“北境之王”:中国半导体设备领域最“全面型选手” | 独立研报

“北境之王”:中国半导体设备领域最“全面型选手” | 独立研报
2020年06月05日 17:10 市值风云

作者 | 小鑫

流程编辑 | 小白

每次提到半导体行业的时候,很数人都会觉得国产光刻机是心头的一块痛:没错,中国最先进的上海微电子造出的光刻机工艺水平只有90nm。

那么,整个半导体设备领域有没有值得我们骄傲一把的一些中国公司呢?

中国人既不笨,又不懒,怎么可能没有?答案当然是有!

比如在硅片制造领域,晶盛机电(300316.SZ)已经实现了8英寸和12英寸硅片制造核心装备的国产化。

在封装测试领域,长电科技(600584.SH)市场份额排名全球第三。

再比如说,中微半导体(688012.SH)的刻蚀机已经在台积电(TSM.N)的5nm产线上小批量试用。(下载市值风云APP,搜索“台积电”)

那么,半导体设备行业为什么这么难呢?

首先是投入大。行业中的公司每年要拿出大量的钱做研发,以保持工艺的先进性。其中,刻蚀机领域顶尖公司每年的研发费用在100亿左右。

而且在投入巨资研发的同时,公司要保持盈利,这就要求营收要达到一定水平。

市场就那么大(注:除光刻机外的晶圆制造市场接近2800亿),几乎容不下几家公司。

可以这么说,能生存下来的,那都是行业里的大Boss。

另外,下游的晶圆代工厂由于良率调试的困难,一旦量产中使用了某家公司的设备,往往也不会轻易更换。

这些都决定了中国的半导体设备之路不会容易。

那么,行业中的中国公司现状怎么样呢?

今天,风云君就带大家看一家其中的代表公司:北方华创(002371.SZ)。公司英文名NAURA,是一家全面的半导体设备公司。公司同时还有真空设备、锂电设备、精密电子元件的业务。

一、股权集中,主要股东近一年未减持

NAURA是由北京七星华创电子和北京北方微电子重组而成的一家公司,重组发生在2016年。

在这之前,七星华创电子就已经是上市公司,业务以集成电路装备和电子元件为主。

而北方微电子是由北京电控、北京七星华电(注:七星华创电子的控股股东)、清华、北大、中科院于2001年共同设立的一家公司,可以说是汇聚了中国最优秀的智力资源。

重组完成后,半导体装备成为北方华创的主要业务。

北方华创的业务主要通过子公司开展。体现在报表中,合并报表营收和母公司的差别很大。其中2019年,合并报表营收40.58亿元,母公司营收1.06亿元,仅占到2.6%。

同时,合并报表净利润3.70亿元,而母公司层面为亏损3300万元。

北方华创最重要的三个子公司分别是七星华创精密电子科技、北方华创真空技术、北方华创微电子装备。

三家都是全资子公司,合计营收为40.50亿元,占总营收的99.8%(注:没有进行分部间冲销)。三家子公司合计净利润为3.70亿元,与合并报表利润相同。

北方华创的业务主要位于北京,另外还有2个子公司位于美国。

除去港股通,公司的前五大股东分别是北京七星华电科技集团、北京电控、国家集成电路产业投资基金、北京京国瑞国企改革发展基金、中央汇金。五家全部都是国资背景(注:京国瑞由北京国资委实际控制)。

