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公司深度 | 中微公司:刻蚀设备优势明显,产品进一步多元化

公司深度 | 中微公司:刻蚀设备优势明显,产品进一步多元化 交银国际
2025-10-02
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导读:交银国际研究


/ 摘要




存储器电路结构复杂拉动刻蚀/沉积需求:


此前,我们曾在主题报告和北方华创首次覆盖报告中阐述逻辑电路制程升级会增加刻蚀和沉积设备需求,本文中,我们深度剖析3D NAND的制作过程,随着3D NAND的堆叠层数增加,沉积和刻蚀步骤也将相应增加,且多次薄膜沉积的面积相应增大,对刻蚀的深宽比要求也随之提高。随着我国国产3D NAND产品接近国际领先的232层水平。3D NAND对光刻设备需求较低,而对刻蚀设备需求则较高,这正是中微公司擅长的领域。


刻蚀设备产品在我国市场或有竞争优势:


公司通过提高深宽比指标、开发单双反应台设备、开发可调节电极间距的CCP刻蚀机等策略,使得产品不仅在中国内地领先同业,技术能力亦触及海外先进制程领域。CCP产品在中国内地起步较早,公司刻蚀产品2024年实现营收72.8亿元(人民币,下同)。


薄膜沉积市场广阔,或成中微公司另一大增长引擎


截至2024年底,公司已开发出六种金属薄膜沉积产品,其中钨金属沉积2024年收入1.56亿元,另有近40种产品正在开发中。公司2024年底尚有4.76亿元薄膜沉积订单,并积极拓展包括氮化钛ALD、钛铝ALD和EPI等新产品。





 执行摘要


我们在北方华创首次覆盖报告中,阐述了我们对国产半导体设备公司的正面看法,并在主题报告中,具体量化测算了国产逻辑电路在追求先进制程的过程中对刻蚀和薄膜沉积设备需求的上升。与之前市场认为2025年中国内地半导体设备市场规模或同比下降的一致预期不同,我们继续看好2025年中国内地半导体设备市场,并在近期进一步上调内地2025年半导体设备市场规模到520亿美元(同比增长5%)。


除了之前谈到的国产逻辑电路高端化对刻蚀和沉积设备的积极影响之外,我们在这个报告里重点论述了国产存储芯片的技术进步亦会加剧对刻蚀和沉积的需求增长的行业趋势。以NAND芯片为例,NAND的技术进步着眼于在3D的条件下增加堆叠层数。这或加大制造过程中的复杂度,从而提升对刻蚀和沉积设备的技术要求。随着我国国产3D NAND产品接近国际领先的232层水平,我们预测2025年国产NAND在全球市场市占率或达到9%。我们认为,中微公司凭借其在刻蚀设备上的技术优势,或将在国产NAND技术进步过程中受益,而公司薄膜沉积设备产品抑或受此积极因素催化,丰富产品种类,提升出货量。


同时,我们认为,中微公司的刻蚀设备产品在我国市场或有竞争优势,其CCP产品在我国起步较早,技术国内领先。受益于核心技术人员在ICP产品上的深厚积淀,该产品近年来亦发展迅速。通过对比中微公司和北方华创,我们认为,平台型和专项型设备公司在竞争中各有千秋。晶圆厂建设往往对同一种设备需要两个甚至更多的供应商,包括中微公司在内的不同类型半导体设备企业前景广阔。


除刻蚀设备外,我们认为,薄膜沉积市场有望成为公司增长的另一大引擎。近年来,公司在薄膜沉积领域加大投入,在2024年公司钨金属沉积产品打入中国内地NAND市场之后,2025年或继续打开氮化钛ALD,钛铝ALD等新市场,而钨金属沉积设备或在2025年进一步放量。战略上,公司主要聚焦在金属薄膜沉积上,而其所投企业拓荆则专注介质相关沉积设备。我们通过对公司EPI产品开发的研究分析,认为公司或在薄膜沉积业务上有继续加速替代海外设备的潜力。我们将持续关注公司新开发的量检测设备的开发进度和营收潜力。



存储器芯片结构复杂,驱动刻蚀/沉积需求上升

核心观点

在之前的报告中,我们提到,在国产半导体行业向先进制程技术升级,以及下游扩张成熟制程逻辑芯片和存储器芯片过程中,国产半导体设备公司有望受益,并着重在主题报告和北方华创首次覆盖报告中论述了国产逻辑电路在追求先进制程的过程中对刻蚀和沉积设备需求的上升。


我们认为,除了先进制程逻辑芯片以外,国产存储芯片的技术进步亦会加剧对刻蚀和沉积的需求增长。以NAND闪存芯片为例,与逻辑芯片追求几何制程升级不同,NAND的技术进步着眼于在3D的条件下增加堆叠层数。这或加大制造过程中的复杂度从而提升对刻蚀和沉积设备的技术要求。随着我国国产3D NAND 产品接近国际领先的232层水平,我们预测2025年国产NAND在全球市场市占率或达到9%。


