5nm已量產，3nm還會遠嗎？重要性比肩光刻機的刻蝕設備——中微公司

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公司介紹

1.1、發展歷程

中微半導體設備（上海）股份有限公司2004 年成立於上海，2019 年 7月登陸科創板。公司主要從事半導體設備的研發、生產和銷售，核心產品為刻蝕設備和 MOCVD 設備，兩類產品均在海內外具備優良競爭力。刻蝕設備為集成電路（IC）製造的關鍵設備， MOCVD 設備是LED 芯片製造的最主要設備。服務遍佈中國大陸和臺灣、新加坡、韓國、德國、意大利等國家和地區的客户。

1.2、創始人

尹志堯，男，1944年生，中國科學技術大學學士，加州大學洛杉磯分校博士。1984年至1986年，就職於英特爾中心技術開發部，擔任工藝工程師；1986年至1991年，就職於泛林半導體，歷任研發部資深工程師、研發部資深經理；1991年至2004年，就職於應用材料，歷任等離子體刻蝕設備產品總部首席技術官、總公司副總裁及等離子體刻蝕事業羣總經理、亞洲總部首席技術官；2004年至今，擔任中微公司董事長及總經理。

1.3、主要股東

截止2024.9.30日，中微公司第一大股東上海創投（實控人為上海市國資委）持股比例 15.05%，第二大股東巽鑫投資（大基金全資子公司）持股比例為 13.04%，華芯投資管理有限責任公司-國家集成電路產業投資基金二期股份有限公司持股3.93%。兩者持股比例接近，公司無實際控制人。

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產品分類

公司設備產品主要包括刻蝕設備和 MOCVD 設備兩大類：其中刻蝕設備又包括電容性等離子體刻蝕設備（CCP）和電感性等離子體刻蝕設備（ICP）,可覆蓋90%刻蝕應用。MOCVD 設備：用於 LED 和功率器件外延片批量生產。

2.1、刻蝕設備

中微公司專注於研發干法刻蝕（等離子體刻蝕）設備，用於在晶圓上加工微觀結構。干法刻蝕通過等離子釋放帶正電的離子來撞擊晶圓以去除（刻蝕）材料。根據所要去除材料和加工器件結構的不同，可分為電介質刻蝕、導體刻蝕和硅通孔刻蝕。

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中微刻蝕設備分類

公司主要產品及應用領域分佈如下：

CCP 刻蝕設備：主要用於刻蝕氧化物、氮化物等硬度高、需要高能量離子反應刻蝕的介質材料，為 65 納米到 5納米及更先進工藝的芯片製造提供創新的解決方案。

ICP 刻蝕設備：主要用於刻蝕單晶硅、多晶硅等材料，為1X納米及更先進工藝的邏輯和存儲器件刻蝕應用提供創新的解決方案。

圖|中微刻蝕設備

來源：公司公告

在邏輯芯片製造方面，公司開發的 12 英寸高端刻蝕設備持續獲得國際國內知名客户的訂單，

已經在從 65 納米到 5 納米及更先進的各個技術結點大量量產；同時，先進邏輯器件製造對加工的精確性、重複性、微粒污染水平，以及反應腔之間的匹配度等都提出了更高的要求，公司着力改進刻蝕設備性能以滿足、先進工藝關鍵步驟加工的要求。

在存儲芯片製造環節，公司的等離子體刻蝕設備已大量用於先進三維閃存和動態隨機存儲器件的量產。先進存儲芯片製造中最關鍵的超高深寬比結構刻蝕應用目前仍然被國外半導體設備公司壟斷。公司致力於提供超高深寬比掩膜（≥40:1）和超高深寬比介質刻蝕(≥60:1)的全套解決方案，相應的開發了配備超低頻偏壓射頻的 ICP 刻蝕機用於超高深寬比掩膜的刻蝕，並且開發了配備超低頻高功率偏壓射頻的 CCP 刻蝕機用於超高深寬比介質刻蝕。這兩種設備都已驗證成功，進入量產。

