.34%。自 2004 年以來，公司研發投入平均佔比為 14.8%。2019 年公司人均產 值 615.9 萬元，經營活動產生現金流量為 81.3 億元，ROE 為 40%。
3.2 AMAT：1978 年進入等離子刻蝕領域，多元發展成全球最大 半導體設備公司
全球最大半導體設備公司。美國應用材料（AMAT）成立於 1967 年，並於 1972 年在 納斯達克上市，總部位於加州矽谷聖克拉拉。自 1992 年公司收入達到 7.5 億美元（按當時 匯率為 41.1 億元）後，應用材料至今都是世界上最大的半導體設備供應商之一。公司擁有 超過 21000 名員工，12500 項專利技術，並在全球 17 個國家擁有 93 個分支機構。
起家於薄膜設備，1978 年進入等離子刻蝕市場。1967 年，帶著 7500 美元的麥克萊利 來到矽谷成立了應用材料公司，1968 年應用材料正式從薄膜沉積設備起步，1971 年，應用 材料推出紅外外延沉積系統，極大改進工業沉積的質量，提高了雙極器件的產量。這項創新 使得設備市場使應用材料快速擁有了更大的市場份額。1978 年應用材料決定要進入等離子 刻蝕市場。通過獨立團隊研發，1981 年，公司研發的 AME 8100 Batch Etche 開啟了現代 刻蝕時代，應用材料一度成為世界上最大的刻蝕機供應商，後被泛林半導體反超。
注重解決方案銷售，多元化發展強化抗風險能力。1977 年應用材料的諮詢顧問鮑勃提 出了解決方案市場的概念，主張收集客戶面臨的特定應用程式的問題，用特定的設備提供獨 特的解決方案，以優化設備的性能、提高工廠的生產力為目的，從設備製造商到方案供應商 的轉變奠定了應用材料未來經營方向，即主攻晶圓加工設備製造以及輔助的客戶解決方案銷 售。90 年代後期，在經歷了網際網路泡沫破裂、亞洲金融危機等事件影響的公司認識到周期對 半導體設備公司強大的影響力，開始通過併購拓展在半導體設備和泛半導體設備領域的布局， 增強公司業務抗風險性。2019 年，公司半導體系統、應用材料全球服務、顯示及相關市場 62%、27%、11%，公司泛半導體產業布局已經形成。
2019 年 AMAT 營收約合 1006.6 億元，人均產值 457.6 萬元，ROE 37%。2019 年，公 司營業收入 134.7 億美元（1006.6 億元），同比-3.91%，實現淨利潤 32.7 億美元（186.5 億 元），同比-6.5%。2019 年應用材料研發費用投入達 141.5 億元，佔營收比例為 14.2%，歷 史上應用材料研發費用始終保持在 10%以上的高投入。隨著公司研發費用的提升，公司產品 始終保持較高的競爭力，幫助公司人均產值和 ROE 水平的不斷提高，2019 年公司人均產值 457.6 萬元，ROE 37%。
3.3 TEL：承載日本國產替代之路，佔平板顯示刻蝕市場 71%
東京電子（TEL）是日本一流領先的半導體設備提供商，主要從事半導體設備和平板顯 示器設備製造。東京電子於 1963 年在日本東京成立，是日本最大，全球第三的半導體設備 供應商。東京電子的產品幾乎覆蓋了半導體製造流程中的所有工序。其主要產品包括：塗布 /顯像設備、熱處理成膜設備、幹法刻蝕設備、CVD、溼法清洗設備及測試設備。其中東京 電子的塗布設備在全球佔有率達到 87%。另外，FPD 製造設備中，蝕刻機設備佔有率達到 71%。
起家於半導體貿易，1983 年與泛林半導體合資生產刻蝕機，走日本的國產替代道路。 東京電子的前身東京電子研究所由久保德雄和小高敏夫成立於 1963 年，註冊資本 500 萬日 元，員工 6 人。主要從事汽車收音機的出口和半導體製造設備的進口。1965 年，東京電子 成為Fairchild Semiconductor的日本代理商。1968年，東京電子與Thermco Products Corp. 合併，成為日本第一家半導體製造設備廠商。1978 年公司正式改名為東京電子有限公司。 進入八十年代，日本半導體產業日益興隆。東京電子進一步積極推動半導體製造設備的國產 化。1983 年，東京電子與美國公司泛林半導體研究合作，引進當時一流的美國技術，在日 本本土開始生產刻蝕機。這樣，東京電子逐漸擴大國產化的比例，成為可以生產最尖端半導 體製造設備的廠商。1989 年，東京電子的半導體製造設備營收額位居全球第一（VLSI Research 公司數據），並連續三年蟬聯冠軍，直到 1992 年被 AMAT 替代。
