历史沿革:国内面板检测龙头,横向布局半导体和新能源检测系统
公司是国内面板检测龙头,成立十余年来专攻检测系统产品,近年来积极布局半导体 和新能源检测系统领域,打开更大成长空间。
(1)第一阶段(2006-2017 年):深耕平板显示检测业务,形成“光、机、电、算、 软”一体化的产品线。公司成立于 2006 年 4 月,主要从事平板显示检测系统的研发、生 产和销售,近年来持续强化平板显示检测业务;2010 年,控股子公司昆山精讯成立,公 司进入检测自动化领域;2013 年,全资子公司武汉精立电子成立,建立 FPD 检测系统生 产研发基地;2014 年,公司引进宏濑光电和台湾光达关于 AOI 光学检测系统和平板显示 自动化设备相关的专利等知识产权,同年全资子公司苏州精濑成立,公司进入面板前工程 光学领域。2017 年,精测电子(香港)成立,公司海外投资平台正式搭建。目前公司已 形成“光、机、电、算、软”一体化的整体解决方案服务能力,成为行业内少数几家能够 提供平板显示三大制程检测系统的企业之一,产品已覆盖 LCD、OLED、Mini/Micro-LED 等各类平板显示器件检测系统,客户已覆盖京东方、华星光电、惠科股份、天马微、Apple 和友达光电等。
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(2)第二阶段(2018 至今):横向拓展半导体和新能源检测系统,开启第二成长曲 线。半导体方面,公司于 2018 年成立武汉精鸿和上海精测,进入半导体电性检测设备以 及半导体前道检测/量测设备领域,2021 年,公司向特定对象发行 A 股募集资金总额 14.94 亿元,其中 7.4 亿元计划投入子公司上海精测,用于前道检测设备产业化建设。同年,子 公司精积微半导体成立,聚焦于明场晶圆有图形缺陷检测设备领域相关产品。目前公司已 形成了半导体检测前道和后道的全领域布局;新能源方面,公司于 2018 年成立武汉精能, 进入新能源测试领域。2021 年上半年,公司成立常州精测,与武汉精能共同深耕新能源 测试领域。目前,公司研发的膜厚/OCD 量测设备、电子束量测设备基本填补国内空白, 产品已进入广州粤芯、长江存储、中芯国际等知名半导体厂商。
2022 年,公司实现营业收入 27.31 亿元,同比+13.35%;实现归属于上市公司股东的 净利润 2.72 亿元,同比+41.36%。2023 年公司发行可转债共募集资金 12.76 亿元,进一 步加码高端显示、新能源等设备技术研发及产业化,提升产能及综合竞争力。展望未来, 我们看好公司在半导体和新能源领域的持续突破,成长为横跨半导体、显示、新能源行业 的测试设备龙头。
主营业务:显示面板检测设备贡献超 78%营收,半导体及新能源检测设备 贡献新增量
产品结构:公司横向布局显示、半导体及新能源检测系统三大领域,2022 年显示/半 导体/新能源营收占比分别为 79.43%/6.69%/12.56%。
(1)显示领域:显示面板检测设备是公司的主要收入来源,公司已实现 LCD、OLED、 Mini/Micro LED 等各类显示器件的检测设备的量产销售,形成以 AOI 光学检测系统、信号 检测系统、OLED 调测系统为主,平板显示自动化设备为辅的营收结构。公司围绕公司“光、 机、电、算、软”一体化系统集成优势,积极推动 AOI 及 OLED、Micro OLED、Micro-LED、 Mini-LED 等新型显示产品以及关键核心器件发展,AR/VR/MR 等头显设备配套检测已取 得较大进展,其中 Micro-OLED、光学显示模组(Eyecup)等配套检测均已收获国际知名 头部客户订单。此外,公司与国际头部客户 M 合作开发的 Micro-LED 配套屏幕检测设备 项目进展顺利,目前已拿到客户的验证订单,为后续顺利拿到 AR 领域量产订单奠定良好 基础。未来公司将继续加大在新型显示领域的研发力度,进一步加大与国内外头部战略客 户的合作。
(2)半导体领域:公司产品覆盖前道和后道测试设备,包括膜厚量测系统、光学关 键尺寸量测系统、电子束缺陷检测系统和自动检测设备(ATE)等;目前公司已基本形成在 半导体检测前道、后道全领域的布局,子公司上海精测主要聚焦半导体前道检测设备领域, 致力于半导体前道量测检测设备的研发及生产。目前上海精测膜厚产品(含独立式膜厚设 备)、OCD 设备、电子束量测设备已取得国内多家一线客户的批量订单;此外半导体硅 片应力测量设备已取得客户订单并完成交付,明场光学缺陷检测设备已取得突破性订单, 且完成首台套交付,其余储备的产品目前正处于研发、认证以及拓展过程中。公司子公司 武汉精鸿主要聚焦自动检测设备(ATE)领域(主要产品是存储芯片测试设备),目前已 实现关键核心产品技术转移、国产化研发、制造、核心零部件国产化,老化(Burn-In)产品线在国内一线客户实现批量重复订单、CP(Chip Probe,晶片探测)/FT(FinalTest, 最终测试,即出厂测试)产品线相关产品已取得量产订单,CP 产品已完成交付、FT 产品 即将完成交付,目前批量订单正在积极争取中。展望未来,我们看好公司作为国内半导体 检测设备领域领军企业逐步实现半导体检测设备领域(特别是前道量测领域)的国产替代。
(3)新能源领域:该领域主要产品为锂电池生产及检测设备,主要用于锂电池电芯 装配和检测环节等,包括锂电池化成分容系统、切叠一体机和 BMS 检测系统等,2019 年 营收实现零的突破。2022 年,公司与中创新航签署《战略合作伙伴协议》,确定公司为 其锂电设备的优选合作商,在锂电设备领域开展深度合作。公司近期收到客户《中标通知 书》,确认中标中创新航切叠一体机批量订单。此外,公司在新能源领域核心产品化成分 容自动测试系统已实现量产销售。目前公司正积极开拓与国内知名电池厂商的合作关系, 后续有望受益于更多客户导入。
未来发展:三管齐下,努力成为国际一流的检测设备公司。在平板显示检测业务领域, 公司将继续强化在“光、机、电、算、软”一体化系统集成优势,推动新型显示产品以及 显示仪器仪表等关键核心部件的研发与生产,巩固自身竞争优势,并积极向上下游产业探 索;在半导体检测业务领域,公司将继续借助子公司武汉精鸿与上海精测两大平台,扩大 半导体检测前道、后道的全领域布局;在新能源检测业务领域,公司将继续保持高研发投 入,不断拓展相关产品的应用领域,尽快提升新业务客户范围、订单数量与营收规模,争 取早日实现盈亏平衡。公司围绕自身的核心竞争力,通过不断提升自主创新能力、强化客户关系并结合科学的投资策略,不断推动,开拓国内外客户,有望在国产化替代的浪潮中 发展成为在平板显示、半导体以及新能源领域具有综合竞争优势的检测设备公司。
股权结构:总经理为实控人,核心员工股权激励,共享公司发展
公司总经理为实控人,合计控制 25.39%股份。截至 2022 年 12 月 31 日,公司董事 长及总经理彭骞直接持有公司 25.21%股份,通过武汉精至间接持有公司 0.18%股份,合 计持有公司 25.39%的股份,为公司控股股东、实际控制人。2006 年 4 月至今,彭骞先生 历任精测电子监事、执行董事、经理、董事长兼总经理,具备丰富的行业经历和管理经验。
核心人员方面,公司拥有一支在研发、市场、管理等领域实力丰厚的专业人才团队。 管理层方面,公司高管具有丰富的市场经验,董事长彭骞先生自 1997 年起从事相关产品 的销售工作,能够及时针对市场情况和行业动态制定科学的发展战略;研发人员方面,公 司研发部门员工人数超过员工总数的 48%,公司核心技术人员均具有相关的教育背景和丰 富的从业经验,拥有应用材料等海外设备大厂从业经验,或天马微电子、瀚博高新等下游 显示公司技术经验,对设备及客户需求理解深入。
股权激励方面:公司于 2019 年和 2021 年分别在子公司上海精测和武汉精能设立员 工持股平台,第一轮股权激励顺利完成,2022 年推出新一轮限制性股票激励计划,包含 公司高管和其他核心技术和核心管理人员 321 人,覆盖范围更广。
——2017 年 7 月,公司授予包括公司核心管理人员、核心技术(业务)人员在内的 121 名激励对象共计 190.70 万股限制性股票,授予价格为 45.38 元/股,第一/二/三个解除 限售期的考核目标为以 2016 年为基数,2017/2018/2019 年扣非净利润增长率分别不低于 20%/40%/60%。2017/2018/2019 年公司扣非净利润的实际增长率分别为 74.93%/200.26% /174.60%,均已满足考核条件。
