(一)国内半导体质量控制领域领军者,依托中科院平台快速成长
公司自 2014 年成立起专注于半导体量检测赛道,目前已成功推出无图形晶圆缺陷检测、 图形晶圆缺陷检测、三维形貌量测、薄膜膜厚量测和 3D 曲面玻璃量测等设备,应用于 28nm 及以上晶圆制造和先进封装领域,同时公司也在开发新产品拓宽产品矩阵:
技术积累阶段(2014-2018 年):公司依托专业的研发团队,以无图形晶圆缺陷检测 和三维形貌量测设备为切入点,2017 年前述设备分别通过中芯国际和长电先进产线 的认证,2018 年公司图形晶圆缺陷检测设备也通过长电科技的验收;
持续拓展阶段(2019-2022 年):依托在光学检测技术、大数据检测算法方面的技术 积累,公司实现了前道量检测设备的快速突破,2019-2020 年公司三维形貌量测设备 和薄膜膜厚量测设备分别通过长江存储和士兰集科的产线验证;
快速放量阶段(2023 年-至今):公司 2023 年 5 月于科创板上市,IPO 募资资金将助 力公司长期发展。目前公司正在积极研发纳米图形晶圆缺陷检测设备、晶圆金属薄 膜量测设备等新产品,随着新产品的逐渐突破,未来公司业绩有望持续增长。
公司设备主要包括检测设备(无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备)和量 测设备(三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备、3D 曲面玻璃量测设备),目前公司产 品已在国内主要集成电路制造厂商中取得重复订单,成功打破国外厂商的垄断:
检测设备:公司无图形晶圆缺陷检测设备性能比肩海外龙头,目前已在中芯国际等 知名晶圆制造厂商的产线上实现无差别应用;图形晶圆缺陷检测设备已在长电先进、 华天科技等先进封装厂商中实现无差别应用,未来市场份额有望持续提升;
量测设备:公司三维形貌量测设备能够支持 28nm 及以上制程集成电路前道工艺, 目前已获得长江存储等头部客户认可;前道用薄膜膜厚量测设备也在不断升级迭代 中,未来有望放量贡献业绩;3D 曲面玻璃量测设备已被用于精密加工领域的生产。
公司实际控制人为陈鲁、哈承姝夫妇,中科院微电子所、哈勃投资等均为公司股东。截 至 2023Q3 末,陈鲁、哈承姝夫妇通过苏州翌流明持有 11.81%的公司股权,员工持股平 台小纳光持有公司 5.89%股份,陈鲁、哈承姝夫妇通过苏州翌流明对小纳光享有控制权, 同时哈承姝女士直接持有公司 5.20%股份。陈鲁、哈承姝夫妇合计控制公司 22.90%股份, 为公司实际控制人。此外中科院微电子所、深创投等均为公司股东,分别持有公司3.63%、 3.06%股份,公司股权结构融合产业资源、员工持股及财务投资等,为远期发展提供助力。
公司以中科院微电子研究所为基,核心技术人员研发经验丰富,管理层国际视野开阔。 公司董事长&核心技术人员陈鲁先生从事半导体质量控制设备领域研究二十年,曾任科 磊半导体的资深科学家,2010 年回国就职于中科院微电子研究所,2014 年带领团队开始 创业。公司自成立起通过与中科院微电子研究所合作以及自行培养,形成在光学、算法、 软件等方面具有丰富经验的专家团队,构成公司研发的中坚力量。截至 2023 年 6 月 30 日,公司研发团队人数达 334 人,为后续发展提供坚实保障。
(二)公司业绩保持高增长,规模效应下盈利能力有望不断提高