平板顯示與半導體並重，佔據平板顯示刻蝕機市場的 71%。公司平板顯示器和半導體刻 蝕機技術並重，據公司 2018 年報顯示，公司平板顯示器刻蝕設備 2018 年在全球市場佔有 率達到 71%。2012 年東京電子中國崑山分廠成功生產平板顯示器等離子刻蝕機的零件。2013 年東京電子推出針對 Gen8 面板的 ICP 等離子刻蝕系統，此項新技術在生產大型平板中具有 強勁優勢。2016 年為生產中小型高清平板產品，東京電子推出新的刻蝕系統。2017 年東京 電子大規模生產和銷售 ICP 刻蝕系統，新系統可以滿足市場對高解析度 4K 和 8K 以及大屏 幕平板需要。
TEL 為全球第三大半導體設備供應商。2019 年， TEL 營收 115.6 億美元（778.0 億元） ， 同比+13.05%，利潤為 22.4 億美元（151.1 億元），同比+21.5%。是全球第三大半導體設備 供應商。2019 年公司研發費用投入 69.0 億元，營收佔比為 8.9%，2009-19 近十年研發費用投入平均佔比為 11.6%。2019 年公司人均產值為 607.6 萬元，經營現金流為 114.8 億元， ROE 為 30%。
3.4 對標三家巨頭：公司已躋身國際一流刻蝕梯隊
從引領刻蝕設備風潮，向刻蝕前後端延伸，擁有泛林半導體成長邏輯。公司同泛林半導 體一樣起家於刻蝕設備，是國產高端刻蝕設備領軍企業，依託自主研發，突破 CCP、ICP 技 術路線的進步，用十餘年的時間走過了泛林半導體四十餘年曆程，產品不斷打破國外壟斷。 此外，公司同泛林半導體一樣採取延刻蝕設備「順藤摸瓜」的發展路徑，但與泛林半導體不 同的是，除沉積設備外，公司率先打入的並非清洗領域，而是價值量更高的前道檢測業務。
結合世代背景，與東京電子同樣面臨國產替代之路。公司與東京電子一樣，在產業鏈轉 向本國時興起，同樣面對設備國產替代問題。但公司並沒有走東京電子合資的模式，而是選 擇了自主研發，自己通過招攬人才、搭建研發團隊的方式形成自身智慧財產權的積累以及核心 競爭力的突破。
借鑑應用材料泛半導體平臺戰略，打造泛半導體旗艦。與 AMAT 布局泛半導體平臺類似， 公司在未來五到十年的發展戰略中，同樣將依託現有高端刻蝕設備的生產研發經驗，通過內 生+外延的手段向其他半導體設備、泛半導體設備和非半導體應用突破。公司目前已有用於 LED 晶片生產的 MOCVD 設備，和用於平板顯示清潔淨化的 VOC 設備，預計公司在站穩刻 蝕設備腳跟後，將持續延伸產品種類。
高性價比產品實現 19 逆勢增長，技術相同情況下，公司規模將加速趕上。在 2019 年 半導體周期下行的情況下，中微公司實現逆勢增長，營業收入為 19.5 億元，同比+18.8%， 歸母淨利潤 1.9 億元，同比+107.5%，反映出公司產品的高性價比使公司穿越周期。通過對 比三家刻蝕設備國際龍頭與公司的財務數據，我們發現公司作為新興的設備公司，與國際巨 頭的差距主要體現在規模上。公司研發費用投入佔比為 21.8%，高於競爭對手，雖然規模有 一定差距，但在大基金及社會融資支持下，公司後勁十足。考慮到公司近兩年 MOCVD 設備 採取「以價換量」戰略，拉低了公司整體毛利率，若近看刻蝕設備單項毛利率，公司 2018 年刻蝕設備毛利率為 47.5%，在競爭對手中處於領先地位。目前公司的 MOCVD 技術和刻蝕 技術均已處於國際先進水平，預計在國產替代大背景下及公司自主創新能力不斷增強，公司 未來各項規模指標將迎頭趕上。
4 刻蝕設備：半導體產業鏈轉向中國，中微公司引領國產 替代
4.1 半導體產業鏈轉向中國，設備國產替代腳步加快（略）
4.2 晶圓廠投資加速，中微公司等國產設備商迎來發展良機
特色工藝線、存儲器廠、先進位程項目推動國內晶圓廠投資建設高峰期來臨。
特色工藝線：特色工藝指不完全追求器件的縮小，而是根據不同的物理特性生產不同的 產品，隨著物聯網，新能源汽車等應用拉動，大尺寸面板驅動 IC、電源管理晶片、物聯網芯 片、功率半導體、MCU、CIS 等市場急速提升，華潤、燕東、士蘭微、積塔、中芯國際紹興 廠等都在積極布局 8 寸特色工藝線的產能擴張。
存儲器：存儲器為國內發展較快的先進集成電路產業，也是半導體設備國產替代進程較 快的領域。目前長江存儲 2019 年底月產能達 2 萬片，計劃 2020 年月產能擴充至 5-7 萬片 左右，到 2021-22 年可能達到計劃月產能 10 萬片。而合肥長鑫 2019 年底月產能達 2 萬片， 計劃 2020 年底月產能擴充至 4 萬片，到 2023 年時達到計劃月產能 12.5 萬片。
