2024年北方华创研究报告：本土半导体设备龙头，平台型路径优势明显

1.高速增长的平台型半导体设备公司

1.1 北方微和七星电子重组而来，历史上负责多个重大专项攻坚的国资半导体设备公司

公司历史最早可追溯至七 OO 厂，是第一批负责半导体设备的企业。公司控股 股东为七星集团，其前身为 1999 年由国营第 700、706、707、718、797、798 厂 等 8 家单位共同设立的北京七星联发电子。其中，700 厂即北京建中机器厂，成立 于 1965 年，是国家原电子工业部直属的电子专用设备骨干企业，从上世纪 60 年代 就开始研制半导体工艺设备，先后开发成功中国第一台扩散炉、第一台等离子刻蚀 机、第一台 LPCVD 等半导体工艺设备。 改革开放后，我国半导体设备行业经历从计划到市场化的转型，并不断进行技 术攻坚。改革开放初期，随着国际市场的逐步开放，以及国外先进技术的引进，我 国半导体设备业逐渐开启了“以市场换技术”的拓展模式，基本都是整线采购国外成线 或二手线。而此时刚刚从计划经济体制中转型的国营设备企业和研究所，一时间难 以适应市场化竞争，备受冲击。但 700 厂坚守设备领地，不断进行技术攻坚及市场 拓展。

1984 年，应用材料（Applied Material）在北京设立了中国客户服务中心，系 第一个进入中国的海外半导体设备公司，一度与国内开展刻蚀机合作研发，为我国半导体行业培养了专业人才基础，这些人才中很多直到现在还一直奉献和服务于国 内半导体设备行业，而且在企业中发挥着不可替代的骨干作用。2001 年，北京电控 联合七星集团、清华大学、北京大学等机构设立北方微电子（北京北方微电子基地 设备工艺研究中心有限责任公司），承担国家 863 计划等离子刻蚀机项目。同年， 2001 年，七星集团联合吉乐集团、硅元科电等发起成立了七星电子。 凭借新能源和 LED 行业产业转移，国产设备迎来突破。随后，凭借我国新能源 光伏、LED 行业的兴起，国产装备在最关键的 MOCVD 设备上取得重要进展，刻蚀 机、PVD 和 PECVD 等产品不断推陈出新，部分产品凭借优越的产品性能和性价比， 远销海外，并在一定程度上推动了我国光伏、LED、平板显示等产业的快速发展。 半导体制造领域也迎来快速追赶，一批 12 寸半导体设备进入主流生产线并实现量产。 16 年重组后，公司先后通过 2 次收购增强产品及技术能力。2010 年，七星电 子（002371.SZ）在深交所上市，主营薄膜和清洗设备。在 2016 年，七星电子与北 方微电子重组，成立了北方华创微电子装备有限公司，随后推出新品牌“北方华创” （NAURA）。2018 年，北方华创收购美国 Akrion Systems，补充并增强清洗设 备产品线。2020 年，公司又收购北广科技射频应用技术相关资产，进一步强化了射 频这一核心技术的自制能力。 公司为北京国资委下的半导体设备公司，大基金一期二期均持有公司股份。截 至 2024 年中报，公司控股股东为七星集团（北京七星华电科技集团有限责任公司）。 其中，七星集团持有公司 34%的股份；北京电控（北京电子控股有限责任公司）为 北京国资委独资公司，持有七星集团 100%股权，直接持有公司 9%的股份，并通过 七星集团间接持有 34%的股权，合计持有公司 43%的股权，为公司实际控制人。此 外，大基金（国家集成电路产业投资基金股份有限公司）一期和二期分别持有公司 5%和 1%的股份。前十大股东合计持有公司 61%的股份，期末参考市值 1040 亿元。

管理团队从业经验丰富，技术及产品背景分布均衡。我国半导体设备目前处于追 赶期，需要管理层有丰富的从业经验，优化工艺流程、提高生产效率来降低成本， 不断进行技术迭代，提升产品性价比。此外，需要有强的市场能力，与客户建立紧 密的合作关系，提供及时的技术支持和服务，满足客户定制化的需求。公司管理团 队背景来自北京建中机器厂，有着数十年的从业经验。

