南方华创研讨陈诉：半导体设置装备摆设龙头，
北方华创研究报告半导体设备龙头，国产替代空间广阔
（报告出品方/作者长江证券，杨洋，赵智勇，倪蕤，王泽罡）
北方华创国资背景深厚，设备龙头成长性凸显
北方华创是由北京七星华创电子股份有限公司（七星电子）和北京北方微电子基地设备 工艺研究中心有限责任公司（北方微电子）战略重组而成，业务涵盖半导体装备、真空 装备、新能源锂电装备及精密元器件等领域。
七星电子与北方微电子均成立于2001年，七星电子由七星集团作为主发起人设立，主营半导体装备及精密电子元器件业务，半导 体装备主要包括清洗机、扩散/氧化炉等，也向太阳能电池（光伏）、TFT-LCD、分 立器件以及电力电子等行业拓展；北方微电子由北京电控联合七星集团、清华大学、北 京大学、中科院微电子所和中科院光电技术研究所共同出资设立，以高端集成电路设备 为主业，重点发展刻蚀机、PVD和CVD等集成电路设备。2016年，在国家大基金的 参与下，七星电子与北方微电子完成战略重组，伴随着半导体产业的快速发展和国产化 替代的兴起，近年来公司逐渐成长为国内领先的半导体设备平台型供应商。
国资背景，股权结构集中且稳定，产业布局清晰明了。北京电子控股有限责任公司为北 方华创的实际控制人，直接持有公司约 9.5%的股份，通过其全资子公司北京七星华电 科技集团有限公司间接持股比例约 33.7%。公司为国资背景，架构稳定，有利于长期发 展。从产业布局的角度来看，公司目前下属主要有五家全资子公司，业务划分较为清晰。
业务矩阵推动收入规模与盈利能力共同增长
近年来随着公司产业布局逐渐完善，技术工艺不断升级，收入呈现持续增长的趋势。半 导体设备和电子元器件业务 2022 上半年在公司收入中的比重分别达到 71%和 25%， 是公司最核心的收入来源。近年来，半导体设备业务受益于行业的快速发展以及国产替 代需求的爆发，电子元器件业务受益于下游航天航空等高精尖应用领域的需求拉动，均 实现了快速增长，2022 年上半年半导体设备业务和精密元器件业务的收入分别为 38.7 亿元和 13.3 亿元，同比分别增加 55.1%和 72.5%；公司 2022 年前三季度整体收入达 到 100.1 亿元，超过 2021 年全年收入水平，同比增加 62.2%。
截至 2022Q3，公司合同负债和存货分别为 65.1 亿元和 115.7 亿元。公司近几年营收状 况持续向好，合同负债及预收账款也表明公司订单充裕，预示着未来业绩的高度确 定性。另一方面，由于半导体设备多为以销定产的模式，较高的存货水平也反映出公司 积极储备原材料以应对未来生产，库存成品也表明公司拥有较多交付途中的设备。
平台化效应显现，盈利能力向好。从业务端来看，公司核心业务电子工艺装备的毛利率 在 35%左右的水平，电子元器件的毛利率则受益于核心竞争力不断增强及下游需求的 旺盛呈现出持续提升的趋势，2022 上半年达到 76.7%；2022 年上半年公司综合毛利率 水平为 46.4%。费用端，受益于收入规模的快速增长，公司销售费用率和管理费用率均 呈现出下行的趋势，从而也驱动了公司盈利能力的持续提升，2022 年前三季度公司归 母净利润为 16.9 亿元，归母净利率约 16.8%，均为过去几年以来的最高水平。未来随 着产品迭代和规模效应的显现，公司盈利能力有望进一步向好发展。在研发投入方面， 公司始终维持在较高的水平，2021 年公司研发投入金额达到 28.9 亿元，占营收比重为 29.9%；研发人员数量达到 2,044 人，在国内半导体公司中处于领先水平。
股权激励落地彰显长期增长信心
公司分别于 2018 年、2019 年、2022 年多次推行股权激励计划，通过长效激励更好地 吸引和留住核心人才。从 2022 年的股权激励情况来看，公司激励覆盖面进一步扩大， 授予总共向 838 人授予约 1,047.60 万份股票期权，占股本总额比例约 1.99%，主 要面向核心技术人员（775 人）和管理骨干（63 人）。在考核方面，公司综合考虑了收 入、研发、利润以及自有资本效率等多个方面的指标。本次股权激励的考核期从 2023 年持续至 2026 年，一共包含了 4 个会计年度，有望驱动公司业绩持续快速增长。
