2022年神工股份業(yè)務布局分析

1、2022年神工股份業(yè)務布局分析1. 神工股份概況：國內(nèi)領先的集成電路蝕刻用單晶硅材料商歷史沿革：神工股份全稱為錦州神工半導體股份有限公司，于 2013 年 7 月在遼寧省 錦州市成立，前身為神工有限。公司主營業(yè)務為集成電路蝕刻用單晶硅材料的研發(fā)、生產(chǎn) 和銷售，是國內(nèi)領先的集成電路蝕刻用單晶硅材料供應商。公司在成立兩年后實現(xiàn)盈利， 自 2015 年起公司量產(chǎn)產(chǎn)品以 14 英寸以上單晶硅材料為主，是國內(nèi)極少數(shù)實現(xiàn)大尺寸、高 純度集成電路蝕刻用單晶硅材料穩(wěn)定量產(chǎn)的企業(yè)之一。公司在單晶硅材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)具有較 高技術實力，于 2016 年獲得高新技術企業(yè)證書。公司主要產(chǎn)品銷量年均復合增速高于市 場和主要競

2、爭對手增速，并于 2017 年銷售額首次破億。公司于 2018 年 8 月獲評“錦州 市功勛企業(yè)”，于 2019 年通過中國電子材料行業(yè)協(xié)會組織的技術鑒定。經(jīng)過多年的發(fā)展， 公司在集成電路刻蝕用單晶硅材料領域已建立起完整的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售體系。2020 年，公司新擴展了半導體集成電路制造所必須的兩大應用產(chǎn)品板塊，即“硅零 部件”和“半導體大尺寸硅片”?？涛g機用硅零部件逐步批量生產(chǎn)，通過了國內(nèi)干法刻蝕 機制造商的評估，并得到集成電路制造廠商的長期批量訂單。同年公司開始進行半導體 8 英寸輕摻低缺陷拋光片小批量生產(chǎn)及工藝摸索。截至 2021 年年中，公司“半導體級 8 英 寸輕摻低缺陷拋光片”募投

3、項目已完成月產(chǎn)能 5 萬片的設備安裝調(diào)試工作，產(chǎn)品已進入客 戶認證流程。主營業(yè)務：公司自成立以來專注刻蝕用單晶硅材料業(yè)務，核心產(chǎn)品為大尺寸高純度集 成電路刻蝕用單晶硅材料。公司生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸范圍覆蓋 8 英寸至 19 英寸，其中 14 英寸 以上產(chǎn)品占比超過 90%，主要產(chǎn)品形態(tài)包括硅棒、硅筒、硅環(huán)和硅盤。上述“大直徑單晶 硅材料”，經(jīng)過加工最終做成刻蝕機用硅零部件，該產(chǎn)品主要由全資子公司福建精工半導 體公司逐步批量生產(chǎn)。此外，公司還致力于研發(fā)芯片用單晶硅材料，即用于晶圓生產(chǎn)的單晶硅材料硅片。目 前公司還未實現(xiàn)芯片用硅片的量產(chǎn)。未來除繼續(xù)鞏固現(xiàn)有產(chǎn)品技術優(yōu)勢和市場優(yōu)勢、不斷拓展市場及下游產(chǎn)業(yè)鏈

4、外，公司還將重點利用現(xiàn)有資源和技術基礎，持續(xù)增加研發(fā)及產(chǎn)業(yè) 化投入，逐步進入市場空間更為廣闊的芯片用單晶硅材料市場。產(chǎn)業(yè)鏈介紹：半導體硅材料（主要為單晶硅材料）產(chǎn)業(yè)規(guī)模占半導體制造材料規(guī)模的 30%以上，是半導體制造中最為重要的原材料。按照應用場景劃分，半導體硅材料可以分 為芯片用單晶硅材料和刻蝕用單晶硅材料。公司主營業(yè)務為集成電路刻蝕用單晶硅材料的 研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，并向芯片用單晶硅材料領域拓展，處于產(chǎn)業(yè)鏈中上游。公司上游原材 料主要包括高純度多晶硅、高純度石英坩堝、石墨件、氬氣等。公司下游客戶目前主要為 刻蝕用硅電極制造商，硅電極供應商經(jīng)機械加工制成集成電路刻蝕用硅電極，集成電路刻 蝕用硅

