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鼎龙股份研究报告国内CMP龙头地位稳固,

来源:自动化 时间:2023/1/23
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(报告出品方/作者:财通证券,张益敏)

1、公司简介:打印复印耗材龙头地位稳固,泛半导体材料打开增量空间

1.1、基本概况:聚焦泛半导体材料核心赛道,巩固打印复印通用耗材全产业链优势

湖北鼎龙控股股份有限公司创立于年,年创业板上市,是一家从事集成电路芯片设计及制程工艺材料、光电显示材料、打印复印通用耗材等研发、生产及服务的国家高新技术企业。公司泛半导体材料业务主要包括半导体制程工艺材料、半导体显示材料、半导体先进封装材料三个板块,集成电路、新型显示作为被国外卡脖子、保障供应链安全的核心关键材料被着力攻克。一代技术依赖一代工艺,一代工艺依赖一代设备和材料,材料和设备是半导体产业的基石,是推动集成电路技术创新的引擎。半导体材料处于整个产业链上游,对整个产业链发展起到非常重要的支撑作用,具有规模大、细分行业多、技术门槛高、更新迭代快的特点。

1.2、管理层及股东情况

朱双全与朱顺全系兄弟关系,为公司共同实际控制人。朱双全持有公司股权的14.74%,朱顺全持有公司股权的14.61%,两人合计持股29.35%,对公司控制权稳固。除两人外,公司第三大股东为兴全合泰混合型证券投资基金,持股比例仅为2.01%。

1.3、主营业务基本情况

公司营收利润端稳步回升,未来成长确定性逐步提升。营收端来看,目前公司半导体材料业务仍处于国产替代初始阶段,总营收规模由打印复印耗材业务为主。年短暂受硒鼓终端市场竞争加剧的影响,公司在打印复印耗材板块营收同比下降15.40%,严重拖累公司业绩,但随着今年来打印复印耗材市场逐步恢复至正常状态,叠加半导体材料业务带来第二增长极,公司营收呈现快速复苏姿态。利润端来看,、年为公司转型阵痛期,半导体材料毛利率低下拖累公司净利润,同时在年计提珠海名图、超俊科技3.7亿元商誉减值、股权激励费用增加、汇兑损失增加,导致公司业绩亏损1.60亿元。年公司半导体材料业务进入放量元年,毛利率从25%左右大幅提升至60%以上,公司盈利能力大幅提升。

公司半导体材料业务开启公司第二成长曲线。公司积极拓展半导体材料及光电成像显示业务,并于年半导体材料开始贡献营业收入,主要产品为CMP抛光垫。随后公司于年实现PI浆料的出货,年开始CMP清洗液的导入,年上半年CMP抛光液开始贡献收入。公司半导体材料业务进入高速增长期,在下游客户不断验证通过后,该板块业绩有望实现飞跃。随着公司半导体材料业务步入正轨,规模效应也带来了毛利率的提升,-H1泛半导体材料毛利率分别为16.06%/-20.00%/24.55%/63.29%/66.84%。

1.4、持续高研发投入,大力发展泛半导体业务

公司加大泛半导体材料业务方面的研发投入。公司近年来研发投入持续增长,-H1分别为1.56/1.68/1.86/2.84/1.41亿元。公司坚持材料技术创新与人才团队培养同步,已建立稳定的核心技术人才团队,培养并储备了一批既懂材料又懂应用的专业人才团队。公司也在积极扩充技术人才团队,近三年研发人员的数量及占比逐年增长,现已占公司总人数的25%以上。公司拥有高效的“老带新”成长环境、完善的人才培养机制和专业化的研发平台,能充分发挥公司技术人才的研发能力。

2、CMP材料:半导体材料国产替代加速进行

随着数字化转型持续发展,在汽车电子、5G、智能终端等新兴领域强劲带动下,集成电路产业继续保持稳健发展,半导体材料也迎来持续增长。国际半导体协会SEMI最新报告数据显示,年全球半导体材料市场营收增长15.9%,达到亿美元,超越年的亿美元,再创历史新高。其中,年晶圆制造材料的收入达到亿美元,同比增长15.5%;封装材料营收达到亿美元,同比增长16.5%。年中国大陆半导体市场规模高速增长。中国大陆年半导体材料的市场约为.3亿美元,同比增长21.9%,占全球市场比例从17.6%提升至18.6%。