半导体设备行业发展叠加国产替代浪潮,公司持续拓宽产品线,业绩有望保持高增长。 下游晶圆厂扩产叠加国产替代加速,公司作为国内半导体量检测设备龙头,把握机遇实 现业绩高增长。公司营业收入从 2018 年的 0.30 亿元增长至 2022 年的 5.09 亿元,CAGR 达到 102.95%。归母净利润方面,公司 2020 年实现扭亏为盈,2022 年加大研发投入力度 导致短期净利润承压。公司 2023Q1-3 营业收入同比+127.99%至 5.88 亿元,归母净利润 同比+454.18%至 0.79 亿元。随着公司新产品的放量,规模效应下业绩有望持续高增长。

规模效应下公司毛利率快速增长,期间费用率趋于稳定,盈利能力有望进一步提高。公 司规模效应逐渐显现叠加产品结构优化,带动综合毛利率从 2018 年的 23.67%快速增长 至 2023Q1-3 的 49.86%。期间费用率方面,由于 2018-2019 年公司尚处于起步阶段,高研 发投入和股权激励费用导致公司当期研发及管理费用率较高,2020 年后随着公司营收规 模的扩大,在保持高研发投入的同时期间费用渐趋于稳定。展望未来,随着公司新产品 的逐步放量带动产品结构持续优化,公司盈利能力有望进一步提高。
分产品看,近年来检测设备的快速放量带动公司整体业绩快速增长,需求有望持续旺盛; 量测设备也逐渐从市场推广期进入订单收获期,未来将协同检测设备贡献业绩增量: 检测设备:2022 年公司检测设备收入同比增长 45.01%至 3.85 亿元,占总营收比重 75.56%,毛利率为 52.63%。受益行业发展叠加公司技术实力强劲,公司产品快速放 量,未来随着终端需求回暖叠加国产替代加速,公司检测设备业务有望持续高增长。量测设备:2022 年公司量测设备收入同比增长 25.06%至 1.18 亿元,占总营收比重 23.09%,毛利率 35.84%。新品拓展持续进行,公司量测设备逐步进入业绩收获期, 未来随着出货量的增加,规模效应显现,公司量测设备业务盈利能力有望不断提高。
公司在手订单充沛,经营性活动现金流由负转正,有望为业绩增长提供强力保障。国产 替代浪潮叠加公司产品性能优势显著,公司在手订单金额快速增长,2022 年底公司合同 负债达到 4.85 亿元,2023Q3 末较上年末增加 0.42 亿元至 5.27 亿元,较高的在手订单将支撑公司业绩保持快速增长。现金流方面,2022 年公司经营性活动现金流净额由负转正 为0.67亿元,2023年公司经营性现金流良好,并持续加大投资力度为后续发展提供保障。
(三)下游需求回暖带动晶圆厂支出回升,公司有望优先受益
下游需求回暖叠加国产替代浪潮,国内主要晶圆厂加速扩产以满足客户需求。参考行业 当前周期,我们认为半导体行业有望在 2024 年迎来新一轮上行周期,手机、PC 等泛消 费类芯片需求有望逐渐回暖,叠加 AI、5G、新能源汽车等新兴应用领域的发展带动半导 体需求快速提升,晶圆厂资本开支有望恢复增长趋势。与此同时,随着国家政策对我国 半导体行业的进一步扶持,以及国内终端厂商持续将供应链向国内转移,半导体国产替 代趋势加速进行。目前中芯国际、华虹集团等国内主要晶圆厂在全球市占率较低,国内 晶圆厂正加速扩产以满足国内市场需求,进而带动国内半导体设备行业出货量提升。
半导体检测和量测设备重要性凸显,KLA 等龙头主导市场,国产替代空间广阔。随着摩 尔定律的演进,半导体产业逐渐向先进制程发展,过程质量控制作为保证芯片生产良率 的关键环节,使得半导体检测和量测设备重要性日益凸显。然而根据 VLSI Research、QY Research 统计,2020 年我国半导体检测和量测设备市场由 KLA(54.8%)、应用材料(9.0%)、 日立(7.1%)、雷泰光学(4.3%)、ASML(2.93%)等海外大厂主导,CR5 份额超过 75%, 国内厂商仍有广阔成长空间,中科飞测作为国内高端半导体检测和量测设备的领军者, 有望深度受益于本轮国产替代机遇。