5、電極是晶圓制造刻蝕環(huán)節(jié)所必需的核心耗材，而制造刻蝕用硅電極的核心原材料即 為大尺寸高純度單晶硅材料硅。股權結構：截至 2021 年底，公司前十大股東共持有 1 億股，占總股本 62.6%。矽康、 晶勵投資、旭捷投資及董事長潘連勝、董事袁欣已簽署一致行動協(xié)議，目前矽康及其一致 行動人、更多亮、北京創(chuàng)投基金分別持有公司 24.8%、23.1%、6.21%的股份，持股比例 接近且均未超過 30%。公司無控股股東，無實際控制人。營業(yè)收入與凈利潤：2016 年-2018 年全球半導體集成電路行業(yè)呈現(xiàn)高景氣度，下游電 子終端市場的高速發(fā)展，拉動了半導體級單晶行業(yè)的市場需求。2018 年公司營收達到 2.8

6、 億元，凈利潤達 1.1 億元。2019 年，市場需求放緩，反全球化趨勢明顯，中美貿(mào)易壁壘使 得公司淡出美國市場，同年日本對韓國禁止出口多種關鍵材料，對韓國高新技術產(chǎn)業(yè)精準 打擊，公司在這兩大市場的業(yè)務也受到波及。2020-2021 年行業(yè)持續(xù)回暖，公司維護原有 銷售渠道，營收呈現(xiàn)回升態(tài)勢。公司 2021 年實現(xiàn)營收 4.7 億元，同比增長 146.69 %；歸 屬母公司凈利潤 2.2 億元，同比增長 117.84%。業(yè)務占比：從產(chǎn)品分類來看，2016-2021 年公司刻蝕用單晶硅材料營收占比始終高于 95%，是公司的核心收入來源。其中 15-16 英寸產(chǎn)品營收占比從 39.94%下降到 39

7、.22%； 15 英寸以下產(chǎn)品占比從 44.47%下降到 31.36%；16 英寸以上產(chǎn)品占比從 15.59%上升到 25.21%。單晶硅材料業(yè)務整體呈現(xiàn)大尺寸化趨勢。硅零部件業(yè)務從 2020 年開始創(chuàng)收，在 2021 年營業(yè)收入中占比 1.21%。硅片業(yè)務尚處于研發(fā)階段，未取得營收。從地區(qū)分布來看，港澳臺及海外收入占比遠大于中國大陸。全球范圍內(nèi)主要刻蝕機生 產(chǎn)廠商和刻蝕用單晶硅部件加工制造廠商主要位于日本、韓國和美國，因此公司產(chǎn)品主要 出口日本、韓國和美國。受美國調(diào)整關稅政策等因素的影響，公司于 2018 年 5 月暫停對 美國客戶的銷售。2020 年受疫情影響，公司海外營收有所下降，公司通

8、過擴展硅零部件 業(yè)務線打破了依賴單一海外市場的銷售模式。未來隨著國內(nèi)晶圓制造廠商、半導體設備廠 商逐漸崛起，公司單晶硅材料國內(nèi)業(yè)務營收有望進一步放量，未來硅電極、硅片業(yè)務也將 加速國內(nèi)營收的增長。毛利率情況：從產(chǎn)品結構來看，2021 年公司 15 英寸以下、15-16 英寸、16 英寸以上 芯片毛利率分別為 59.97%、63.22%、75.82%。一般而言，單晶硅產(chǎn)品直徑越大，對應的 技術壁壘越高，單位售價越高。公司通過不斷研發(fā)推出更大直徑，推動產(chǎn)品價格持續(xù)提升。 在大直徑化的市場趨勢下，公司2021年16英寸以上刻蝕用單晶硅片收入占比達到25.21%， 帶動了毛利率整體上升。費用情況：由于