年CMP材料全球市场规模约为28亿美元。半导体材料的细分种类较多,晶圆制造材料包括硅片、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助材料、工艺化学品、电子特气、靶材、CMP材料等,其中硅片市场空间最大,CMP材料占比达到7%,其中抛光液和抛光垫占比分别为49%和33%。

2.1、CMP材料广泛应用于前道半导体制程,晶圆平坦化关键工艺

化学机械抛光(CMP)是集成电路制作过程中实现晶圆表面平坦化的关键工艺。CMP设备包括抛光、清洗、传送三大模块,下图展示了设备中核心的抛光模块,其作业过程中,抛光头将晶圆待抛光面压抵在粗糙的抛光垫上,借助抛光液腐蚀、微粒摩擦、抛光垫摩擦等耦合实现全局平坦化。CMP技术通过化学和机械的组合技术,避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤。利用磨损中的“软磨硬”原理,即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的表面抛光,将化学腐蚀和机械研磨作用达到一种平衡,最终实现晶圆表面的超高平整度,是目前唯一能兼顾表面全局和局部平坦化的抛光技术,在目前先进集成电路制造中被广泛应用。

集成电路的多层立体布线和摩尔定律的延续,CMP技术的要求相应提高、步骤增加。目前集成电路元件普遍采用多层立体布线,每一层都需要平坦化,否则影响整体性能和可靠性,在此过程中,化学机械抛光(CMP)是集成电路制造过程中实现晶圆平坦化的关键工艺。随着摩尔定律的延续,例如制程节点发展至7nm以下时,芯片制造过程中CMP的应用在最初的氧化硅CMP和钨CMP基础上新增了含氮化硅CMP、鳍式多晶硅CMP、钨金属栅极CMP等先进CMP技术,所需的抛光步骤也增加至30余步,大幅刺激了集成电路制造商对CMP材料的采购和升级需求。

随着半导体制造工艺的演进,CMP技术也在随之发展。自从年IBM公司将CMP技术应用于4MDRAM芯片的制造,集成电路制造工艺就逐渐对CMP技术产生了强烈的依赖,主要是由于器件特征尺寸微细化,以及技术升级引入的多层布线和一些新型材料的出现。特别是进入0.25μm节点后的AI布线和进入0.13μm节点后的Cu布线,CMP技术的重要性更显突出,它的广泛应用才让摩尔定律得以继续推进。从28nm开始,逻辑器件的晶体管中引入高k金属栅结构(HKMG),因而同时引入了两个关键的平坦化应用,即虚拟栅开口CMP工艺和替代金属栅CMP工艺。在22nm开始出现的FinFET晶体管添加了虚拟栅平坦化工艺,这是实现后续3D结构刻蚀的关键技术。先进的DRAM存储器在凹槽刻蚀形成埋栅结构前采用了栅金属平坦化工艺。

集成电路制造产业链中硅片制造、集成电路制造、封测三大领域均有CMP应用场景。在硅片制造领域,半导体抛光片生产工艺流程中,在完成拉单晶、硅锭加工、切片成型环节后,在抛光环节,为最终得到平整洁净的抛光片需要通过CMP设备及工艺来实现。在集成电路制造领域,芯片制造过程按照技术分工主要可分为薄膜淀积、CMP、光刻、刻蚀、离子注入等工艺环节,各工艺环节实施过程中均需要依靠特定类型的半导体专用设备。在先进封装领域,CMP工艺会越来越多被引入并大量使用,其中硅通孔(TSV)技术、扇出(Fan-Out)技术、2.5D转接板(interposer)、3DIC等将用到大量CMP工艺,这将成为CMP设备除IC制造领域外一个大的需求增长点。

半导体集成电路技术演进,为半导体材料创新企业带来增量市场。更先进的逻辑芯片工艺要求更多的CMP抛光材料以及更多的抛光步骤,14nm逻辑芯片CMP步骤将达到20步以上,使用的材料增加到20种以上;7nm逻辑芯片CMP步骤将达到30步,使用的材料增加到接近30种。存储芯片由2DNAND向3DNAND技术变革也会使抛光步骤接近翻倍,即使是同一技术节点,由于不同客户的技术特点和工艺水平不同,使用的抛光材料也有所区别。国内FAB厂持续扩产,带来CMP材料未来增量空间。就目前主要晶圆厂扩产计划来看,例如中芯国际,未来投资金额近亿美元,规模大的同时也主要针对12英寸的先进工艺节点,即便未来半导体进入下行周期,国内新建产能积极性较高,主因国产替代仍有巨大发展空间。

