2024年拓荆科技研究报告:24Q1机台出货金额同比高增长,多品类布局构筑长期发展动力

1、2023 年收入利润同比高增长,各品类机台快速放量

公司 2023 年收入同比高增长,远超股权激励设定的考核目标值。拓荆科技 2023 年实现收入 27 亿元,同比+58.6%,2019 年至今收入 CAGR 为 81%。按照公司 2022 年股权激励目标,2023 年收入较 2021 年增长不低于 200%即不低于 22.7 亿元,公司 2023 年收入同比 2021 年实际增长 257%,远超股权激励方案设立 的目标值。 按照公司 2023 年股权激励方案,2024/2025/2026 年收入触发值同比 2022 年增 长 不 低 于 85%/145%/190% , 对 应 收 入 不 低 于 31.6/41.8/49.5 亿 元 ; 2024/2025/2026 年收入目标值同比 2022 年增长不低于 95%/160%/210%,对应 收入不低于 33.3/44.4/52.9 亿元。 PECVD 设备持续放量,ALD 和 SACVD 设备收入快速增长,混合键合设备新品 开始贡献收入。①2023 年 PECVD 机台收入 23.2 亿元,同比+48.5%;②ALD 系列产品收入大幅增长,其中 Thermal ALD 设备通过客户端验证,实现首台产 业化应用;③SACVD 设备收入持续增长,HDPCVD 设备通过客户端验证,实现 首台产业化应用,并获得批量重复订单;④首台晶圆对晶圆键合设备通过客户端 验证,复购设备再次通过验证,芯片对晶圆键合表面预处理设备通过客户端验证。 2023 年两款设备均实现产业化应用并开始贡献收入,全年收入为 6430 万元,销 售量为 3 台。

公司 2023 年毛利率同比稳健增长,利润同比大幅提升。1)毛利率:公司 2019 年至今毛利率呈上升趋势,2023 年毛利率达 51%,同比+1.7pcts,其中薄膜沉 积设备毛利率 50.76%,同比+1.55pcts,混合键合设备毛利率 50.8%;2)净利 润:公司 2019 年至今盈利能力大幅提升,2023 年归母净利润为 6.6 亿元,同比 +79.8%,扣非净利润为 3.12 亿元,同比+75.3%,非经常损益主要为政府补助 3.3 亿元、公允价值损益 1 亿元、所得税影响为-0.7 亿元。剔除股份支付费用后 2023 年扣非净利润 5.36 亿元,同比+168%。按照公司 2022 年股权激励设定的 考核目标,2023 年归母净利润同比 2021 年增长不低于 490%,公司实际增长 867%,远超设立的目标值。 按照公司 2023 年股权激励方案,2024/2025/2026 年净利润触发值同比 2022 年 增长不低于 95%/143%/190%,对应净利润不低于 7.2/8.96/10.7 亿元; 2024/2025/2026 年净利润目标值同比 2022 年增长不低于 106%/159%/211%,对应净利润不低于 7.6/9.5/11.5 亿元。按照公司 2022 和 2023 年两期股权激励公 告,2024/2025/2026 年对应的股份支付费用分别为 2.24/1.5/0.69 亿元。