北京电控是公司的实际控制人。

2016年至今,北方华创共进行过两次股权融资。其中,2016年的募资就是为了完成资产重组。

2019年的这次股权融资,公司向三名股东非公开发行了20亿元的股份。这三名股东分别是:国家集成电路产业基金、北京电控、北京京国瑞。

发行后,前五大股东(注:除去港股通)合计持股比例提高了2.72个百分点至61.76%。股权比较集中。

这次募集的资金主要投向高端集成电路装备研发,少部分投向高精密电子元器件扩产。

2020年一季度,前五大股东中只有北京京国瑞进行了减持。

近一年来,持股5%以上的股东及高管也没有进行减持。

下面我们来看看公司的业务。

二、收入增长显著快于行业平均

2019年,北方华创的收入达到40.58亿元,同比增长了22.1%。

其中,电子工艺装备31.91亿元,占比近8成;电子元件收入8.47亿元,占比超过2成。

2018年,公司对业务范围重新进行了划分,原来的半导体设备、锂电设备、真空设备统一归类为电子工艺装备。

按照新的划分口径,2015-2019年,电子工艺装备收入的CAGR达到49.0%,明显要快于公司整体增长;电子元件收入的CAGR则仅有10.7%。

另外从2017年的细分数据来看,电子工艺装备中半导体设备占到了绝大部分,是最主要的业务。

回到公司整体,2015-2019年公司收入的CAGR为35.0%。

那么整个行业的情况怎么样呢?

我们分两个角度来看:一是国产半导体装备行业,二是中国大陆的半导体设备市场。

2018年,中国国产半导体装备产业的规模是123.8亿元,北方华创占据了其中的20.4%(注:包括锂电设备、真空设备在内)。

2015-2018年,国产半导体装备产业的CAGR是37.9%,同时期北方华创的电子工艺设备CAGR达到57.3%,显著快于同行业整体增速。

而在2019年,中国大陆半导体设备销售额达到936.55亿元,北方华创的份额只有3.4%。

3.4%和20.4%,这说明中国半导体设备的国产化率很低,2018年只有13.7%!

另外从增速来看,2013-2018年,中国大陆半导体设备销售额的CAGR有34.6%,高于同时期国产装备的32.7%,说明对进口的依赖依旧在增加。

下面我们就主要来看看公司的半导体装备。

三、产品布局全面

北方华创的半导体装备主要包括刻蚀机、薄膜沉积设备(CVD、PVD)、清洗机、氧化/扩散炉,应用领域包括集成电路、LED、光伏电池、显示面板等。

这几个装备分别对应半导体制造中的几个步骤。风云君就现学现卖,为大家解读一下。(编辑偷偷注:本文研究员“风云君”小鑫,是一只物理学博士。)

(一)刻蚀

刻蚀是半导体制造过程中位于光刻之后的一步,目的是去除晶圆表面特定区域的化合物。

根据要去除的化合物的不同,刻蚀工艺分为介电质刻蚀(dielectric etch)、硅刻蚀(polysilicon etch)、导体(金属)刻蚀(conductor etch)。

在目前的半导体制造中,刻蚀使用的主流技术是干法刻蚀,原理是用等离子体来轰击晶圆表面。湿法刻蚀技术(注:使用腐蚀性液体)主要用于清洁晶圆。

根据等离子体产生方式的不同,干法刻蚀技术又可以分为ICP(感性耦合等离子体)、CCP(容性耦合等离子体)。

2018年,全球刻蚀设备市场的规模约为125亿美元。

目前,中国生产刻蚀设备的主要有北方华创和中微公司

从全球范围内来看,刻蚀设备市场主要有三家公司,分别是美国的泛林半导体(又称拉姆研究,LRCX.O)、日本的东京电子(8035.T)、美国的应用材料(AMAT.O)。

三家公司的市场份额分别为55%、20%、19%,合计达到94%,这是一个高度集中的行业。两家中国公司的份额很小。

前面我们说,半导体装备的应用领域包括集成电路、LED、光伏等等。

在最需要先进制程的集成电路领域,北方华创的刻蚀机有NMC508和NMC612两个型号,分别用于8英寸和12英寸晶圆的刻蚀。

从制程工艺上来看,NMC612D硅刻蚀机、NMC612M氮化钛金属硬掩模刻蚀机都已经达到了14nm水平。

此外,北方华创还有用于先进封装、MEMS(微电机系统)、LED等领域的刻蚀机。

从2020年的中标结果看,公司的浅沟槽(STI)等离子体刻蚀机、多晶硅刻蚀设备分别在华虹半导体(01347.HK)的采购项目中中标,充分说明了其产品在国内的竞争力。