产品布局内生外延，打造泛半导体设备平台
芯片制造分为前道和后道工艺，前道主要包括晶圆制造过程中的热处理、光刻、刻蚀、 离子注入、薄膜沉积、机械抛光等工艺；后道主要包括封装测试，包括减薄、划片、测 试、分选等工艺。根据 SEMI 数据显示，2021 年全球半导体设备销售额约 1,025 亿美 元，其中前道设备占比约为 85%，主要包括热处理/氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀/去 胶设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等。
半导体设备具有研发周期长、 行业高度垄断的特点，国际领先的半导体设备公司通过大量的研发投入，持续保持产品 的技术先进性，巩固其垄断性市场占有率，形成“高度垄断—高额利润—高额研发—技 术领先”发展格局，整体市场竞争格局较为集中，各类半导体设备 3 的企业中 主要为美国、荷兰与日本等国的企业。北方华创产品布局全面，覆盖多个工艺环节，是 国内最具竞争力的前道硅刻蚀机、PVD、立式炉、清洗机产品的供应商。
将工艺整合为机床平台，优化生产效率及工艺覆盖面。半导体专用设备生产流程以模块 化为主，辅以系列化、标准化手段来缩短生产周期并提高生产效率。若客户有特殊 的工艺需求，则公司可在原有的平台基础之上保留通用模块部分，对部分关键零部件进 行重新设计，从而实现客制化的生产和工艺面的覆盖。热工艺方面，公司拥有 THEORIS 302／FLOURIS 201 系列立式炉管设备，能够应用于 28nm 及以上的集成电路、先进封 装、功率器件等领域，具备高精度温度控制能力、严格的金属污染控制能力以及稳定的 传输控制能力；
薄膜设备方面，公司拥有 eVictor、exiTin 和 Polaris 系列 PVD 设备，形 成了国产集成电路领域高端薄膜制备设备零的突破，公司的 APCVD、LPCVD 和 ALD 等设备均在集成电路领域实现产业化应用，完备的产品线能够在 28nm 及以上成熟 制程方面能够实现较好的国产替代；刻蚀设备方面，公司开发了 NMC612 和 NMC508 系列产品，分别对应 12 英寸和 8 英寸两种晶圆尺寸， NMC612D 硅刻蚀机已经达 到先进水平，近年来公司推出的 NMC508 RIE CCP 介质刻蚀机目前已在 5 家客户完成 验证并实现量产；公司的清洗设备产品主要为单片及槽式清洗设备，可适用于技术节点 为 65nm、28nm 工艺的芯片制造。
热工艺设备底蕴深厚，产品线成熟
热工艺设备市场寡头垄断，关注国产龙头替代潜力。全球热工艺设备市场规模在 2021 年达到约 264 亿美元，相较于 2020 年提升幅度明显，其中 RTP（快速热处理）设备、 氧化/扩散炉、栅极堆叠设备市场占比分别为 45%、34%、12%。从市场竞争格局来看， 应用材料、Kokusai、东京电子等海外龙头占据了市场的大部分份额，国内厂商中，屹唐 半导体通过收购美国半导体设备厂商 Mattson Technology Inc.(MTI)从而实现了在该领 域的快速突破，北方华创则多年深耕该领域，具有一定的市场份额。
从热工艺未来的发 展方向来看，芯片性能对热预算、温度的敏感度要求越来越高1）芯片尺寸缩小要求更 低的工艺温度及更快的升降温速率的立式炉设备；2）先进的工艺需求更先进的温度场 控制技术；3）在更高温下，对零部件选材及金属离子污染控制提出更高要求；4）炉管 式化学气相沉积薄膜工艺向原子层沉积薄膜工艺发展。
公司热工艺设备国内领先，产品覆盖 28nm 及以上制程。北方华创氧化/扩散类设备历 史悠久，自 2004 年起相关项目就已经列入北京市重点技术创新计划，2008 年公司的 12 英寸 90/65nm 立式氧化炉申请国家重大专项并于 2009 完成立项。近几年，北方华 创的 12 英寸立式氧化炉设备陆续通过了 90/65/45/28nm 生产工艺验证，技术快速追赶 海外。
