阿爾法大揭秘之三——產品差異看北方華創與國外半導體巨頭的差距

半導體行業是一個非常復雜的行業,從上遊矽片制備到中遊晶圓制造、封裝、測試,這個過程涉及拉晶、滾磨、切片、清洗、光刻、沉積、刻蝕、離子註入等很多多道工序,在每道工序中均要以相應的高性能設備作支撐。在晶圓制造環節中,擴散、光刻、刻蝕、離子註入、薄膜沉積和拋光、金屬化等過程被稱為前道工序,背面減薄、晶圓切割、貼片/裝片、引線鍵合、模塑、電鍍、切筋成型和成品測試/終測被稱為後道工藝,本文主要探討下部分前道工序中所涉及到的設備。

阿爾法大揭秘之三——產品差異看北方華創與國外半導體巨頭的差距

在晶圓制造中最主要的三大設備是刻蝕設備、薄膜沉積設備和光刻設備,占到全球半導體設備市場的24%、20%和18.4%,前道檢測設備、測試設備、封裝及組裝設備占比分別為10.4%、9%和7%。光刻機市場目前被ASML、尼康和佳能等廠商壟斷,尤其是高性能半導體制造用光刻機領域ASML一傢獨大,14nm及以下制程的光刻機被ASML獨霸,別無分號,國內光刻機還在90nm左右徘徊,差距很大。但在刻蝕、薄膜沉積等領域,國內廠商逐漸發力,技術水平與國外主流廠商差距逐漸縮小,因此在半導體設備國產化過程中,這些廠商最先受益,而且部分廠商也在國內上市,投資者也可以在半導體設備國產化過程中受益。

阿爾法大揭秘之三——產品差異看北方華創與國外半導體巨頭的差距

資料來源:公開資料整理,阿爾法經濟研究

在薄膜沉積和刻蝕領域,國內目前發展最好的兩傢公司是中微公司和北方華創,前者在上海科創板上市,北方華創在中小板上市,對標的海外公司筆者選取的是日本東京電子、美國拉姆研究和應用材料,因為在PVD和CVD領域應用材料市占率84.9%和29.6%,在氧化/擴散領域日立、東京電子等TOP3企業市占率達到94.8%,市場龍頭地位顯著。

產品結構差異

北方華創自2017年重組以來,充分利用原北京七星電子和北方微電子在半導體設備領域深厚的技術積累,在半導體設備領域發力的同時,還將業務深入真空裝備、新能源鋰電裝備和精密元器件,四大業務體系明晰。2017年北方華創電子元件、半導體設備、真空設備和鋰電設備四大業務營收占比為34.32%、51.01%、9.04%和4.52%。2018年年報開始公司雖然講統計口徑變更,以電子工藝裝備類別將原來的半導體設備、真空設備和鋰電設備合並統計,但從業務發展歷史來看,半導體設備依然要占到公司營收的一半左右。

在技術節點上中微公司是國內技術水平最高的半導體設備廠商,在刻蝕設備領域公司實現瞭7nm/5nm設備的量產,而北方華創還在14nm,不過公司已經開始佈局7nm/5nm的工藝研發。與北方華創相比中微公司業務模塊略顯單薄,公司核心產品是刻蝕機和沉積設備,刻蝕機主要有CCP刻蝕機和ICP刻蝕機,即所謂的電容耦合等離子體刻蝕機和電感耦合等離子體刻蝕機,在性能上CCP刻蝕機產品Primo AD-RIE-e達到7nm/5nm,可用於邏輯芯片、NAND等領域,ICP刻蝕機產品Primo nanova可實現14nm以下邏輯芯片和19nm以下存儲器制造等。中微公司沉積設備主要是MOCVD,用於LED外延片及功率器件生產,從營收結構來看2018年刻蝕設備營收占比40.5%,MOCVD設備營收占比59.5%。

拉姆研究(LRCX.O)成立於1980年,致力於生產、銷售和維修制造集成電路時使用的半導體處理設備,是全球領先的半導體設備及服務提供商,目前公司產品覆蓋薄膜沉積、刻蝕、清洗等晶圓制造環節的設備。

東京電子成立於1963年,是全球最主要的半導體設備制造設備和液晶顯示器設備制造商之一,其主要產品主要包括塗佈/顯影機、刻蝕設備、CVD及測試設備等,筆者對這四傢公司的產品做瞭相應的歸納,如下表所示:

阿爾法大揭秘之三——產品差異看北方華創與國外半導體巨頭的差距

資料來源:各公司官網整理,阿爾法經濟研究

從這五傢公司的產品結構來看,北方華創無疑是這五傢裡佈局最全面的,在刻蝕設備、沉積設備、氧化、擴散、退火和清洗等環節均有北方華創的身影。五傢公司均有等離子刻蝕設備,不過拉姆研究與應用材料已經開始量產原子層刻蝕(ALE)設備,這是新一代刻蝕采用的技術,日本日立也有相應的技術實力,在該領域目前國內廠商還沒有佈局。在技術節點上,中微公司有5nm產品的量產能力,拉姆研究是7nm,東京電子與應用材料雖然筆者尚未找到相關數據,但以這兩傢公司實力,7nm及以下制程的刻蝕設備量產能力還是有的。

沉積設備方面北方華創與應用材料均在PVD、CVD和ALD等主流沉積工藝方面均有相應的產品,中微公司目前以MOCVD為主,下遊面向LED,拉姆研究在ALD領域有相應的產品。在PVD領域除瞭應用材料外其他主要廠商有PVD Products和Cemecon等。

氧化/擴散/退火設備方面均有佈局的是北方華創和東京電子,應用材料在氧化設備和退火設備有佈局,其他廠商目前沒有找到相關資料。清洗設備方面,北方華創、拉姆研究、東京電子和應用材料均有晶圓清洗設備,北方華創還有太陽能多晶矽清洗設備,這與公司業務有關。

總而言之一句話,現有資料可知國外廠商中東京電子和應用材料在半導體制造設備中擁有比較完善的產品體系,公司又是全球知名晶圓制造企業的供應商。國內廠商中北方華創產品佈局更全,但刻蝕設備技術水平與中微公司及國外拉姆研究等公司有較大差距。中微公司專註於刻蝕設備和MOCVD,產品結構比較單一但好在核心產品技術水平處於全球先進水平。在下一代原子層刻蝕領域,北方華創與中微公司可能還沒有涉及,希望在新一代刻蝕技術上倆公司可以盡快趕上。

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