(二)薄膜沉积

再回到上面这张图,薄膜沉积是刻蚀、去除光刻胶、离子注入之后的一步,目的是在晶圆表面生成一层连续密闭的薄膜。

薄膜沉积的技术分为物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法(CVD)。

国内除了北方华创,其他生产薄膜沉积设备的公司还有沈阳拓荆和中科仪(830852.OC,下载市值风云APP,搜索“中科仪”)。

2018年,全球薄膜沉积市场的规模约为94亿美元。

CVD设备市场中,应用材料、东京电子、泛林研究分别占据30%、21%、19%的市场份额,合计达到70%。

而在PVD市场中,应用材料一家就占据了85%的市场份额。

薄膜沉积设备同样是高度集中的市场。

应用于集成电路领域的薄膜沉积设备中,北方华创有2款PVD产品,4款CVD产品。其中的部分型号达到28nm工艺要求。

2020年4月,北方华创的PVD设备中标华虹半导体的项目。

除了上面的刻蚀和薄膜沉积外,北方华创还在热处理设备、清洗设备等领域有布局。

可以说,北方华创是中国半导体设备领域布局最全面的公司。

而且在其中的大部分领域,中国目前还处于先进工艺从“0”到“1”的阶段。从这个角度看,北方华创无疑拥有着先发优势。

(三)精密元器件

除了半导体设备外,另一项贡献收入较多的是电子元件。2019年,电子元件占到了总收入的21%。

公司的电子元件业务通过全资子公司北京七星华创精密电子科技开展。

该项业务专注于高端精密电子元器件,如精密电阻器、新型钽电容器、石英晶体器件等,主要应用于航空航天、船舶、工业、电力等领域。

这些领域一般对产品的可靠性要求更高,但是增长往往不具备消费电子那样的弹性。同时,公司的业务中并不涉及国防军工。

2019年,北方华创的电子元件毛利率达到59.9%,连续三年提高,已经充分说明了其竞争力。

好的产品往往不缺销售渠道。2019年,公司的销售费用率仅有5.9%。

四、客户包括各个行业中的龙头公司

而作为一家在晶圆制造多个环节唯二或者唯三的国产供应商,北方华创的客户涵盖了多个行业的龙头公司。

其中包括:

晶圆厂中的中芯国际(00981.HK)、长江存储、武汉新芯、华虹半导体、士兰微(600460.SH);

显示面板厂商中的京东方(000725.SZ);

光伏设备厂商中的隆基股份(601012.SH)、晶澳太阳能(002459.SZ);

LED厂商中的华灿光电(300323.SZ)、三安光电(600703.SH)。

(来源:北方华创微信公众号、http://www.ictia.cn/contents/42/294.html,市值风云整理)

2019年,公司的前五大客户合计贡献了34.3%的收入。这一比例已经连续五年上升。

由于北方华创的客户都是各个领域的龙头企业,客户集中度的提高问题不大。

作为对比,中微公司2019年前五大客户的收入占比就达到了67.5%。

北方华创的第二大客户京东方,同时也是其关联方,贡献了8.53%的收入。

五、扣非勉强盈利,但意义不大

产品卖出去了,风云君关心的下一个问题是盈利能力怎么样。

2019年,北方华创的毛利率和净利率分别为40.5%、9.1%。经调整营业利润率(注:不计政府补助和其他一次性项目)和扣非后净利润率仅为6.5%、1.7%。公司处于微利状态。

2020年一季度,经调整营业利润率和扣非后净利润率分别只有2.0%、-1.4%,不容乐观。

再来看趋势。2016年重组以来,毛利率整体变化不大,经调整营业利润率和扣非后净利润率则分别提高了32.0、17.8个百分点,提升非常显著。

公司在2018年对业务范围重新进行了划分,半导体设备、锂电设备、真空设备统一归类为电子工艺设备。

分业务看,2015-2019年,电子工艺设备的毛利率变化不大,电子元件毛利率则大幅提高了12.7个百分点。但是后者占总营收的比例仅有2成,所以对公司整体毛利率的影响不明显。

2017年,电子工艺装备的细分项中,半导体装备毛利率最高,达到35.4%。

不过,风云君认为目前公司最重要的是研发先进工艺、获取订单,除了毛利率外的盈利指标意义都不大。

为什么这么说呢?我们来接着看。

对于半导体设备行业的公司来说,最主要的费用就是研发费用。2019年,公司的研发费用率、营销费用率、行政费用率分别为12.9%、5.9%、13.8%。

研发费用率看上去不高,这是因为其资本化率高达62.1%。当年,公司实际的研发投入占营收的比例达到28.0%。而且研发投入资本化率连续四年提高,这说明盈利指标是“失真”的。

六、工艺落后两代,募资20亿积极追赶

那么怎么衡量研发成果呢?