——2022 年 6 月,公司向 326 名激励对象授予 575.003 万股限制性股票,授予价格 为 34.43 元/股。授予对象方面,包括董事以及副总经理、董秘等公司高管,以及 321 人核 心管理人员、核心技术(业务)人员。业绩解锁条件方面,第一/二个归属期的考核目标为 以 2021 年净利润为基数,2022/2023 年净利润增长率不低于 40%/80%。
财务分析:营收持续增长,毛利率短期承压,研发投入领先可比公司
收入端:公司 2022 年营收 27.31 亿元(同比+13.35%),2016-2022 年 CAGR 达 31.67%。分阶段看(1)2016-2018 年,受益于全球显示面板出货量增长,各类平板显示 检测设备需求同步增长,期间公司营业收入营收/净利润 CAGR 达 63%/71%。(2)2019 年至今, 平板检测增速趋缓,公司在原有平板检测的基础上拓展半导体和新能源检测设 备业务,新产品逐步导入,2019 年起两个新业务开始贡献销售收入,客户仍处放量前夕, 整体营收平稳增长,2022 年营收 27.31 亿元,2019-2022 年 CAGR 为 12%;但由于新业 务的研发费用等投入较大,公司净利润有所波动,2022 年实现归母/扣非归母净利润 2.72/1.21 亿元,同比+41.36% /+4.06%。分业务看,平板检测业务方面,2019-2022 年营 收分别为 18.96/18.94/21.87/21.69 亿元,占比97.21%/91.23%/90.81%/79.43%,为公司 传统业务保持稳健贡献。半导体检测业务方面,2019-2022 年营收分别为 0.05/0.65/1.36 /1.83 亿元,占比 0.24%/3.11% /5.65%/6.69%,呈现稳步上升的态势;新能源检测业务方 面,虽略有波动,整体亦呈现增长趋势,2019-2022 年营收分别为 0.14/0.81/0.52/3.43 亿 元,占比 0.72%/3.89%/2.15% /12.56%,为 2022 年增速最快的业务。
毛利率:2019 年以来公司毛利率保持在约 45%,随原材料成本及产品结构变化有所 波动,预计未来近年公司毛利率呈下滑趋势,主要系国内行业竞争加剧和新业务布局所致。 公司综合毛利率由 2016 年的 54.09%下降至 2019 年的 47.32%,主要系毛利率较低的 AOI 光学检测设备占比提升,同时公司以积极策略进行国产替代。2020/2021/2022 年毛利率 为 47.39%/44.34%/44.39%,整体保持在~45%,略有波动主要系产品结构变化及原材料 价格波动,高毛利率新品占比仍低。分业务来看,1)平板检测方面,公司 2020-2021 年 毛利率相对于华兴源创和凌云光有所提升,2022 年有所下降。2022 公司平板检测业务综 合毛利率为 45.46%,其中 AOI 光学检测系统/OLED 检测系统/信号检测系统毛利率分别为 35.39%/46.32%/ 59.27%,处于行业领先水平;2)半导体检测业务 2019/2020/2021/2022 年毛利率分别为29.56%/38.16%/37.02%/51.54%,2022 年同比+14.52pcts 主要系膜厚测 量设备等高毛利率产品出货占比提升,公司在产品布局结构方面与长川科技、华峰测控等 可比公司差异较大,公司主要布局的前道半导体检测领域进行国产替代毛利率相对较低, 未来随着高毛利率新品放量,该业务毛利率有望进一步提升;3)新能源检测业务近四年 的毛利率分别为 40.09%/4.68%/30.55%/31.37%,由于新能源设备销量较小,易受单一订 单影响产生波动,2020 年毛利率降幅较大主要系公司当年某订单投入成本较高所致,若 除去该笔订单,毛利率为 44.29%。我们认为随公司新能源业务逐渐成熟,该业务毛利率 有望趋稳。
费用端:销售、管理效率高,研发大力投入促进发展。销售费用率方面,2016-2022 年,公司销售费用率分别为10.39%/8.53%/9.70%/9.75%/8.68%/8.23%,呈波动下降态势, 低于绝大部分行业可比公司。管理费用率方面,公司近年来管理费用率小幅上升,由 2018 年的 6.93%到 2022 上升至 9.60%,2022 年管理费用率同比+0.1pct,主要系公司人员规 模扩张和厂房折旧增加所致;研发费用率方面,2018 年以来,公司持续增加研发投入, 2019/2020/2021/2022 年研发投入同比增加 54.65%/21.05%/32.30%/34.61%,2022 年公 司研发费用率为 21.02%,位于可比公司前列。截至 2022 年底,公司研发人员 1655 名, 同比+18.81%,研发人员占比达 51.24%,研发人员数量与占比超过同行业其他公司。公 司坚持高研发投入,在显示测试领域加大面板中、前道制程设备、关键核心器件以及 Mini-LED、Micro-OLED、Micro-LED 等新型显示产品研究开发力度,同时增加海外核心 客户的扩展力度;在半导体测试领域,公司在技术、产品方面均取得较大突破,已在国内 主要集成电路厂商取得批量订单,并打破国外厂商垄断;在新能源领域,相关产品研发工 作已取得重要进展,部分产品已通过目标客户的认证并实现销售。我们认为,公司前期研 发投入将会进一步提升竞争实力,在未来创造更大的价值。
公司非经常性损益主要包括政府补助、公允价值变动损益等,2021~2022 年对净利润 影响较大。公司 2019、2020 年非经常性损益占净利润的比例分别为 10.39%、3.00%,占 比较小。2021~2022 年非经常性损益对净利润影响较大,2021 年,公司非经常性损益为0.76 亿元,主要来源于转让苏州科韵部分股权获得的收益以及计入当期损益的政府补助。 2022 年公司非经常性损益 1.51 亿元,主要为政府补助收益及处置联营企业股权形成的收 益。近年政府加大对公司扶持力度,政府补助逐年提高,2022 年 12 月,公司武汉精立收 到政府补助 2000 万元。
行业及公司概览:国产替代空间广阔,精测在前道/后道均有布局
测试设备贯穿于集成电路生产制造流程(包括 IC 设计、制造以及封测),以确保产 品质量的可靠性,根据测试环节主要分为前道量检测和后道测试。1)前道量检测:主要 针对晶圆加工环节,可分为量测和缺陷检测,即对光刻、刻蚀、沉积等几乎每个工艺环节 加工后的产品参数以及晶圆表面缺陷进行检测;2)后道测试:利用电学对芯片进行功能 和电参数测试,包括设计验证阶段、晶圆制造阶段 CP(Chip Probe)测试和封装测试阶段 FT(Final Test)测试,主要设备包括测试机、分选机和探针台。
前道量检测是保证芯片生产良品率的核心环节,相关设备技术难度高、种类繁多,国 外一线厂商形成垄断;后道测试设备技术难度相对较低,竞争相对激烈。集成电路制造过 程的步骤繁多、工艺复杂,仅前道制程中就有数百道工序,例如 28nm 工艺节点的工艺步 骤有数百道工序,由于采用多层套刻技术,14nm 及以下节点工艺步骤增加至近千道工序。 根据 Yole 统计,工艺节点每缩减一代,工艺中产生的致命缺陷数量会增加 50%,因此每 一道工序的良品率都要保持在非常高的水平才能保证最终的良品率。当工序超过 500道时, 只有保证每一道工序的良品率都超过 99.99%,最终的良品率方可超过 95%;当单道工序 的良品率下降至 99.98%时,最终的总良品率会下降至约 90%,因此,制造过程中对工艺 窗口的挑战要求几乎“零缺陷”才能保证最终芯片的良品率。整体来看,前道量检测设备技术要求高,价格较高,毛利率较高(行业整体约 50%以上),目前市场几乎由国际一线 厂商垄断;后道测试设备需求量大,价格相对较低,毛利率较低(行业整体约 30%左右), 是国产厂商起步较早、发展较快的领域。
全球半导体设备市场规模扩张,中国增速领先全球。在 5G、AI、汽车电子、云计算 等新型应用的驱动下,全球半导体厂商积极投资扩大产能,带动全球半导体设备市场需求 提升,中国半导体设备市场规模成长尤其迅速,增速显著高于全球。根据 SEMI 数据,2022 年全球/中国半导体设备市场销售额约 1076.4/282.7 亿美元(其中全球晶圆制造/封测/测试 设备销售额占比分别为 86%/7%/7%),同比+4.9%/-4.6%,2017-2022 年 CAGR 分别为 13.7%/28.0%;具体来看,2022 年晶圆加工设备销售额同比+8%,其它前端领域同比+11%, 封装设备同比-19%,测试设备同比-4%。SEMI 预计 2023 年全球半导体制造设备市场总 额将收缩至 912 亿美元,2024 年将在前端和后端市场的推动下反弹。国内方面,中国销 售额占比逐年提升,由 2017 年 14.5%提升至 26.3%。我们预计,未来半导体设备市场规 模会继续保持增长势头。同时,受地缘政治冲突等因素影响,进口替代趋势加强,驱动国 内市场规模维持较高速度成长。