公司自主研发的 12 英寸立式氧化炉 THEORIS O302 具有先进的颗粒控制技术、 高精度温度场控制技术、先进的微环境氧含量控制技术、后期维护费用低等特点，具备 12 英寸晶圆干氧氧化、湿氧氧化、DCE 氧化等工艺能力，主要应用于 LOGIC、DRAM、 NAND 等产品工艺制程，并成为客户的 POR 机台（扩产优先采购机台），2021 年该产 品荣获第四届集成电路产业技术创新奖。，公司 SiC-650 系列高温炉可用于 SiC 基 功率器件制造中的高温工艺环节。近年来，公司热工艺设备被广泛应用于长江存储、华 虹无锡、上海积塔等主要晶圆厂产线。
薄膜沉积设备PVD国内领先，打破海外公司垄断
市场空间广阔，国产替代加速推进。根据 Maximize Market Research 数据统计，全球 半导体薄膜沉积设备市场规模从 2017 年的 125 亿美元扩大至 2020 年的 172 亿美元， 年复合增长率为 11.2%，预计至 2025 年市场规模可达 340 亿美元。根据 Gartner 统计， 2019 年全球半导体薄膜沉积设备中 PECVD、PVD、ALD 设备的市场规模占比分别为 33%、23%和 11%；2020 年全球半导体薄膜沉积设备中 PECVD、PVD、ALD 设备的 市场规模占比分别为 34%、21%和 12.8%，ALD 设备的占比相对提升。
从竞争格局来 看，2021 年应用材料、泛林半导体、东京电子、ASM、Kokusai 占据了全球主要市场份 额，国内以北方华创、拓荆科技、中微公司为代表的厂商正在加速追赶，北方华创在 PVD 设备方面布局较为领先；拓荆科技产品涵盖 PECVD、ALD、SACVD 三类半导体薄膜 沉积设备，是国内唯一一家产业化应用的集成电路 PECVD 设备和 SACVD 设备厂商； 中微公司在 MOCVD 设备上积累深厚。
随着集成电路工艺的进步及结构复杂化，先进制程下薄膜沉积设备精密化、多样化，对 薄膜均匀性、颗粒数量控制、金属污染控制的要求逐步提高1）PVD 技术发展对台阶 覆盖率及填充特性要求逐步提高；2）器件性能的提高要求低损伤、亚原子级沉积速率 控制；3）高深宽比填充工艺下新材料的引入带来越来越多的 ALD 沉积需求；4）填充 尺寸开口直径的不断缩小，促进了 HDPCVD、SACVD 及 FCVD 等技术的发展。
薄膜沉积设备快速追赶，PVD 产品布局广泛。公司拥有 PVD、CVD 两大类产品，其中 PVD 为主力产品。公司的 PVD 产品采用金属溅射工艺，自研的 Al Pad PVD 设备可应 用于 90-28nm 技术节点的 Bond Pad 和 Al Interconnect 工艺；自研的 exiTin H630 TiN 金属硬掩膜 PVD 系统是针对 55-28nm 制程 12 寸金属硬掩膜设备；铜互连 PVD 设备方 面也实现了技术能力的不断提升，有望打破 AMAT 在该领域的垄断地位。，公司的 LPCVD 和 APCVD 产品也都可应用于集成电路领域，并已进入主流代工厂。
刻蚀设备硅刻蚀领军者，持续完善产品布局
国产替代前列，自主刻蚀设备突破巨头垄断。根据 Gartner 统计数据，2020 年全球集成 电路制造干法刻蚀设备市场规模预计将回升至 136.9 亿美元，同比增长 25.4%，在全球 集成电路制造设备市场的规模占比达 21.1%；2025 年，全球集成电路制造干法刻蚀设 备市场规模预计将增长至 181.9 亿美元，年复合增长率约为 5.8%。按刻蚀技术路线不 同，全球等离子刻蚀设备市场 90%以上为 CCP、ICP 设备，2020 年市场规模分别约 48、 76 亿美元。从竞争格局来看，泛林半导体、东京电子、应用材料的市场份额在全球处于 领先水平，国内厂商中中微公司、北方华创实现突破，市场份额处于上升通道。