圖|中微超高深寬比設備發展歷史

來源：公司公告

此外，公司和國內外特殊器件製造客户合作，在先進封裝、功率器件、微機電系統等領域不斷拓展應用，持續獲得訂單。公司通過與國際領先客户合作，積極參與新興器件製造技術的研發，在超構透鏡（Metalenses）和基於 12 英寸晶圓的微機電系統製造等方面都取得良好進展，公司設備已經在相應的生產線上進行最新技術的研發和試產。

2.2、MOCVD 設備

MOCVD全稱是Metal-Organic Chemical Vapour Deposition（金屬有機化學氣相沉積設備），是在基板上生長半導體薄膜的一種技術。利用MOCVD技術，許多納米層可以以極高的精度沉積，每一層都具有可控的厚度，以形成具有特定光學和電學特性的材料。MOCVD是用於LED芯片和功率器件製造的關鍵工藝技術。

圖|中微MOCVD設備

來源：公司公告

中微公司在MOCVD領域有非常深厚的技術積累。公司於2013年發佈了第一代MOCVD設備 PRISMO D-BLUE®，2016年發佈了其第二代MOCVD設備 PRISMO A7®。具有自主知識產權的MOCVD設備PRISMO HiT3®，是適用於高質量氮化鋁和高鋁組分材料生長的關鍵設備。中微已經在全球氮化鎵基LED MOCVD設備市場佔據領先地位。

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MOCVD分類

用於藍光 LED 的 PRISMO D-Blue®、PRISMO A7® MOCVD 設備能分別實現單腔 14 片 4 英寸和單腔 34 片 4 英寸外延片加工能力。

用於製造深紫外光 LED 的高温 MOCVD 設備 PRISMO HiT3®，其反應腔最高工藝温度可達1400 度，單爐可生長 18 片 2 英寸外延晶片，並可延伸到生長 4 英寸晶片。

用於 Mini-LED 生產的 MOCVD 設備 PRISMO UniMax®，具有行業領先的高產能和高靈活性的特點，在同一系統中可配備多達 4 個反應腔，每個反應腔都可實現獨立控制。PRISMO UniMax®配置了 785mm 大直徑石墨托盤，可實現同時加工 164 片 4 英寸或 72 片 6 英寸外延晶片，PRISMO UniMax®已在領先客户端開始進行規模化生產。

用於硅基氮化鎵功率器件用 MOCVD 設備 PRISMO PD5®，在同一系統中可配備多達 4 個反應腔，每個反應腔都可實現獨立控制，僅通過更換石墨托盤即可實現 6 英寸與 8 英寸工藝的便捷切換，PRISMO PD5®設備已在客户生產線上驗證通過並獲得重複訂單。

Micro-LED 應用的專用 MOCVD 設備開發順利，實驗室初步結果實現了優良的波長均勻性能，

已付運樣機至國內領先客户開展生產驗證；用於碳化硅功率器件外延生產的設備正在開發中，已

付運樣機至國內領先客户開展驗證測試；下一代用於氮化鎵功率器件製造的 MOCVD 設備也正在按計劃順利開發中。

2.3、薄膜沉積設備

圖|中微薄膜沉積設備

來源：公司公告

公司開發的 CVD（化學氣相沉積）鎢設備已通過關鍵存儲客户端現場驗證，滿足金屬互聯鎢製程各項性能指標，並獲得客户重複量產訂單。

公司在 CVD W基礎上開發的 HAR（高深寬比）鎢設備採用創新的工藝解決方案，已通過關鍵存儲客户端現場驗證，滿足存儲器件中的高深寬比金屬互聯應用中各項性能指標，並獲得客户重複量產訂單。

除此之外，中微進一步開發的具備三維填充能力的 ALD（原子層沉積）鎢設備，採用完全自主知識產權的機臺設計, 可精準控制工藝過程，實現精準的原子級別生長。該設備已通過關鍵存儲客户端現場驗證，滿足三維存儲器件字線應用中各項性能需求，並獲得客户重複量產訂單。

公司完全自主設計開發的雙臺機金屬鎢系列設備，可以達到業界領先的生產率，同時保證較低的化學品消耗，具有優秀的階梯覆蓋率和填充能力，能夠滿足先進邏輯器件柵極金屬接觸及接觸孔填充應用，以及 64 層和 128 層 3D NAND 中的多個關鍵應用。