风云君认为有两个点比较重要:一是产品线的全面性和工艺的先进性,二是专利。

北方华创在半导体设备领域的布局已经是国内最全面的,而且2020年多次获得华虹半导体的订单。

这里我们来看看他家的工艺。

目前,公司的28nm制程刻蚀机、薄膜沉积设备等已经进入产业化阶段。而更先进的制程如14nm仍在研发中。

当然这个研发并不完全是说产品。因为有了先进工艺的产品,还要能在产线上完成调试,良率要达到标准。

2019年11月,北方华创与上海集成电路研发中心联合宣布,使用其NMC612D型ICP刻蚀机完成了14nm FinFET SADP工艺的开发,各项指标达到量产要求。并且这一型号的刻蚀机具备7/5nm工艺的延伸能力。

中国的另一家半导体设备巨头中微公司,其CCP刻蚀机已经在台积电的5nm晶圆生产线上小批量试用,达到应用材料和泛林半导体的技术水平。

而且其CCP刻蚀机还应用到了长江存储64层NAND的量产,这也是目前中国NAND行业的最先进水平。

由于14nm和5nm之间还隔着7/10nm,可以说北方华创在工艺制程上落后国际先进水平两代。

说到这里,半导体制造行业的一个难点是后发者追赶的时候,往往在落后一代或者两代的制程上成功了,但是量产的收益还没有覆盖研发的成本时,领先者就开始下一代技术的研发了。

这就让后发者很难在经营上形成良性循环。

但是风云君认为也不必悲观。一是近年来摩尔定律有逐渐放缓的趋势,比如说从22nm到14nm花了3年,而从14nm到7nm则花了4年。

二是美国限制台积电给华为代工后,中国国内代工厂的14nm工艺反而会获得更多订单。

这给了像北方华创这样的半导体设备商以一定的空间。

另外,在2019年的这次20亿元的非公开募资中,主要研发的技术就是5/7nm,直接跳过了10nm,这也算是一种弯道超车吧。

20亿大致相当于北方华创2019年研发投入的2倍。

再来说专利。专利这个东西在技术落后的时候一般不怎么重要,但是一旦达到国际领先水平或者超越别人成为独一份儿,就显得必不可少了。

比如说,拥有丰富专利储备的中微公司在与泛林半导体的数论诉讼中,都达成了和解或者胜诉。

截至2019年末,北方华创累计获得授权专利2369项,其中发明专利1476项。

近三年来,专利数量从1692项增长至2369项,还不错。

七、拥有规模优势才能持续生存

再来对比一下国际顶尖公司的研发投入。

2019年,应用材料的研发投入达到143.02亿元(注:截至2019年10月27日的年度,下面类似),泛林半导体的研发投入为82.95亿元(注:截至2019年6月30日的年度,下面类似)。