邏輯晶片：華虹半導體和中芯國際為國內邏輯晶片先進位程晶圓廠代表，其中華虹上海 Fab6 廠、無錫 Fab7 廠均處於產能提升階段；而據中芯國際的規劃，預計 2020 年全年資本 開支達到 220 億元，較 2019 年 148.0 億元同比+49.1%；其中約 139.6 億元將投資於上海 300mm 晶圓廠，34.9 億元將用於北京 300mm 晶圓廠。
4.3 2019 年國內刻蝕設備市場規模達 226 億元，先進技術加速公 司國產替代
19 年國內刻蝕設備市場規模為 226 億元。根據 2020 年 4 月 14 日 Semi 最新的數據顯 示，2019 年全球半導體製造設備銷售額達到 598 億美元，中國大陸半導體製造設備銷售額 達到 134.5 億美元，排名全球第二。按照設備佔半導體設備投資比重的 24%測算，則全球刻 蝕設備市場份額為 144 億美元，中國大陸刻蝕設備市場規模為 32 億美元。由於公司大陸地 區營收佔比 83.0%，所以我們主要統計大陸地區刻蝕設備市場規模。2019 年中國大陸刻蝕 設備市場規模達 32 億美元，約合 226 億元。
公司多項刻蝕設備技術達國際先進水平，緊跟時代，研發下一代邏輯器件大馬士革刻蝕 機及存儲器極高寬深比刻蝕設備。公司刻蝕設備可覆蓋 MEMS、存儲器、邏輯晶片和後道制 程的主流先進技術，包含單、雙反應臺兩種產品，高產出率技術，單反應臺可以更精確靈活 地控制等離子體，從而達到高精度、高穩定性的刻蝕效果。而雙反應臺的優勢在於單位面積 的生產效率更高，同時設備成本更為降低，公司刻蝕設備多項技術達國際先進水平，CCP 刻 蝕設備方面，公司已經獲得邏輯器件 5nm 及存儲器件 64 層 3DNAND 的重複訂單，ICP 刻 蝕機 Nanova 已經在國內先進晶圓廠得到驗證，並實現量產。此外，公司緊跟先進半導體工 藝演化，積極研發下一代邏輯器件大馬士革刻蝕機及存儲器極高寬深比刻蝕設備，為未來提 升刻蝕設備市佔率，深化國產替代打下基礎。
2020Q1 公司在長江存儲刻蝕設備市佔率為 22%，較 19 年增加+9.7pp,國產替代腳步加 快。根據中國國際招標網信息，國內 3D Nand 存儲晶片龍頭廠商長江存儲設備供應鏈國產 化全面提速，2017 年至今，公司共在長江存儲中標 38 臺刻蝕設備，其中中微公司 2019 年 中標 13 臺，佔當年全部刻蝕設備採購的 12.3%；2020 年 Q1，公司在長江存儲中的中標數 量已經達 9 臺，佔長江存儲當季度全部刻蝕設備採購的 22%，公司替代國外龍頭公司產品速 度在加快。
公司刻蝕設備在華力集成、福建晉華等晶圓廠多點開花，已進入臺積電 5nm 生產線。根據中國國際招標網數據顯示，除長江存儲外，公司設備在華虹無錫、華力集成、福建晉華 和中芯國際等國內先進晶圓廠實現了國產替代。根據集微網數據，中微半導體自主研製的 5 納米等離子體刻蝕機已在通過臺積電驗證，性能優良，將用於全球首條 5 納米製程生產線， 而在此之前，臺積電 7 納米晶片生產線也已用上中微的刻蝕機。
5 MOCVD：Mini/Micro LED、UV LED 推動設備需求， 公司積極布局相關產品研發
5.1 2020 年國內 LED 下遊市場規模將超 7500 億元，新應用推動 MOCVD 設備需求
2020 年 LED 下遊市場規模將超 7500 億元，照明佔 LED 下遊應用的 65.1%。LED 應 用產品多樣，目前下遊應用主要有 LED 照明、LED 背光、LED 顯示三個部分。照明佔了 LED 應用領域 65.1%的比重，背光和顯示分別佔了 7.5%和 19.4%。根據中國產業信息網預測， 到 2020 年我國 LED 下遊市場規模將超過 7500 億元。
2019 年國內 LED 晶片市場規模約為 241 億元，CR3 市佔率達 71%。隨著產業鏈聚攏 度的增大，LED 延晶片也愈發向更高標準化、更大規模化的趨勢發展，需要做到規模化滿 足差異化需求的快速低成本響應，處於領騎集團的巨頭們又在競相擴產。根據前瞻產業研究 院數據顯示，我國 LED 晶片領域市場集中度較高，三家企業的市佔率高達 71%。其中，三 安光電的市場份額最高，佔比達 31%，華燦光電、澳洋順昌其次，佔比分別為 24%、16%。 按照三安光電 2019 年 74.6 億元營收測算，則我國 LED 晶片市場規模為 241 億元。