9、公司主要客戶集中在海外，所需營銷投入較少，公司銷售費用較低。 公司管理費用 2018 年增幅明顯，主要是由于公司當年第二次增資，更多亮、626 控股等 六家公司認繳公司新增注冊資本，股東權益公允價值和實際投入之間的差額作為非經(jīng)常損 益記為股份支付，計提管理費用 3423 萬元。公司超九成業(yè)務來自于海外，財務費用受日 元、美元、韓元影響，匯兌損益波動明顯。2016 至今公司研發(fā)投入增速明顯，2020 年研 發(fā)投入達到 1790.1 萬元，2021 年研發(fā)投入達 3497.11 萬元，同比增長 95.54%。2021 年 銷售費用率、管理費用率、財務費用率、研發(fā)費用率分別為 0.95%、7.44%

10、、-2.27%、7.38%。2. 神工股份主營刻蝕用硅材料，拓展硅電極業(yè)務刻蝕用單晶硅及硅電極技術難度高企，公司打通一體化生產(chǎn)半導體硅材料是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中重要的硅材料。半導體硅材料可分為芯片用硅材料 和刻蝕設備用大直徑硅材料?？涛g設備用大直徑硅材料市場規(guī)模相對較小，主要用于制作 等離子刻蝕設備中的硅電極。芯片用硅材料是制造半導體器件的基礎原材料，經(jīng)過一系列 制造工藝形成電路結構并經(jīng)切割、封測等環(huán)節(jié)后成為芯片。二者在缺陷率的容忍程度上不 同，主流尺寸也存在差異。公司集成電路刻蝕用單晶硅的制造工藝主要為直拉法（CZ 法）。通過石墨加熱器加熱， 在溫度高達 1420C 時將高純度石英坩堝中的多晶硅

11、熔化，隨后用原子均勻排列的單晶體 （即籽晶）接觸熔液表面，使熔液中的硅原子按照籽晶的原子排列規(guī)則進行有序排列，再 經(jīng)過引晶、放大、轉(zhuǎn)肩、等徑生長、收尾等過程，得到單晶硅棒。生產(chǎn)參數(shù)之間的動態(tài)匹配為生產(chǎn)中最突出的技術難點。單晶硅棒的單爐拉制時長約為 48 小時至 72 小時，需要經(jīng)歷生產(chǎn)配料、裝料、設備抽真空、設備升溫、熔料、引晶、縮 頸、放肩和轉(zhuǎn)肩、等徑生長、收尾、停爐冷卻等諸多環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)均需要確保生產(chǎn)參數(shù)的 準確性和相互之間的匹配性，任何環(huán)節(jié)或參數(shù)出現(xiàn)的細小問題都可能導致單爐次良品率的 降低甚至生產(chǎn)失敗，因此公司應用的單晶硅棒拉制技術屬于系統(tǒng)性的控制工藝，具有較高 的技術難度，需要長時間的

12、技術積累和優(yōu)化。硅電極是晶圓制造刻蝕工藝的核心耗材?？涛g設備的工作原理是將硅片置入單晶硅環(huán)， 合體作為正極置于刻蝕設備腔體的下方，然后把處于刻蝕設備腔體上方帶有密集微小通孔 的單晶硅盤作為負極，附加合適的電壓，加上酸性的等離子刻蝕氣體，在高溫腔體內(nèi)按前 序工藝光刻機刻出的電路結構在硅片上進行微觀雕刻，使硅片表面按設計線寬和深度進行 腐蝕，形成微小集成電路?？涛g過程中硅電極被逐漸腐蝕并變薄，當硅電極厚度縮減到一 定程度后，需替換新電極以保證刻蝕均勻性，因此硅電極是晶圓制造刻蝕工藝的核心耗材。打孔精度與孔位清洗程度是硅電極生產(chǎn)中最突出的技術難點。硅電極表面分布有 300-900 個微孔，打孔時使用