我们认为,中微公司凭借其在刻蚀设备上的技术优势,或将在国产NAND技术进步过程中受益,而公司薄膜沉积设备产品抑或受此积极因素催化,丰富产品种类,提升出货量。


存储器结构复杂度提升,国产存储器迎头赶上


存储器结构复杂度不断提升。我们认为,以NAND Flash为例,其技术升级的方向或可以归结为以下三个方面:1)通过3D堆叠增加容量;2)通过增加单个存储单元所能容纳的信息来提升存储效率; 3)制程节点的升级。


相对于后面二者,我们认为,3D堆叠似乎是NAND发展的最主要方向。以全球NAND市场市占率最大的三星电子为例,2013年,三星率先实现24层V-NAND解决方案研发突破,带领全球存储技术进入3D NAND时代。2015年,行业主流层数达48层。2018年,存储厂商陆续实96层量产。2019年,128层成为新标准,技术迭代明显加速。2020年,三大存储原厂均宣布推出176层3D NAND Flash。2022年,三大原厂陆续突破200层以上存储,标志着200+层技术节点达成。


在这个过程中,主要的单个存储单元容量以3个比特(即TLC技术)为主;而制程节点技术近年来从1x 纳米(大致相当于逻辑芯片30-19纳米,实际物理尺寸或有所不同)进步到1γ (相当于先进的10纳米工艺)。这些技术的更新换代频度和提高程度,远比不上3D堆叠的发展。


随着存储器堆叠层数的增加,其对刻蚀和沉积的需求也会增加,我们将在下节具体阐明3D NAND Flash堆叠层数与刻蚀和薄膜沉积的需求关系。 



中国内地厂商追赶态势显著


我国NAND龙头长江存储,成立于2016年,专注于3D NAND闪存设计、制造与销售。其自主研发的Xtacking技术显著提升了存储密度、I/O速度和可靠性,该技术已迭代至第四代,支持高达3.6GT/s的接口速度,并在QLC寿命和性能上实现突破。2017年,公司宣布32层NAND Flash通过测试,2020年追平国际128层标准,并在2022年直接跃升至232层,达到国际第一梯队技术同步能力。我们特别要指出的是,由于3D NAND 发展主要靠堆叠层数驱动,而非制程节点升级驱动,这无形中帮助了国产产业链弥补光刻机技术上的相对弱势。而如我们下文所讲到的,国产刻蚀和沉积设备迎头赶上,或可帮助国产NAND产品追赶国际先进水平。



五大国际厂商占据全球NAND Flash市场。据TrendForce最新数据,三星电子和SK集团(包括SK海力士和思得(Solidigm))在持续保持在NAND市场份额的行业领先地位,合计占50%左右的份额。铠侠(Kioxia)和闪迪/西部数据等也分别在近两年占领10%以上的份额。


SK海力士和思得同属于SK集团,在业务上有所不同,SK海力士产品更倾向于AI和数据中心市场的DRAM和NAND芯片,是HBM技术的领导者;而思得主要生产企业级和消费级SSD。西部数据(Western Digital Cooperate (WDC))于2015年收购闪迪(Sandisk),后又于2025年正式分拆成两家独立公司,闪迪将专注于闪存技术SSD,西部数据则主攻机械硬盘HDD。



中国内地厂商长江存储份额不断提升。值得注意的是,根据TrendForce数据,1Q25除了五大国际厂商外,“其他”厂商的份额从4Q24的4.3%快速攀升至1Q25的8.6%。



相对于2D NAND水平放置存储单元不同,3D NAND如图表17所示电路结构在旋转90度之后垂直放置,这样,在一个晶粒(die)上原先只有一层的2D结构即可做到在垂直方向延伸。 3D NAND的主要优势表现在:a)提高存储芯片的存储密度;b)由于3D NAND更有效的存储单元的组织方式,3D NAND相对2D NAND 或有更快的读写速度;以及 c)相对2D NAND能耗更低,可靠性更高。



存储器堆叠驱动高端刻蚀和薄膜沉积需求上升


相较之前的2D NAND技术,我们认为,3D NAND堆叠会一方面提高薄膜沉积和刻蚀设备的使用次数;另一方面,会提高对于设备精度和技术的要求,且这些对设备需求数量和质量的需求,会随着3D NAND层数的增大而提高。


虽然不同厂商的制造技术有一定区别,但我们认为基本的步骤非常相似,且对设备需求的影响也相近。我们认为,决定3D NAND制造技术能力的,主要为刻蚀和沉积设备的技术水平和晶圆厂应用刻蚀和沉积设备的能力。光刻作用在3D NAND制造过程中的作用则相对较小。我们发现,3D NAND每增加一层,或:


  • 至少增加2次薄膜沉积和2次刻蚀过程;


  • 多次薄膜沉积(部分薄膜厚度为10-20个原子)的面积会相应增大,对薄膜沉积的均匀性的要求相应提高;


  • 增大沟道通孔(Channel Hole)的深宽比要求,即提高对刻蚀设备的技术要求。 


我们在下方归纳总结了3D NAND基本制造过程,以及过程中对沉积/刻蚀设备的具体需求:



(a)ONON(Oxide-Nitride-Oxide-Nitride)堆叠


一般的3D NAND制造通常从芯片衬底开始,首先在衬底上根据NAND层数堆叠沉积氧化物(Oxide)和氮化物(Nitride),且每增加一层NAND,即各沉积一层氧化物和氮化物。这里氮化物一般被认为是暂时存在(牺牲层),并在后面的过程中被钨材料替代,成为存储器的字线(Word Lines, WL)控制栅极(Control Gate)的主要材料部分,而字线主要是控制读写作用;


(b) 存储通道(Memory Channel or Cylindrical Hole)刻蚀:


对NAND的基础堆叠完成后,深孔刻蚀对刻蚀机的技术要求极高,孔径一般小于100nm,业界一般认为需要较好的深宽比(Aspect Ratio或者叫各向异性)。


随着层数的不断增多,在孔径大小不变的条件下,工程师希望所打孔的深度越大,从而可以支持更多的层数(3D NAND储存单元)。但较高的深宽比在现实中又较难达到,因为刻蚀在纵向延伸的过程中,同时会横向破坏结构。


从国际领先水平看,凭借其技术优势,目前只有三星电子的3D NAND 产品(譬如176层或者280层)采用单堆栈的技术路线,即一次刻蚀钻孔贯穿整个3D NAND架构。而包括SK 海力士和铠侠在内的其他海外供应商都采取多堆栈的技术路线,这样可以减小每次刻蚀过程中对深宽比的要求。但需要在之后的过程中加入更多层的指字线(Bit Line,BL)材料,增加了制造的总体复杂度。


中微凭借其在刻蚀领域多年的积累,2021年开发出我国领先的60:1深宽比的产品,并有望在之后开发出90:1产品。国际上领先的HAR(High Aspect Ratio)刻蚀装备供应商中,东京电子和泛林或可推进国际先进水平到100:1甚至更高得水平。从这点看,中国内地的半导体设备供应商在技术上虽与世界先进水平存在一定差距,但这个差距正在不断减小;


(c) 存储通道内部材料沉积和硬掩膜(Hard Mask)沉积


为下一步的阶梯刻蚀做准备,该阶段中,工程师主要是在堆叠材料的最顶端加上一层硬掩膜(Hard Mask),主要用于保护刻蚀过程中存储芯片的主体结构。在存储通道内部,工程师会沉积三层材料,从而得到图表17左边存储单元的结构。


具体地说,为达到图表17右边的架构,在(a)步骤中沉积的氮化物(之后会被钨材料取代)为控制栅极(Control Gate)。这层氮化物内部会沉积一层氧化物(称为Blocking Oxide),用于隔离控制栅极和储存电荷的内层氮化物。Blocking Oxide内测的氮化物在三星电子和铠侠的技术路线中被称为电荷井(Charge Trap),美光称之为浮动门(Floating Gate),其中所存储的电荷水量代表信息的数值。例如在SLC(Single Level Cell)技术中,一个存储单元存储一个比特,大量的电荷被认为信息位为“ 0”,反之则为“1”。新技术包括MLC(Multiple Level Cell)、TLC(Triple Level Cell),到QLC(Quadruple Level Cell),根据电荷数量的不同分别可以存储2-4比特信息。


这层氮化物内部则是另一层氧化物,称为通道氧化物(Tunnel Oxide)。我们注意到,对于这两层氧化物和一层氮化物的沉积都在曲面上进行,且贯穿整个存储通道,随着层数增加而面积增大,对沉积的均匀性要求极高。特别是对于最内层的通道氧化物(Tunnel Oxide),这层材料往往非常薄(栅极加电压后产生量子力学的转移相应),一般只有小于20个原子直径的厚度,因此对薄膜沉积设备的均匀度等要求极大。最后,工程师会在存储通道内添加一层SiO的圆柱形结构,主要是为了保持通道的主体结构;



(d) 阶梯刻蚀


此步骤主要是NAND结构产生阶梯状,从外向内刻蚀不同深度的材料。这里刻蚀,简单而言就是用等离子提移除部分硬掩模/氮化物/氧化物的过程。为达到阶梯型效果,存储器越靠边缘部分所被刻蚀的次数比内部结构被刻蚀的次数更多。存储器每增加一层NAND的过程中需多一个不同深度的刻蚀,且对于氧化物和氮化物的或采用不同刻蚀技术,所以每增加一层NAND或将增加2次刻蚀过程;