2.2、CMP抛光垫:国外龙头厂商垄断,国产替代空间广阔

抛光垫是负责输送和容纳抛光液的关键部件。在抛光的过程中,抛光垫主要作用是存储、传输抛光液,对硅片提供一定压力并对其表面进行机械摩擦,是决定表面质量的重要辅料,最大限度地强调几何精度和表面质量。CMP抛光垫要求具有良好的耐腐蚀性、亲水性以及机械力学特性。聚合物抛光垫是CMP抛光垫的主流类型之一,聚合物抛光垫的主要成分是发泡体固化聚氨酯,具有抗撕裂度高、耐磨性强、耐酸碱腐蚀性优异的特点,是最常用的抛光垫材料之一。即便如此,抛光垫的寿命也极短,通常仅45-75小时,因此属于高性能抛光耗材。

2.3、CMP抛光液:布局上游研磨粒子,部分产品已获持续稳定订单

抛光液是一种由去离子水、磨料、PH值调节剂、氧化剂以及分散剂等添加剂组成的水溶性试剂。在抛光的过程中,抛光液中的氧化剂等成分与硅片表面材料产生化学反应,在表面产生一层化学反应薄膜,后由抛光液中的磨粒在压力和摩擦的作用下将其去除,最终实现抛光。抛光液成本主要分为直接材料、直接人工和制造费用,其中上游研磨颗粒等原材料占比最高,约76.6%左右。

根据应用的不同工艺环节,可以将抛光液分为硅抛光液、铜及铜阻挡层抛光液、钨抛光液、介质层抛光液、浅槽隔离(STI)抛光液以及用于先进封装的硅通孔(TSV)抛光液等。其中,硅抛光液用于单晶硅/多晶硅的抛光,可用于硅片回收、存储器工艺和背照式传感器(BSI)工艺等;铜及铜阻挡层抛光液用于铜互联工艺制程中的铜及铜阻挡层的去除和平坦化;钨抛光液主要用于钨塞和钨通孔的平坦化;介质层抛光液用于层间电介质和金属间电介质的去除和平坦化;STI抛光液用于浅槽隔离的抛光;TSV抛光液用于TSV工艺。

抛光液市场被美日企业垄断,今年本土自给率有所提升。长期以来,全球化学机械抛光液市场被美日企业所垄断,包括美国的卡博特、日本的日立和富士美等,其中CMC全球抛光液市场占有率最高,但已从年的80%左右下降至年33%,全球抛光液市场正朝多元化方向发展,地区本土化自给率提升。中国CMP抛光液市场规模稳步提升。随着国内半导体市场的不断发展,对CMP等半导体耗材需求量不断增大,年达到17.72亿元,同比增长13.2%。

公司CMP抛光液产品开发验证全面快速推进,重点产品进入订单采购阶段。公司搭载自产高纯氧化硅磨料的氧化层抛光液产品ZX在国内主流厂商取得订单,并逐步放量;在28nm节点HKMG制程的铝制程抛光液解决了海外厂商的技术“卡脖子”问题,其各项参数均达到客户应用要求,通过客户端全方面工艺参数验证,并已进入吨级采购阶段。HKMG工艺铝制程抛光液产品是国产化率最低,技术门槛最高的一类抛光液产品,公司突破该技术难关,获得客户认可,进一步提升公司在半导体材料领域的行业地位,具有深远意义。

今年11月公司钨抛光液产品首次收到某国内主流晶圆厂商的采购订单,数量为20吨,该款产品对标某海外竞品,能够完全符合该客户使用要求且部分性能优于海外竞品。新品开发与验证方面,公司在多晶硅制程、金属铜制程、金属铝制程、阻挡层制程、介电层制程等20余款抛光液产品全线布局,其中多数在客户端进入验证阶段,进展符合公司预期。

公司已实现抛光液上游核心原材料研磨粒子的自主制备。鼎龙股份作为一家材料企业,具有一定的人才和技术储备用于抛光液材料的研发,目前已实现抛光液上游核心原材料研磨粒子的自主制备,已有数款搭配自产研磨粒子的抛光液产品获得客户端认可。公司抛光液产品计划实现全系列的产品覆盖,在未来2-3年内完成技术的研发,推出极具性价比和效率的产品。抛光液的上游研磨颗粒等原材料占比总成本的70-80%,因此实现原材料自主可控有助于产品毛利率提升。产能建设持续推进。武汉本部具备全自动化抛光液生产年产能吨,且该工厂为全自动化生产线,目前已经投产并出货。仙桃二期年产2万吨抛光液扩产项目及研磨粒子配套扩产项目等产能建设正在加紧进行中,力争明年夏天建设完成。