公司产品已导入下游知名客户,持续拓展设备品类贡献业绩长期增长动能。根据招股书 披露,公司已有多台设备在 28nm 产线通过验收,现有的产品已获得中芯国际、长江存 储、长电科技和华天科技等国内知名晶圆厂、先进封装厂商的认可,2022 年全年公司实 现销售半导体检测和量测设备 138 台,同比增长 27.8%。在新产品布局方面,公司已有 1Xnm 产线的无图形缺陷检测设备 SPRUCE-900 正在研发中,同时对于前道用纳米图形 缺陷检测设备已开始进行技术积累。在标杆客户的示范作用下,公司优势产品将进一步 放量,叠加新产品的持续突破,未来产品结构有望不断优化,业绩将持续增长。
终端需求复苏有望带动晶圆厂资本开支重回高增轨道,国际贸易形式变化助力国产半导 体厂商迎来新一轮发展机遇。我们看好中科飞测作为国内高端半导体检测和量测设备领 域的龙头厂商,无图形晶圆缺陷检测设备等拳头产品性能优异,客户资源优质,同时公 司正积极拓展布局纳米图形晶圆缺陷检测等设备,有望在本轮国产替代浪潮中快速成长。
(一)过程控制重要性凸显,半导体量检测设备需求有望持续增长
在集成电路制造工艺中,质量控制设备对保证芯片生产良率起着至关重要的作用。由于 集成电路的生产流程步骤繁多,仅在前道工艺制程中就有数百道工序,并且随着集成电 路工艺制程的演进,制造工艺的步骤不断增多,工艺中产生的致命缺陷数量也会随之增 加,因此每道工序的良率都要达到几乎“零缺陷”的极高水平,才能保证最终芯片的良 品率。质量控制贯穿集成电路前道、中道和后道制造的全过程,是确保芯片良率的关键。
按照工艺划分,可以将过程工艺控制设备分为检测设备和量测设备两大类。其中检测设 备主要用于检测晶圆表面或电路结构中是否出现异质情况,如颗粒污染、表面划伤、开 短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷;而量测设备主要用于对被观测 的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出量化描述,如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、 表面形貌等物理性参数的量测,二者配合使用,均是芯片生产制造流程中的重要设备。
技术原理方面,检测和量测会使用到光学检测技术、电子束检测技术和 X光量测技术等。 在全部的半导体检测与测量设备中,目前仍以应用光学检测技术的设备占多数,晶圆表 面杂质颗粒、图案缺陷等问题的检测和晶圆薄膜厚度、关键尺寸、套刻精度、表面形貌的测量均需要用到光学检测技术,中科飞测研发和布局的检测和量测设备也主要基于此 技术。具体而言,光学检测技术利用光学原理,通过对光信号进行计算分析以获得检测 结果。由于在检测过程中不需要直接接触晶圆,因此具有对晶圆破坏性小的优势。
终端创新叠加集成电路产业向先进制程发展,半导体检测和量测设备市场规模持续增长。 AI、新能源汽车等新兴领域创新,叠加摩尔定律推动芯片产业链向先进制程发展,半导 体设备环节价值量不断攀升。根据 VLSI Research 和 QY Research 数据,全球半导体检测 和量测设备市场规模从 2016 年的 47.6 亿美元增长至 2022 年的 92.1 亿美元,CAGR 为 11.63%,其中我国市场增速更高,2016-2020 年 CAGR 达到 31.61%。未来随着下游晶圆 厂资本开支的回暖叠加先进制程的发展,半导体检测和量测设备市场规模有望不断增长。