2、24Q1 新品订单确认节奏拖累收入增速,饱满在手订单保 障单季和全年出货同比高增长

24Q1 公司收入增速较慢,主要系订单确认节奏影响。24Q1 公司实现收入 4.7 亿元,同比+17.3%/环比-53%,同比增速较慢,主要系 24Q1 验收机台主要为新 品,新品验收周期长于成熟机台,收入确认有一定延后。 24Q1 公司毛利率保持较高水平,利润受人力成本、研发投入增长而同比承压。 24Q1 公司毛利率为 47.3%,同比-2.5pcts/环比-4.8pcts,保持较高水平;归母净 利润 0.1 亿元,同比-81%/环比-97%;扣非净利润亏损 0.44 亿元,同比减少 0.64 亿元/环比减少 1.8 亿元,非经常损益主要为近 6000 万的政府补助。24Q1 扣非 净利率-9.4%,同比减少 14.2pcts/环比减少 23pcts,同比承压主要系①24Q1 收 入确认节奏有所延后;②机台出货额同比大幅提升增加带来人力成本等费用提高; ③研发投入增至 1.53 亿元,同比+78%。 公司在手订单保持充沛,24Q1 机台出货金额同比增长超 130%。截至 2023 年 底,公司存货为 46 亿元,其中发出商品为 19.3 亿元,截至 24Q1 末,存货进一 步增长至 56 亿元;截至 24Q1 末,公司合同负债为 13.86 亿元,较 2023 年底 略有增长。公司在手订单持续增长,截至2023年底,公司在手订单(不含DEMO) 为 64.23 亿元,同比增长 40%。2023 年公司设备反应腔出货 460 个以上,24Q1 单季出货金额同比增长超过 130%,指引 2024 年设备反应腔出货 1000 个以上, 未来收入仍有望延续同比高增长态势。

公司三个募投项目进展顺利,沈阳和上海产线产能保障长期出货增长。1)高端 半导体设备扩产项目:是在公司原有半导体薄膜沉积设备研发和生产基地基础上 进行二期洁净厂房建设。公司密切二期洁净厂房已完成建设并投入使用,大幅提 高了公司薄膜沉积设备系列产品的产能支撑能力。本募投项目已结项,公司已将 节余的募集资金用于永久补充流动资金;2)ALD 设备研发与产业化项目:公司 在上海临港新片区购置整体厂房,面向 29-10nm ALD 设备建设新的研发和生产 基地,目前改造已完成并投入使用;3)半导体先进工艺装备研发与产业化项目: 是超募资金投资项目,在上海临港新片区建设研发与产业化基地,目前已完成项 目用地规划许可证和土地证的办理,并按照计划施工建设,进展顺利。

3、公司 PECVD 设备实现全系列薄膜种类覆盖,持续提升 ALD/SACVD/HDPCVD 工艺覆盖率

2023 年全球薄膜沉积设备市场规模超 200 亿美元,拓荆科技市占率持续提升。 根据 SEMI,2023 年晶圆制造设备销售额达 960 亿美元,薄膜沉积设备约占其 22%即 211 亿美元,其中拓荆面向的 PECVD 领域占比最高为 33%,拓荆面向 的 ALD、其他薄膜沉积设备(包括 SACVD、HDPCVD)市场分别占比 11%和6%;2023 年国内薄膜沉积设备市场空间大约 61 亿美元。根据 Gartner,AMAT、 LAM 和 TEL 占全球约 70%市场份额,拓荆科技凭借工艺覆盖度不断提升,市占 率逐步扩大。

公司在薄膜沉积领域持续拓宽产品矩阵,工艺覆盖度不断提升。公司形成 PECVD、 ALD、SACVD、HDPCVD 四大薄膜沉积产品线,覆盖逻辑、存储和先进封装领 域,在 PECVD 领域实现全系列薄膜种类覆盖,在 ALD 领域从 PE-ALD 拓展至 Thermal ALD 并不断扩大量产应用,在沟槽填充领域实现 SACVD 的产业化应用 和 HDPCVD 的首台客户端验证。

拓荆科技 PECVD 设备实现全系列薄膜覆盖,先进机台和大腔室产品持续获客户 订单。

PF-300T:公司产品均面向 12 寸晶圆设计并向下兼容 8 寸晶圆,含有一个 平台(TM)和三个反应腔(PM)。1)PF-300T 和 PF-300T ex 均实现产 业化应用,量产订单不断扩大;3)PF-300T px 是面向 10nm 及以下先进制 程的设备,PF-300T px 和 Supra-D 机型采用新反应腔配置,机械产能可提 高 20%-60%。公司主力机型 PF-300T、PF-300T eX 量产机扩大应用面, 通用介质薄膜材料(包括 SiO2、SiN、TEOS、SiON、SiON、SiOC、FSG、 BPSG、PSG 等)和先进介质薄膜材料(括 ACHM、LoKⅠ、LoKⅡ、ADC Ⅰ、ADCⅡ、HTN、a-Si 等)均实现产业化应用;2023 年公司新反应腔机 型 PF-300T px、PF-300T Supra-D 在 Lok II、ACHM、SiH4、TEOS 等薄 膜上超 40 个新型反应腔出货至客户端验证,超 130 个新型反应腔获得客户 订单;