竞争格局:整体由海外厂商主导,国内厂商奋起直追。1)前道量检测:半导体前道 量测试设备基本由海外公司垄断,国产厂商初露头角。根据 Semi 统计数据,全球前道量 检测设备市场中科磊半导体(KLA)一家独大,占据 52%市场份额,应用材料(AMAT)/日立 (Hitachi)/Nanometrics /Hemes Microvison 分别占据 12%/11%/4%/3%市场份额,CR3 达 75%,CR5 达 82%,市场集中度高。目前国内厂商在膜厚量测、OCD 量测、形貌量测、 缺陷检测(有/无图形晶圆检测)等领域已有产品量产出货,填补国产空白。2)后道测试: 测试机领域,全球市场主要由泰瑞达(Teradyne)和爱德万(Advantest)两大巨头垄断,市场 份额分别约 51%/33%,科休(Cohu)占比 11%,CR3 合计约 95%,华峰测控在国产厂商中 份额领先,占比为 3%;分选机领域,科休(收购 Xcerra)、爱德万份额领先,科休占比 为 39%,爱德万与中国台湾鸿劲精密占比分别为 12%/8%,内资企业长川科技积极布局, 份额占比约 2%;探针台领域,主要由东京精密(Accretech)和东京电子(TEL)两大日企占据, 市场份额分别为 46%和 27%,中国台湾旺矽排名第三,占比 10%,CR3 合计为 83%,市 场高度集中。
公司概览:通过三家子公司布局半导体检测设备业务,产品线覆盖前道/后道多款设备, 是国内领先的半导体检测设备制造商。公司在半导体领域致力于半导体前道量检测设备以 及后道电测设备的研发及生产。具体来看,1)前道量检测设备:量测、检测设备均有布 局。公司子公司上海精测主要聚焦半导体前道检测设备领域,产品包括膜厚/OCD 量测设 备、电子束量测设备、半导体硅片应力测量设备、明场光学缺陷检测设备等。2)后道测 试设备:布局测试机领域。子公司武汉精鸿主要聚焦存储芯片自动检测设备(ATE)领域, 子公司 WINTEST 以及其在武汉的全资子公司伟恩测试主要聚焦驱动芯片测试设备领域。 目前已实现关键核心产品技术转移、国产化研发、制造、核心零部件国产化。
回顾 KLA 发展历程,精测有望成为国内领先的半导体检测设备平台型 公司
在半导体检测设备领域,对国际巨头发展历史的梳理有助于我们理解与探索国内厂商 未来的发展路径,其中 KLA 最具代表性。KLA 是全球半导体领域最大的量检测设备公司, 产品线贯穿前道工艺控制全流程,业务营收占比超 80%。根据 Semi 统计数据,全球前道 量检测设备市场 KLA 一家独大,占据 52%市场份额。回顾 KLA 发展历程,从开发产品、 产品放量规模扩大到并购同行企业,公司不断丰富产品种类,最终奠定了其在前道检测领 域的霸主地位。我们认为 KLA 的发展可以分为三个阶段:
(1)第一阶段(1975—1990):慧眼发现商机,开辟检测市场。公司前身 KLA Instruments 于 1975 年成立。传统的视觉辅助工具已经严重限制了晶圆厂的生产效率,KLA 及时捕捉到这一需求,结合先进光学技术、图像处理技术、定制电子束技术与软件开发出 晶圆检测设备,替代了传统的人工检测。1978 年公司推出第一款用于光掩膜检测产品 KLA RAPID 100。1984 年推出 KLA WISARD 2000。期间公司营收高速增长,产品广受认可。
(2)第二阶段(1990—1997):业务运营细化,产品升级放量。在半导体制造技术 快速升级的背景下,公司于 1990 年发布了第二代晶圆检测系统 WISARD2100 系列,运行 速度较第一代快 100 倍,1993 年订单超 140 台;1992 年,公司推出在线光罩检测系统 KLA RAPID 331,至 1993 年累计交付 700 套该系统。公司业务运营持续细化,1992 年 重组为五个运营部门分别为:WRING、自动测试系统、Watcher、计量和 SEMSpec 部门。
(3)第三阶段(1997—至今)并购获取技术,强化竞争优势。1997 年,KLA Instruments 与 Tencor Instruments 合并,命名为 KLA-Tencor(科天半导体),产品线覆盖量检测领 域。此后公司加速并购,持续扩充产品类别,致力于覆盖工艺控制全流程。根据半导体行 业观察和阿尔法经济研究数据,公司自 1997 年起至今已完成 27 次并购,基本覆盖了主要 的细分领域,持续提升市占率。2019 年公司改名为 KLA Corporation,目前已成为全球半 导体设备领域第五大制造商。
精测电子作为国内领先的半导体检测设备供应商,在国产替代的发展趋势下,公司积 极拓展产品品类与下游客户,有望成为国内领先的半导体检测设备平台型公司。国内半导 体检测设备厂商发展目前仍处于从 0 到 1、从无到有的阶段,现有产品技术参数基本可以 对标国外一线大厂,但产品线丰富度仍差距较大。公司通过自主构建研发团队及海外并购 等手段,在前道量检测领域布局较为领先,并同时布局后道测试设备,两条产品线均有多 个型号产品实现量产交付,是国内半导体检测设备领域的领军企业。此外,由于美国 BIS 对先进制程芯片相关设备进行严格管控,KLA 无法为国内厂商提供先进制程量检测设备与 服务,国产化趋势有望进一步加速,产业链内公司料将迎来发展新机遇。我们看好在国产 替代的趋势下,公司快速进入从 1 到 N 的发展阶段,现有产品持续放量、同步快速拓展产 品线,加速半导体检测设备国产化比例,有望成为国内领先的半导体检测设备平台型公司。
前道量检测设备:国际巨头品类齐全,国产化率极低,精测部分产品已交 付国内一线客户
1、行业概览:光学检测为主流,电子束检测定位高精度做补充
前道量检测设备根据工艺不同可以分为量测(Metrology)、缺陷检测(Inspection)设备 两大类。具体来看,1)量测类设备:用于测量薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度、关键尺寸(CD)、 套准精度等指标,对应设备分为椭偏仪、四探针、原子力显微镜、CD-SEM、OCD 设备等。 2)缺陷检测类设备:主要用于检测晶圆表面的缺陷并定位其坐标,分为明/暗场光学图形 图片缺陷检测设备、无图形表面检测设备、宏观缺陷检测设备等。公司子公司上海精测主 要聚焦半导体前道检测设备领域,产品包括膜厚/OCD 量测设备、电子束量测设备、半导 体硅片应力测量设备、明场光学缺陷检测设备等。
从技术原理上看,量检测包括光学检测技术、电子束检测技术和 X 光量测技术等。根 据 VLSI Research、QY Research 数据,2020 年全球半导体量检测设备市场中,应用光 学检测技术、电子束检测技术及 X 光量测技术的设备市场份额分别为 75.2%/18.7%/2.2%。 光学检测技术主要通过对光信号进行计算分析以获得检测结果,具有速度快、精度高,无 损伤的特点,应用于三维形貌测量、光刻套刻测量、多层膜厚测量、有/无图形缺陷检测等 多个量检测领域。
在量测设备中,测量膜厚的设备和测量关键尺寸的关键尺寸扫描电子显微镜 (CD-SEM)/光学关键尺寸(OCD)测量设备,是国内半导体前道量测设备制造商率先切入的 领域。具体来看:
——(1)膜厚测量机:在半导体制造过程中,晶圆要进行多次各种材质的薄膜沉积, 因此薄膜的厚度及其性质(如折射率和消光系数)需要准确地确定,以确保每一道工艺均 符合设计规格。膜厚测量可以根据薄膜材料划分为不透明薄膜(金属类)和透明薄膜两个 主要类型。1)不透明薄膜:通常基于测量方块电阻(是用于间接表征薄膜膜层、玻璃镀 膜膜层等样品上的真空镀膜的热红外性能的测量值),通过其电阻与横截面积得到膜厚值, 测量设备一般为四探针台,将四根探针等距离放置,通过对最外两根探针施加电流从而测 量其电势差计算被测薄膜的方块电阻。2)透明薄膜:通常基于椭圆偏振技术,对光谱范 围内的偏振变化进行分析进行高精度膜厚测量。由于膜应力、折射率等物理性质同样需要 椭圆偏振及干涉技术进行测量,因此目前主流的膜厚测量设备同时集成了应力测量、折射 率测量等功能。膜厚检测市场主要供应商为 KLA,上海精测 EFILM 系列拥有多个型号(含 独立式膜厚设备),目前已取得国内一线客户的批量订单。