(e) 裂缝(Slit)刻蚀


为形成独立的存储单元,裂缝刻蚀将之前整体的存储器结构分割为以每个字线所控制为单位(这个单位被称为页,Page)的不同区域。不同页之间则被裂缝所隔离。这里,在掩膜的保护下,存储单元按照与指字线相平行的方向进行刻蚀切割,每两个裂缝间一般都只存在一排存储通道;


(f) 金属钨沉积填充


这个步骤主要是将之前(a)步骤中交替沉积的氮化物(绿色部分)通过干法刻蚀的方法从结构中去除,同时将之前的空隙处填充沉积进入导体钨材料(紫色部分)作为3D NAND系统的字线和控制栅极。


我们认为,这个过程对于刻蚀区域的控制和沉积精度的控制有较高要求。中微近期成功开发出针对钨金属材料的薄膜沉积产品,获得客户的认可。我们将在之后的部分中具体介绍中微金属沉积的技术能力进步。


(g) 指字线(Bit Line, BL)连接


制造最后一步,即是在NAND存储器上方加装用于读写数字的指字线,并用与字线材料相同的钨材料将指字线与各阶梯上的字线。指字线在读数的过程中将字线所激活的存储单元中的数字读出,而在写的过程中则将自身所携带的信息通过改变记忆单元结构中(一般是Charge Trap或者Floating Gate)的所带电荷数将信息写入各排各列记忆体单元内。


总结上面的步骤,我们发现,每增加一层NAND结构堆叠,制造工艺在(a)步骤增加2次沉积;在(d) 步骤增加2次刻蚀;(b) 步骤中深孔刻蚀的深宽比要求提高;(c)步骤中薄膜沉积面积增大,对沉积设备均匀性要求增加;(f)步骤中金属钨沉积面积增大,提高了对沉积设备性能的要求。


中微刻蚀产品全国领先,ICP收入加速上升

核心观点

我们认为,中微公司的刻蚀设备产品在我国市场或有竞争优势,其CCP产品在我国起步较早。同时受益于核心技术人员在ICP产品上的深厚积淀,该产品近年来亦发展迅速。


从两种刻蚀设备的技术角度看,公司通过提高深宽比指标,开发单双反应台设备,开发可调节电极间距的CCP刻蚀机等策略,产品不仅在中国内地领先,亦触及海外先进制程领域。


2024年,中微CCP和ICP分别累计装机超4,000/1,000台,共实现营收72.8亿元。


通过对比中微公司和北方华创,我们认为,平台型和专项型设备公司在竞争中各有千秋。晶圆厂建设往往对同一种设备需要两个甚至更多的供应商,包括中微公司在内的不同类型半导体设备企业前景广阔。


技术优势或在ICP产品延续


刻蚀设备作为中微公司半导体设备业务的基本盘,近年来随着中微公司技术能力的提升和下游国产晶圆厂持续高投入,实现了快速增长。中微公司的刻蚀从高能刻蚀产品CCP(Capacitively Coupled Plasma,电容耦合等离子体)起家。CCP产品主要用在对介质材料,下游广泛面向逻辑,存储等不同应用。


据中微公司管理层的介绍,中微先进入CCP领域,主要是因为与其主要中国内地竞争对手北方华创在国产设备起步阶段适当分工,而后者刻蚀则最先聚焦在ICP(Inductively Coupled Plasma,电感耦合等离子体)。ICP 技术一般用于刻蚀硅和金属材料等化学键能较低的材料。从市场规模来看,2024年,CCP和ICP市场规模相仿。



尽管最先聚焦在高能刻蚀产品CCP设备,但据中微管理层的介绍,包括CEO尹志尧在内的公司主要技术人员职业生涯中都有潜心研究ICP设备的经历。对ICP设备的深入了解,使得公司近期加大ICP产品的研发和市场推广。ICP设备的客户总装机量已从2020年的57台左右到2024年超过1000台。同期,CCP总装机量则从2020年的1,100多台到2024年超过4000台。


我们认为,中微公司在刻蚀领域的发展轨迹或恰好与北方华创刻蚀业务发展相互补,后者刻蚀设备先从ICP刻蚀设备切入市场,进而完整发展CCP设备。2024年北方华创刻蚀设备总收入超过80亿元,而中微公司则达到了72.8亿元。我们估测2024年二者总共占中国内地半导体刻蚀设备总额的25%左右,从一定程度上做到了对海外品牌的国产替代。同时,我们认为两者在刻蚀市场虽然有一定竞争关系,但二者最重要的竞争对手仍然是海外市场。目前看,海外公司仍然占有超过七成的中国内地刻蚀市场,二者分别通过开发新产品获得市场。我们认为,目前总体国产半导体设备产能有限,国产厂商间的竞争相对良性。