PF-150T/200T:面向新型功率器件领域,已开发出用于 SiC 器件制造的 SiO2、SiN、TEOS、SiON 等薄膜工艺设备,首台 TEOS 设备通过客户端 验证,实现产业化应用,并获得重复订单;

NF-300H(六站式):面向 12 寸晶圆,主要针对 32-128 层 3D NAND 或 19nm 以下 DRAM 中的 Thick TEOS 介质材料薄膜,目前已在 DRAM 产线 实现产业化应用。NF-300H 是大腔室产品,同样具备一个平台和三个反应 腔,但每个反应腔可以同时沉积 6 片晶圆;

UV Cure(紫外线固化处理)设备:UV Cure 属于辐射固化的一种,利用紫 外线 UV 产生辐射聚合、辐射交联等作用,一般用于印刷、涂层、立体光刻 及多种产品材料组装等。在半导体沉积环节中,UV Cure 设备可以有效改善 薄膜后处理制程的高效能和热预算,提升薄膜应力、颗粒度、硬度等关键性 能指标。公司 UV-Cure 机台基于 PF-300T 开发,可与 PECVD 设备成套使 用,为 HTN、LokⅡ等薄膜进行紫外线固化处理,公司 UV-Cure(HTN、 Lok II 工艺)机台均实现产业化应用,持续获得客户订单、出货至客户端验 证。 另外,氧化硅/氮化硅(ONON)堆栈薄膜是 3D NAND 存储的底层结构,也是 最难沉积的结构之一,要求各层膜厚、均匀性等指标基本一致,并且要控制界面 缺陷程度,公司该技术也已达到国际先进水平。

公司 PE-ALD 设备持续拓展工艺应用,首台 Thermal ALD 设备通过客户验证。 PEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)采用等离子体在低温环 境下进行沉积,对器件损伤小,形成的薄膜性能好,具有相对较快的沉积速度、 较低的沉积温度,一般用来沉积 lok 等低 k 硅基介质;Thermal ALD(Thermal Atomic Layer Deposition)是热原子层沉积,采用高温反应,沉积速率快,薄膜 致密性更好,但高温可能会损伤薄膜,Thermal ALD 一般用来形成栅极。

PE-ALD 设备:公司设备已实现产业化应用,可以沉积高温、低温、高质量 等多种指标要求的 SiO2、SiN 等介质薄膜材料,在芯片填孔(Gap-fill)、侧 墙(Spacer)、衬垫层(Liner)等工艺中有广泛的应用,以实现更小图形化 以及特定的隔离功能。 公司持续拓展 PE-ALD 薄膜种类及工艺应用,获得了原有客户及新客户订单, 并出货至不同客户端进行验证,部分工艺再次获得客户重复订单,持续扩大 量产应用;首台 PE-ALD(NF-300H Astra)设备(沉积 SiO2 薄膜)通过 客户验证,实现了产业化应用,该设备主要应用于沉积较厚的 PE-ALD 薄膜,具有高产能和低成本的优势;

Thermal ALD 设备:公司首台 Thermal-ALD(TS-300 Altair)设备通过客 户验证,取得了突破性进展。该设备为集成工艺设备,可以在同一台设备中 沉积 Thermal-ALD 金属化合物薄膜及 PECVD ADCⅡ薄膜。此外,公司持 续拓展 Thermal-ALD 薄膜工艺,开发并推出了多款新工艺机型,获得了原 有客户及新客户订单,持续扩大薄膜材料覆盖面。