——(2)CD-SEM/OCD 设备。如果经过光刻后的光刻胶线条宽度或刻蚀后栅极线条 宽度与设计尺寸的偏离,都会直接影响最终器件的性能、成品率和可靠性,所以先进的工 艺控制都需要对线条宽度进行在线测量,称为关键尺寸(Crtical Dimension, CD)测量。产 品方面,1)CD-SEM:CD-SEM 具备高精度的 CD 测量和可测量线宽变化及线边缘粗糙 度(LER)的功能,但 CD-SEM 工作时需将待测晶圆置于真空导致检测速度较慢,且通过电 子轰击量测可能破坏样品材料,难以有效测量具有多边结构的多晶栅极线宽、浅沟道隔离的深度和剖面图形形貌等;另外,CD-SEM 测量局部数据点线宽时需多次取样,难以满足 先进的在线工艺控制应用对关键尺寸测量的要求。目前 CD-SEM 主要供应商为 Hitachi 和 AMAT。2)OCD 设备:目前基于光衍射原理的 OCD 设备已成为先进半导体制造工艺中 的主要工具,它主要应用于光刻胶曝光显影后、刻蚀后和 CMP 工艺后的 CD 和形貌结构 的测量,并具有很好的重复性和长期稳定性,可以一次性获得多种工艺尺寸参数,而在以 前这些参数通常需要使用多种设备(如扫描电子显微镜、原子力显微镜、光学薄膜测量仪 等)才能完成。OCD 设备主要供应商为 KLA、Nanometrics,上海精测 EPROFILE 300FD 产品获多家国内一线客户的验证通过,且已取得少量订单。
半导体缺陷检测设备主要用于检测晶圆上的物理缺陷(称为颗粒的异物)和图案缺陷, 并获取缺陷位置坐标。缺陷可分为随机缺陷和设备缺陷两类,1)随机缺陷:由附着在晶 圆表面的颗粒引起,无法预测位置;2)设备缺陷:由掩模和曝光工艺的条件引起,通常 在所有投射的管芯的电路图案上的相同位置发生。
晶圆缺陷检测技术可分为光学和电子束技术。1)光学技术:传统检测技术是以光学 检测为主,透过光学原理可以很快地大范围检测。然而随着半导体制程升级,光学检测在 先进工艺技术的图像识别的灵敏度明显下降。主要设备包括明/暗场图形缺陷检测系统等 (明场检测系统一般用于详细检查模式缺陷,暗场检测系统可以高速检测,一般用于大量 晶圆的缺陷检测),市场上主要供应商为 KLA、AMAT、Hitachi 等,上海精测拥有明场缺 陷检测设备 BFI100,现已获得客户订单。2)电子束技术:电子束的原理是利用电子束扫 描待测元件得到二次电子成像的影像,通过对二次电子的收集,以呈现的图像来解析晶圆 在制程中的异常处。电子束检测的优势是灵敏度高,可以检测很小的表面缺陷如栅极刻蚀 残留物等,不受某些表面物理性质的影响,但缺点是检测速度慢。因此目前针对先进制程 芯片的生产流程,会同时使用光学与电子束两种技术来互相辅助,进而快速找到晶圆生产 的缺陷并控制和改善。目前市场上电子束检测设备主要供应商为 KLA、AMAT,上海精测 拥有 12 寸全自动电子束晶圆缺陷复查设备 eViewTM,现已交付客户。
2、市场格局:全球/中国约 92/31 亿美金市场规模,海外大厂占比超 80%
市场规模:全球半导体前道量检测设备需求保持较快增长,预计 2022 年全球/中国大 陆市场规模将达 92.1/31.1 亿美元。根据 VLSI Research、QY Research 数据,在晶圆产 能大幅提升和制程工艺快速演进的背景下,全球前道量检测设备市场规模从 2016 年 47.6 亿美元增长至 2021 年 84.4 亿美元,期间 CAGR 超 12%;2021 年中国大陆半导体前道量 检测设备市场规模达到 25.8 亿美元,全球占比超 30%,为全球最大市场,2016-2021 年 CAGR 近 30%,远高于全球平均增长水平。QY Research 预计 2022 年全球/中国大陆市 场规模将分别升至 92.1/31.1 亿美元,同比+9.1%/+20.5%。
市场结构:全球半导体前道量检测设备中检测设备占比超 60%。从产品结构来看,根 据 VLSI Research,QY Research 统计数据,2020 年检测设备占比为 62.6%,包括缺陷 检测设备(无图形/图形晶圆缺陷检测)、掩膜检测设备、电子束缺陷检测设备等,其中图 形晶圆缺陷检测(含纳米图形)占比最高,无图形晶圆检测、电子束缺陷检测设备等占比 较低;量测设备占比为 33.5%,包括三维形貌量测设备、膜厚量测设备、套刻精度量测设 备、关键尺寸(CD)量测设备、掩膜量测设备等,其中关键尺寸(CD)量测设备占比较高,套 刻精度量测、膜厚量测设备其次。
竞争格局:半导体前道量检测设备基本由海外公司垄断,CR5 超 80%,国产厂商初 露头角。从全球来看,半导体前道量检测设备市场主要被美国、日本企业垄断,包括科磊 半导体(KLA)、应用材料(AMAT)、日立(Hitachi)、Nanometrics (2019 年与 Rudolph Technologies 合并成立 Onto innovation)、Hemes Microvison(ASML 子公司)、Nova 等。细分来看,由于膜厚量测技术门槛相对较低,是国内厂商进入前道量测设备的重要突 破口;据 KLA 公告,主要厂商 KLA/Nanometrics/Nova 份额分别为 35%/23%/16%,CR3 为 74%。其他如 OCD 量测、形貌量测、缺陷检测(有/无图形晶圆检测)等领域国内厂商 均有产品量产出货,填补国产空白。国产厂商方面,1)上海睿励:主要聚焦于膜厚量测 和 OCD 量测,已获国内一线厂商重复订单;2)中科飞测:主要聚焦膜厚量测、形貌量测 和缺陷检测,客户覆盖中芯国际、长江存储、士兰微等一线厂商;3)东方晶源:主要聚 焦电子束检测 EBI 和 CD 量测,目前产品也已实现交付;4)上海精测(精测电子子公司): 产品覆盖膜厚量测、OCD 量测、电子束检测等多个领域,多个型号已实现量产交付,客 户包括中芯国际、长江存储等国内一线厂商。我们认为,国内厂商受益于本土化、国产化 趋势,积极合作国内 IC 厂,形成良性互动,有望快速提升国产前道量检测设备的国产化 率,丰富产品线,在国内市场正面挑战国际大厂。
3、公司聚焦:前道量检测技术三大产品系列持续拓展,引领国产替代
聚焦公司:通过子公司上海精测开展前道量检测设备业务,量测、缺陷检测领域均有 布局。上海精测成立于 2018 年,通过自主构建研发团队及海外并购引入国产化等手段, 实现半导体测试、制程设备的技术突破及产业化,快速做大做强;并倚靠母公司精测电子 在国内平板显示检测领域取得优秀的市场地位,提高相关专用设备产品在集成电路市场的 竞争力。上海精测主要聚焦半导体前道检测设备领域,产品包括膜厚/OCD 量测设备、电 子束量测设备、半导体硅片应力测量设备、明场光学缺陷检测设备等;客户群体涵盖逻辑 工艺、存储工艺、第三代半导体工艺等国内合作伙伴,覆盖中芯国际、长江存储、合肥长 鑫、广州粤芯等国内一线厂商。目前上海精测膜厚产品、电子束量测设备已取得国内多家 一线客户的批量订单,OCD 设备获得多家一线客户的验证通过,已取得部分订单;此外 半导体硅片应力测量设备已取得客户订单并完成交付,明场光学缺陷检测设备已取得突破 性订单,且完成首台套交付。据公司 2023 年 4 月 14 日公告,上海精测近日与客户签订两 份销售合同,拟向其出售多台半导体前道量测、检测设备,对应总金额约 1.16 亿元。
技术能力:椭圆偏振技术为公司核心技术,电子束技术国内领先。公司以椭圆偏振技 术为核心开发了适用于半导体工业级应用的膜厚量测以及光学关键尺寸量测系统(EFILM 系列和 EPROFILE 系列产品均搭载该项技术,其中 EPROFILE 系列搭载了全穆勒椭偏测 头),此外上海精测 2020 年收购颐光科技,加快推进公司在高端光谱椭偏仪领域产业的 布局;在光学领域,公司自主开发针对集成电路微细结构及变化的 OCD 测量、基于人工 智能深度学习的 OCD 人机交互简便易用三维半导体结构建模软件等核心技术,在电子束 领域,公司自主开发半导体制程工艺缺陷全自动检测、晶圆缺陷自动识别与分类等核心技 术,填补了国内空白,相关产品(全自动电子束晶圆缺陷复查设备 eViewTM 和 FIB-SEM 双束系统)均已交付客户。
产品结构:公司在量测和缺陷检测领域均有布局,相关产品均获得国内一线客户订单, 部分已经完成量产交付。具体来看:
——量测产品:(1)膜厚量测设备:公司 EFILM 半导体系列包括集成式膜厚量测设 备(300IM)和高性能独立式膜厚量测设备(300SS/DS),应用范围包括刻蚀、化学气相沉积、 光刻和化学机械抛光(CMP)等工艺段的测量,EFILM 200FU 产品适用于 Si 基 Micro OLED 膜厚量测,目前均已交付客户,其中 300IM 获得国内一线客户的批量重复订单。(2)OCD量测设备:公司 12 寸独立式光学线宽测量机台 EPROFILE 300FD 是该类型的国内首台机 台,主要用于 45nm 以下、特别是 28nm 平面 CMOS 工艺的量测,并可以延伸支持上述 先进工艺节点的快速线宽测量,该测量系统拥有完全自主知识产权。公司同时发布了配套 EPROFILE 300FD 的新一代电磁场仿真建模工具 J_ProfilerTM V3.0,可实时高速对纳米 结构的各个维度精确值进行计算。目前该产品已通过关键客户 28nm 工艺验证,顺利进入 量产生产线并全面投入使用,获得多家客户认可。(3)半导体硅片应力测量设备:TG 300IF 具备纳米级平整度测量精度,对 8/12 英寸的硅片形貌及应力测量,可以非接触、非破坏性 的方式,一次性测量整个晶圆上数千万个点,快速精确地获得晶圆翘曲、平整度及纳米形 貌分布信息。同时搭载自主研发的硅片形貌及平整度数分析及管理系统 WaveLinkTM,帮 助客户进行数据分析。该产品于 2021 年进行客户端验证,2022 年 9 月正式交付客户(华 东大客户)。
——缺陷检测产品:(1)光学缺陷检测设备:公司 BFI100 型明场缺陷检测设备可用 于 65nm-180nm 的半导体产线制程监控,可广泛应用于芯片制造关键制程的关键缺陷检测, 如逻辑器件、功率器件、Si-OLED、DRAM、2D NAND 等光刻后光刻胶桥联、蚀刻后金 属走线短路和断线等关键缺陷。BFI100 打破了国外公司在该领域的垄断,目前已获两台 订单。(2)电子束缺陷检测设备:产品包括全自动电子束晶圆缺陷复查设备 eViewTM 和 FIB-SEM 双束系统。eViewTM 可对光学缺陷检测设备的结果进行高辨率复查、分析和分 类,适用于 1Xnm 及以下集成电路制程的工艺缺陷自动检测(目前仍在验证中)。公司从 底层开发做起,扫描电子显微镜、配套扫描成像电路等关键核心部件均为自主设计,拥有 自主知识产权,并用了近两年的时间打通了电子显微镜核心零部件加工的国产化供应链。 目前该产品已正式交付国内客户(中芯国际)。
产品对比:公司相同类型产品性能对标国际一线厂商,产品型号与种类数量仍存在一 定差距。我们选取上海精测和 KLA 的 OCD 设备、膜厚量测设备和电子束缺陷检测设备进 行对比,公司产品在性能方面已经对标国际大厂(在膜厚量测可以做到全面替代),在国 内晶圆代工客户中已有多次交付,获得客户认可;但 KLA 产品线更齐全,型号更丰富,制 程节点覆盖更全面,此外 KLA 作为国际龙头厂商,其专利技术更为多样,对量检测各复杂 环节均有解决方案以应对特殊问题。我们认为,公司产品在下游客户中持续放量,将通过 客户使用过程中反馈不断积累经验,有助于解决下游客户痛点问题。我们看好公司未来对 产品的持续优化与拓展,在国产替代的背景下有较大成长空间。
后道测试设备:国产厂商初露头角,精测聚焦存储芯片测试领域
1、行业概览:国内测试机市场规模 34 亿美金,国内厂商占比 13%,替代空 间仍广
半导体后道测试设备是集成电路生产的重要专用设备,主要分为测试机、分选机、探 针台。测试机是检测芯片功能和性能的专用设备,测试机对芯片施加输入信号,采集被检 测芯片的输出信号与预期值进行比较,判断芯片在不同工作条件下功能和性能的有效性, 分选机和探针台是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来并实现批量自动化测试的 专用设备。测试机、分选机、探针台三者在不同环节配合使用。具体来看,设计验证环节, 三者均使用,芯片设计公司先使用测试机和探针台对晶圆样品进行检测,之后再使用测试 机和分选机对集成电路封装样品进行成品测试,验证样品的功能和性能的有效性。1)晶 圆制造阶段 CP(Chip Probe)测试:搭配使用探针台和测试机,是在晶圆制造完成后、进 行封装前,对晶圆上的芯片进行功能和电参数性能测试;2)封装测试阶段 FT(Final Test) 测试:使用分选机和测试机,是指在芯片封装完成以后,对集成电路进行的功能和电参数 性能测试,只有通过测试的芯片才会被出货。在实际应用中,FT 测试环节是必备的流程,而 CP 测试环节一般在制造良率偏低的情况下应用较多,以免增加封装环节成本,或者在 SiP 等难以进行 FT 测试的复杂封装情况下应用。
测试机占后道测试设备价值量超 60%,是公司的主要布局方向。测试机可分为模拟/ 混合测试机和数字测试机,数字测试机又可细分为 SoC 测试机、存储测试机和射频测试机 等。根据 SEMI 数据,2020 年全球测试机市场中 SoC、存储、模拟/混合、RF 测试机市 场规模分别占比 60%/21%/15%/4%。具体来看,1)模拟/混合测试机:主要测试模拟信号 电路,也可测试部分数字信号,技术门槛较低,对速度、向量深度、协议、调试工具等要 求较低。2)SoC 测试机:以 SoC 芯片(系统级芯片)为主要测试对象,包括微处理器、 逻辑芯片、通信芯片等,总体测试要求较高,需要软硬件系统技术过关、搭配协调,伴随 高端芯片技术迭代,SoC 测试机需要持续投入研发。3)存储测试机:针对存储器进行测 试,如 DRAM、NAND Flash、NOR Flash 等,虽然单个存储器逻辑电路测试难度不大, 但存储单元较多、测试数据量大,因此测试速度和并测数要求较高、测试系统庞大复杂, 单台机器价格可超过 100 万美元。4)射频(RF)测试机:以 PA/FEM/射频开关为测试对 象,技术难点在射频板卡 VST TX/RX 需支持最新协议标准,核心频射板卡研发难度非常 大。公司子公司武汉精鸿主要聚焦存储测试设备领域,现有三款存储测试机 JS9200、 JH5320 和半导体存储器高低温高速老化(Burn-In)测试设备,以及一款 SoC测试机 JH200, 均已实现量产交付;子公司 WINTEST 以及其在武汉的全资子公司伟恩测试主要聚焦驱动 芯片测试设备领域,目前驱动芯片测试设备已获得客户批量订单。
市场规模:预计 2024 年全球/中国半导体测试设备市场规模将达 125/54 亿美元,中 国测试机市场规模将达 34 亿美元。半导体设备按照生产过程的不同阶段可以分为晶圆制 造设备、封装设备、测试设备和前端其他设备。根据 SEMI、Gartner 数据,2016-2020 年测试设备在半导体设备销售额中的占比分别为 8.9%/8.3%/8.7%/8.4%/8.4%。硅含量提升 驱动下游晶圆厂扩产持续,假设未来三年全球/中国半导体设备市场规模 CAGR 与过去五 年市场规模 CAGR 12.6%/29.2%保持一致,测试设备销售额占比维持在 8.5%,国内测试 机/分选机/探针台规模占比为 63%/17%/15%,我们测算 2024 年全球/中国半导体设备市场 规模为 1465/639 亿美元,全球/中国半导体测试设备市场规模为 125/54 亿美元,中国市 场占比为 43.6%,其中预计国内测试机/分选机/探针台市场规模分别为 34/9/8 亿美元。
测试机竞争格局:海外龙头占据主导,国内厂商已有所突破。根据 SEMI 数据,2021 年全球测试机市场由泰瑞达(Teradyne)和爱德万(Advantest)两大巨头垄断,市场份额分别 约 51%/33%,科休(Cohu)占比 11%,CR3 合计约 95%,国内厂商华峰测控占比为 3%位 居第四;国内市场来看,泰瑞达/爱德万/科休份额分别约 39%/37%/8%,华峰测控/长川科 技市占率为 8%/5%,国产替代空间广阔。
模拟/混合测试机领域逐步实现进口替代,高端数字测试机领域仍由海外主导。总体来 看,目前国内厂商在模拟/混合电路测试和分立器件测试领域逐步实现国产化,但在占据后 道测试设备主要需求的高端数字测试机领域的技术水平尚且薄弱,与国外领先企业仍存在 较大的差距。从不同厂商产品矩阵来看,1)泰瑞达:全球最大的半导体测试设备公司, 是 SoC、数字/模拟信号类和电路板测试设备等细分领域的市场领导者,下游客户覆盖整 个半导体产业,代表产品包括高端 SoC 测试机 Ultra FLEX、存储测试机 Magnum、Ultra FLEX-M。2)爱德万:业务覆盖 SoC 测试系统、存储器测试系统、分选机等领域,在存 储器测试机领域长期占据优势地位,在 SoC 测试设备市场,其市场占有率仅次于泰瑞达, 位居全球第二,代表产品包括高端测试机 T2000、V93000,存储测试机 T5500、T5800。 3)华峰测控:国内最大的半导体测试系统本土供应商,目前公司为国内前三大半导体封 测厂商模拟混合测试领域的主力测试设备供应商,核心产品 STS8200 系列在国内市场占 据一定市场份额。
