拓荆科技研究报告：国产薄膜沉积设备龙头，步入成长快车道

（报告出品方/作者：西部证券，贺茂飞）

一、半导体薄膜沉积设备龙头，多产品线推动业绩高增长

1.1 深耕半导体薄膜沉积设备赛道，布局三大产品系列

公司系国内薄膜沉积设备产业化先锋，多次承担国家重大专项课题。拓荆科技成立于 2010 年，是国内一家专注于高端半导体设备研发、生产、销售和技术服务的高科技企业，目前 已形成 PECVD、ALD、SACVD、HDPCVD 等薄膜设备产品系列，该产品系列已广泛应 用于国内集成电路逻辑芯片、存储芯片等制造产线。同时，公司开发了应用于晶圆级三维 集成领域的混合键合设备产品系列。公司目前薄膜系列产品在客户产线实现量产的设备性 能指标已达到国际同类设备先进水平。公司是国内唯一一家产业化应用的集成电路 PECVD 设备、SACVD 设备、HDPCVD 设备厂商，也是国内领先的集成电路 ALD 设备 厂商。客户覆盖中芯国际、华虹集团、长江存储、厦门联芯、燕东微电子等国内领先集成 电路制造企业，产品技术性能追平国际同类设备厂商。

海归派高管专家团队具有丰富的半导体设备研发实力及从业经验。董事长吕光泉博士，毕 业于美国加州大学，先后任职于美国科学基金会尖端电子材料研究中心、美国诺发、德国 爱思强，担任美国 SSTS 部门研究院和技术工程副总裁等职位。领导研发团队完成“1x nm 3D NAND PECVD 研发及产业化”国家重大科技专项，国家科技重大专项课题 A（ALD 相关）”、“国家集成电路装备项目 A（介质薄膜先进工艺相关）”等国家重大科技项目/课题， 成功领导完成 ALD、SACVD 设备研发并产业化应用。董事姜谦博士，毕业于美国布兰迪 斯大学，先后任职于麻省理工学院、英特尔公司、美国诺发，历任研究员、研发副总裁等 职位。成功领导研发团队完成“90-65nm 等离子体增强化学气相沉积设备研发与应用”， 参与“1x nm 3D NAND PECVD 研发及产业化”国家重大科技专项及多项产品研发项目。 其他高级管理人员皆毕业于美国名校并拥应用材料、泛林半导体、尼康精机、诺发以及 Mattson Technolog 等国外知名半导体公司从业经验，并担任高级职位。

背靠中科院和国家大基金，公司无控股股东和实际控制人。公司前身沈阳拓荆科技有限公 司依托中国科学院沈阳科学仪器有限公司，2021 年 1 月变更为股份有限公司，后经一系 列股权变更后国家集成电路基金、国投上海和中微公司分别位列前三大股东，截至 2023 年一季度末，持股比例分别为 19.86%/13.68%/8.4%。公司无控股股东和实际控制人。

公司主要产品包括三个系列：以等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备为依托，横向拓展至原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备。 PECVD 设备：PECVD 设备是公司核心产品，公司是目前国内唯一能产业化应用的集成 电路 PECVD 设备厂商。产品覆盖 180-14nm 逻辑芯片、19/17nm DRAM 及 64/128 层 FLASH 制程工艺需求，并且兼容 SiO2、SiN、SiON、BPSG、PSG、TEOS、LokⅠ、Lok Ⅱ、ACHM、ADC 等多种反应材料。

ALD 设备：公司 PE-ALD 设备能够沉积 SiO2 和 SiN 材料薄膜,目前已满足 55-14nm 逻辑 及 128 层以上 3D NAND 以及 19/17nmDRAM 芯片制造工艺需求。在研产品 Thermal ALD 设备，能满足 28nm 以下芯片制造所需的 Al2O3、AlN 等金属化合物薄膜的工艺需求。

SACVD 设备：公司是国内唯一一家产业化应用集成电路 SACVD 设备的公司，公司的 SACVD 设备可以沉积 SA TEOS、BPSG、SAF 材料薄膜，覆盖 12 英寸 40/28nm 以及 8 英寸 90nm 以上的逻辑芯片制造工艺。