纳米图形晶圆缺陷检测设备占据近 1/4 的市场份额,公司积极布局相关产品,扩大可触 及市场规模。根据 VLSI Research、QY Research 统计,按照设备类型划分,2020 年市场 占比位居前三的设备分别为纳米图形晶圆缺陷检测设备(24.70%)、掩膜版缺陷检测设备 (11.30%)和无图形晶圆缺陷检测设备(9.70%)。目前公司产品线已涵盖了无图形晶圆缺陷检测设备(9.70%)、图形晶圆缺陷检测设备(6.30%)、三维形貌量测设备(0.90%)、 介质薄膜量测设备(3.00%)和套刻精度量测设备(7.30%)等系列产品,覆盖产品品类 对应的市场份额占比合计为 27.20%。同时,公司正在积极布局纳米图形晶圆缺陷检测设 备、晶圆金属薄膜量测设备等其他型号的设备,其对应的市场份额分别为 24.70%和 0.50%, 相关产品研发成功之后公司可触及市场规模将大幅提升。
(二)需求复苏驱动晶圆厂扩产,驱动半导体质量控制设备市场增长
复盘全球半导体行业发展,行业景气周期已触底回暖。从 2000 年起,全球半导体共经历 5 轮左右的周期,每轮周期约 4 年左右。2019 年下半年以来,5G、新能源车等领域爆发 带动半导体需求增长,供需错配形成一轮超级周期,在超级景气的半导体周期后,全球 半导体行业销售额同比增速在 2021Q2 见顶回落,而后同比降幅在 2023M5 出现收窄,参 考行业当前周期,我们认为半导体行业已逐步回暖。目前国内 LED 驱动、DDIC 等行业 芯片公司已率先完成去库存阶段,手机、安防等相关泛消费类芯片需求也逐渐触底回升。
新能源汽车中半导体用量大幅提高,未来有望带动相关半导体需求不断增长。与传统燃 油车相比,电动汽车半导体价值量大幅提高。从用量角度看,传统汽车仅需要 850-1050 颗芯片,而新能源汽车则需要 920-1180 颗芯片。从价值量角度看,以功率半导体为例, 传统的燃油车单车功率半导体用量只有 71 美元,而轻混车、混动/插电混动车、纯电动车 中功率半导体的单车平均成本为 90/305/350 美元,较传统汽车分别提高 27%/330%/393%, 未来新能源汽车渗透率的提升有望带动半导体需求的快速增长。
AI 时代“算力+存力”需求高增,带动相关芯片市场持续扩容。ChatGPT 爆火促使云端 数据量激增,推动 AI 芯片需求快速增长承接算力需求;与此同时,受益于工业互联网、 车联网/自动驾驶、移动互联网等产业的蓬勃发展,边缘计算数据量和算力需求也在不断 扩大,未来将协同云计算共同驱动 AI 芯片行业成长。根据 WSTS 数据,2019 年全球 AI 芯片市场规模仅 110 亿美元,预计到 2025 年将增长至 726 亿美元,CAGR 为 37%;根据 甲子光年数据,中国 AI 芯片市场规模将从 2018 年的 61 亿元增长至 2023 年的 556 亿元, CAGR 为 56%。未来随着 AI 应用场景的不断落地,AI 芯片市场规模有望不断增长。
下游需求回暖在即叠加终端应用持续创新,晶圆厂资本开支有望重回增长轨道。受行业 周期性波动影响,2023 年全球头部晶圆厂资本开支的上行趋势有所放缓,以台积电为例, 2022 年的资本开支为 353.35 亿美元,2023 年资本支出指引为 320 亿美元左右,同比10.0%。展望后续,随着下游库存的逐步出清,终端需求回暖叠加 AI、新能源汽车等领域 的发展创新,将带动晶圆厂资本支出重回增长轨道,根据 SEMI 预测,在 2023 年到 2026 年,全球半导体制造商 200mm 晶圆厂产能将增加 14%,新增 12 个 200mm 晶圆厂(不包 括 EPI),达到每月 770 多万片晶圆的历史新高。