随着集成电路技术节点的不断缩小，先进的等离子体刻蚀工艺面临更多的挑战1）线 宽尺寸不断缩小；2）逻辑、存储、功率等领域的刻蚀深宽比显著增加；3）三维堆叠技 术的应用，对刻蚀形貌、粗糙度、深宽比和准直度有着更苛刻的要求；4）新材料和新器 件的引入，需要新的刻蚀技术；5）更精细的芯片结构要求刻蚀技术实现原子级控制。
公司重点布局硅刻蚀和金属刻蚀的 ICP 刻蚀机，CCP 刻蚀机实现量产突破。公司在刻 蚀技术上突破了新型高密度/低损伤等离子体源和脉冲射频控制系统两项等离子刻蚀设 备的核心关键技术，12 英寸 ICP 刻蚀机实现 28nm 制程的国产替代，14nm 产品也通 过相关工艺验证。公司 2001 年开始组建团队钻研刻蚀技术，2004 年研发设备实现成功 起辉，2005 年 8 英寸 ICP 刻蚀机在客户端上线，并于 2007 年获得了国家科学技术进 步二等奖，目前已有上千台设备服务客户；2017 年 11 月，公司推出第一台金属刻蚀机， 目前也已有上百台设备服务客户；2022 年，公司推出 CCP 介质刻蚀机，实现了在 8 吋 刻蚀设备上的整体解决方案，包括硅刻蚀、深硅刻蚀、金属刻蚀、化合物半导体刻蚀等 工艺设备。随着产品的进步，近年来公司在主要晶圆产线导入的设备数量也在不断提升。
清洗设备历史悠久，整合Akrion未来可期
2006 年，北方华创启动了 8 英寸单片清洗机的研发并于 2008 年向科技部申请了 65nm 超精细清洗设备的国家重大专项。当前，公司拥有 Saqua 系列、Bpure 系列两种用于集 成电路清洗工艺的设备平台，工艺可覆盖至 28nm。
截至 2016 年 12 月，公司的 Saqua 系列清洗机在 IC 生产线上累计流片就超过了 60 万片，并于 2017 年获得了 SMIC 公司 的重复订单。2018 年北方华创完成了对美国清洗设备公司 Akrion 的收购，公司半导体 清洗设备产品线得到了有效的补充和增强，整合后的清洗业务包括单片清洗和批式清洗 两大产品线，覆盖工艺种类进一步增多，包括 Pre Film Deposition Clean, PR Strip, Backside Clean, Wafer Reclaim, Post Etch Clean, SiN/Oxide Etch,Post Metal Deposition Clean 和 Al Pad Clean 等关键清洗工艺。薄膜沉积、刻蚀、清洗三道工艺 绑定程度较高，当前，公司正积极积累清洗设备相关的技术和专利，依托薄膜沉积、刻 蚀的平台化布局，未来有望在清洗设备行业大放异彩。
半导体设备市场景气度高企，国产化加速
半导体作为下游电子应用的核心组成之一，行业的发展本身与下游整体需求变化强相关， 半导体作为较为完整的产业链，包含 EDA/IP、设计、晶圆制造、封装测试、设备、 材料等多个环节，其产品的研发、产能扩张和库存周转都具备一定的时间性变化，而这 将较大程度地影响半导体企业基本面的变化，在复盘行业股价波动前我们将回 顾半导体行业的周期性变化。基于下游需求、产能扩张和库存变化三大维度，我们一般 将半导体行业划分为 8-10 年的关键产品大周期（核心为新产品的总量、渗透率和单应 用半导体价值量）、3-5 年的产能中周期（核心为晶圆厂、封测厂的资本开支与产能扩张 进度）以及 3-5 个季度的库存短周期（核心为下游应用的季度性库存情况）。
基于这三大维度分析2019年中至今的半导体总体情况，我们认为当前 5G智能机、AIoT、 新能源车、自动驾驶系统等多种关键应用释放较强增长动力，驱动全球半导体月度销售 额持续增长至今。但一方面下游需求在 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 以来半导体月度销售金额增速有所下滑，2022 年 11 月、12 月销售金额分别为 454.1、 434.0 亿美元，同比增速分别为-9.34%、-14.65%，目前已进入加速下滑阶段，而下滑 本身意味着产业链开始控制供给端产出，在未来需求不出现大级别衰退的前提下，这预 示着景气底部也即将在未来的 1-2 季度内逐步出现。