具体从产品发货量和单价(ASP)看,2024年,中微公司刻蚀设备共发货908台,ASP达到约800万元每台。我们估算,2024年刻蚀产品中,CCP出货数量大于ICP数量,而ICP ASP或略高于CCP产品。



1.中微公司在刻蚀设备上的技术优势和产品特点


我们认为,虽然2024年中微公司半导体刻蚀产品的销售总额略低于北方华创,但中微公司在CCP等主要产品线上的技术能力在全国处于领先。公司刻蚀设备有技术实力进入在国际一线客户(主要是台积电)从65至5纳米及其他先进的集成电路加工制造生产线及先进封装生产线,这或许从一个侧面看出公司在刻蚀领域全国领先的技术水平。


我们总结中微在CCP和ICP刻蚀设备上的优势和发展方向如下:


  • 对于ICP和CCP产品,提高刻蚀深宽比:正如在我们在上文3D NAND制造流程的论述中提到,高深宽比刻蚀 (High Aspect Ratio HAR etching)对3D类似堆叠的工艺流程至关重要,另外随着先进封装技术的普遍应用,高深宽比刻蚀在TSV (Trough Silicon Via)等制造过程中亦发挥重要作用。根据我们研究发现,虽然在学术上有160:1的刻蚀机尝试,但工业上普遍认为100:1的深宽比或已经达到全球领先水平。中微公司从第二代AD-RIE产品达到20:1的深宽比以来,基本保持每3-4年一代的产品升级进程。之前第四代60:1 CCP刻蚀机广受中国内地客户好评,而其第五代XD-RIE 90:1 CCP刻蚀机或有望今年向客户发货,接近国际先进水平; 


  • 单双反应台并举策略,双台机刻蚀性能持续提升:对于CCP和ICP刻蚀机,公司在过去近2020年着力开发了一个完整系列的15种等离子体刻蚀设备,并积累了大量的芯片生产线量产数据和客户验证数据。在多款CCP和ICP的双反应台刻蚀设备基础上,公司持续技术创新,进一步提升单片晶圆的片内刻蚀性能,以减小两个反应台间的刻蚀差异到亚埃级,从而进一步延伸双台机的可适用工艺种类,降低该工艺的制造成本;


  • 成功开发的可调节电极间距的CCP刻蚀机:可调节电极间距的CCP刻蚀机主要针对28纳米及以下的逻辑器件生产中广泛采用的一体化大马士革刻蚀工艺。我们认为,通过可调电极间距功能可以灵活调节等离子体和活性自由基的浓度分布,从而在同一刻蚀工艺中有效应对在实现最优沟槽和通孔刻蚀均匀性过程中可能发生的问题,极大拓宽了一体化刻蚀工艺的工艺窗口和工艺能力。可调节电极间距可以在相同技术要求下提高刻蚀工艺的效率,避免多次刻蚀;或是在同样的流程复杂度下获得更好的刻蚀性能;


  • 提高刻蚀精度,刻蚀速率和生产能力:刻蚀精度一直是衡量设备性能的关键指标,中微公司产品在此项关键性能上近年来持续提高。以ICP Twin Star两台设备的加工精度为例,根据中微公司介绍,刻蚀精度或可达到0.02nm。在提高精度的同时,中微刻蚀降低单片晶圆的制造成本,帮助客户实现高密度存储芯片的制造需求,有效减少芯片使用过程中的能耗。


中微公司vs北方华创:刻蚀进入高端市场,平台型和专项型设备各有千秋


在之前北方华创的首次覆盖报告中,我们提到我们对全球和我国半导体设备市场的正面看法。全球范围内,我们预计2025年全球半导体设备销售额将继续保持增长态势,同比增速为6%,达1240亿美元,占半导体产品销售额的18.6%。对于中国内地市场,一方面,我们与市场普遍认为的中国内地半导体设备市场或在2025年出现负增长的预期不同(主要原因是之前几年成熟制程资本开支前置),我们预测2025年中国内地半导体设备投资达520亿美元,同比增长5%。另一方面,我们认为中国本土半导体设备市场份额不断上升,而进口设备在中国内地半导体的占比出现下降趋势,我们估算从2015年的91.8%到2024年的67.6%。


在北方华创报告发表之后的渠道调研中,我们发现:一方面,部分下游逻辑电路晶圆产能利用率高,汽车和工业终端需求出现复苏迹象,产品ASP坚挺甚至上升。另一方面,存储价格2Q25之后出现不同程度的涨价,国产供给爬坡势头明显。最后,国产先进制程在人工智能芯片高需求的影响下产能供不应求,英伟达H20解禁不影响国产算力发展。我们上调之前对中国内地半导体设备市场同比增长1%的预测到同比增长5%,并认为市场一致预测会继续趋于乐观。