公司 SACVD 设备量产规模逐步提升,首台 HDPCVD 设备实现产业化应用。

SACVD 设备:主要应用于深宽比小于 7:1 的沟槽填充工艺,SACVD 反应 腔环境具有特有的高温(400℃-550℃)、高压(30-600Torr)环境,具有快 速优越的填孔能力。公司 SACVD 产品可实现 SA TEOS、SA ILD、BPSG、 SAF 等薄膜沉积,在国内产线量产规模逐步提升,公司新推出了等离子体 处理优化的 SAF 薄膜工艺应用设备并出货至客户端验证,进展顺利;

HDPCVD 设备:主要应用于深宽比小于 5:1 的沟槽填充工艺,可以同时进 行薄膜沉积和溅射,所沉积的薄膜致密度更高,杂质含量更低。公司首台 HDPCVD 设备(沉积 USG 薄膜)通过客户验证,实现了产业化应用,并持 续获得客户订单,出货至不同应用领域的不同客户端进行产业化验证,可以 沉积 SiO2、USG、FSG、PSG 等介质材料薄膜。截至 2023 年底,公司 HDPCVD 产品已累计出货超过 40 个反应腔。

4、晶圆混合键合设备行业发展未来可期,公司新品已开始 贡献收入

混合键合设备能够大大缩短互联节距,可满足先进封装芯片或晶圆多层堆叠结构。 相较于先进封装目前成熟的微凸点技术可实现 40-50um 的互联间距,混合键合 设备可以提供小于 1um 的芯片或晶圆互联间距,有效打破“通信墙”,从而提高 系统封装性能。目前混合键合已成为晶圆级三维集成应用中最前沿的核心工艺。

混合键合包括晶圆-晶圆(W2W)、裸芯片-晶圆(D2W)、裸芯片-裸芯片(D2D) 三种方式,W2W 工艺成熟用于 MEMS、3D NAND 等封装中,D2W 工艺正在大 力推动,D2D 工艺正在研发中。当前应用最成熟的混合键合方式为两片晶圆间 的 W2W 键合,相较 D2W 和 C2W 方式具有最好的生产效率,工艺难度相对较 低,目前已经用于CIS、HPC、AI、3D NAND、3D DRAM、3D SoC 等中;D2W 工艺正在大力推广,目前已经用于 HPC、AI 等高阶芯片,IDTechEx 表示,在HBM 中应用 D2W 工艺会有更好的性价比;D2D 工艺由于最低的产能和高成本, 目前工艺正在研发,下游应用较少。

晶圆-晶圆(Wafer to Wafer,W2W)混合键合:指通过化学或物理反应将 晶圆与晶圆、晶圆与玻璃基板或其他材料圆片永久结合起来的工艺,是异构 集成的核心工艺。区别于引线键合或倒装键合将芯片和基板相连接,W2W 用于两片晶圆之间的键合,指在外能量的作用下,两个晶圆接合界面上的原 子相互反应形成共价键,从而使晶圆接合并达到一定的界面键合强度。 W2W 键合工艺可用于微机电系统(MEMS)、绝缘体上硅(SOI)和 3D NAND 等,在光电领域也可以实现高质量的同质结/异质结。在 MEMS 中,晶圆键 合工艺已经应用数十年;在 CMOS 中,需要首先生产一个逻辑晶圆,再生 产一个用于像素处理的单独晶圆,通过晶圆键合将二者结合,再将各芯片切 成小片形成 CMOS 传感器;在 3D NAND 中,典型的应用为长江存储的 Xtacking 工艺,即分别通过不同的工艺,先后制作 Memory 和 CMOS 晶圆, 分别在两片晶圆上形成凸块,通过晶圆键合来使凸块之间互联,实现并行的、 模块化的设计和制造,为引入 NAND 外围电路的创新功能以及实现 NAND 闪存的定制化提供可能性。