除此之外，公司新開發的 ALD 氮化鈦設備，產品性能驗證可以達到國際先進水平，可滿足邏輯及存儲多道關鍵應用需求。

2.4、VOC設備

圖|中微VOC設備

來源：公司公告

憑藉在複雜化學物和氣體的高端工藝設備領域長期積累，中微在國內率先開發製造了工業用大型VOC 淨化設備，該產品符合嚴格的空氣質量標準。

2.5、刻蝕設備發展趨勢

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線寬縮小

隨着國際上高端量產芯片從 14 納米到 10 納米階段向 7納米、5納米甚至更小的方向發展，當前市場普遍使用的沉浸式光刻機受光波長的限制，關鍵尺寸無法滿足要求，必須採用多重模板工藝，利用刻蝕工藝實現更小的尺寸，使得刻蝕技術及相關設備的重要性進一步提升。下圖展示 10 納米多重模板工藝原理，涉及多次刻蝕。

圖|10 納米多重模板工藝原理

來源：公司公告

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3D時代

除集成電路線寬不斷縮小以外，半導體器件的結構也趨於複雜，例如存儲器領域的 NAND 閃存已進入 3D 時代。3D NAND 製造工藝中，增加集成度的主要方法不再是縮小單層上線寬而是增大堆疊的層數，疊堆層數也從 32 層、64 層向128 層發展，國外可達200層以上。刻蝕要在氧化硅和氮化硅一對的疊層結構上，加工 40：1 到 60：1的極深孔或極深的溝槽。

每層均需要經過刻蝕和薄膜沉積的工藝步驟，催生出更多刻蝕設備和薄膜沉積設備的需求。中微公司能夠滿足先進邏輯器件柵極金屬接觸及接觸孔填充應用，以及 64 層和 128 層 3D NAND 中的多個關鍵應用。

圖|2D NAND 及 3D NAND 示意圖

來源：公司公告

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市場佔比情況

目前半導體設備市場主要由歐美、日本等國家的企業所佔據。近年來我國半導體設備行業整 體水平不斷提高。

在刻蝕設備方面，全球刻蝕設備市場呈現壟斷格局，泛林半導體、東京電子、應用材料佔據 主要市場份額；中微公司刻蝕設備已應用於全球先進的 7 納米和 5 納米集成電路加工製造生產線。雖然中微公司在主要客户的市場佔有率穩步提升，但目前在銷售規模上與全球巨頭尚有差距。在 MOCVD 設備領域，公司 MOCVD 設備已在行業領先客户生產線上大規模投入量產，持續保持在行業內的領先地位。

根據 SEMI 的統計報告顯示，2023 年中國大陸成為全球最大的集成電路設備市場，佔比達到 35%。另外，根據Gartner 數據統計，2018 年到 2025 年全球芯片生產線建設項目共計 171 座新產線，其中 74 座位於中國大陸，區域佔比最高達 43%。

圖|2023年集成電路前段設備全球市場分佈/億美元

來源：SEMI、與非研究院整理

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客户情況

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財務分析

3.1、營收和利潤分析

圖|公司營收和利潤及增速變化

來源：與非研究院整理

2016-2024Q3公司營收由6.1億元增長至62.64億元，複合增速為40.72%。扣非淨利潤由-2.33億元增長至11.91億元，複合增速為254.54%，其中2020年出現-84.19%的短暫下降，2018年實現250.18%，2021年1291.1%，2022年183.4%的較高增速。

2020 年扣非淨利潤較上年同期減少 84.19%，主要系公司 2020 年因實施股權激勵計劃產生股份支付費用約 1.24 億元（屬於經常性損益），營收正常增長。

2024年前三季度（1-9月）公司營業收入為55.07億元，同比增長36.27%。公司的等離子體刻蝕設備在國內外持續獲得更多客户的認可。2024年前三季度刻蝕設備收入為44.13億元，較上年同期增長約53.77%；公司新產品LPCVD設備實現首臺銷售，收入0.28億元；公司EPI設備已順利進入客户端量產驗證階段，已完成多家先進邏輯器件與MTM器件客户的工藝驗證。

