一、DISCO:全球(qiú)半(bàn)導(dǎo)體切(qiē)磨拋設備材料巨頭
(一)專注半導體切割、研磨、拋光(guāng)八十餘載,產品布局完善
日本迪思科株式會社(DISCO Corporation)成立於(yú) 1937 年(nián),是(shì)一家專注於(yú)“Kiru(切(qiē))、 Kezuru(磨)、Migaku(拋)”技術的全球知名半導(dǎo)體設備廠商(shāng)。公司產品矩陣以切、磨、 拋為縱深,設備和工(gōng)具橫(héng)向擴張,產品主要包括:1)半導體設備:切割(gē)機、研(yán)磨機、拋 光機(jī)及其他用於半導體加工後道切(qiē)割和研磨的設備;2)精(jīng)密加工工具:切割刀片、研削 /拋光磨輪等。公司產品廣泛應用於半導體精密加工及玻璃、陶瓷等硬脆材料的切割、研 磨和拋光。
專注切磨拋技術八十餘載(zǎi),從材料延伸至設備。成立之初公司主要(yào)從(cóng)事切割(gē)刀(dāo)片和研磨 砂輪(lún)業務,隨著下遊對精度(dù)要求的提高(gāo)公司產品不斷(duàn)向超薄化發展。1968 年(nián) DISCO 推 出厚度 40μm 的 MICRO-CUT 切割輪,但由(yóu)於當時的設備即便在定製情(qíng)況下也無(wú)法完(wán)全 利用 DISCO 的超薄(báo)砂輪,公司開始自行生產設(shè)備。1970 年 DISCO 發布 DAS/DAD 切割 機,並在 1978 年研發出世界首台全自動切(qiē)割機,在此(cǐ)後的 20 多年間 DISCO 不斷擴充切 割機、研(yán)磨(mó)機品類,於 2001 年推出世界首(shǒu)台幹式拋光機(jī)和拋光輪,完(wán)成了切割、研磨、 拋光環節設備和工具立體式布局。此後公司不斷(duàn)推出新型激光切割(gē)技術(shù)、8 英寸晶圓加 工設備等,憑借產品在精度(dù)、性能(néng)和穩定性上的優(yōu)勢,DISCO 已成為全球半(bàn)導體設備巨 頭,與下遊各大半導體(tǐ)廠商(shāng)建立了廣泛的合作關係。
(二)盈利(lì)能力優異,財務風格穩健
營收(shōu)多年穩健增(zēng)長,下行周期韌性十足(zú)。下遊半導體設備、材料需求旺盛,公司多年營 收穩健增長,2017 財年-2021 財年公司營收從 1673.6 億日元增長至 2537.8 億日元,4 年 複(fù)合增(zēng)速達 11.0%。21Q3 以來全球半(bàn)導體(tǐ)需求放緩(huǎn),行業周期(qī)下行,公司季度營收同(tóng)比 增(zēng)速有所下滑,但截至最新財季 FY22Q3 公司實現收入 658.4 億日元,同(tóng)比增長 2.57%, 韌性十足。
歸母淨利潤同步增(zēng)長,盈利能力(lì)優異。公司歸母淨利潤與收入保持同步增長,由 2017 財 年的 371.7 億日元增長(zhǎng)至 2021 財年的 662.1 億日元(yuán),4 年 CAGR 15.5%。公司盈利能力優(yōu) 異,2017~2021 年淨利率水平從 2017 年的 22.2%穩步提升到 2021 財年的 26.1%,毛利率 方麵公司(sī) FY2020Q1 以來毛利率保持在 55%以上,FY2022Q2~3 毛利率(lǜ)高達 65.5%。
按產品拆分,FY2022 Q1~3 來自精密加工設備、精密加工工(gōng)具、維修和其他(tā)業務(wù)的(de)收入 分別占比約 62%、24%、9%及 6%。精密加工(gōng)設備中,切割機、研磨/拋光機分別占公司 整體收入 39%和 19%。切割機中刀片切割(gē)機占比約(yuē) 60%,激光切割機收入占比約 40%; 研(yán)磨/拋(pāo)光機中 DGP 係列(liè)通過(guò)實(shí)現研(yán)磨、拋光一體化生產效率更高,占比 57.6%。