2、公司聚焦:聚焦存储芯片测试领域,产品已交付国内客户
聚焦公司:主要通过子公司武汉精鸿开展后道测试设备业务,布局测试机领域。武汉 精鸿主要聚焦存储芯片自动检测设备(ATE)领域,依托精测电子的资金和技术支持,并通 过引进韩国存储 ATE 领先企业 IT&T 在半导体设备领域的先进技术,迅速打开半导体测试 设备市场。子公司 WINTEST 以及其在武汉的全资子公司伟恩测试主要聚焦驱动芯片测试 设备领域,目前已实现关键核心产品技术转移、国产化研发、制造、核心零部件国产化, 客户包括长江存储、合肥长鑫(2022 年正式取得订单)等国内一线厂商。目前老化产品 线在国内一线客户实现批量重复订单,CP、FT 产品也已取得相应订单并完成交付。 技术能力:持续优化产品速度与配置,性能国内领先,紧追国际一线厂商。1)针对 存储器老化测试设备,公司提高测试速度以支持存储器各芯片最新的标准规范,持续优化 散热方式,同时提高并测数。目前公司产品接近国际一流水平,在国内处于绝对领先位置。2)针对存储器典型测试设备,公司提高测试速度,以支持 memory 各芯片最新的标准规 范;提升测试通道数,以支持更高的并测数;优化设备的可扩展性,覆盖高中低各种应用。 公司产品在国内处于领先地位,与国际巨头比仍有一定差距。3)针对驱动芯片电测机, 公司产品方向主要为增加测试通道数,同时整合现有设备资源到一个测试平台上,各测试 功能模块化,可以在一个测试平台上更换不同的测试模块实现不同的测试功能。驱动芯片 电测领域,国内国际目前都是爱德万一家独大,公司产品处于领先地位。
产品结构:可分为老化、CP/FT 两条产品线,目前均已交付国内客户。(1)老化(Burn-In) 产品线:该产品线产品为半导体存储器高低温高速老化测试设备,使用自主研发设计 memory package 测试硬件平台和软件系统,全面支持 NOR Flash、NAND Flash、eMMC、 UFS 全速老化测试,2019 年公司该产品中标长江存储(5 台),并实现批量重复订单。 (2)CP/FT 产品线:武汉精鸿产品线产品包括存储测试机 JS9200、JH5320 和 SoC 测 试机 JH200,相关产品已取得量产订单,CP 产品已完成交付,FT 产品即将完成交付,目 前批量订单正在积极争取中。WINTEST 主要聚焦图像传感器、液晶显示器及其驱动 IC、 以及模拟混合信号芯片的自动测试机设备的设计和开发,其驱动芯片测试设备目前已取得 批量订单。
行业概况:LCD 设备更新需求稳健,OLED、Mini/Micro LED 带来增量空 间
面板检测设备贯穿于面板生产制造的前、中、后道全过程。面板生产包含阵列(Array)、 成盒(Cell)和模组(Module)三大制程,检测环节用于保证各段生产制程的可靠性和稳 定性,提升产线整体的良率。Array 和 Cell 制程由于多为自动化光学检测(AOI)检测产 品,技术含量相对较高,占检测设备投入也较多,Module 制程检测设备技术难度相对较 小,国内厂商技术趋于成熟。公司立足于后道制程,不断向面板中、前道制程扩展,在模 组段能实现 Demura、Gamma、API 和 AVI 多合一的整合检测,并且成功实现了 Array 制 程和 Cell 制程产品的开发和规模销售,成为行业内少数几家能够提供平板显示三大制程检 测系统的企业。
——按照所处制程分类,面板检测设备可分为 Array 制程检测系统、Cell 制程检测系 统、Module 制程检测系统。从生产环节发挥作用来看,Array 制程主要是对玻璃基板的 生产加工,该段制程的检测主要是利用光学、电学原理对玻璃基板或偏光片进行各种检测, 如 AOI 光学检测系统。Cell 制程在玻璃基板的基础上生成液晶面板,该段检测主要是利用 电学原理对面板进行各种检测,如亮点检测系统、配向检测系统等。Module 制程主要是 对面板加装驱动芯片、信号基板、背光源和防护罩等组件,该段制程的检测主要是利用电 讯技术对面板或模组进行信号检测。从设备投资额度来看,据 OLED Industry, Array、 Cell、Module 三个制程在面板产线设备投资总额占比分别约为 75%、20%、5%。从未来 趋势来看,由于国内厂商已占据 Module 段主要市场,竞争日趋激烈,逐步向 Array、Cell 段布局发展,公司也相应加快前、中段制程技术研发进度,不断在技术上取得突破。
——按照检测对象分类,面板检测设备可分为 LCD 检测系统、OLED 检测系统、 Mini/Micro LED 检测系统。从种类来看,LCD、OLED 两路线 Array、Module 制程大致相同,Cell 制程差异较大,OLED 在 Cell 制程增加蒸镀及封装工艺,难度更高,易产生 Mura 现象,因此 OLED 更多引入光学检测设备来避免 Mura 现象发生。从用量来看,LCD 良率较高,根 CINNO,大陆面板龙头公司良率可达 97%以上,对检测设备需求较少;OLED 良率较低,根 CINNO,一般处于 65%~75%,对检测设备需求更多;相比于传统 LED, Mini LED 的芯片数量更多,在相同良率的情况下,需要更高的时间成本与设备投入,对 AOI 机台等检测设备需求量有较大提升。从设备投资额度来看,根据 OLED Industry 数据, LCD 面板检测设备占产线投资的 12%;OLED 检测设备投资约为 LCD 的 1-2 倍,即 OLED 检测设备投资额占产线的比重为 12%-24%;Mini/Micro LED 技术要求高,当前各个品牌 设备商各自运营而没有连接成整个自动化产线,需要检测设备反复检测与修补,设备投资 额度更高。从未来趋势来看,由于 OLED、Mini/Micro LED 检测设备需求提升,检测设备 逐步向检测高端化显示设备发展,公司也相应加大 OLED 和 Mini/Micro LED 等新型显示 领域电子检测系统的研发生产能力,产品结构有望持续升级。
——按检测功能分类,面板检测设备可分为功能检测设备和外观检测设备。从具体功 能来看,功能检测设备包含了信号检测设备和电气性能检测设备,信号检测系统可提供多 种信号接口并支持通道配置,为显示模组提供信号、图像等,便于快速检查出被测品缺陷, 电气性能参数测试系统包括稳压电源、电流传感器、电压传感器等,主要对电气性能参数 进行测试;外观检测设备通过光学成像的方法获得被测对象的图像,与标准模板图像进行 比较,获得检测对象缺陷。从设备投资额度来看,根据奥宝科技年报,功能检测设备/外观 检测设备分别占比 74%/26%。从未来趋势来看,由于较小元器件比例提升,对检测设备 的光学放大要求提升,机器视觉正逐渐代替人工检测,检测设备也逐步向功能检测设备发 展,同时考虑可靠性、降成本等需求,检测设备呈成套化趋势,公司积极布局 AOI 光学检 测设备等功能性检测设备,并率先在市场上推出模组段的 FD test 一体机和 Cell 段的 Cell test 一体机,都是采用 PG+Inline AOI 的搭配模式。
下游趋势:显示高清化需求带动显示技术持续升级,新型显示技术有望持续降本渗透。 按需求场景来看,显示需求分为户外、半户外及户内三大场景,不同技术分别占领不同市 场。1)户外显示:屏幕主要用到 LED 直接显示技术,技术由传统 LED 逐步向小间距 LED、 Mini LED、Micro LED 演进。2)户内显示:不同尺寸差异较大,其中大尺寸如 TV 等显示 设备由“传统 LED 背光+LCD”逐步向“Mini 背光+LCD”/Micro LED 直显演进,小尺寸 中手机 a-Si/LTPS/AMOLED 升级路径明确,而智能穿戴设备如 AR/VR 由传统 OLED 逐步 向 Fast LCD+Mini LED 演进,Micro OLED、Micro LED 为未来趋势。我们预计苹果将于 年中推出搭载 4K Micro OLED 屏幕的 MR 产品,在快速响应、高分辨率及低功耗效果上 显著优于主流 VR 产品。根据 DSCC 于 2022 年底的预测,苹果将于 2023 年推出 Micro OLED 的 MR 产品,并有望推动供应链降本打开市场空间,或将 Micro OLED 在 VR/VR 中的渗透率由 2022 年的 16%推升至 2026 年的 50%。3)半户外场景中,技术存在交叉 覆盖。整体来看,随着小间距、OLED、Mini/Micro 技术的持续发展以及显示性能的不断 优化成本下降,各类创新显示技术有望打开下游需求提升市场渗透率。