1.2 产品涵盖刻蚀、薄膜沉积等多个细分市场，平台化发展不断深入

公司主要产品为刻蚀、薄膜沉积设备，在半导体设备（WFE）总资本开支的比 例分别为 22%和 21%，是半导体设备中最大的两个市场。除此之外，公司还拥有氧化/退火及清洗产品。2023 年，公司半导体设备合计收入约 170 亿元，占整体收入 的 77%。公司的半导体设备拥有以下 5 大产品线： 1）刻蚀，2023 年收入约 60 亿元，占公司半导体设备收入的 35%，主要包括 ICP、CCP、TSV、干法去胶等细分产品，代表产品有 NMC 612G、ACCURA LX、 PSE V300、ACE i300。其中，Accura LX 为 12 英寸电容耦合等离子体介质刻蚀机， 是今年 3 月公司发布的新品，主要覆盖逻辑领域多个技术节点中以 AIO（双大马士 革刻蚀工艺）、Contact（接触孔）为代表的关键介质刻蚀制程； 2）薄膜沉积，产品线涵盖 PVD、CVD、外延等技术，2023 年收入超 60 亿元， 占公司半导体设备收入的 35%，代表产品有 eVictor、EPPE i200、Esther E320R。 其中，Orion Proxima12 英寸高密度等离子体化学气相沉积（HDPCVD），为进军 12 英寸介质薄膜设备领域代表产品，于今年 1 月进入客户端验证； 3）立式炉，产品在半导体设备的总资本开支占比 5%，2023 年与清洗产品合计 收入约 30 亿元，合计占比 18%，包含立式氧化/退火炉、立式 LPCVD、立式 ALD 等，代表产品有 Theoris、DEMAX 系列； 4）清洗，WFE 占比 5%，2023 年与清洗产品合计收入约 30 亿元，合计占比 18%，主要有单片清洗和槽式清洗，产品包括 SC3080、Pinnacle 300，至 23 年底 累计出货 1200 台+； 5）新能源光伏，2023 年收入超 20 亿元，占比 12%，以 PECVD、LPCVD 技 术为主，主要用于电池片制造，代表产品 Horis，至 23 年底累计出货 4000 台+。公 司整体在细分市场有着显著的竞争优势，出货量持续增长。

1.3 受益国产替代，公司进入高速成长期

国产替代推动公司收入增长，3 年复合增速 50%+。伴随美国对华制裁深入，中 国科技产业链本土化自主化进程加速。作为晶圆厂上游的半导体设备公司，北方华创订单出现显著增长。2016-2019 年，公司收入增长复合增速 36%，2019-2023 年 为 53%。2023 年，公司新签订单超 300 亿。每次美国加大制裁，北方华创的收入 就新高。公司合同负债同样逐年攀升，同样验证订单增长，截至 24 年上半年，公司 合同负债 90 亿元，是 2020 年的 3 倍。

产品高端化&费用下降，推动盈利能力提升。随着产品技术不断向高端突破， 以及平台型扩张成效渐显，公司毛利率从 30%的水平提升至 40%左右。此外，管理 费用率从 2016 年的 50%+大幅下降至 2023 年的 8%，使得归母净利润从 2018 年的 2 亿增长至 2023 年的 39 亿，复合增速 76%。研发上，公司积极投入研发，以增强 技术优势，研发费用从 2018 年的 4 亿元，增长至 2023 年的 25 亿元，研发费用率 保持在 10%以上的水平。

2 晶圆制造国产化推动下，设备将持续受益于半导体资本开支攀升

2.1 2026 年，中国大陆 12 寸晶圆产能将跃升至全球第一

国产化推动支持下，大陆晶圆开支攀升。SEMI 预计，在政府资金和其他激励措 施的推动下，预计中国本土晶圆厂将在 2024 年开始运营 18 个项目，2024 年产能同 比增加 15%，达到每月 886 万片（wpm）晶圆。2025 年将增长 14%至 1010 万片， 几乎占行业总产能的三分之一。包括华虹集团、晶合集成、芯恩、中芯国际和长鑫 存储在内的主要厂商正在大力投资以提高产能。而其他主要芯片制造地区的产能增 长率将不超过 5%。预计 2025 年中国台湾地区的产能将以 580 万片的速度位居第二， 增长率为 4%，而韩国预计 2025 年将位居第三，在 2024 年首次突破 500 万片的大 关后，产能将增长 7%至 540 万片。预计日本、美洲、欧洲和中东以及东南亚的半导 体产能将分别增长至 470 万片（YoY +3%）、320 万片（YoY +5%）、270 万片（YoY +4%）和 180 万片（YoY +4%）。