我们认为，未来阶段性变化的关键节点需要关注虚拟现实、5G、新能源车和自动驾驶等 下游渗透率的变化情况，而当前而言这类下游的渗透率仍较低，创新脉络指引长期成长， 未来全球半导体仍有相对长的一段增长期，中短期的需求-库存波动对行业景气的影响 或将逐步收敛。
国产晶圆需求旺盛，自主可供重要性凸显
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 pm；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%。
自主可控将推动行业国产化替代进程加速。2022 年预计全球半导体设备销售将达到 1,085 亿美元，其中中国大陆仍是全球最大的半导体设备市场。根据芯谋研究数据，2022 年中国半导体设备国产化率为 12%，国产替代仍处于相对早期阶段。2022 年以来，美 国对华半导体出口管制不断升级，2022Q4 中国半导体设备进口额同比随之下滑 。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，主要将用于成熟产能扩张；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。
设备公司22年增速可观，海外龙头23年指引谨慎
22Q4 海外龙头公司收入符合预期，环比增速有所放缓。半导体设备的交付周期相对较 长，一定程度上落后于行业下行周期，22Q4(自然年 2022 年第四季度)海外龙头公司收 入同比仍然保持较为快速的增长，AMAT/LAM/ASML/TEL/KLA 收入同比增速分别为 7.5%/24.9%/29.0%/-7.6%/26.8%，且大都略高于业绩指引中枢水平。
从对 23Q1 的指引情况来看，龙头公司大都对市场的需求情况保持相对谨慎，预期收入 同比增速或将放缓。具体来看，AMAT 认为 23 年存储市场方面的设备投资将会下降， 但对于 ICAPS（物联网、通信、汽车、电源和传感器）芯片的态度比上一季度更加积极。 LAM 认为 2023 年所有的细分市场客户都将保持谨慎的态度，尤其是存储市场，预计全 球晶圆设备市场规模将从 2022 年的 900 亿美元左右下降至 2023 年的 700 亿美元左 右， LAM 将在全球范围内裁撤 1300 名（约 7%）左右员工。受设备交付时间和客 户投资进度加快等因素的影响，TEL 在 22Q4 上调了其该财年的收入预期。
TEL 认为尽 管晶圆设备市场正处于调整阶段， 2023 年下半年有望逐步迎来恢复，半导体市场 和晶圆设备市场都将在 2024 年迎来下一个增长阶段，驱动因素来自于数据中心升级带 来 CPU 和高效节能半导体器件的需求，以及智能手机和电动汽车等设备需求的复苏。 KLA 预计 23 财年全球对晶圆设备的需求将下降 20%左右，其中存储领域的投资下降幅 度较大，代工和逻辑领域相对较好，由于美国对华出口新规的出台，KLA 初步评估 23 财年在收入端或将产生 6-9 亿美元的影响，KLA 在中国大陆的业务集中在成熟制程, 限制相对较小，主要影响是对向中国大陆提供服务受阻。
盈利预测
半导体业务替代空间广阔，光伏新能源等业务受益行业发展。公司作为国内平台型半导 体设备龙头公司，产品工艺覆盖率及客户渗透率持续提高，刻蚀机、PVD、CVD、立式 炉、清洗机、ALD 等设备新产品市场导入节奏也在加快，在当前半导体设备国产化率仍 然偏低的情况下具备较为广阔的成长空间；其他业务方面，近几年新能源光伏设备保持 高速增长，受益于新材料等新兴行业的发展，公司相关的设备、电子元器件业务也 将保持高速增长。我们预计公司 2022-2024 年营业收入分别为 145.5 亿元、191.1 亿 元、244.8 亿元，归母净利润分别为 23.4 亿元、34.9 亿元、47.7 亿元，对应当前股价 的市盈率水平分别为 58.6x、39.2x、28.7x。
（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】「链接」