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大基金、中微公司加持!国内唯一PECVD供应商:拓

发布时间:2021-08-10 09:27

  原标题:大基金、中微公司加持!国内唯一PECVD供应商:拓荆科技成色几何

  7月12日,国产半导体设备厂商拓荆科技股份有限公司(以下简称“拓荆科技”)申请科创板上市已获受理。根据披露的招股说明书(申报稿)显示,此次拓荆科技拟公开发行股票数量不超过 3161.98 万股,计划募资10亿元,主要投入半导体设备的技术研发与产业化项目等。

  招股书显示,拓荆科技成立于2010年,主要从事高端半导体专用设备的研发、生产、销售和技术服务。公司主要聚焦于半导体薄膜沉积设备领域,产品包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备、原子层沉积(ALD)设备和次常压化学气相沉积(SACVD)设备三个产品系列。

  PECVD 设备主要功能是在 将硅片控制到预定温度后,使用射频电磁波作为能量源在硅片上方形成低温等离 子体,通入适当的化学气体,在等离子体的激活下,经一系列化学反应在硅片表 面形成固态薄膜。相比传统的 CVD 设备,PECVD 设备在相对较低的反应温度下 形成高致密度、高性能薄膜,不破坏已有薄膜和已形成的底层电路,实现更快的 薄膜沉积速度,是芯片制造薄膜沉积工艺中运用最广泛的设备种类。

  ALD 设备是一种可以将反应材料以单原子膜形式通过循环反应逐层沉积在基片表面,形成对复杂形貌的基底表面全覆盖成膜的专用设备。由于 ALD 设备 可以实现高深宽比、极窄沟槽开口的优异台阶覆盖率及精确薄膜厚度控制,实现 了芯片制造工艺中关键尺寸的精度控制,在结构复杂、薄膜厚度要求精准的先进 逻辑芯片、DRAM 和 3D NAND 制造中,ALD 是必不可少的核心设备之一。ALD 设备主要分为 PE-ALD 和 Thermal ALD。

  SACVD 设备的主要功能是在次常压环境下,通过对反应腔内气体压力和温 度的精确控制,将气相化学反应材料在晶圆表面沉积薄膜。SACVD 设备的高压 环境可以减小气相化学反应材料的分子自由程,通过臭氧在高温下产生高活性的 氧自由基,增加分子之间的碰撞,实现优越的填孔(Gap fill)能力,是集成电路 制造的重要设备之一。

  近年来,随着中国半导体制造业的快速发展,中国已成为全球半导体产业市场规模最大的地区,约占全球 35%的市场份额。根据 SEMI 统计,2020 年中国大陆地区半导体设备销售规模达 187.2 亿美元,同比增 长 39%,首次超过中国台湾地区,成为全球第一大半导体设备市场。

  虽然我国半导体产业链在国家政策及产业基金的支持和下游需求驱动下得以 不断完善,但目前我国半导体设备整体仍依赖进口。根据中国电子专用设备工业协会数据统计,2020 年国产半导体设备销售额约为 213 亿元,自给率约为 17.5%。 如仅考虑集成电路设备,国内自给率仅有 5%左右,在全球市场仅占 1-2%,技术含量最高的集成电路前道设备则自给率更低。半导体设备严重依赖进口不仅影响我国半导体产业的发展,更对我国信息产业安全造成重大隐患。

  在半导体制造国产化的趋势之下,半导体设备的国产化也正在加速,国产设备进口替代趋势明显,替代空间巨大。同时,中美贸易摩擦的国际环境促使社会各界重新审视包括半导体设 备等高端制造领域的国产替代的重要性,将进一步催化国内半导体设备的发展。

  此外,随着我国半导体产业发展阶段逐步走向成熟,晶圆制造厂商开始考虑 在设备支出中节约成本。因此产品性价比高、能满足特定产品个性化需求,并能提供及时、快速售后服务的国产半导体设备已成为国内各大晶圆制造商的重要战略选择。