从产线设备投入看,LCD 趋缓,OLED 正当时,Mini/Micro LED、Micro OLED 正 发展。根据 CINNO,2021 年中国大陆新型显示行业设备市场规模达 1,100 亿元,其中 AMOLED、Mini LED/Micro LED 和 TFT-LCD 设备市场规模分别约约 600/271/228 亿元, 分别占比约 55%/24%/ 21%。分技术来看,据 Frost & Sullivan(转引自公司可转债募集说 明书)预计,2020-2024 年 LCD/OLED 面板出货量 CAGR 分别约为 5%/38%。LCD 领域, 未来三年仅有 2~3 条 8 代或 6 代线投建规划,存量设备更新为主要需求。OLED 领域,中 国新建及拟建的 OLED 产线已达到 20 条以上,国内 OLED 面板总投资已超过万亿元。据 Omdia 预测,到 2026 年,单看目前已公布项目,我国 OLED 面板产能有望占到全球的 49.04%,并带动配套设备国产化加速,预计 AMOLED 设备市场规模将在 2024 年到达新 的顶峰,约 866 亿元。此外,Mini/Micro 显示需求提升将带动新一轮设备资本开支增长。 从地区投入看,面板产能份额持续向大陆转移,根据 DSCC 预测,当前中国大陆面板设备 支出占全球约 74%,预计 2022-2024 年支出分别为 76.04/122.76 /111.54 亿美元,份额保 持在 65%以上。
设备空间:2022年全球/中国检测设备空间约 30/21亿美元,设备支出延后下预计 2023 年触底后回暖。目前面板显示行业对设备的需求主要体现为两个层次:1)存量设备的更 新:通常设备使用 5 年左右,2017 年左右的设备进入了存量更新阶段。2)增量设备投资 需求:新产线的投产带来大量的自动化设备需求。根据 OLED industry,对生产线的投资 中,设备投资占 60-70%,我们假设在检测设备在 OLED 设备中占比 30%,在 LCD 设备 中占比 20%。根据 DSCC 对于设备总支出及中国产线设备支出在全球占比的数据及预测, 并综合上述假设,2022 年全球/中国检测设备市场空间约为 30.1/21.1 亿美元,2022~2023 年行业景气回落下产线设备投资进度推迟,2023 年达到低点后我们预计将逐步回暖,预 计 2025 年全球和中国检测设备市场空间将回升至 17.4、12.2 亿美元。
竞争格局:Array 检测设备海外进口为主,大陆集中在 Cell/Module 段
Array 检测设备国产化率不足 10%,公司市占率约 5%;Cell/Module 检测设备国内 厂商市占超 80%,公司市占率超 20%。在 Array 制程领域,根据 CINNO Research,2021 年 Array 检测设备厂商销售额前三位分别为 HB Tech、Yang Electronic 和 DIT,国产化率 约为 8%,其中公司市占率约 5%。在 Cell/Module 制程领域,根据 CINNO Research, 2021 年 Cell/Module 制程检测设备厂商的销售额前三位分别为华兴源创、精测电子和精智 达,分别为 32%、23%、13%,CR3 合计 68%,市场分布高度集中,公司市占率为 23%, 排名第二,与华兴源创共同占据大半市场份额。
公司聚焦:立足后道拓展中、前道制程,产品结构高端化
公司立足于后道制程,不断向面板中、前道制程扩展;同时重点发力 OLED、Micro OLED、Mini/Micro LED 新型显示设备,乘风行业成长。公司为行业内少数几家能够提供 平板显示三大制程检测系统的企业,具体产品类型包括信号检测系统、OLED 调测系统、 AOI 光学检测系统和平板显示自动化设备等。未来公司将拓展 Mini/Micro LED 检测设备,在 Micro LED 微显示领域,根据公司特有的 ATE、AOI 整合的技术进行晶圆段微显示元的 AOI 检测,在模组段实现整合检测。公司下设多家子公司加快发展速度,其中:苏州精濑, 主要面向高世代 LCD 和 OLED 生产线提供全制程的智能化、自动化检测装备;宏濑光电, 聚焦于平面显示技术的研发,为苏州精赖全资子公司;武汉精立,从事 LCD、OLED 测试 系统。2022 年 2 月、11 月,公司分别设立武汉加特林、武汉精一微两个主体深耕智能和 精密光学仪器两个领域,2023 年 2 月,公司与其员工持股平台深圳精鹏共同投资成立子 公司深圳精测,进一步助力 AR/VR 相关业务发展。目前公司智能和精密光学仪器领域持 续突破,AR/VR/MR 等头显设备配套检测进展行业前列,其中 Micro OLED、光学显示模 组等配套检测已获国际知名头部客户批量订单并完成部分交付,我们看好新型显示领域公 司迅猛增强潜力。
——营收来看,2019 年信号检测系统/AOI 光学检测系统/OLED 调测系统/平板显示自 动化设备营收占比分别为16.22%/39.40%/34.94%/6.65%,2022 前三季度营收占比变为 22.29%/34.84%/18.95%/2.84%,AOI 光学检测系统成为营收主要贡献来源,信号检测系 统业务快速增长,占比+6.07pcts,主要系公司于 2019 年从模组检测系统和面板检测系统 转向信号检测系统,并由精测电子及子公司武汉精立于武汉生产并发货,同时受疫情影响 较小所致。
——毛利率方面,信号检测系统产品毛利率较高,2019~2021 年及 2022 前三季度分 别为 54.44% /56.78%/56.19%/59.28%,该产品技术含量较高,且公司掌握领先生产工艺, 在行业内仍保持技术优势;AOI 光学检测系统和 OLED 调测系统毛利率均出现下滑, 2019~2022 前三季度分别同比-7.16/-5.41pcts,该两类产品集成化程度较高,搭配的光学 模组及其他机械部件较多,毛利率下滑主要系原材料价格上涨因素及产品结构变化所致; 平 板 显 示 自 动 化 设 备 毛 利 率 存 在 一 定 波 动 , 2019~2022 前 三 季 度 分 别 为30.68%/42.84%/32.95%/34.75%,该类产品不断丰富,自动化、集成化程度提升,毛利率 波动主要系部分产品搭载了公司其他核心器件所致。与同业公司相比,公司细分产品毛利 率水平较高,其中信号检测系统毛利率高于同类产品,2020 年以来维持在 56%以上。我 们预计随着原材料价格逐渐平稳以及产品结构的不断完善,公司毛利率将维持在健康水平。
技术优势:立足 AOI 光学检测设备技术积累,延伸布局 Micro LED 微显示领域。在 关键核心器件(显示仪器仪表),通过近几年持续的投入以及孵化,公司目前已经有色彩 分析仪、成像式闪烁频率测仪、成像式亮度色度仪、AR/VR 测量仪、Micro LED 微显示多功能亮色度测量仪等多款产品投放市场,取得国外头部终端厂商和全部主流面板生产厂商 的重复批量订单,打破国外厂商在高端显示测量仪器长期垄断。在 Micro LED 微显示领域, 根据公司特有的 ATE、AOI 整合的技术进行晶圆段微显示单元的 AOI 检测,另外在模组段 能实现 Demura、Gamma、API 和 AVI 多合一的整合检测,在半成品和成品之后(AR/VR 阶段),可以对近眼显示实现色彩和视角的检测。在 Micro OLED 领域,公司可以提供从 晶圆段到模组段的全制程检测、修复设备以及关键光学仪器仪表等相关产品,应用于 Micro OLED 检测与显示调校关键光学仪器仪表等多款仪器仪表核心器件及精密压接治具等。
产品优势:公司产品布局广,产能内部细分品类丰富。公司布局的 LCD&LED 信号检 测系统、光学检测系统竞争较为激烈,竞对厂商均有布局,但对于此类产品,公司细分品 类丰富,可根据客户需求提供匹配服务,对于 LCD&LED 信号检测系统,凌云光仅集中在 点灯检测设备,精智达仅布局信号发生器,而公司在该类产品上品类布局广;光学检测系 统产品,公司品类更全,包括光学、图像外观等不同方面的检测;公司布局的触控检测设 备、老化检测设备、GAMMA 与 DEMURA 检测设备、OLED 显示检测系统、平板显示自 动化设备为公司差异化优势产品,此类产品在竞对厂商中布局较少。