从产业链方面来看，公司位于半导体行业上游，产品以集成电路制造关键核心设备薄膜沉 积设备为主。公司主要以薄膜沉积设备的研发、生产和销售为主，上游供应商为半导体电子元器件厂商，包括各类陶瓷石英材料、通用器件、传感器以及精密机加件等，下游客户 包括逻辑、存储晶圆制造和先进封装领域厂商。 从生产模式来看，公司采用“订单式”和“库存式”生产方式。主要根据客户订单和全年 销售预测进行物料采购及生产排产；同时会根据需求预测适当提前进行备货，以保障供应 链稳定。公司产品工艺流程以模块化为主，符合系列化、标准化、柔性化的特点，既能提 高生产灵活性，缩短生产周期，也能够快速响应客户不同配置的需求。

凭借技术和产业化优势，公司产品逐步覆盖了优秀的客户资源。1）在 PECVD 设备领域， 公司凭借优异的产品性能和服务积累了包括中芯国际、华虹集团、长江存储、重庆万国等 国内一流晶圆厂商。2）在 ALD 领域，公司与 ICRD 合作开发验证新工艺，积极促进新技 术产业化进程；3）在 SACVD 领域，目前公司 SACVD 产品已在国内集成电路制造产线 实现了广泛应用，并取得了现有及新客户订单。

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。随着公司产品矩阵逐渐丰富、客户拓展顺利进展，客户集中度有 所降低，2022 年前五大客户收入占比为 67.80%。

1.2 卡位优质赛道，营收高速增长

产品矩阵逐渐丰富，客户资源不断导入，营收规模快速增长，盈利能力显著增强。 销量和营收的快速增长，主要得益于产品性能的提升以及客户群体的扩大。随着客户规模 的不断增长，公司 2022 年营收规模创新高达 17.06 亿元，同比增长 125.02%，主要系： 1）在供应安全和成本控制双重因素驱动下，国内晶圆制造厂商在采购半导体专用设备时， 开始注重国内半导体设备；2）凭借自身设备技术优势和性能指标，公司的薄膜沉积设备 在前期通过了多家客户的验证，处于放量初期；3）国内下游晶圆厂的扩产带动公司设备 销量快速增长。

利润端：2022 年公司归母净利润快速增长。2018-2021 年公司归母净利润分别为-1.03 亿 元/-1936.6 万元/-1148.9 万元/6848.65 万元，2022 年公司实现归母净利润 3.69 亿元，同 比大幅增长 438.09%。

综合毛利率逐步上升，盈利能力逐步增强。2018-2022 年公司综合毛利率分别为 31.67%/31.85%/34.06%/44.01%/49.27%，主要系：1）议价能力增强：公司议价能力随 着产品技术水平提升以及市场地位的提高显著增强，公司产品平均单价不断上升；2）营 收结构改善：随着制程工艺的推进，公司产品开始进入先进制程设备市场，提升了设备市 场价格；3）规模效应：随着销售规模增长，公司规模经济效应开始显现，平均成本逐步 降低。与同行业公司相比，公司毛利率处于较高位置，也凸显公司产品的工艺性能先进性。

公司在手订单饱满，设备进入持续放量期，展望后续，公司营收有望保持高速增长。存货 和合同负债高增，在手订单饱满，截至 2022 年末，公司在手订单为 46.02 亿元（不含 Demo 订单），公司 2022 年签订销售订单为 43.62 亿元（不含 Demo 订单），新增订单与上年同 期相比增加 95.36%。目前公司在手订单饱满，且持续高增长，中长期保证业绩高增长。

1.3 重视研发投入，核心技术国内领先

公司员工人数逐步增加，研发人员占比近一半，技术研发转化率高。截至 2022 年底，公 司员工合计 830 人，其中技术研发人员 335 人，占比 40.36%。截至 2022 年年底,公司累 计获得授权专利 216 项，其中发明专利 124 项。

公司高度重视研发投入、研发投入力度强于本土其他半导体设备企业。公司对标国际巨头， 持续保持最新技术的研究和投入，坚持技术和产品创新，2018-2022 年研发费用分别为： 1.08/0.74/1.23/2.88/3.79 亿元，占营收比重从 152.84%（2018 年研发投入超过营收）降 至 22.21%，主要系营收快速增长所致。公司研发费用率高于同行业可比公司平均水平。