13、直徑為 0.4mm、長度為 11.5mm 的金剛石鉆頭。而硅電極一 般厚度 10mm，長徑比 L/D=28.75:1，這導致了深孔加工排屑困難的問題。硅電極微孔內(nèi) 表面質(zhì)量對晶圓質(zhì)量至關重要，若顆粒玷污及微孔表面機械損傷在氣體帶動下進入反應腔 體，將造成晶圓的報廢。因此微孔的質(zhì)量好壞直接決定電極的成品率，每道加工工序后均 有清洗工序去除機械加工帶來的油污和硅渣殘留。同時，硅電極制造采用雙面打孔技術， 雙面打孔技術的難點則在于控制第二次打孔時微孔的偏移量?，F(xiàn)階段 12 英寸硅片技術正 在向極端精細化發(fā)展，全球大尺寸硅片的領先水平已達到 7nm，主流應用在 28-16nm，7nm 商業(yè)需求已顯現(xiàn)，

14、未來幾年 7nm 需求將成為主流。線寬的不斷變小給硅部件加工提出了越來越高的要求，更小線寬對硅部件制品的要求主要體現(xiàn)在參數(shù)精確控制上，如表面及邊緣 粗糙度、真圓度、硅電極微孔內(nèi)部機械損傷厚度和微孔邊緣形貌等?？涛g用單晶硅材料行業(yè)的主要參與者多為硅電極制造商。部分企業(yè)同時具備單晶硅材 料制造能力和單晶硅材料加工能力，如 CoorsTek、SK 化學等企業(yè)；其他硅電極制造企業(yè) 不具備單晶硅材料制造能力或制造能力較弱，需要從神工股份等專業(yè)單晶硅材料制造企業(yè) 采購單晶硅材料進行加工，目前國內(nèi)市場專業(yè)單晶硅材料制造企業(yè)主要包括神工股份及有 研半導體。2018 年度公司在刻蝕用單晶硅材料領域的全球市場占有

15、率約 13%-15%，為細 分行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)，其余市場份額大部分由下游硅電極廠商占有。蝕刻設備硅電極可分為 OEM 和 Second-Source 兩大市場。大部分刻蝕設備供應商 并不直接生產(chǎn)刻蝕設備硅電極，通常指定通過其認證的硅電極制造商生產(chǎn)與其刻蝕設備相 配套的硅電極，并在售賣刻蝕設備時配套提供給下游芯片制造廠商，該類硅電極為原配品 （OEM）。同時，芯片制造廠商會考慮直接從硅電極制造商處采購通過其認證的硅電極， 該類硅電極為非原配品（Second-Source）。目前，Hana 等主要硅電極制造商主營 OEM 市場，公司主營 Second-Source 市場。市場規(guī)模持續(xù)增長，25 年

16、全球硅電極 30 億美元，刻蝕用單晶硅 8 億美元硅電極方面：Second-Source 硅電極與 OEM 硅電極差距縮小，兩者大約平分全球 硅電極市場，公司迎來國產(chǎn)替代機遇。OEM 硅電極與刻蝕設備匹配度更高，能更好保證 刻蝕環(huán)節(jié)的工藝質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性，使用 OEM 硅電極的芯片制造廠商同時也能獲得刻蝕 設備供應商的售后服務和技術支持。公司重點發(fā)力突破國內(nèi)客戶，包括 OEM 客戶如北方 華創(chuàng)和中微公司等，以及 Second-source 客戶如中芯國際等。隨著硅電極生產(chǎn)工藝的不斷 成熟，Second-source 和 OEM 硅電極的技術差距越來越小，在綜合考慮成本效益和產(chǎn)品 質(zhì)量的基礎上，

17、部分芯片制造廠商也會使用 Second-source 硅電極。目前全球刻蝕用硅電 極市場規(guī)模在 10 億美金以上，OEM 與 Second-source 硅電極市場大約平分全球硅電極市 場?？涛g設備市場規(guī)模增長推動 OEM 硅電極需求上升。2006 到 2018 年，全球晶圓處理 設備銷售額復合增長率為 4.76%，并在 2018 年達到 502 億美元。若 2018-2021 年全球晶 圓處理設備市場按復合增長率 4.76%增長，2021 年銷售額預測為 577 億美元。晶圓處理 設備包括光刻機、刻蝕機等，其中刻蝕機價值量占比約為 20%，因此 2021 年全球刻蝕設 備市場規(guī)模預計達到 1