按下遊分類,公司切割機及研磨機主要應用於半導體加工領域,來自半導體的(de)收入占比 分(fèn)別(bié)為(wéi) 93%、98%。切割機下遊應用中占比(bǐ)最高的為 IC,達 51%,光學半導體及封裝切 割分別占比 11%、7%。研磨機下遊應用中占比最高的為 IC 領域,占比(bǐ) 51%,其次為(wéi)光 學半導(dǎo)體,占比 32%。非半導體應用主要為 SAW 濾波器及其他電子元件等。
資本開支回落,經(jīng)營性現金流(liú)狀況良好。FY2018-2020 公司分別對三家工廠中的兩家設 備和工具工廠進行了擴建(jiàn),並(bìng)在 FY2021 投資 280 億日元設(shè)立了 Haneda 研發中心,資本 開支大幅增加。FY2018-2021 公司營收保持(chí)高速增長同時盈利能力(lì)持續上升,經營現金 流由 273 億日元增長至 837 億日元,為公司擴產與新建項目(mù)提(tí)供了良好的現金支撐。
二、DISCO 是半導體劃片/減薄設備(bèi)全球龍頭
(一)精密加工設備產(chǎn)品(pǐn)介紹
DISCO 是全球領(lǐng)先的半導體製造設備廠商,專注於晶圓減薄、拋光和切割領域。其業務(wù) 模式是(shì)將 Kiru(切)、Kezuru(削)、Migaku(磨)三大核心技(jì)術整合為係統(tǒng)解決方案進 行銷售,依靠設備+材料+售後服務的(de)組合拳,公司得以在半導體劃片/減薄設(shè)備市場(chǎng)取得 數十(shí)年來的絕(jué)對領先地位。公司(sī)官網在售的 54 款設備可分為(wéi)劃(huá)片和減薄兩大類別:
劃片設(shè)備(39 款):切割(gē)機(Dicing Saws)、激光(guāng)切割機(Laser Saws)、芯片(piàn)分割機 (Die Separator)、水(shuǐ)刀切割機(Water Jet Saw)
減薄設備(bèi)(15 款):研磨機(Grinders)、拋光機(Polishers)、研(yán)磨拋光一體機 (Grinder/Polisher)、表(biǎo)麵平坦機(Surface Planer)、晶圓貼膜機(Tape Mounter)
DISCO 的大部分產品已被廣泛應用於半導體(tǐ)芯(xīn)片製造工序,涉及矽片製造、晶圓製造(前 道)和(hé)封裝測試(後(hòu)道)各環節:
矽片製(zhì)造環節:DISCO 研磨機用於減薄從矽錠切割的晶圓,隨著半導體芯片變得更 薄且功能(néng)更高,減薄過程中的平麵度精度變得越來越(yuè)重要。
晶圓製造環節(jiē):DISCO 表麵平坦機是通過金(jīn)剛(gāng)石刨刀進行刨削加工,實現對(duì)延展性 材料(liào)(Au、Cu、焊(hàn)錫等),樹脂(光刻(kè)膠,聚(jù)酰亞胺等),以及其他複合(hé)材料的高精 度平坦化,可替代 CMP 的部分工序,提高生產效率(lǜ)及降低成本。
封裝測試(shì)(後道)——背麵減薄環節:DISCO 背麵研磨機用於晶圓的背麵研磨以使 其變薄(báo),同時保護正麵的電(diàn)路;損壞的層可以通(tōng)過拋光去(qù)除以提高(gāo)減薄晶片(piàn)的強度, 在(zài)此過程中 DISCO 拋光機則可(kě)大顯身手。而晶圓貼膜機是為(wéi)了處理 12 寸超薄晶圓, 特意(yì)與背麵研磨機組成聯機係統的晶圓貼膜機,針對研磨薄化後(hòu)的晶圓,可安(ān)全(quán)可 靠地實施從粘貼切割膠膜到框架上,再到剝離表(biǎo)麵保護膠膜為止的一係(xì)列工序,是(shì) 一項實(shí)現高良率薄型化技術的專用設備。