  二、打破国外垄断!国内唯一一家产业化应用的PECVD、SACVD设备厂商

  薄膜沉积是芯片制造的核心工艺环节。薄膜沉积技术是以各类适当化学反应 源在外加能量(包括热、光、等离子体等)的驱动下激活,将由此形成的原子、 离子、活性反应基团等在衬底表面进行吸附,并在适当的位置发生化学反应或聚结,渐渐形成几纳米至几微米不等厚度的金属、介质、或半导体材料薄膜。芯片是微型结构体,其内部结构是 3D 立体式形态,衬底之上的微米或纳米级薄膜构成了制作电路的功能材料层。根据芯片电路设计,沉积导电金属薄膜或绝缘介质薄膜后,在薄膜上进行光刻形成电路设计图形,依据电路图形将图形外多余的薄膜材料刻蚀去除,辅助以清洗、抛光、离子注入等步骤,形成一层电路的制造。

  随着集成电路制造不断向更先进工艺发展,单位面积集成的电路规模不断扩 大,芯片内部立体结构日趋复杂,所需要的薄膜层数越来越多,对绝缘介质薄膜、 导电金属薄膜的材料种类和性能参数不断提出新的要求。在90nm CMOS 工艺, 大约需要 40 道薄膜沉积工序。在 3nm FinFET 工艺产线 道薄膜沉积工 序,涉及的薄膜材料由 6 种增加到近 20 种,对于薄膜颗粒的要求也由微米级提高到纳米级。薄膜设备的发展支撑了集成电路制造工艺向更小制程发展。

  新建晶圆厂设备投资中,晶圆制造相关设备投资额占比约为总体设备投资的 80%,薄膜沉积设备作为晶圆制造的三大主设备之一,其投资规模占晶圆制造设 备总投资的 25%。

  薄膜沉积设备主要负责各个步骤当中的介质层与金属层的沉积,包括 CVD(化学气相沉积)设备、PVD(物理气相沉 积)设备/电镀设备和 ALD(原子层沉积)设备,而ALD 又是属于 CVD 的一种,是先进制程部分工序节点所需的薄膜沉积设备。

  薄膜沉积工艺的不断发展,形成了较为固定的工艺流程,同时也根据不同的 应用演化出了 PECVD、溅射 PVD、ALD、LPCVD 等不同的设备用于晶圆制造 的不同工艺。其中,PECVD 是薄膜设备中占比最高的设备类型,占整体薄膜沉 积设备市场的 33%;ALD 设备目前占据薄膜沉积设备市场的 11%;SACVD 是新兴的设备类型,属于其他薄膜沉积设备类目下的产品,占比较小。在整个薄膜沉 积设备市场,属于 PVD 的溅射 PVD 和电镀 ECD 合计占有整体市场的 23%。

  目前,从全球市场份额来看,薄膜沉积设备行业呈现出高度垄断的竞争局面,行业 基本由应用材料(AMAT)、ASM、泛林半导体(Lam)、东京电子(TEL)等 国际巨头垄断。2019 年,ALD 设备龙头东京电子(TEL)和先晶半导体(ASMI) 分别占据了 31%和 29%的市场份额,剩下 40%的份额由其他厂商占据;而应用材料(AMAT)则基本垄断了 PVD 市场,占 85%的比重,处于绝对龙头地位;在 CVD 市场中,应用材料(AMAT)全球占比约为 30%,连同泛林半导体(Lam) 的 21%和 TEL 的 19%,三大厂商占据了全球 70%的市场份额。一直以来国内市场对于国外供应商依赖程度都比较高。