18、15.4 億美元。中國刻蝕設備市場規(guī)模從 2005 到 2018 年的復合增長 率為 19.45%，高于全球市場，市場規(guī)模于 2018 年達到 20.34 億美元，約占全球市場的 20%，若 2018-2021 年中國刻蝕設備市場按復合增長率 19.45%增長，2021 年中國刻蝕設 備市場規(guī)模預測值為 34.67 億美元。隨著下游刻蝕設備的出貨量持續(xù)上升，將會直接帶動 原廠硅電極零部件的市場規(guī)模增長。集成電路銷售額的上升推動 Second-source 硅電極的需求。2021 年，全球集成電路 市場規(guī)模達到了約 4630 億美元，近 11 年復合增長率為 5.77%。我國市場規(guī)模從 2010

19、 年 的 1440 億元增長到了 2021 年的 10458 億元，復合增長率達到了 19.75%，遠高于全球增 速。中國集成電路市場的高速增長，疊加國產(chǎn)替代的趨勢，將促進 Second-source 硅電極 市場的擴大。預計 2025 年全球硅電極市場規(guī)模近 30 億美元，五年 CAGR14.8%。硅部件需求提升 主要由全球硅片出貨量增加，以及先進制程芯片刻蝕次數(shù)增加造成硅電極消耗速度加快兩 大原因驅(qū)動。首先，隨著全球芯片市場的擴大，芯片產(chǎn)量增加將會增加對刻蝕機的需求， 從而帶動硅電極市場擴張。我們通過全球 IC 代工銷售總額觀察這部分影響。同時，隨著 制程工藝的縮小，晶圓加工過程中刻蝕工藝

20、次數(shù)逐漸增大帶動硅電極市場更快增長。其中 65nm 需要刻蝕 20 次左右、28nm 需要 40 次、10nm 及以上則需要 100 多次。隨著刻蝕 次數(shù)的增多，作為刻蝕機核心耗材的硅部件的消耗量也就越大。我們通過 2020-2025E 的 全球各制程芯片市場占比與各制程芯片所需刻蝕次數(shù)，得出 2020-2025E 的全球芯片加權 平均刻蝕次數(shù)及其增速，來代表制程工藝縮小對硅電極市場的影響。最后，將全球 IC 代 工銷售總額與加權平均刻蝕次數(shù)相乘，模擬兩大因素疊加放量，用其增速模擬全球硅電極市場增速（由于制程改進導致芯片單價提高，全球 IC 代工銷售總額增速高于 IC 代工銷量 增速，故此處對

21、 YOY 進行價格平減），得到全球硅電極市場預計在 2025 年達到 29.91 億 美元，五年 CAGR 達到 14.8%。預計 2025 年全球刻蝕用單晶硅材料市場規(guī)模接近 8 億美元，五年 CAGR14.80%。 據(jù)公司 2018 年招股說明書披露，全球刻蝕設備用單晶硅材料市場規(guī)模相對較小，約 3-4 億美元左右。刻蝕用硅材料市場增速與下游硅電極市場增速基本保持一致，市場規(guī)模約為 硅電極市場的 1/3。我們預測，全球刻蝕用硅材料市場規(guī)模將穩(wěn)定增長，預計于 2025 年達 到 7.98 億美元。掌握核心生產(chǎn)制造技術，處于國際先進水平單晶硅材料方面：公司持續(xù)積累并優(yōu)化刻蝕用單晶硅材料制造技術

22、。公司所擁有的單 晶硅材料制造技術已處于國際先進水平。其中無磁場大直徑單晶硅制造技術、固液共存界 面控制技術、熱場尺寸優(yōu)化工藝三大核心技術助力公司在生產(chǎn)經(jīng)營中實現(xiàn)較低的單位生產(chǎn) 成本、較高的良品率及參數(shù)一致性水平。無磁場大直徑單晶硅制造技術：隨著晶體直徑的增加，生產(chǎn)用坩堝直徑將增大，生產(chǎn) 過程中熱場的不均勻性及硅熔液的對流情況也越明顯，導致部分硅原子排列呈現(xiàn)不規(guī)則性， 進而形成更多的晶體缺陷，造成良品率下降。一般情況下坩堝尺寸大于 24 英寸時，大部 分市場參與者需要借助強磁場系統(tǒng)抑制對流，以增強生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定性，而強磁場系統(tǒng)價 格較高，對產(chǎn)品單位生產(chǎn)成本影響較大。公司通過有限元熱場模擬分析技