封裝測試(後道)——晶(jīng)圓切割環節:DISCO 切割機用於將晶圓切割成一顆顆(kē)獨立 的裸片(die),隨著芯片尺寸的持續微縮和性能的不斷攀升,芯片的結構(gòu)越來越複 雜,芯片間的有效空間(jiān)日益縮(suō)小,切割難度逐步提升,這對於精密切割晶圓的劃片 設備的(de)技術要求越來越高,除了(le)傳統的刀片切割之外(wài),近年來業內使(shǐ)用(yòng)激光切割(gē)技 術的比例大有上升趨勢(shì),DISCO 在此擁有充足且領先的布局。在芯片封裝在樹脂中 後,DISCO 芯片分(fèn)割機也用於將其(qí)切割成一顆顆獨立的芯(xīn)片(chip)。
(二)設備晶圓加(jiā)工精(jīng)密(mì)設備市場的王者
根(gēn)據 SEMI 數據,2021 年全球(qiú)封裝設備市場規(guī)模約 70 億美元,占全球半(bàn)導體設備市場比 例為 6.8%。劃片機在封裝設備市場份額約為 28%,2021 年(nián)全球(qiú)劃片機市場份額約 20 億 美元。而根據 Marketresearch 數據(jù),2021 年全球晶圓減薄設備市場規模約 6.14 億美元。 綜上,2021 年全(quán)球半導體晶圓劃(huá)片切割/減薄(báo)設備市場合計(jì)約 26 億美元(yuán)。 DISCO 和東京精密兩家日本企業高(gāo)度壟斷市場。2021 年 DISCO 實現營業收入 2538 億日(rì) 元,約 21 億美(měi)元,公(gōng)司 2022 財年第一季度財務報告中公布 2021 年各季度業務占比,其 中精密(mì)加工設備平(píng)均占公司營收比重約 56%,DISCO 壟(lǒng)斷全(quán)球近半數(shù)的劃(huá)片機(jī)和減薄機 市場,擁有絕對話語權,其次是東京精密。國內市場劃(huá)片設備(bèi)份額領域,ADT 公司所占 份額不(bú)足 5%,其餘絕大部分市場份額均被 DISCO 和東京精(jīng)密所占據。
(三)DISCO 高精密加工設備優勢
1、高精準(zhǔn)度技術優勢,抬高市場進入壁壘
DISCO 的(de)設備精準(zhǔn)度非常(cháng)高。切割材料(liào)的精度高達微米級,相當於將人的頭(tóu)發橫向(xiàng)切割 35次。而減薄設備可以將晶圓的背麵研磨至5µm厚度,約為日常複印機紙張厚度的1/20, 加工過後材料即呈現半透明(míng)狀,公司設備亦(yì)可將直徑為 30 cm 的晶圓的厚度變化控製在 1.5 µm 以內,這大大提高了材料的抗(kàng)斷裂(liè)性(xìng)。在過去 10 年中,DISCO 平(píng)均將其收入的 10% 用於研發,以保持其技(jì)術優勢。
2、解(jiě)決方案導向與需求定製化,增強客戶粘性
DISCO 的工程師會(huì)進行試切,並為客戶確定設備、耗材和加工方法的最(zuì)佳組合。尋求最 優應用解決方案主要(yào)是通過客戶提供的工件(加工材料)經行試切(加工測試),根據要 求的生產率、安裝空間、預算等選擇設備,並在考慮工件(jiàn)材料、要求質量等因素的情(qíng)況 下選擇精(jīng)密加工工具,經行試切。通過試切,從加工工具轉速(sù)、加(jiā)工工作台運轉速度、 切削進(jìn)水量和冷卻去除加工顆粒的溫度、供水角度等(děng)眾多項目中選擇最符合客戶要求的 加(jiā)工條件,工件固定材料和方法等。細微的環境差異,例如工件狀況、累(lèi)計加工晶圓片 數(shù)、設備安裝情況等,都(dōu)可能影響加工(gōng)結果,因此無論是在客戶考慮新(xīn)購買(mǎi) DISCO 設(shè) 備還是在老產品的效率提升時,都會經行試(shì)切。如果現有產品難以達到預期效果,將(jiāng)通 過製作原型(xíng)加工工具和/或零件來經行試(shì)切,即產生定製化需求。近年來,由(yóu)於器件結構(gòu) 複雜、die stacking 超薄化等因素,對加工的要(yào)求越來越高。因(yīn)此,這種(zhǒng)建立(lì)在(zài)提供最(zuì)優 解決方案和(hé)滿足(zú)定製化需求的配套服(fú)務加強了 DISCO 與客戶的(de)粘性。