3.2、分產品情況

圖|公司分產品佔比

來源：與非研究院整理

2016-2023年，公司產品營收分類為專用設備、備品備件、設備維護，沒有具體拆分設備。第一大營收為專用設備佔比維持在80%-85%區間，變化不大；第二大營收為備品備件佔比在13.87%-19.43%；第三大營收為設備維護的比例在1%-2%水平，佔比不高。

圖|公司分產品收入

來源：與非研究院整理

通過對年報統計梳理，2016-2018年刻蝕設備收入分別為4.70億元、2.89億元、5.66億元，2019-2024H1刻蝕設備收入分別為8.13億元、12.89億元、20.04億元、31.47億元、47.07億元、26.98億元。

2016-2018年MOCVD設備收入分別為0.16億元、5.30億元、8.32億元2019-2024H1MOCVD設備收入分別為7.6億元、4.96億元、5.03億元、7億元、4.62億元、1.52億元。

2016年刻蝕設備佔據主要收入，開始有MOCVD設備收入；2018年MOCVD營收超過刻蝕設備達到峰值；2019-2024H1年刻蝕設備收入持續增長，MOCVD設備營收震盪下行。刻蝕設備的收入佔比由2017年的35%提升至2024H1的95%。

原因分析

2020年后，公司的等離子體刻蝕設備在國內外持續獲得更多客户的認可，市場佔有率不斷提高，在國際最先進的 5 納米芯片生產線及下一代更先進的生產線上均實現了多次批量銷售，使得公司的營收和淨利潤，毛利率和淨利率持續提升。

受終端芯片價格下降及生產產能持續釋放等因素影響， 2020 年以來LED 用MOCVD設備市場仍呈現下滑態勢。

3.3、毛利率情況

圖|分產品毛利率變化

來源：與非研究院整理

產品毛利率方面，2016-2020年備件產品毛利率在40%左右，2021年大幅度提升至46%水平。備件產品毛利率比專用設備毛利率高3%左右，2016-2020在37%水平，2021年后大幅提升至45%水平。設備維護毛利率較高，為60%左右水平。

圖|毛利和淨利率變化

來源：與非研究院整理

綜合毛利率上，2016-2019年呈現下降趨勢，由42.52%降低至34.93%；2020-2023年由37.67%提升至45.83%水平。

扣非淨利率方面，2016-2019年由-38.24%提升至7.58%，2020年下降至1.03%，2021-2023年由10.44%提升至19.02%，2024年1-9月份的扣非淨利率為14.77%。

2024年1-9月份的毛利率為42.22%，2023年同期1-9月份毛利率為43.45%，同比減少1.23pct，主要是由於確認收入的產品結構所帶來的正常波動。

3.4、資產負債率和現金流情況

圖|資產負債率和現金/營收變化

來源：與非研究院整理

資產負債率方面2016-2018年維持在較高水平，分別為180.74%、88.30%、40.09%；2019年上市以后獲得資金，資產負債率降低至20%安全水平，2019-2024第三季度分別為21.43%、24.68%、16.69%、22.72%、17.20%、25.85%。

2016-2024年第三季度，公司現金/營收比維持在100%以上水平，公司現金流較好。

3.5、研發投入情況

圖|研發投入及營收佔比

來源：與非研究院整理

2016-2024H1公司研發投入持續增長，分別為3.02億元、3.30億元、4.04億元、4.25億元、6.40億元、7.28億元、9.29億元、12.62億元、9.50億元；研發投入佔營收分別為49.62%、34%、24.65%、21.61%、28.14%、23.42%、19.59%、20.15%、27.61%，遠高於科創板平均10%左右的研發投入。

圖|研發人員數量及佔比

來源：與非研究院整理

2018-2024H1公司研發人員數量持續增長，分別為240人、276人、346人、415人、592人、788人、967人；研發人員數量佔比分別為36.75%、38.17%、38.70%、39.60%、42.93%、45.76%、46.38%。

圖|部分研發進展

來源：公司公告