在 3D 堆叠结构中,W2W 混合键合在 3D NAND 堆栈和 3D SoC 中可以大批量 生产,在 HBM 及其他 3D 集成的应用正在研发。随着台积电、英特尔、三星等 厂商开始采用 3D 封装工艺,Chiplet 应用范围扩大,W2W 混合键合越来越多用 于 CPU、GPU 及高性能计算中。最早实现 Hybrid Bonding 量产的产品是索尼的 图像传感器,下部电路芯片和上部像素芯片之间增加了铜连接焊盘,同时建立物 理和电气连接;又如在 AMD 的一个方案中,AMD 堆叠了 SRAM 和一个处理器 芯片,形成了 3D 封装形式,并在顶部结合了高性能的 MPU 和高速缓存,使用 混合键合连接各个 Die;混合键合在 HBM 中的应用正在研发,SK 海力士表示, 未来 12 层以上的 HBM 堆叠结构可能需要采用铜-铜混合键合方式完成。

裸芯片-晶圆(Die to Wafer,D2W)混合键合包括 CO-D2W 和 DP-D2W 工艺,工艺成熟度低于 W2W 键合。 CO(Collective)-D2W 目前批量用于硅光子等应用,在 CO-D2W 键合中, 将切割好的 Die 贴装到载体晶圆上,然后将整片载体晶圆和另一片晶圆永久 键合后再解键合去除载体晶圆,从而实现 Die 和另一片晶圆互连。CO-D2W 工艺流程包括载体准备、载体填充、晶圆临时和永久键合、载体分离;

DP(Direct Placement)-D2W 工艺目前正在评估,主要针对异构集成应用, 将切割好的不同 Die 一颗一颗地放置在另一片晶圆的对应位置上,主要工艺 流程包括载流子填充、芯片清洁和激活、倒装贴装芯片。

先进封装带来键合设备的精度提升、单位耗能减少等性能提升,混合键合工艺步 骤和设备单价亦有明显提升。 1)先进封装形式带来键合工艺进步:根据 BESI 官网,倒装键合的连接密度大 约 25-400/mm²,TCB 工艺的连接密度提升至 156-625/mm²,铜-铜混合键合的 互联密度可以达到 10K-1MM/mm²;从倒装键合到 TCB 键合,键合精度大约有 2-5 倍的提升,而从 TCB 键合到铜-铜混合键合,键合精度有 10 倍左右提升;从单位 能耗来看,混合键合每 bit 能耗大约为 0.05pJ,是 TCB 混合键合的 1/2,是倒装键 合的 1/10;

2)逻辑芯片的键合步骤提升:根据 BESI 官网,在第一代 AMD EPYC 芯片中, 4 个芯片倒装在基板上,在第二代 EPYC 芯片中,倒装键合步骤增加至 9 个,在 第四代 EPYC 芯片中,包括倒装键合和混合键合在内的芯片贴装步骤增加至 50 步以上;在目前 CoWoS 封装中,存储和处理器采用 3 步键合工艺,而在混合键 合方案中,处理器被分为 3 个芯粒(Chiplet),键合步骤提升至 5 步;在扇出型 封装中,目前键合步骤需要 2 步,混合键合方案键合步骤提升至 4 步; 3)HBM 的键合步骤提升:BESI 官网提出键合工艺两种未来发展趋势,一是未 来混合键合工艺可能会 1 对 1 地替代 TCB 工艺,二是 HBM 叠层高度增多带来 键合步骤提升;

4)键合设备 ASP 提升:根据 BESI 官网,对于第二代 AMD EPYC 芯片,BESI 采用 8000FC Quantum 倒装键合机,单价约 50 万美元,每小时产出为 9000 片, 对于第四代 EPYC 芯片,BESI 采用 8800 Ultra Accurate C2W 混合键合机台, 单价为 150-250 万美元,每小时产出约为 1500-2000 片。