摩尔定律驱动先进制程发展,工艺步骤增多带动检测设备与量测设备的需求量倍增。在 摩尔定律的驱动下,集成电路前道制程步骤越来越多,工艺也越来越复杂。28nm 工艺节 点的工艺步骤只有数百道工序,而 14nm 及以下节点工艺步骤则在多层套刻技术下增加 至近千道工序。根据 YOLE 数据,工艺节点每缩减一代,工艺中产生的致命缺陷数量会 增加 50%,因此每一道工序的良率都要保持在非常高的水平才能保证最终的良率。当工 序超过 500 道时,只有保证每一道工序的良率都超过 99.99%,最终的良率才能超过 95%; 当单道工序的良率下降至 99.98%时,最终的总良率会下降至约 90%,因此,制造过程中 对工艺窗口的挑战要求几乎“零缺陷”。随着制程越来越先进、工艺环节不断增加,制造 过程中检测设备与量测设备的需求量将倍增,检测与量测设备市场规模有望持续增长。
(三)海外大厂产品布局全面,国内厂商迎来替代机遇加速布局追赶
海外龙头厂商 KLA 占据半数以上市场份额,国内厂商尚有广阔成长空间。根据 VLSI Research、QY Research 统计,2020 年全球检测和量测设备市场中,海外大厂 KLA 占据50.8%的份额,稳居市场第一,应用材料(11.5%)、日立(8.9%)、雷泰光电(5.6%)、创 新科技(5.6%)和 ASML(5.2%)依次位列第二至六名,国内半导体检测和量测领先厂 商中科飞测、上海精测等的市场份额仍比较小,未来尚有广阔成长空间。

海外龙头产品系列完善,自主可控背景下国内厂商迎来替代机遇加速布局追赶。自 2019 年国际贸易形式发生变化,半导体国产化浪潮开启。2022 年美国芯片法案落地进一步重 塑全球产业格局,半导体产业供应链自主可控势在必行。在半导体检测和量测设备领域, 全球龙头厂商 KLA 的份额和技术优势显著,产品布局完善,目前已有 11 类设备实现量 产,近年来国内也逐渐出现了中科飞测、上海精测和上海睿励等优质厂商加速布局相关 产品系列追赶,目前各家的布局重点不尽相同,未来有望深度受益于国产替代进程。
中科飞测经过多年的深耕积累,目前无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备 等产品性能可比肩海外龙头,已在国内知名晶圆制造厂商的产线上实现无差别应用,未 来公司有望凭借过往在无图形晶圆缺陷检测设备等领域积累的经验快速实现新品突破:
1)无图形晶圆缺陷检测设备系列:该设备主要用于无图形晶圆表面的缺陷计数、识别缺 陷的类型和空间分布,评价该设备性能的关键指标为最小灵敏度和吞吐量。公司通过技术改进使得最小灵敏度远小于设备使用的光源波长所对应的光学成像分辨率,目前公司 SPRUCE-600 和 SPRUCE-800 设备可实现的最小灵敏度分别为 60nm 和 23nm。其中, SPRUCE-600 在灵敏度为 102nm 时的吞吐量为 100wph,设备灵敏度和吞吐量可以满足不 同客户需求,目前公司产品已与国际竞品整体性能相当,未来有望持续放量贡献业绩。
2)图形晶圆缺陷检测设备系列:目前公司的该类设备主要用于先进封装环节的晶圆出货 检测,能够对晶圆表面进行高精度高速成像,并能够对成像进行高速运算,从而识别出 电路缺陷。目前公司的 BIRCH-100 型号产品可实现最小灵敏度 0.5μm,在灵敏度为 3μ m 时吞吐量为 80wph,产品已在长电先进、华天科技等知名先进封装厂商的产线上应用。 未来公司有望依托在先进封装领域积累的经验实现前道图形晶圆缺陷检测设备的突破。
3)三维形貌量测设备系列:该设备主要用于晶圆上纳米级三维形貌的测量,衡量该类设 备性能的关键指标为重复性精度,即对晶圆上同一位置和特征尺度进行多次重复测量结 果的标准差,数值越小表明客户或其产线对制程工艺控制的精度越高。为满足客户需求, 该指标通常需要达到客户实际制程工艺控制精度的 1/3 或更小。目前公司设备的重复性 精度达到 0.1nm,可以应用于 2Xnm 及以上制程,并已成功通过长江存储等大客户认证。
(一)自主研发构筑核心技术壁垒,吸引优质人才完成梯队建设