两家美国公司的投入金额要远远高于北方华创和中微公司的11.37、4.25亿元,而且是连续多年的不断投入。

残酷的是,半导体设备商在规模较小的时候,即使是金额相对要小得多的研发投入占营收的比例也非常大,使得其盈利能力非常脆弱。

2019年,北方华创的研发投入占到了营收的28.0%,中微公司稍低,仅有21.8%。但是,两者都要大幅高于应用材料的14.1%和拉姆研究的12.3%。

从趋势上看,两家美国公司的研发投入占比都相对稳定,两家中国公司则由于营收规模快速扩大而占比下滑。

而且因为有足够的盈利空间,应用材料的研发投入全部费用化。而北方华创的研发投入资本化比例在2019年高达62.1%,中微公司也有41.3%。

在这样的情况下,北方华创才在最近两年实现经调整营业利润率为正。

2019年,北方华创、中微公司、应用材料、泛林半导体的经调整营业利润率分别为6.5%、4.4%、22.9%、25.5%。两家中国公司的盈利能力较差。

反映到现金流上,2015-2019年北方华创的经营活动净现金流在多数年份为负,自由现金流持续为负数。

其中2019年,经营活动净现金流为-9.41亿元,自由现金流为-11.13亿元。

公司显然不具备造血的能力。

八、以股权融资为主,归母净利润的10%拿来分红

在这种情况下,北方华创势必要通过借钱或者增发股份来维持现金水平。

其中,股权融资主要在2016和2019年,两次分别净融资(注:减去现金分红)9.04、19.51亿元。

债权融资的规模在多数年份都比较小。2019年,公司通过借款净融资(注:减去偿还债务和利息)10.22亿元,是近年来最多的一次。但是在2020年一季度,公司随即又净偿还了8.17亿元的债务。

整体看来,北方华创还是以股权融资为主。

截至2020年一季度末,公司账上的货币资金共有26.19亿元,短期借款加一年内到期的长期借款共有10.18亿元。公司没有偿债压力。

在自由现金流持续为负的情况下,公司仍然坚持每年分红。2016年重组以来,每年的现金分红金额占归母净利润的比例均为10%。

分红的意义,更多在于给投资人以信心。

九、以销定产,在手订单充足

最后,风云君着重看一下资产负债表里的几个科目。

半导体设备的高造价和工艺的复杂性,使得它必然是一个以销定产的行业。

反应在财务数据上,2019年底公司的预收账款金额达到6329万元,占剔除递延收益的经营性负债(注:递延收益主要是政府补助)的比例达到30.8%。

2020年一季度,合同负债(注:2020年采用新的会计准则,预收款项改称合同负债)占剔除递延收益的经营性负债比例进一步提高至48.4%。

近五年来,这一比例总体上呈上升趋势,反映了公司面对下游的话语权在提升。

2019年,北方华创的应收账款周转天数、存货周转天数、应付账款周转天数分别为132天、503天、260天。

2016年至今,这三项指标都有明显的趋势:

应收账款周转逐渐加快;

存货周转不断拉长;

应付账款周转也逐渐变慢。

在三者的共同作用下,现金循环周期略有下降,2019年为375天。

在这几项指标中,风云君比较关注的是存货,因为其周转在变慢,而且绝对金额也较高。

2019年末,公司的存货达到36.36亿元,占总资产的比例达到26.5%。

分业务看,2016年末-2019年3月末,电子工艺装备存货金额由9.39亿元增至32.70亿元。同时期,电子工艺装备在手订单金额由13.06亿元增至31.94亿元。

两者的期末数据相当,或者存货金额还要更小,说明存货是有充分的订单支持的。

电子元器件的存货金额则是略有下降。

存货又可以细分为原材料、在产品、周转材料、库存商品。

2016年至今,增长最快的项目是库存商品,2019年达到19.84亿元,占所有存货的54.4%。

而库存商品中,大部分都是已发货待验收产品。已发货待验收产品占库存商品的比例在2018年末达到80.74%,在2019年3月末达到89.00%。

这说明存货的跌价风险其实很小。

说到订单,北方华创的电子工艺装备在手订单金额与次年收入之比始终维持在100%左右,说明了公司的收入确定性高。

十、结论

下面来总结一下。

北方华创是中国半导体设备领域最全面的公司。

除港股通外,公司的前五大股东均为国资背景,合计持股比例超6成。

公司的收入中,8成为电子工艺装备,其中主要是半导体装备,其他2成是电子元件。

电子工艺装备的增速更快,高于国产半导体装备行业的增速;电子元件业务增长一般,但毛利率较高。

在关键的半导体装备领域,公司在28nm工艺实现量产,14nm部分工艺处于验证阶段,研发方向则是7/5nm。整体来说,落后国际先进水平两代。

公司2019年的研发投入超过11亿,高于中微公司,但远远落后于应用材料、泛林半导体的百亿水平。

另外,研发投入的资本化率高达60%,扣非勉强实现盈利,凸显了规模劣势下的盈利困境。

北方华创多数年份自由现金流为负,不具备持续造血能力,但是依然把归母净利润的10%拿出来分红。

不过,值得高兴的是,公司的在手订单非常充足。

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