  招股书显示,拓荆科技是国内唯一一家产业化应用的集成电路 PECVD 设备厂商,PECVD设备业务也是拓荆科技的主要营收来源。目前公司的 PECVD 设备已配适 180-14nm 逻辑芯片、19/17nm DRAM 及 64/128 层 FLASH 制造工艺需求,产品能够兼容 SiO2、SiN、SiON、BPSG、PSG、TEOS、 LokⅠ、LokⅡ、ACHM、ADCⅠ等多种反应材料。公司已于 2018 年向某国际领先晶圆厂发货一台 PECVD 设备用于其先进逻辑芯片制造研发产线 年某国际领先晶圆厂向公司增订了一台 PECVD 设备用于其上述先进制程试产线。

  在ALD设备方面,拓荆科技ALD 设备可以沉积 SiO2 和 SiN 材料薄膜,目前已适配 55-14nm 逻 辑芯片制造工艺需求。在 PE-ALD 设备成功量产基础上,为满足 28nm 以下芯片制造所需的 Al2O3、 AlN 等金属化合物薄膜的工艺需要,公司正在研发 Thermal ALD 设备。

  在SACVD设备方面,拓荆科技是国内唯一一家产业化应用的集成电路 SACVD 设备厂商。公司的 SACVD 设备可以沉积 BPSG、SAF 材料薄膜,适配 12 英寸 40/28nm 以及 8 英寸 90nm 以上的逻辑芯片制造工艺需求。

  在商业化方面,目前公司产品已广泛用于中芯国际、华虹集团、长江存储、长鑫存储、厦门联芯、燕东微电子等国内主流晶圆厂产线nm 及以上制程集成电路制造产线。同时,拓荆科技还开展了10nm及以下制程产品验证测试。招股书称,报告期内,公司在研产品已发往某国际领先晶圆厂参与其先进制程工艺研发。

  拓荆科技表示,公司是国内唯一一家产业化应用的集成电路 PECVD、SACVD 设备厂商。公司凭借长期技术研发和工艺积累,打破国际厂商对国内市场的垄断,与国际寡头直接竞争。公司还先后四次承担国家重大科技 专项/课题,被中国半导体行业协会评为 2016 年度、2017 年度、2019 年度“中国半导体设备五强企业”。

  拓荆科技表示,报告期内尚未实现盈利,主要由于半导体设备行业技术含量高,研发投入大,产品验证周期长, 公司需要持续进行了大量的研发投入。报告期内,公司研发费用分别为 10,797.31 万元、7,431.87 万元、12,278.18 万元和 2,714.86 万元,占各期营业收入的比例为 152.84%、29.58%、28.19%和 47.02%。研发费用金额较高和占营业收入的比例较 大,是公司亏损主要原因。

  不过,拓荆科技也表示,报告期内,公司亏损虽已逐年收窄,但如果未来发生市场竞争加剧、宏观经济和半导体产业的景气度下行、主要客户削减资本性支出预算、公司大幅增加研发投入或公司不能有效拓展客户等情形,将使公司面临一定的经营压力,公司未来一定期间内仍存在无法盈利的风险。

  另外,报告期内,公司主营业务毛利率分别为 33.00%、31.99%、34.12%和 27.07%, 呈小幅波动趋势。

  与应用材料、泛林半导体、东京电子、先晶半导体等业内的竞争对手相比,拓荆科技在营收、净利润规模以及毛利率水平上都较为落后。

  拓荆科技表示,公司产品毛利率对售价、产品结构、原材料价格等因素变化较为敏感。不同客户的产品配置、性能要求以及议价能力可能有所不同,对相同客户的首台订单和重复订单价格也可能存在差异,从而导致公司产品毛利率存在一定差异。如果未来下游客户需求下降、行业竞争加剧等可能导致的产品价格下降, 或者公司未能有效控制产品成本,则不能排除公司毛利率水平波动甚至开始出现下降的可能性,给公司的经营带来一定风险。

  从营收构成来看,拓荆科技的营收均来自于主营业务,其中PECVD设备的销售占比极高。报告期内,占比分别为 77.98%、100.00%、97.55%和 100.00%。ALD设备和SACVD设备占比极少。