公司在薄膜沉积设备领域拥有多项核心技术处于国际领先地位。公司以先进薄膜工艺设备 设计技术、反应模块架构布局技术、等离子体稳定控制技术、反应腔腔内关键件设计技术、 反应腔温度控制技术等为基础，构建起 PECVD、ALD 和 SACVD 等核心产业平台。一方 面持续深耕 PECVD 设备，另一方面横向拓展 ALD 和 SACVD 设备等领域。

二、薄膜沉积设备市场稳定增长，国产替代前景广阔

2.1 薄膜设备市场空间稳定增长，需求占比持续提升

受益行业高景气度，薄膜沉积设备市场持续增长。根据 Maximize Market Research 数据 统计，2017-2020 年全球半导体薄膜沉积设备市场规模分别为 125/145/155/172 亿美元， 年复合增长率为 11.2%。另据 SEMI 产业数据，预测 2024 年全球薄膜设备市场为 280 亿 美元。

薄膜制程工艺应用广泛，设备类型多样。薄膜制备工艺在超大规模集成电路技术中有着非 常广泛的应用，按照其成膜方法可分为两大类：物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积 （CVD）。根据 Gartner 统计，2020 年 CVD 设备市场规模约 85 亿美元，占薄膜沉积设备 市场份额 64%左右，其中 LPCVD 市场规模约 15 亿美元，ALD（原子层沉积）市场规模 约 17 亿美元，据此初步测算 2021 年 CVD、LPCVD 和 ALD 市场规模分别为 108/20/22 亿美元。进一步划分，炉管类 CVD 设备占比 14%；非炉管 CVD 设备占比 86%，其中等 离子体 CVD 占非炉管 CVD 设备 63%，ALD 占 24%。未来，随着晶圆工艺制程的推进， 等离子体沉积（PECVD）和原子层沉积（ALD）将贡献主要增长点，预计到 2024 年，等离子体 CVD（PECVD）和 ALD 将分别占据薄膜沉积设备市场份额 51%和 19%。

四大因素推动薄膜沉积设备市场扩容：1）晶圆厂扩产带来设备需求增长；2）先进逻辑制 程芯片的沉积工序增多，多重曝光技术拉动薄膜设备需求；3）FLASH 存储芯片级 3D NAND 成为主流，堆叠层数增加导致薄膜沉积工序增加； 4）芯片结构复杂化，由此导致 各设备份额的变化。

2.2 技术不断突破，国产化率持续提升

全球薄膜沉积设备处于高度垄断格局。从各细分市场来看，在 CVD 设备市场中，2019 年 应用材料全球占比约 30%，加上泛林半导体的 21%和 TEL 的 19%，三大厂商占据了全球 70%的市场份额。在 ALD 设备市场中，ALD 设备龙头 TEL 和 ASM 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。在 PVD 设备市场中，应用材料则基本垄 断了 PVD 市场，占 85%的比重，处于绝对龙头地位。

国产设备占比较低，国产替代任重道远。目前国内涉足薄膜沉积设备领域的公司包括拓荆 科技、北方华创、中微公司以及盛美股份，从国内市场看，中国薄膜沉积设备龙头有北方 华创和沈阳拓荆。其中，北方华创产品线覆盖 CVD、PVD 和 ALD 三类，沈阳拓荆主攻 CVD 和 ALD，目前技术储备均达到 28/14nm 节点。但从国内设备存量市场来看，我国薄 膜沉积设备国产化率仅为 2%，98%的设备来源于进口。

为加速薄膜沉积设备国产化脚步，近年来北方华创和沈阳拓荆两家公司不断加大研发力度， 也分别在技术储备以及客户认证方面取得了良好进展。1）2020 年 4 月 7 日，北方华创宣 布，其 THEO RISSN 302D 型 12 英寸氮化硅沉积设备进入国内集成电路制造龙头企业。 该设备的交付，意味着国产立式 LPCVD 设备在先进集成电路制造领域的应用拓展上实现 重大进展。2）经过多年研发投入，拓荆科技成功产业化 PECVD 设备，系国内唯一产业化应用 PECVD 设备的企业，主导薄膜设备国产化，覆盖 16 种以上不同类型的工艺。