全球半导体键合设备市场空间接近 10 亿美元,三维集成有望带来混合键合设备 市场指数级增长。根据 thebrainyinsights 数据,2021 年全球半导体键合设备市 场空间大约 8.74 亿美元。根据 BESI 官网,混合键合推动异构集成结构中摩尔定 律的发展,2022 年混合键合工艺开始在逻辑芯片中量产,出货量有望在 2024 年再次迎来快速提升;2025-2027 年,混合键合设备将在存储器和处理器中得到 更多应用,设备出货量有望迎来指数级增长。

拓荆子公司拓荆键科(海宁)产品包括晶圆对晶圆键合(Wafer to Wafer Bonding,W2W)产品和芯片对晶圆键合表面预处理(Die to Wafer Bonding Preparation and Activation,D2W)产品,首台晶圆-晶圆键合设备实现产业 化应用。拓荆科技键合设备主要由控股子公司拓荆键科(海宁)开展,拓荆键科 成立于 2020 年 9 月 30 日,母公司持股比例为 55%。拓荆键科联合拥有先进晶 圆片键合机的技术储备的海宁君鑫科技,利用自身掌握的晶圆键合对准技术,进 而开拓晶圆键合设备市场。 首台晶圆对晶圆键合产品 Dione300 顺利通过客户验证,并获得复购订单, 复购的设备再次通过验证,实现了产业化应用,成为国产首台应用于量产的 混合键合设备,目前该设备的性能和产能指标均已达到国际领先水平; 公司推出的芯片对晶圆混合键合前表面预处理产品 Propus 发货至客户端验 证,并在当年即通过客户端验证,实现了产业化应用,成为国产首台应用于 量产的同类型产品。

5、2024 年国内头部 Fab 采招提速,国内设备订单和收入有 望同比高增长

23Q4 日本和美国半导体设备景气度复苏,国内销售同比保持高增长。根据 SEAJ, 全球半导体设备 23Q4 收入 280 亿美元,同比+1%/环比+9.7%,日本同比+20%/ 环比+51%,北美同比+2%/环比+6%,中国大陆销售额 121.3 亿美元,同比+91%/ 环比+10%。 全球半导体设备预计于 2024 年温和复苏,2025 年有望迎来强劲增长。考虑到 存储景气度复苏和逻辑产能温和扩张,SEMI 预计 2024 年全球半导体设备同比 小幅增长 3%至 931.6 亿美元,随着新产线建设、产能扩张和技术迁移,SEMI 预测 2025 年全球半导体销售额将同比增长 18%至 1100 亿美元。根据海外设备 龙头 ASML、LAM 等的指引,2024 年将是全球半导体设备的过渡年,2025 年将 迎来较为明确的复苏。

国内 2024 年先进制程产能不断开出,头部 Fab 采招边际持续加速。国内持续增 加荷兰进口光刻机金额,2024 年国内头部 Fab 扩产和设备采招有望边际加速。 24M1/2/3 国内从荷兰进口光刻机金额为 6.66/3.9/11 亿美元,同比+522%/106%/330%;ASP 同比+180%/175%/193%。同时 2024 年国内扩产偏 先进制程和偏高端存储产能,例如近期上海华力康桥二期产线启动,上海建工四 建和信息产业第十一设计院共同参与厂房及配套设施建设项目,中标价为 98.81 亿元。 国内半导体设备 24Q1 收入同比增速表现分化,看好未来收入和订单高增长态势。 24Q1 国内头部设备厂商收入同比增长较快,北方华创/中微公司/盛美上海收入分 别同比增长 51%/31%/50%,中科飞测和长川科技由于新品放量和订单增长等因 素,24Q1 收入分别同比增长 45%/75%;部分厂商由于订单确认节奏等影响, 24Q1 收入增长相对较慢,如华海清科/拓荆科技/京仪装备 24Q1 收入分别同比增 长 10%/17%/21%,芯源微 24Q1 收入同比-15%。尽管 24Q1 国内设备厂商收入 表现分化,但新签订单均较为饱满,展望 2024 年,半导体设备行业有望同比高 增长,国内头部产线采招加速有望带来国内设备公司签单边际提速。伴随订单逐 步确认,我们看好 2024-2025 年国内设备厂商收入高增长态势。


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