  截至报告期末,公司发出商品共计 56 台,其中尚未获取正式订单,仅通过 Demo 订单等形式安排发运的设备共计 20 台,占比为 35.71%。如果 Demo 机台未来最终无法获得客户验证通过,相关机台可能无法实现销售,公司可能面临调整生产计划、更换已完工机台的部分模块导致生产成本加大、存货库龄加长等情形,对公司的生产、业绩造成不利影响。

  拓荆科技表示,目前公司 ALD、SACVD 均处于产品发往不同客户端进行产线验证 的市场开拓阶段,形成批量销售需经过不同客户的验证,周期存在不确定性。ALD 设备系集成电路先进制程晶圆制造的关键设备,在 14nm 及以下制程逻 辑芯片、17nm 及以下 DRAM 芯片中有着广泛应用。SACVD 设备系 40nm 以下 逻辑芯片制造、高性能存储芯片高深宽比填充的关键设备。晶圆制造产线制程越先进,对于 ALD、SACVD 设备数量的需求越多。我国集成电路制造产业起步较晚,晶圆制造产线制程与国际先进水平相比较为落后,先进制程产线处于发展建设阶段,具备先进制程晶造能力的厂商较少。如果国内先进制程晶圆制造产线发展不及预期,市场对 ALD、SACVD 设备的需求增长较小,发行人 ALD 及 SACVD 设备未来销售增长将受到限制。

  报告期内,公司各期前五大客户主营业务收入金额占当年主营业收入额的占 比较高,分别为 100.00%、84.02%、83.78%和 100%,占比较高。其中,长江存储、华虹集团、中芯国际一直是拓荆科技的前五大客户。2021 年 1-3 月,公司的第一大客户长江存储的销售额占主营业务收入的比例高达51.87%。

  对此,拓荆科技表示,主要由于公司所处半导体设备行业具有量少价高的特点,且存在验收时间和收入确认时间集中在下半年和第四季度的行业特 性。因此,2021 年第一季度公司的销量较少,导致客户集中度无法被销量分摊。 报告期末,公司已发出未验收的商品中,包括了十余家客户和 56 台设备, 公司不存在对长江存储重大依赖的情况。

  报告期内,公司前五大客户占当期采购总额的比例分别为38.66%、38.78%、39.75%、38.77%。公司不存在向单个供应商的采购比例超过总额 50%的情形,或严重依赖于少数供应商的情形。不过,报告期内,公司的前五名供应商中,也并未有引入新的供应商。

  拓荆科技表示,随着公司经营规模的扩大,应收账款金额将可能进一步增加,公司面临资产周转率 下降、营运资金占用增加的风险。如果未来公司应收账款催收不力或主要客户自 身发生重大经营困难导致无法及时收回货款,将对公司生产经营产生不利影响。

  由于拓荆科技的薄膜沉积设备产品进入市场需要经历较长的验证过程。在生产阶段主要根据客户的差异化需求和采购意向,进行定制化设计及生产制造。在产品交付后需要安装调试并运行一段时间后,客户才能完成验收,整个流程可能需要 6-24 个月甚至更长时间。即便是重复订单设备,由于已通过客户工艺验证,新到设备的工艺技术一般无需做较大改动,但从出货到设备验收通常也需要 3-24个月的时间。因此公司的原材料及发出商品随着业务规模扩张、产品种类的增加、在手订单规模的扩大而增加。

  报告期各期末,公司的存货余额分别为 33,052.11 万元、35,782.99 万元、 52,381.17万元、65,935.62万元,占流动资产的比例分别为47.61%、41.78%、32.55% 和 38.98%。如果未来产品销售价格发生重大不利变化,可能导致存货可变现净值低于账面净值,而需要计提存货跌价准备,从而影响公司的盈利水平。

  在公司的存货中,发出商品是最主要的组成部分。报告期各期末,公司的发 出商品账面余额分别为 17,016.48 万元、23,503.18 万元、36,746.35 万元、46,148.64 万元,占存货余额的比例分别为 51.48%、65.68%、70.15%和 69.99%,账面余额 较高且在报告期内随公司业务发展逐年增加。