三、产品矩阵逐渐丰富，国产替代成效显著

3.1 PECVD设备：应用领域不断拓展，国产替代效果显著

等离子增强型化学气相淀积（PECVD）是化学气相淀积的一种，沉积温度低是其最突出 的优点。PECVD 沉积的薄膜电学性能优良、衬底附着性以及台阶覆盖性极佳，使其在超 大规模集成电路、光电器件、MEMS 等领域具有广泛的应用。

PECVD 原理：PECVD 技术是在低压力下，利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上（即 样品放置的托盘）产生辉光放电，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温 度，然后通入适量的工艺气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，最终在样品表面 形成固态薄膜。根据等离子体产生的原理进一步可以分为：射频增强等离子体化学气相沉 积（RF-PECVD）、甚高频等离子体化学气相沉积（VHF-PECVD）、介质层阻挡放电增强 化学气相沉积（DBD-PECVD）、微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积 （MWECR-PECVD）。

PECVD 设备主要由真空和压力控制系统、淀积系统、气体及流量控制、安全保护系统、 计算机控制等部分组成。 拓荆科技为产业化应用先锋，工艺覆盖广泛。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，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、Lok Ⅱ、ACHM、ADCⅠ等多种反应材料。公司针对下游对于不同材料薄膜 PECVD 设备的需 求，已研发并生产 16 种不同工艺型号的 PECVD 设备。

产业化应用持续推进。公司研发的 PECVD 设备系列化产品已累计发货超 140 台，在集成电路制造及相关领域实现产业深度融合，已在逻辑芯片、DRAM 芯片及 3D NAND FLASH 芯片制造中广泛使用。

国产替代效果显著。公司 PECVD 设备以 12 英寸产品为主，包括 PF-300T、PF-300T eX、 PF-300T pX、NF-300H，8 英寸产品为辅，主要型号为 PF-200T。性能对标国际一线厂 商应用材料和泛林半导体，国内处于领先地位。据中国国际招标网，2019-2020 年长江存 储、上海华力、无锡华虹以及上海积塔等 4 家厂商 PECVD 设备招标数量中，拓荆科技合 计占比约 17%，单就上海积塔产线市占率可达 60%以上，国产设备市占率显著提升。

3.2 ALD设备：制程工艺持续推进，市场规模稳定增长

原子层沉积（atomic layer deposition, ALD）是通过将气相前驱体及反应物脉冲交替通 入反应腔并在基底上发生表面化学反应形成薄膜的一种方法，通过自限制性的前驱体交替 饱和反应获得厚度、组分、形貌及结构在纳米尺度上精准可控的薄膜。该方法对基材不设 限，适用于具有高深宽比或复杂三维结构的材料。采用 ALD 制备的薄膜具有高致密性（无 针孔）、高保形性及大面积均匀性等优异性能，被广泛应用在 HKMG、Double Pattern、 Dielectric、MEMS、Memory 等多个领域。

1）通过调节反应循环次数精确控制薄膜厚度，形成原子级厚度的薄膜；2）薄膜沉积温度 友好（RT~400℃）；3）可广泛适用于各种形状的衬底，在高深宽比结构及复杂三维结构 中可生成保形性极好的薄膜；4）前驱体或反应物是饱和的化学吸附，能保证生成大面积 均匀性薄膜；5）基于自限制特性，ALD 过程不需要控制前驱体或反应物流量的均一性； 6）薄膜光滑、致密、无针孔；7）适合界面修饰和制备多组元纳米叠层结构等。 ALD 工艺具有显著优势：虽然与 CVD 相比，ALD 存在产出低、成本高的缺点，然而 ALD 技术对高深宽比沟槽孔洞保形性填充的能力强，提供了对组成、厚度精确到原子层尺度的 稳定控制，特别是对界面、掺杂和台阶覆盖率的调控是新一代半导体工艺迫切需要的。从 高介电常数材料的生长及其表现出的优越性能方面考虑，ALD 是比磁控溅射、脉冲激光沉 积、溶胶凝胶、CVD 等更适合的技术。