客户优势:集中攻关大客户效果显著,成为持久合作伙伴,并延伸至海外知名客户。 公司以客户需求为导向,在客户新建生产线或技术升级早期阶段,通过研发的早期介入, 了解客户的个性化需求,提升产品的客户体验水平,从而抢占了部分的国内市场份额。目 前客户已涵盖中国大陆各主要面板、模组厂商,如京东方、华星光电、中国电子、深天马 等,以及在大陆建有生产基地的韩国、日本、中国台湾地区的面板、模组厂商,如富士康、 明基友达等,客户资源优势明显。公司近三年前五大客户销售金额占比稳定在 60%-75%, 2022 年前三季度占比 62%。公司也不断调整和优化客户结构,由原来集中攻关大客户逐 步转变为与大客户成为持久合作伙伴,同时增加海外客户的扩展力度。目前,公司其中 Micro-OLED、 光学显示模组(Eyecup) 等配套检测均已收获国际知名头部客户批量订 单,并完成部分交付,未来有望乘风行业趋势迅猛增长。
展望未来:紧跟下游需求升级,深入研发 Mini/Micro LED 检测技术,奠定行业领先 优势。目前国内平板检测行业的上市公司仅精测电子和华兴源创投入对 Mini/Micro LED 检 测技术的研发。公司近年来持续布局 Mini/Micro LED 检测领域,同时覆盖光学检测技术和 电学检测技术,居于行业技术前沿。据公司测算,在新建产线全面投产后公司营业收入及 净利润可达 10.51/1.76 亿元。
行业趋势:锂电设备整体升级迭代,锂电池检测设备至关重要
锂电池检测设备位于锂电池产业链中游,属于锂电池研发、制造和应用的关键环节。 按照锂电池的生产流程,锂电设备可以分为前端设备、中端设备和后端设备。1)锂电前 端设备——极片制作:针对电极制片工序,包括真空搅拌机、涂布机、辊压机和分切机等, 其中涂布机是前端设备的核心环节,浆料厚度的统一有利于扩大锂电池的容量、延长锂电 池的寿命,进而提高锂电池的良品率;2)锂电中端设备——电芯制作:覆盖电芯装配工 序,主要包括卷绕机或叠片机、电芯入壳机、注液机以及封口焊接等设备,其中卷绕机和 叠片机是关键设备,其先进性影响到电芯生产的一致性;3)锂电后端设备——电池组装: 覆盖电芯激活分成、化容检测以及组装成电池组等工艺,其中核心环节是电芯的分成和化 容,影响锂电池的稳定性。锂电池检测设备位于产业链中游,主要用于检测锂电池的一致 性、功能性、安全性和可靠性等,包括锂电池化成分容、锂电池组充放电检测、BMS 检测、 锂电池组 EOL 检测及工况模拟检测等。公司布局锂电池检测和生产设备,包括锂电池化 成分容系统、切叠一体机、锂电次视觉检测系统、BMS 检测系统等,主要涵盖锂电池生产 中段的叠片以及后段化成分容的环节。
市场空间:下游需求高增,带动锂电设备需求提升
动力电池领域:下游新能源汽车市场快速发展,预计 2025 年销量达到 1942.20 万辆, 推动动力电池厂商扩大生产,预计 2025 年出货量 470.00Gwh,进而带动锂电设备销量增 长。受益于新能源和环保等战略和政策,新能源汽车市场发展态势持续向好。根据 Frost&Sullivan 预计(转引自公司可转债募集说明书),全球新能源乘用车渗透率将从 2021 年的 9.70%增长至 2026 年的 30.10%,国内新能源乘用车渗透率将从 2021 年的 15.52% 增长至 2026 年的 37.70%。随着新能源汽车市场的快速发展,上游动力电池厂商不断扩产, 动力电池市场规模持续扩大。根据 GGII 数据统计,国内动力锂电池出货量从 2015 年的 15.70Gwh 增长至 2021 年的 220.00Gwh,2015-2021 年 CAGR=55.30%,我国已成为全 球第一大动力电池生产国家。根据 GGII 预测,到 2025 年我国新能源汽车用动力电池出货 量将达到 470.00GWh,未来 5 年 CAGR 将达到 42.50%。从具体的产能规划来看,宁德 时代、蜂巢能源、中创新航等头部车厂均有扩产计划,预计 2025 年锂电池产能规划均已 超过 500.00GWh。
储能电池领域:下游储能电池市场迅猛增长,预计 2025 年出货量达到 58.00Gwh, 促进上游锂电设备需求旺盛。受益于碳达峰、碳中和、双控等政策支持、储能电池成本的 下降以及性能的升级,储能行业商业化正加速到来,储能电池市场规模近年来持续扩大。 根据 GGII 数据,2020 年中国储能电池市场出货量为 16.20GWh,同比增长 71%,预计到 2025 年中国储能电池出货量将达到 58.0GWh,2020-2025 年 CAGR 将达到 29.06%。
竞争格局:锂电设备市场较为集中,一线厂商生产全线覆盖
锂电设备国产化率高,市场集中度高,龙头厂商基本覆盖全线。市场集中度来看,根 据 GGII 的数据,在锂电中段设备卷绕机,2018 年国产锂电卷绕机市场份额(含数码和动 力)排名前五的企业分别是先导智能、赢合科技(含雅康)、诚捷智能、吉阳、珠海华冠, 五家企业市场份额超过 90%。行业格局来看,先导智能、利元亨、赢合科技等国内锂电设 备一线公司逐渐实现锂电生产设备全线布局,并且大量导入国内外主要客户。
公司聚焦:依托两大子公司,战略合作中创新航,发展势头强劲
设立子公司武汉精能与常州精测,聚焦锂电检测设备研发与开拓。公司于 2018 年成 立子公司武汉精能,专注于新能源检测领域锂电池检测设备的开发,推动研发功率电源、 大功率电池检测技术,与武汉高校建立联合研发中心,合作开展相关实验,目前已经覆盖 宁德时代、中航锂电、比亚迪等新能源汽车龙头厂商。公司在 2019 年已取得过亿订单, 在锂电池检测设备领域实现营业收入 1,398 万元。公司于 2021 年成立子公司常州精测, 与武汉精能共同专注新能源检测业务,更好地满足公司研发设备软件开发及后续升级的需 要。公司不断加大在新能源检测业务领域的研发投入与市场开拓,力求在锂电检测设备行 业实现质的飞跃。2022年武汉精能与常州精测分别实现营收 3.24/2.47亿元,净利润0.34、 0.53 亿元。
公司锂电池检测设备种类众多,竞争力强,满足多样化市场需求。在锂电检测设备领 域,公司已研发生产包括 PACK 测试系统、BMS 测试系统、软包化成分容设备、可编程 大功率直流电子负载以及可编程交流电源等锂电检测设备,以满足新能源汽车、动力电池、 储能电池等不同客户的检测需求。未来,公司将持续推进锂电池和交直流电源及大功率电 子负载检测的技术研发和市场开拓,努力实现相关业务快速发展。
公司战略合作中创新航,客户资源与拓展能力较强,订单数量可观。从客户情况来看, 公司高度重视锂电检测设备领域客户的开发,产品已获得宁德时代、比亚迪、中航锂电等 新能源汽车龙头厂商的认可。目前,中创新航为公司主要客户,其规划 2025 年电池目标 产能将达 500GWh,并预计在 2030 年实现 1000GWh 的产能,带来旺盛设备需求。公司 与其合作历史悠久、关系密切,主要向中创新航销售电池托盘、BMS 检测系统和化成分容 设备等产品。2022 年 3 月,公司与中创新航签署了《战略合作伙伴协议》,双方在锂电 设备领域开展合作,共同研发新产品,增强彼此的竞争力;2022 年 9 月,子公司常州精 测参与中创新航香港首次公开发行认购,标志着双方的战略合作伙伴关系迈上新的高峰。 从订单情况来看,公司新能源领域在手订单数量持续增加。据公司 2023 年 4 月 14 日公告, 子公司常州新能源近日与客户签订一份《设备采购合同》,拟向其出售一套仓储物流系统, 对应总交易金额约 1.78 亿元;截至 23Q1 末,新能源领域在手订单约 4.82 亿元,同比大 幅增长。随着公司在新能源检测设备领域客户资源不断丰富、合作持续深化以及客户拓展能力不断增强,预计公司的订单数及营收将持续增加,成为新的增长点。
募投项目:子公司常州精测地理位置优越,助力公司锂电池检测领域的业务增长。公 司本次募集资金总额不超过 14.5 亿元,其中 5.3 亿元用于精测新能源智能装备生产项目, 实施主体为子公司常州精测。江苏常州是中创新航、蜂巢能源、江苏时代和时代上汽等头 部动力电池厂商的总部所在地,公司在此设立子公司常州精测,有利于进一步开拓动力电 池领域的龙头客户,利用区域优势增强自身在新能源检测领域的产品实力。常州精测目前 正在顺利建设,已开展部分生产活动,完全达产后将新增收入 14 亿以上。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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