进击的神工股份:刻蚀材料世界先进 芯片国产高速成长

来源:未知 时间:2020-02-01 00:28:13 字体:[ ]

从2016年到2018年,神工股份的营收从0.44亿元提升至2.83亿元,复合年增长率高达85.59%;利润从1288.35万元提升至1.25亿元,复合年增长率高达113.08%。

“刻蚀”指用化学和物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料,是晶圆制造中不可或缺的关键步骤。刻蚀技术按工艺可以分为湿法刻蚀与干法刻蚀,其中干法刻蚀是目前8英寸、12英寸先进制程中的主要刻蚀手段,干法刻蚀又多以“等离子体刻蚀”为主导。

作为后来者,神工股份已经能在芯片生产的刻蚀工序中掌握关键设备的核心材料,对于我国半导体行业的材料领域的“国产替代”,在战略上无疑具有示范意义。

同时拥有核心技术和成本优势的神工股份,成长迅速。

2018年全球半导体制造材料市场规模及构成

除此之外,神工股份与国内厂商的合作也值得期待。神工股份的产品经过子公司的加工,正在得到上海中微半导体公司(688012.SH)的认证。中国刻蚀用单晶硅厂商和刻蚀机生产厂商的强强联手,无疑值得期待。

神工股份此次科创板上市募资,主要用于8 英寸半导体级硅单晶抛光片生产建设项目和研发中心建设项目。

2016-2019H1神功股份营收及利润情况

刻蚀工艺示意图(来源:神工股份招股书)

不过,2019年中美贸易摩擦和日韩贸易摩擦影响到芯片等行业的制造和流通,加上汽车、智能手机等行业景气度整体下滑,处在上游的半导体行业亦被拖累。根据SEMI (国际半导体设备和材料协会)的预测,2019 年度全球半导体制造设备销售额将从2018 年度历史最高点645亿美元下降18.4%至527 亿美元。

神工股份的核心产品“刻蚀电极”是等离子刻蚀机的核心部件之一。在刻蚀环节中,硅电极产生高电压,令刻蚀气体形成电离状态,其与芯片同时处于刻蚀设备的同一腔体中,并随着刻蚀进程而逐步被消耗,因此刻蚀电极也需要达到与晶圆一样的半导体级的纯度(11个9)。

刻蚀用单晶硅材料和芯片用单晶硅材料在制造环节上有诸多相似之处:神工股份积累的固液共存界面控制技术、热场尺寸优化工艺、多晶硅投料优化等工艺技术已经达到国际先进水平,为神工股份进入新赛道提供了产业技术和经验的支撑。

神工股份的主要客户是全球顶尖的半导体材料加工商,包括日本三菱材料、CoorsTek,韩国SK化学、Hana等。营收也呈现出集中在头部客户且较为稳定的特点。

刻蚀工艺示意图(来源:神工股份招股书)

不过,芯片用单晶硅材料对材料内部微缺陷率水平的要求较高,对加工环节的硅片表面颗粒和杂质含量、表面平整度、应力和机械强度等参数指标有更为严格的要求。这些特性导致芯片用单晶硅材料的研发和生产,需要合理设计加工环节的工艺流程,同时也需要更先进的加工设备。

2019年7月,日本政府对韩国进行氟聚酰亚胺、高纯度氟化氢和光刻胶的出口管制,虽然三种材料的出口总量并不多,但因为日本掌握了关键技术和绝大多数产能,因此让三星等韩企只能靠存货维持生产。 

神工股份目前所研发和生产的集成电路刻蚀用单晶硅材料,已经可以满足7nm制程芯片制造刻蚀环节对硅材料的工艺要求。神工股份紧密地配合刻蚀机厂家的技术发展趋势,在大尺寸硅材料上的竞争优势,逐渐显露出来。这一点,可以从他们大尺寸硅电极的销售占比上看出来。例如,2018年度,神工股份14英寸以上的刻蚀用单晶硅材料销售占比已经高达96.13%。同时,神工股份的19英寸的单晶硅棒的量产成品率相对较高,据了解,神工股份已经启动研发22英寸的超大单晶体,以配合刻蚀机厂家18英寸设备的研发进程。

2016-2019H1神工股份各尺寸产品营收情况

这种营收状况其实与半导体产业的特点密切相关:在生产过程中,原材料指标极小的改变,都有可能影响产品的良率。因此,在产业链中,不管是设备的零件供应商还是原材料供应商,均需通过严格的制定认证来保证工艺、良率和产品可靠性,未来发展方向也有强烈的协同性。

近几年来,半导体产业迅速发展,行业对刻蚀电极的需求量增长迅速。由于整个产业越来越成熟,行业分工也越来越细致,尽管三菱材料、CoorsTek、SK化学等厂商均能自行生产半导体单晶硅,但投入受限。