虽然中微公司管理层一直致力于将中微公司从单一的刻蚀设备供应商转型为综合性的平台型半导体设备公司,我们认为,从目前公司的收入结构和投资者对于公司的普遍认知来看,中微公司现在仍是一个以刻蚀设备为销售主体的半导体设备公司。而从市场竞争的角度看,中国内地半导体设备市场出现了以北方华创为代表的产品矩阵丰富的平台型设备公司,以及有中微公司(刻蚀和部分沉积),拓荆科技(薄膜沉积为主),盛美上海(湿法清洗)和中科飞测(量检测)等在特定领域有较大市场份额的设备公司。


  1. 市场关注点:平台型设备公司还是专项设备公司?


一直以来,对于海外半导体设备公司的投资,投资者之间一直存在着应该倾向于平台型公司还倾向专项公司,以及刻蚀业务占比较大的公司的辩论。


部分观点认为,平台型公司提供一站式采购,对于下游客户来说不同设备之间或可实现调试联动,有利于发挥协同效应,提高产线上线效率。这类观点认为,平台型公司或是未来的发展方向。而另一部分观点认为趋势正好相反。这类观点认为,晶圆厂对每个设备都严格要求,即每个设备都挑最好的供应商,而专项设备公司则会在竞争中胜出。随着中国内地半导体设备公司体系的不断完善,我们观察到,平台型半导体设备和专项设备公司哪类公司可以在我国市场更快获得市场份额的讨论,也出现在关注北方华创和中微公司的投资者中。


我们的观点:


一般而言,晶圆厂建设对于同一种设备需要两个甚至更多的供应商。平台公司或可发挥不同设备间的协同效应,并具备设备之间配合紧密和效率高的优势。 而在某个特定设备有优势的厂商则可发挥其在该设备上技术甚至性价比的优势。我们认为,具体每种设备的采购比例或根据各个厂商的技术能力和价格而定。除了光刻机外,其余设备都能同时看到平台半导体设备公司和其他非平台公司的身影。


现阶段,由于中国内地集成电路晶圆厂建设在国际上处于追赶阶段,近年来包括中芯国际,华虹半导体在内的晶圆代工厂,及包括长江存储、长信存储在内的存储器公司资金集中投入,设备快速上线。


在这个背景下,平台公司的优势凸显,北方华创的市占率增长幅度或不低于行业平均。同时,考虑到刻蚀设备在整个半导体设备领域的核心地位,提高刻蚀设备技术能力或帮助晶圆厂提高良率和效率。正如我们下文所要讲到的,中微正积极开发设备中价值量极高的薄膜沉积设备,并已展现了较强的薄膜沉积设备的开发能力,已成功开发40种不同类型的薄膜沉积设备,市场潜力大,并有六种设备已经成功上市,包括钨金属在内的薄膜沉积设备也从2024年开始贡献收入。


从客户角度看,中微公司和北方华创的客户均覆盖了中国内地主要的晶圆厂和IDM。中微公司的刻蚀产品除了中国内地半导体企业外,还成功切入中国台湾先进制程产线,这也凸显了公司的竞争优势,同时使得中微的目标客户区域上更加多元化。



开拓薄膜沉积和量检测市场

核心观点

除刻蚀设备外,我们认为,薄膜沉积市场有望成为公司增长的另一大引擎。近年来,公司在薄膜沉积领域加大投入,在2024年实现钨金属沉积产品打入中国内地NAND市场之后,2025年或继续打开氮化钛(TiN)ALD,钛铝(TiAl)ALD等新市场。


战略上,公司主要聚焦在金属薄膜沉积上,而其所投企业拓荆则专注介质相关沉积设备。我们通过对公司EPI产品开发的研究分析,认为公司或在薄膜沉积业务上有继续加速替代海外设备的潜力。我们将持续关注公司新开发的量检测设备的开发进度。


薄膜沉积业务步伐稳健,钨和金属CVD/ALD规模扩大


根据沉积材料和工艺要求的区别,薄膜沉积设备可以分为PVD、 CVD(又分为光辅助CVD、热CVD、等离子体CVD或叫PECVD等等)、ALD、EPI等不同工艺。具体沉积设备的分类或可参考我们之前北方华创的报告。


从战略上看,中微发展薄膜沉积设备与其所投资的另一家中国内地半导体设备公司拓荆科技存在战略协同。即从目前产品领域看,中微公司主要集中在金属相关的薄膜,其中包括金属LPCVD和ALD及外延EPI设备;而拓荆科技则专注在与介质相关的PECVD、ALD以及SACVD等领域。