公司研发持续高投入,在研项目水平国内领先,为后续产业化发展奠定坚实基础。公司 自成立以来就保持高水平的研发投入,并且研发项目产业化效果良好。自 2020 年起公司 再次加大研发投入力度,根据招股书披露,公司研发费用从 2020 年的 0.46 亿元增长至 2022 年的 2.06 亿元,占营收比重从 19.43%增长至 40.40%。目前公司在研项目主要集中 于前道检测和量测设备领域,包括对纳米图形晶圆缺陷检测、图形晶圆光学关键尺寸测 量等设备的研发,后续公司有望依托在先进封装领域积累的经验突破前道设备。
公司坚持自主创新、自主研发道路,构筑核心壁垒,目前已掌握多项核心技术。经过多 年的探索与技术积累,公司已形成了深紫外成像扫描技术、高精度多模式干涉量测技术、 基于参考区域对比的缺陷识别算法技术等 9 项核心技术,并成功将其应用于公司的各系 列产品中,为公司创造了良好的经济效益。截至 2023 年半年报,公司拥有专利 401 项, 其中发明专利 85 项、实用新型专利 300 项,外观设计专利 3 项,同时承担国家级、省级、 市级重点专项研发任务,具备可持续的研发创新能力,为公司后续的发展提供强力支撑, 较强的技术优势将有助于公司在市场化竞争中取得成果。
公司员工团队持续发展壮大,依托中科院微电子所与自主培养,完善研发人员梯队建设。 由于半导体设备行业属于资本密集、人才密集型行业,公司在发展初期通过与中科院电 子所合作完成技术积累和人才团队建设,部分员工曾在公司与中科院电子所双边任职。 同时公司自成立以来也培养和吸引了一大批经验丰富的光学、算法、软件、机电自动化 等方面的专家,截至 2023 年半年报,公司研发团队 334 人,占公司总员工人数的 43.04%, 跨专业、多层次的人才梯队构成了公司研发的中坚力量。
(二)拥有优质客户资源,加码布局高端量检测设备新品未来可期
公司检测设备性能优异,持续迭代优化升级,产品量价齐升贡献业绩增长。公司的拳头 产品无图形晶圆缺陷检测设备自 2017 年通过国内龙头客户验证后,品牌效应显著,产品 快速得到市场广泛认可,客户数量提升带动设备销量快速增长;与此同时,先进封装用 图形晶圆缺陷检测设备也在逐步放量,公司通过优化迭代产品性能提升设备单价。展望 未来,在下游需求逐渐复苏叠加国产替代的浪潮中,公司产品有望实现量价双升。

半导体检测和量测设备验证壁垒高、周期长,公司客户资源优质,先发优势显著。由于 过程质量控制是保证芯片生产良率的关键,因此检测和量测设备通常需要较长时间才能 通过客户验收,行业验证壁垒高企。公司自成立以来就专注于半导体检测和量测设备的 研发、生产与销售,目前已经积累了中芯国际、长江存储、士兰集科、长电科技、华天科 技、通富微电等优质客户资源。随着下游客户群的不断丰富,公司营收结构更加均衡, 前五大客户合计收入占比 2021 年的 44.32%降低至 2022 年的 33.27%。未来公司将凭借 标杆客户的示范效应持续拓展客户群,并有望凭借客户协同效应实现新产品的产业化。
募投项目助力公司突破研发、生产场地瓶颈,拓展产品布局打开远期成长空间。公司拟 使用 3.08/1.42 亿元募集资金建设高端半导体质量控制设备产业化和研发中心升级建设项 目,其中高端半导体质量控制设备产业化有助于解决公司研发和生产场地不足的问题, 从而提高研发效率,并保证对客户的稳定供应,推动公司业绩持续发展;研发中心升级建设项目将重点针对无图形晶圆缺陷检测设备、纳米图形晶圆缺陷检测设备等相关方向 展开深入研发,为拓展产品做好技术储备,进一步提升市场地位,打开远期成长空间。
(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。)