2026 年，中国大陆 12 寸晶圆产能占全球比例将达到 25%，跃升至全球第一的 位置。根据 SEMI 数据，2000 年，美国和日本主导着全球半导体产能的半壁江山， 当时中国大陆的产能仅占 2%。到了 2010 年，半导体产能开始向亚洲转移，韩国和 中国台湾两者相加的产能达到了全球产能的 35%，而此时中国大陆的产能达到了 9%。 2020 年，随着中国大陆产线的建设以及原有产线的扩产，中国大陆的产能占比提升 至 17%。展望 2026 年，中国大陆 12 寸晶圆产能将占到 25%的比重，跃升为全球12 寸晶圆产能第一，主要驱动力来自于产线国产化和成熟节点投资。韩国和中国台 湾的市场份额则分别从 25%和 22%略微下降至 23%和 21%。

2.2 中国大陆持续成为全球半导体设备最大市场

全球半导体前段设备市场 950 亿美元，中国占比超三分之一。中国是半导体的最大 消费市场，还是全球电子产品制造的核心。根据中微公司财报及 SEMI 数据，2023 年， 全球集成电路前段设备市场总值为 950 亿美元，与去年相比增长了 0.9%。中国大陆继 续成为全球最大的集成电路前段设备市场，占据全球市场的 35%，即 330 亿美元。中国 台湾和韩国紧随其后，分别占 19%的市场份额，金额为 179 亿美元和 183 亿美元。北 美洲以 12%的占比位列第四，金额为 111 亿美元。日本和欧洲分别占 7%和 6%，而其 他地区占 2%。

2.3 大基金三期将聚焦于关键设备和先进制程攻关

我国半导体产业自主率将提升接近三分之一，但仍存在千亿美金的缺口。根据 SEMI 数据，中国的半导体产业自主率逐年攀升，从 2012 年的 14% 到 2022 年的 18%， 预计 2027 年达到 26.6%，但仍存在 1460 亿美金的巨大缺口。 大基金前两期主要集中在制造，设备材料占比较少。大基金一期于 2014 年 9 月成 立，注册资本为 987.2 亿元，投资方向主要集中在制造（67%）、设计（17%）、封测 （10%）和设备材料（6%）。主要股东包括财政部（36%）、国开金融（22%）、中国 烟草（11%）等。二期基金于 2019 年 10 月成立，注册资本增加至 2041.5 亿元，投资 重点向设备材料倾斜，IC 设计及封测占比下降。二期的主要股东结构发生变化，财政部 （11%）和国开金融（11%）依然是主要股东，另外还有多个地方产业基金持股。 大基金三期注册资本超前两期总和，将进一步对关键设备进行攻坚。大基金三期预 计在 2024 年 5 月，注册资本将大幅提升至 3440 亿元，其股东结构中，财政部持股 17%， 国开金融持股 11%，多家银行如工商银行、农业银行、建设银行等均持股 6%。将聚焦 于进一步解决卡脖子问题，在关键设备、关键材料上的技术独立自主，投资重点可能包 括先进制程、设备材料等领域，可能会增加对 AI 相关的芯片和存储。

3 国产替代逐步深入，平台型公司优势明显

3.1 得益于持续的高研发投入，近年来公司高端产品不断取得突破

半导体设备需要持续的高研发投入。以刻蚀设备为例，刻蚀技术需要在纳米级 别上实现极高的精度和控制，使得公司需要持续投资研发，以应对不断缩小的工艺 节点和新材料的应用，例如从 10 纳米到 7 纳米、5 纳米甚至更小的制程，以及 3D 结构器件的制造。

公司常年保持高研发投入，与海外龙头处于同一水平。公司研发费用从 2018 年以来的 4 亿元，增长至 2023 年的 25 亿元，研发费用率均在 10%以上水平。截至 2023 年底，公司已累计申请专利 7,900 余件，获得授权专利 4,700 余件。海外设 备龙头应用材料，泛林半导体近年来研发费率均在 10%左右，公司研发费用率与海 外龙头处于同一水平。