据公司披露,截至2024年底,公司已开发出六种金属薄膜沉积产品,并另有近40种产品正在开发中。其中,中微公司钨系列薄膜沉积产品:CVD(化学气相沉积)钨设备,HAR(高深宽比)钨设备和ALD(原子层沉积)钨设备,可覆盖存储器件中钨材料沉积应用。如我们上文提到的,钨材料的薄膜沉积在3D NAND的制造过程中扮演重要作用,主要用于填补氮化物所留下的空隙处填充沉积进入导体钨材料(图表19紫色部分)作为3D NAND系统的字线和控制栅极。2024年公司薄膜沉积确认收入1.56亿元,我们认为均来自钨金属沉积的贡献。



公司开发出应用于先进逻辑器件的金属栅极系列产品:氮化钛(TiN)ALD、钛铝(TiAl) ALD、氮化钽(TaN) ALD产品,已完成多个先进逻辑客户设备验证。根据公司描述,ALD可满足先进逻辑客户对于设备的薄膜均一性、污染物控制和生产效率的要求,性能或代表世界先进水平。我们认为,ALD涉及原子级别的沉积,对工艺精度要求在薄膜沉积设备中较高。


公司薄膜沉积的产量和单价ASP方面,由于产量较小,公司2023年之前未单独披露薄膜沉积销售。2024年公司生产75台薄膜沉积设备,销售19台,库存尚有64台,当年确认收入1.56亿元(我们认为,基本来自2023年或之前的订单)。



案例分析:中微公司进入EPI市场和技术革新


长晶设备(Epitaxy,通常称为EPI或外延设备),是用于在衬底上添加所需半导体薄膜材料(通常是通过添加新结晶,称为“生长”)的专用沉积设备。EPI设备可以用于生长硅材料,也可以用于生长砷化镓(GaAs)等化合物材料。公司EPI设备研发团队,通过基础研究和采纳关键客户的技术反馈,已经开发出具有自主知识产权及创新的平台,包括预处理和外延反应腔。截至到2024年末,公司EPI设备已顺利进入客户端量产验证阶段,以满足客户先进制程中锗硅外延生长工艺的量产需求。



据公司管理层介绍,传统EPI设备被两家美国企业垄断。其中一家A公司(我们认为或为应用材料)采用拱形腔体设计EPI反应器,即将反应长晶上方覆盖区域设计为拱形,这样设计的好处在于反应器内热场设计较好,即反应器可以较好控制温度等热效应参数;而坏处在于流场设计不好,即反应腔中气体在腔内连续循环,气体的流动水平未能达到可比系统的水平。


另一家B公司则采用加强筋平腔的技术,即反应器外部形态为加强筋平形态。这种设计的缺点在于光分布(作为主要的热源)受到加强筋平的遮挡影响,或使不同反应部位受热不均;而优点在于空气在反应器中朝向一个方向流动,从而达到较好的流场效果。


中微团队通过综合两家公司EPI设备的设计优点,采取了创新性的双层腔体的设计方法,在外层使用类似拱形腔体一般的腔体,而在腔体下设计一个圆形平腔,以提高热场、流场能力,有利于提高EPI作业的性能和效率。


通过观察公司研发EPI设备,我们认为,公司体现出较强的新品研发能力和创新能力,这或为公司进一步打开除了钨金属和TiN金属介质LPCVD薄膜沉积产品以外的沉积产品线打下坚实的基础。薄膜沉积设备品类创新,有望成为中微继CCP/ICP高端化多元化之后另一增长点。


MOCVD和量检测或为长期增长点


  1. MOCVD


MOCVD(Metal organic CVD)是薄膜沉积的一种,由于历史和业务划分的原因,中微公司将这部分的业务独立于其他薄膜沉积业务(包括PECVD和ALD等)单独进行统计。从应用上看,与中微刻蚀设备主要应用在逻辑和存储等不同,MOCVD设备主要应用在光学器件和功率器件上,是目前化合物半导体材料外延的核心装备,业内亦有将此部分业务称为“类半导体”。


从技术发展趋势看,MOCVD设备之前主要应用于制造通用照明和背光显示的蓝光LED,及用于高端显示的Mini-LED和Micro-LED、用于杀菌消毒和空气净化的紫外LED等不同LED产品。随着MOCVD产品形态不断多样化,近年来MOCVD应用在功率电子器件场景的不断增加。而无论是LED产品还是功率电子产品的国产化进程加速,都为中微的MOCVD产品在光学和功率应用上提高市场份额奠定了基础。


但是从行业景气度看,近年来无论是光学器件应用还是功率功率器件应用都在2021-2022之后进入了产能相对过剩和行业去库存周期。LED及更先进的Mini-LED和Micro-LED随着人们居家办公趋势的放缓而出现需求波动。汽车和工业类应用2022/2023之后下游一直处于去库存周期,直到最近(2Q25之后)才呈现温和复苏的迹象。