23、術，根據(jù)產(chǎn)品技 術要求開發(fā)相應的熱場及匹配工藝，無需借助強磁場系統(tǒng)抑制對流，實現(xiàn)了無磁場環(huán)境下 大直徑單晶硅的制造，有效降低了單位成本。固液共存界面控制技術：固液共存界面指晶體生長時的固態(tài)晶體與液態(tài)硅液接觸的界 面形狀，是硅單晶體生長的核心區(qū)域。由于晶體生長本質(zhì)上屬于原子層面的排列變化，因 此固液共存界面的微小變化均會對晶體生長質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。在實際晶體生長過程中， 影響固液共存界面狀態(tài)的因素復雜且處于持續(xù)動態(tài)變化，且單爐拉晶時長一般需要持續(xù) 48 小時至 72 小時，長時間維持所需的固液共存界面狀態(tài)并控制各類微小因素波動影響的難 度較高化。公司擁有的固液共存界面控制技術確保晶體生長不同階段

24、均能保持合適的固液 共存界面，大幅提高了晶體制造效率和良品率。熱場尺寸優(yōu)化工藝：對于大部分市場參與者，利用直拉法進行拉晶的過程中，成品晶 體直徑與熱場直徑比通常不超過 0.5。公司借助有限元分析技術進行生產(chǎn)環(huán)境的模擬測算， 通過多年持續(xù)的研發(fā)試驗，逐步提升了熱場設計能力并實現(xiàn)了熱場尺寸的優(yōu)化。目前公司 成品晶體直徑與熱場直徑比已提高到 0.6-0.7 的技術水平，已實現(xiàn)使用 28 英寸石英坩堝完 成 19 英寸晶體的量產(chǎn)，有效降低了生產(chǎn)投入成本。硅電極方面，公司針對脆性材料的加工，發(fā)出了低損傷的高速鉆微孔技術。即采用高 速機械鉆孔技術，對大深徑比的微孔進行加工，既提高了加工精度，又極大地減少孔

25、內(nèi)壁 的損傷層，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量。同時，為了應對刻蝕機廠家的技術升級，公司開發(fā)了適 用 12 英寸刻蝕機不同工藝的硅電極產(chǎn)品。集成電路制造廠家不斷提高等離子體刻蝕工藝 的精度標準，硅零部件的大尺寸化和加工精度也隨之提高，公司的晶體材料質(zhì)量和加工水 平都能滿足客戶的需求。積極擴張產(chǎn)品線，持續(xù)推進下游客戶認證積極擴產(chǎn)刻蝕用單晶硅材料，改善產(chǎn)品尺寸結構。全球晶圓制造行業(yè)過去 5 年的復合 增長率在 14.20%左右，而公司過去五年的單晶硅材料銷量復合增速為 29.87%，遠超行業(yè) 水平。這一方面由于公司對設備進行升級，另一方面由于刻蝕用硅電極逐漸傾向于大徑化， 公司對產(chǎn)品結構進行了優(yōu)化，目前公司的主要產(chǎn)品為 15 寸以上的大尺寸。公司為國內(nèi)極 少數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸、高純度集成電路刻蝕用單晶硅材料穩(wěn)定量產(chǎn)的企業(yè)之一，2020 年 5 月，公司使用無磁場直拉法工藝生長出 22 英寸超大直徑單晶硅晶體。截止到 2021 年，公 司刻蝕用單晶硅材料年產(chǎn)量達到 1711677mm，15 寸以上產(chǎn)品產(chǎn)量達到 950961mm。大尺寸材料布局鑄就公司高毛利率。單晶硅材料單價與尺寸正相關，且不同尺寸單價 差距較大。2021 年，15 寸以下硅產(chǎn)品單價為 19