持续的高研发投入下，公司不断取得产品突破。近年来，公司发布了多款新品， 包括 12 英寸去胶机 ACE i300，12 英寸电容耦合等离子体介质刻蚀机 Accura LX， 等离子体增强氮化硅原子层沉积立式炉等。其中，12 英寸电容耦合等离子体介质刻 蚀机Accura LX主要覆盖逻辑领域多个技术节点中以AIO （双大马士革刻蚀工艺）、 Contact （接触孔）为代表的关键介质刻蚀制程，并可扩展到存储领域的 CMOS 相 关制程，适用于 Low-K（低介电常数）介质及常规介质材料的刻蚀工艺。

3.2 先进制程工艺之间协同性更高，平台化公司优势明显

在协同性强的工艺使用同一家厂商的设备，对晶圆厂的好处在于： 1）系统兼容性与集成度更高。同一家公司的设备通常在设计时就考虑到了系统 的兼容性，比如数据接口、软件平台、控制系统等，能够无缝连接，减少不 必要的调试和适配时间。设备之间的参数、协议和工艺流程更为统一，数据 共享和信息传递更加顺畅，能提高整体生产线的稳定性和效率。例如，清洗 设备和刻蚀设备来自同一家供应商时，清洗过程中的化学残留控制更好，与 刻蚀设备的兼容性更高，减少交叉污染的风险。 2）售后服务与技术支持更集中。使用同一家公司的设备，只需要对接一个服务 团队，沟通和协调更为方便，不会出现不同设备供应商互相推责的情况。技术支持团队对整个生产线的设备都非常熟悉，能够更快速准确地诊断问题， 减少故障排查时间。供应商能够提供一揽子的维护计划和备件管理，避免多 供应商服务的复杂性和响应延迟。 3）维护与管理成本降低。因为所有设备都来自同一家供应商，维护和维修所需 的备件种类和库存量更少，降低了库存成本。设备管理更加统一，可以集中 培训维护人员，提高维护效率，减少人员培训成本。统一的设备监控和管理 系统使得生产线的管理更加简单，有效减少因管理复杂性带来的额外成本。 4）更好的生产线优化与升级。设备供应商能够对生产线的整体工艺提供一体化 的优化方案和升级计划，提高生产效率和产品质量。新设备或新技术的引入 和集成更加方便，因为所有设备都在同一平台上运行，避免了多供应商系统 集成的复杂性。供应商可以根据生产线的整体情况，定制优化方案，实现设 备和工艺的最佳配合。 5）设备一致性和良品率提高。同一品牌的设备在制造工艺、参数设定和操作界 面上都更为一致，有助于减少生产中的变量，提升良品率。工艺参数的设定 和复制更加简单，不同设备之间的工艺一致性更好，减少因设备差异带来的 波动。

公司正不断扩展在各下游市场的核心环节布局。公司的设备可供在集成电路、 先进封装、功率半导体、化合物半导体、LED、光伏六大下游的客户使用： 在集成电路领域，针对 Logic、DRAM、3D NAND、3D IC 等不同的芯片技术， 公司可提供等离子刻蚀机、PVD、CVD、ALD、炉管和清洗等设备，并均已进入主 流芯片工厂； 在先进封装领域，针对 Flip chip Bumping、Fan-Out、WLCSP、2.5D/3D TSV 等技术，北方华创为客户量身打造的刻蚀设备、沉积设备、炉管设备等已经实现了 在主流先进封装企业的批量生产，并不断获得客户的重复采购订单。 在功率半导体领域，公司自主研发的刻蚀机、物理气相沉积设备、立式炉设备、 清洗机、单/ 多片式硅外延设备以及卧式氧化/ 扩散炉已获得多家功率器件客户的认 可和批量采购。 在化合物半导体领域（GaN、SiC、GaAs、InP 等），公司可提供长晶炉、干 法刻蚀设备、薄膜设备、炉管设备、清洗设备，为客户提供全面的工艺解决方案。 在半导体照明领域，北方华创的 ICP 刻蚀机、PECVD、Sputter 等均为行业标 杆产品，可应用于新一代 Mini-LED 和 Micro-LED 制程。北方华创在 LED 领域持续 研发，凭借优越的产品性能以及创新的技术理念，致力于成为客户信赖的设备解决 方案提供商。 在光伏电池制造领域，北方华创可提供三大类共 20 余款设备，包括卧式氧化/ 扩散炉、PECVD、LPCVD 等设备。设备技术指标及工艺性能均表现突出，具有高 产出、高效能、高稳定性的特点，并可灵活应用于典型量产工艺及 IBC、HJT/HIT 等多种新兴高效电池生产工艺中。

编辑：火腿肠