LED 未來趨勢：小間距、Micro-LED 和 UV LED 等新應用將帶動新一波的市場需求。
Micro-LED 和 Mini-LED 成為未來顯示技術。Micro LED 指 LED 微縮化和矩陣化技術， 在一個晶片上集成高密度微小尺寸的 LED 陣列，使其體積約為目前主流 LED 大小的 1%， 可視為微小化的 LED。在 MicroLED 顯示產品中，每一個像素點都是一顆 LED 晶片，會成 倍放大需求端空間，讓眾多 LED 晶片廠商產能迅速消化。這種顯示技術繼承了 LCD 不閃屏、 不燒屏、清晰度和 OLED 高功耗低、色彩鮮豔、響應時間快等幾乎所有優點，技術一旦成熟 後可以替代 LCD 和 OLED 技術，缺點是製造成本和時間較長，屏幕所有燈珠需要自身一個 一個去種植，目前無法像實現大批量生產。Mini-LED 則是將一整塊 LCD 層進行切割分出了 上百個背光區域，在一定範圍內提升了對比度，削減了 LCD 屏幕的缺點，是一種對 Micro-LED 很好的過渡替代技術。據沙子利文數據中心測算，2018 年全球 Mini LED 市場規模為 128.1 億元，國內 Mini-LED 市場規模達 56.9 億元。
UV LED 應用廣泛，難點在於薄膜沉積技術突破。UV LED 是指利用半導體發光原理來 製造 UV 波段的光源，用於消毒、醫學、檢測、固化等領域的一種新型 LED 技術，具有可靠 度高、無需加熱、無有毒物質汞、壽命長、能量轉換損失少等優點。據 GGII 預計 2020 年全 球 UV LED 市場規模將達 35.5 億元，據智研諮詢測算，2020 年我國 UVLED 市場規模將達 25 億元。但目前 UV LED 價格相對昂貴，主要原因是在薄膜沉積過程中會遇到發光層以外 的各層材料光吸收問題以及相對於傳統藍光與綠光的壓縮應力，UV LED 升高的伸張應力會 使得外延難度上升非常多，這就需要更高溫度的 MOCVD 系統設計。
5.2 公司是氮化鉀基 LED MOCVD 全球龍頭，積極布局新產品應 對新需求
公司 MOCVD 技術領先，已成為全球氮化鉀基 LED MOCVD 龍頭。公司的 MOCVD 設 備 Prismo D-Blue、Prismo A7 能分別實現單腔 14 片 4 英寸和單腔 34 片 4 英寸外延片加工 能力，包含多項國際先進技術，其中 Prismo A7 設備已在全球氮化鎵基 LED MOCVD 市場 中佔據領先地位，公司 18 年佔全球氮化鉀基 LED MOCVD 市場的 60%以上，已成為全球氮 化鉀基 LED MOCVD 龍頭。
UV LED、Micro/Mini LED 研發有序推進中。根據公司 2019 年年報披露，公司研發了 用於製造深紫外光 LED 的 MOCVD 設備，並已在行業領先客戶端驗證成功；用於 Mini LED 生產的 MOCVD 設備的研發工作正在有序進行中；另外，製造 Micro LED、功率器件等需要 的 MOCVD 設備也正在開發中。預計隨著公司新產品的研製成功，公司 MOCVD 設備市佔 率將進一步提升。
6 盈利預測與估值（略）
由於國內半導體設備行業正處於產業鏈轉移的關鍵時期，本土設備廠商有望受益於下遊 晶圓廠擴產和國產替代加速，未來業績增長空間廣闊。公司主營產品包括刻蝕設備和MOCVD 設備，其中刻蝕設備是半導體集成電路製造過程中突破先進工藝的關鍵設備，在晶圓廠設備 投資中的佔比不斷提升。公司刻蝕設備技術水平比肩國際龍頭，是高端半導體設備的稀缺標 的，享有較高估值。
隨著公司刻蝕和 MOCVD 設備技術不斷突破，市佔率將進一步提升。預計 2020-2022 年歸母淨利潤分別為 2.58 億元、3.94 億元、5.32 億元，對應 PE 348/228/169 倍，首次覆 蓋給予「持有」評級。
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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：西南證券）
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