2.4、CMP清洗液:主要产品开启规模化销售

半导体清洗是指针对不同的工艺需求对晶圆表面进行无损伤清洗以去除半导体制造过程中的颗粒、自然氧化层、金属污染、有机物、牺牲层、抛光残留物等杂质的工序。

清洗是贯穿半导体产业链的重要工艺环节,用于去除半导体硅片制造、晶圆制造和封装测试每个步骤中可能存在的杂质,避免杂质影响芯片良率和芯片产品性能。目前,随着芯片制造工艺先进程度的持续提升,对晶圆表面污染物的控制要求不断提高,每一步光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后,都需要一步清洗工序。在半导体硅片的制造过程中,需要清洗抛光后的硅片,保证其表面平整度和性能,从而提高在后续工艺中的良品率;而在晶圆制造工艺中要在光刻、刻蚀、沉积等关键工序前后进行清洗,去除晶圆沾染的化学杂质,减小缺陷率;而在封装阶段,需根据封装工艺进行TSV清洗、UBM/RDL清洗等。上述清洗工序的技术要求是影响芯片成品率、品质及可靠性最重要的因素之一。

目前公司主要产品验证通过,其他制程新产品多元化布局。公司的清洗液产品主要集中在CMP的后清洗和刻蚀后的清洗两方面,目前铜制程CMP后清洗液产品DZ正式进入主流客户供应链,本年度将取得规模化销售,其他制程清洗液新产品持续发力,开发出W制程,SiN制程及Al制程清洗液,部分产品已送至客户端测试。产能建设方面,年产能吨的武汉本部一期清洗液产线完成试产,已达到稳定供货的能力,仙桃二期年产1万吨清洗液生产线已于近期顺利开工建设。

3、半导体显示及封装材料:OLED引领面板新趋势

3.1、半导体显示材料:国产替代进行时

公司围绕柔性OLED显示屏幕制造用的上游核心“卡脖子”材料布局,推出OLED柔性显示面板基材YPI、OLED显示用光刻胶PSPI、面板封装材料INK等系列产品。OLED是继CRT和LCD后的第三代显示技术,广泛用于手机、智能穿戴设备、笔电、平板等领域,OLED面板产业上游核心原材料供应链自主化程度低,市场空间大。年,鼎龙成立了子公司武汉柔显科技股份有限公司专门经营柔性显示材料业务,正式进入OLED第三代主流显示技术的材料分支,开始布局黄色聚酰亚胺(YPI)、OLED用光刻胶(PSPI)及OLED用封装胶水(INK)等几种关键材料的研发生产。

聚酰亚胺(Polyimide,PI)是指分子结构主链中含有酰胺结构的高分子聚合物。聚酰亚胺是一个非常庞大的家族,高性能PI的主链大多以芳环和杂环为主要结构单元。PI具有最高的阻燃等级,良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性能、耐辐照性能、低介电损耗,且这些性能在很宽的温度范围(-°C°C)内不会发生显著变化,被誉为“二十一世纪最有希望的工程塑料之一”,有“解决问题的能手”之称,可以说“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术”,其性能居于高分子材料金字塔的顶端。

公司产品黄色聚酰亚胺浆料(YPI)为生产PI膜原材料。PI产业链上游为二胺类和二酐类原料,包括PI树脂和基膜的制成环节,以及精密涂布和后道加工程序,其中树脂和基膜的制成是壁垒最高的环节,目前被日本宇部、韩国科隆、住友化学、日本钟渊、SKC等少数几家企业垄断,国内目前全部依赖进口,而精密涂布及后道加工环节也具备较高的壁垒,目前主要厂商包括住友化学的全资子公司韩国东友精密化学、日本东山、大日本印刷等少数几家企业。

从技术的角度看,PI薄膜的种类较多,常见的有四种:黑色PI膜、棕黄色PI膜、透明PI膜和耐电晕PI膜。其中后三种主要以化学亚胺法制备,也是高端市场主要的应用品种。聚酰亚胺薄膜的性能参数的要求不同,所生产的制备方式就不同,与之相对应的技术水平难度就不一样,同时价格也随之上涨。显示产业主要

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