晶圆工艺制程持续推进，产业应用大势所趋：2022 年，尖端半导体企业已计划投入生产 3 纳米工艺，竞争高度已达到 2nm；据 Gartner 预计，2025 年后，晶体管微缩化进入埃 米尺度，ALD 高 k 栅介质和金属栅材料的应用，预计可延长摩尔定律至少 10 年，此外新 的器件结构和新沟道材料的引入，使得场效应晶体管器件继续沿用成为可能。而 ALD 制 备在这些新型器件中，扮演了不可或缺的角色。 市场规模持续增长。近年来全球 ALD 设备市场规模快速增长。根据市场调查机构 Acumen research and condulting 预测，由于半导体先进制程产线数量增加，2026 年全球 ALD 设 备市场规模约为 32 亿美元。

拓荆科技 ALD 设备型号主要包括：PE-ALD 和 Thermal ALD、PE-ALD: 在 PECVD 设 备核心技术的基础上，对反应腔内关键部件等进行优化改进，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，具备优秀的多面体表面成膜能力， 可以满足复杂结构体的镀膜需求，在先进制程集成电路制造工序中应用广泛，已经处于量 产阶段。2022 年，公司 PE-ALD（PF-300T Astra）产品在现有客户端成功完成产业化验 证，取得了进一步突破性进展，PE-ALD（NF-300H Astra）在客户端验证进展顺利。

Thermal ALD: 公司在 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，正着力研发下一代 ALD 设备及 Thermal ALD 设备。

3.3 SACVD设备：技术不断突破，国产化率持续提升

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。

设备性能对标国际大厂，国产化率持续提升。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，拥有 能够填平沟槽孔洞结构至平整的能力和沉积速度快的特点，公司研发生产了多种应用于不 同工艺的 SACVD 设备，系国内唯一产业化 SACVD 设备的公司。据公开招标信息统计， 2019-2020 年长江存储、上海华力、无锡华虹以及上海积塔等 4 家厂商 SACVD 设备招标 数量中，拓荆科技合计占比约 25%，与应用材料瓜分国内 SACVD 市场。

四、盈利预测

PECVD 设备：公司深耕薄膜沉积设备领域十余年，形成了完整的 PECVD 设备产品体系， 随着产品应用领域持续扩大，高阶应用不断突破，公司将继续保持行业领先优势。据中国 国际招标网，2019-2020年长江存储、上海华力、无锡华虹以及上海积塔等4家厂商PECVD 设备招标数量中，拓荆科技合计占比约 17%， 2022 年公司 PECVD 系列产品在客户产线 验证进展顺利，应用规模持续扩大，2022 年 PECVD 设备收入同比增长 131.4%，持续看 好公司未来 PECVD 设备业务市占率提升。预计 2023-2025 年公司 PECVD 设备收入增速 分别为 60.5%/44.5%/31.0%，毛利率分别为 50.0%/49.0%/48.5%。

SACVD 设备：公司是国产 SACVD 设备产业化和国产替代先锋，国外对标应用材料。2022 年公司SACVD 系列产品持续拓展应用领域，不断扩大应用工艺覆盖度，提升市场占有率， SA TEOS、BPSG、SAF 薄膜工艺设备在芯片制造领域均取得客户验收，2022 年 SACVD 设备收入同比增长 117.4%，随着后续 SACVD 产业推进和国外客户拓展，看好公司对国 内市场的设备替代和国外市场的渗透。预计 2023-2025 年公司 SACVD 设备收入增速分别 为 80.0%/56.0%/37.5%，毛利率分别为 46.0%/45.0%/45.0%。

ALD 设备：公司把握市场前沿趋势，持续投入研发，依托在 PECVD 的技术和客户优势， 新产品有望快速导入，2022 年公司销售 ALD 设备 1 台，截至 2022 年末，公司 ALD 设备 库存 6 台，主要为已取得正式销售订单的发出商品，尚未确认收入，看好公司未来 ALD 市场的增长和市场份额的提升。预计 2023-2025 年公司 ALD 设备收入增速分别为 202.0%/75.5%/83.3%，毛利率分别为 46.0%/45.0%/45.0%。

其他业务：公司其他业务组要包括备品备件业务、设备服务费用等，随着国内晶圆厂持续 扩产及公司设备付运规模高速增长，备品备件业营收将保持平稳快速增长，预计 2023-2025 年收入同比增速分别为 55%/40%/40%，毛利率分别为 55%/54%/54%。

基于以上假设，我们预计公司 2023-2025 年营业收入分别为 28.00/40.95/54.73 亿元，同 比增长 64.2%/46.2%/33.7%，综合毛利率分别为 49.7%/48.6