作为国内先进的半导体单晶硅材料供应商,神工股份近三年的年均复合增长率高达215.64%,不仅在全球集成电路刻蚀用单晶硅材料市场的占有率已经达到13%-15%,还是全球范围内几乎唯一的电极用半导体级单晶硅专业供应商,客户包括日本三菱材料、CoorsTek,韩国SK化学、Hana,以及美国的LAM全资子公司Silfex等全球顶级半导体刻蚀机硅部件加工商。

相比刻蚀用单晶硅材料,芯片用单晶硅材料是芯片等终端产品的原材料,市场更为广阔,国产替代的需求也十分旺盛。SEMI的统计显示,2018年全球半导体制造材料市场规模为322.38亿美元,其中硅材料的市场规模达到121.24亿美元,占比高达37.61%。

芯片工艺的迭代发展,离不开上游产业的制造水平提升。在刻蚀过程中,为了让晶圆表面面向刻蚀的深度均匀一致,硅单晶电极的面积必须要大于被加工的晶圆面积,所以,目前主流的先进刻蚀机,硅电极的直径趋于向更大尺寸发展,一般来说,45nm至7nm线宽的12英寸的晶圆,对应的刻蚀用单晶硅材料尺寸通常在14英寸以上,最大直径要求达到19英寸。并且,越是先进制程,越追求刻蚀的极限线宽,这样,对硅电极的材料内在缺陷、面向均匀性的要求,也提高了很多。

持续一年多的中美贸易摩擦,让“国产芯片”相关话题热度不断提升。

除业绩增速惊人外,由于近年来神工股份不断推动设备国产化自建,产能提升后的规模效应也逐步凸显,因此毛利率持续提升。2016年到2018年,产品综合毛利率从43.73%提升至63.77%,增长超过45%。 

在中国实力最为薄弱的全球半导体产业链,一家中国企业正撕开突破口。

以产品尺寸为例,神工股份的业务变化紧跟目前行业的发展趋势:15-16英寸产品在营收中的占比越来越大,而16-19英寸产品对营收的贡献也在不断增加,紧随全球半导体制造业通过增大晶圆尺寸以降低芯片制造单位成本的巨大需求。

经过七个多月的长跑,神工股份即将上市。神工股份已经在全球产业链中占据了一席之地,如何借助中国资本市场向世界巨头盘踞的产业制高点挺进?未来成长性如何?

 通过刻蚀用单晶硅材料在全球半导体产业链中“见缝插针”的神工股份,已经拥有了稳定的基本盘。向芯片用单晶硅材料赛道进发,既是对创业初心的回归,更是应对下游需求变化的战略调整,有望再一次驱动神工股份的强劲增长。材料是工业之母,随着更多关键材料和设备的突破,中国终将在全球半导体产业链中扬眉吐气。

 行业的转冷也波及到了神工股份。2019年1-9月,神工股份的营业收入为1.66亿元,同比小幅下滑13.97%。因为半导体行业属于周期性行业,行业整体需求的恢复时间具有不确定性,下游需求的释放也存在滞后性,但神工股份已经着手开辟新的增长点——曾经在创业初期因资本紧缺而战略放弃的芯片用硅材料。

编辑:常亮

不可或缺的国产芯片制造材料楔入全球产业链并飞速增长回归广阔的芯片用单晶硅市场

在技术被封锁,上游设备和材料被控制的情况下,追赶者想通过大量投入在短期内赶超,并不现实。而通过先“见缝插针”楔入产业链,而后“以点带面”向其他环节延伸业务,也许是可行之道。 

其实,在半导体长而严密的产业链中,中国厂商要追赶的远远不只是芯片设计、研发和制造等环节,更上游原材料和设备的研发生产,更是中国厂商被“卡脖子”的关键环节所在。 

除了对刻蚀用单晶硅的尺寸要求越来越高外,良品率和稳定产出的能力则是市场竞争层面的要求:神工股份实现了在无磁场辅助的条件下,可高良率地成长出最大19英寸的超大单晶;以及实现了高成品率量产超窄电阻率,高面内均匀性的18英寸单晶体。因此其产品在市场中具有极强的竞争力。

神工股份走的就是这样一条渐进式的发展道路:创始人潘连胜是早稻田大学博士,曾在日本东芝半导体晶圆事业部工作超过15年,2013年回国创业,就希望能为中国建立真正的晶圆生产基地。但是因为该赛道初始资本投入门槛较高,动辄以十亿元计,因而最终选择了初步投资要求较小、竞争对手极少且产品品质要求较高的“半导体晶圆刻蚀用电极材料”作为初始赛道。 

神工股份及时“卡位”,利用自身优势,成为全球范围内几乎唯一的电极用半导体级单晶硅专业供应商,在产业链中已经具有相对稳定的地位。

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