受行业景气度影响,中微MOCVD业务从2022年销售达到高点之后,2023/2024连续两年均出现出货台数和单价同比下降的趋势,2024年MOCVD业务收入3.79亿元,同比下降18%,销售额仅为2022年高点时的54%。


但从公司MOCVD的矩阵来看,产品继续在不同光学和功率电子的新应用上落地。具体而言,公司用于蓝光LED的PRISMO D-Blue、PRISMO A7两款为不同规模生产提供领先解决方案。其中,PRISMO A7设备已在全球氮化镓基LED MOCVD市场中占据领先地位。用于制造深紫外光LED的高温MOCVD设备PRISMO HiT3,已在行业领先客户端用于深紫外LED的生产验证并获得重复订单。用于Mini-LED生产的MOCVD设备PRISMO UniMax,已在领先客户端开始进行规模化生产。用于硅基氮化镓功率器件的MOCVD设备PRISMO PD5已在客户生产线上验证通过并获得重复订单。


  1. 量检测


量检测工具普遍应用于集成电路行业的晶圆加工(前道)和封装测试(后道)工艺环节。其中前道工艺量检测设备主要确保集成电路产线量产良率,并定量监控生产设备,为设备验收维保提供依据。主要量检测的工具包括使用光学和电子束,以及X光检测。而中微所切入的领域即为前道工艺中使用电子束进行检测的设备。后道工艺设备则主要侧重于对于下线后的产品进行功能和性能的测试。


从市场规模看,根据VLSI数据统计,2023年全球半导体检测和量测设备市场规模达到128.3亿美元,在全球半导体制造设备占比中半导体检测和量测设备占比约为13%,仅次于刻蚀设备、薄膜沉积设备和光刻设备。2020年至2023年中国内地半导体检测与量测设备市场规模的年均复合增长率为26.6%。与整体半导体设备市场相似,2023年行业增速下行,当年市场录得不到9%的增长,2024年之后,市场温和复苏,我们预测或同比增长12%达到48.9亿美元,随着下游晶圆厂需求进一步复苏,我们预测市场在2025加速恢复增长到年规模61亿美元。


从竞争格局看,海外主要的量测设备供应商包括KLA-Tencor(科磊半导体),应用材料和日立。据VLSI的资料,此三家企业在全球范围内和中国内地总体的市场份额常年超过70%,且以KLA-Tencor市占率最高,超过全球和中国内地商场份额的50%。近年来,中国内地涌现出中科飞测、上海精测等企业,在包括光学和电子束量检测等不同领域逐步渗透之前外资所垄断的市场。


目前,中微的量检测设备以电子书量检测为主,公司通过投资和成立子公司,布局了量检测设备板块,子公司“超微公司”引入多名国际顶尖的电子束检测设备领域专家和领军人才,均拥有10年以上电子束设备研发与产品商业化经验,已规划覆盖多种量检测设备产品。作为半导体设备中价值量较大的设备,内地专注量检测设备的公司相对较少,虽然依然处于起步阶段,中微或发挥其刻蚀等设备的协同效应,打开市场,抢占包括KLA-Tencor在内的海外供应商的市场份额。


公司介绍


风险提示


关键人物风险:关键管理层人物在公司研发、经营、生产过程中扮演重要角色,部分关键人物是否可以长期服务公司,且是否有能力相当的继任者或是公司是否能够长期持续增长的关键;


投资相关风险:公司投资了中国内地其他半导体设备公司,一方面,投资受益或受市场和行业波动得风险,另一方面,我们认为,公司涉及投资标的或有与公司股东利益产生冲突的潜在风险;


市场需求风险:我国晶圆厂和LED外延片制造商资本支出及扩产进度或低于预期,终端,包括消费电子需求或下降,使整个半导体产业链需求不足。半导体行业周期下行对公司经营、销售或产生影响;


人力资源风险:新技术发展对于创新性人才需求大,硬件和算法人才培养周期长,劳动力市场供不应求,员工持股限售届满后,如何保持员工相当的激励水平从而保持人才团队得完整性或是人力资源方面得关键;


技术发展风险:关键沉积和刻蚀产品研发或不及预期,半导体制造工艺和技术更新,公司研发或未能跟上技术发展步伐;


地缘因素风险:地缘因素环境和贸易不确定性下,市场和原材料安全性的或未能满足公司发展自身技术;


供应链风险:上游原材料成本或上升,影响毛利率和其他盈利预期。



分析师 | 王大卫、童钰枫


本文节选自交银国际已发布研究报告《刻蚀设备优势明显,产品进一步多元化》(2025/09/22)


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