  拓荆科技表示,如果未来这些发出商品在客户端试 运行未能验收通过而被退回,可能导致存货积压,以及出现补充计提存货跌价准 备的情况,从而影响公司的流动资金及盈利水平。

  公司在报告期内收到的政府补助主要是对公司研发投入的支持。如果未来政 府部门对公司所处产业的政策支持力度有所减弱,或者其他补助政策发生不利变 化,公司取得的政府补助金额将会有所减少,公司将需要自筹更多资金用于研发,进而影响公司现金流。此外,政府补助的减少,也会对公司的经营业绩产生一定的不利影响。

  截至本招股说明书签署日,持有拓荆科技5%以上股份或表决权的股东,包括 国家集成电路基金(简称“国家大基金”)、国投上海、中微公司、嘉兴君励及其关联方盐城燕舞、润扬嘉禾,姜谦及其一致行动人(吕光泉、张先智、张孝勇、刘忆军、凌复华、吴飚、 周仁、沈阳盛腾、沈阳盛旺、沈阳盛全、沈阳盛龙、芯鑫和、芯鑫全、芯鑫龙、 芯鑫成、芯鑫旺、芯鑫盛、芯鑫阳)。其中,国家大基金为拓荆科技第一大股东,持股26.4833%。

  此外,吕光泉、刘忆军、凌复华、吴飚、周仁、 张先智、张孝勇,以及拓荆科技的 11 个员工持股平台(沈阳盛腾、沈阳盛旺、沈阳 盛全、沈阳盛龙、芯鑫和、芯鑫全、芯鑫龙、芯鑫成、芯鑫旺、芯鑫盛、芯鑫阳,合计持股12.1040%), 均系发行人股东姜谦的一致行动人,合计持有发行人 15.1920%的股份。

  值得一提的是,合计持有拓荆科技3.0881%股份的吕光泉、刘忆军、凌复华、吴飚、周仁、 张先智、张孝勇均为美籍。

  另外,同为国产半导体设备厂商的中微公司,持有拓荆科技11.1982%的股份,为其第三大股东。

  嘉兴君励为拓荆科技的第四大股东,持股7.3921%。而立霸股份则持有嘉兴君励最高份额的股权,为64.05%。

  截至本招股说明书签署日,公司单个股东持有或控制的股份数量均未超过公 司总股本的 30%,无法形成控股,单个股东亦不能决定董事会多数席位,使得公 司无控股股东及实际控制人。

  截至 2021 年 3 月 31 日,拓荆科技的科研人员 142 人,占员工总数的 43.56%, 其中海外技术专家及高端技术人才十余人。硕士研究生及以上学历的人员占员工总数的31.29%。

  截至本招股说明书签署日,发行人及下属子公司已获授权专利 167 项,其中 国内 150 项,包含发明专利 69 项、实用新型专利 80 项、外观设计 1 项;其他国 家或地区 17 项,包含中国台湾地区的发明专利 14 项和美国的发明专利 3 项;国内外和其他地区发明专利合计 86 项。

  公司获得 2017 年辽宁省政府颁发的“辽宁省科学技术进步一等奖”,中国电子 专用设备工业协会 2016 年度“中国半导体创新产品”认证,2019 年国家知识产权局颁发的“国家知识产权示范企业”称号,2021 年中国集成电路创新联盟颁 发的“技术创新奖”,中国半导体行业协会颁发的 2016 年、2017 年、2019 年“中国半导体设备五强企业”称号。

  本次募集资金用于项目及拟投入的募资金额为:高端半导体设备扩产项目,利用募集资金投资额 7986.46 万元;先进半导体设备的技术研发与改进项目,利用募集资金投资额约 3.99 亿元;ALD 设备研发与产业化项目,利用募集资金投资额约 2.71 亿元;补充流动资金,利用募集资金投资额 2.50 亿元。本次股票发行后拟在上交所科创板上市。

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