3、深(shēn)耕利基(jī)市場穩中有進,提升耗材實力降低業(yè)績波動
根據 SEMI 和 Marketresearch 數據計算,DISCO 所從事的半導體劃片切割/減薄設備市場 規模不足 30 億美金,占全球(qiú)半導(dǎo)體(tǐ)設備市場(chǎng)比例不足 3%。當我們將市(shì)場(chǎng)數據與 DISCO 的高市占率進行比較時,很明顯公司處於(yú)利基市場,這帶來(lái)兩個優勢:首(shǒu)先,它限製了 大玩家(jiā)進(jìn)入該領域的潛在回報;其次,減少了來自客戶(hù)方麵的價格壓力(lì),利潤率得以保(bǎo) 障(公司銷售淨利率保持在 20%左右)。在半導(dǎo)體製造過程中不精(jīng)確的切割、研磨或拋光 極有可能會損壞晶圓和芯片(piàn),考(kǎo)慮到(dào)不劃算的(de)風險收益比,使得下遊客戶不會貿然在這 一低價值量環節更換供應(yīng)商。 DISCO 超過(guò)一半的收入來自精密設備的銷售,這實際上反映了下遊半導體製造客戶(hù)的資 本支出。多年來半導體行業的資本支出一直呈現周期性波(bō)動,這也導致了(le)公司設備銷售(shòu) 的起伏,而(ér)近年(nián)來,隨著耗材業務(精密加工工具和維修業務)比(bǐ)重的不斷提升,一定 程度上平衡了公(gōng)司(sī)的業績波動。
(四)技術儲備豐富(fù),引領未來發展方向
1、劃片機——激光切割設備領軍者
劃片機按照加工方式的不同可分為(wéi)冷加工的砂輪劃(huá)片機和熱加工的激(jī)光(guāng)劃片機。激光劃 片機主要分為激光燒蝕加工(gōng)和隱形(xíng)切(qiē)割兩種,DISCO 第一台激光切割設備於 2002 年發 布(bù),在(zài)這一領域亦(yì)有深度布局。 激光燒蝕加工是通過在極短的時間內將激光能量集中在微小的區域,從而使固體升華、 蒸發的加工方法。特征是:1)低熱損傷加工(gōng);2)屬於衝擊和負荷都很小的非接觸(chù)加工; 3)還可以處(chù)理(lǐ)加工難度高的硬質(zhì)工件;4)寬度在 10 µm 以下的狹(xiá)窄切割道也能加工。 在燒(shāo)蝕加工中,通(tōng)過調整激光加工的深度,可以實現“開槽”、“全切割”和“劃片”3 種(zhǒng)加工,分別適用於 Low-k 膜(mó)/氮化鋁(lǚ)/氧化鋁(lǚ)陶瓷(cí)、矽/砷化镓和藍寶石等材料 隱(yǐn)形切割是將激(jī)光聚光於工件內部,在工件內部形成改質層,通過擴(kuò)展膠膜等方法將工 件分割成芯片的切割方法。優點是由於工件內部改質,因此可以抑(yì)製加工屑的產生。適 用於抗汙垢性能差的工件;適用於抗負荷能力差的工件(MEMS 等),且采用幹式加工工 藝,無需清洗;可以減小(xiǎo)切割道寬度(dù),因此有助於減(jiǎn)小芯片間隔。
開發激光(guāng)切割(gē)的目的在於處理高性(xìng)能(néng)半導體,其(qí)與刀片切割設備並未形成競爭,是一種 場景互補(bǔ)的良性發展(zhǎn)關係,隨著近年(nián)來高性能半導體市場持續高景氣,激光(guāng)切(qiē)割設備銷 售增速更高,其占刀片切割比例已提升至 35%~40%,DISCO 作(zuò)為行業(yè)領軍者(zhě)深度受益。
2、減薄設備(bèi)——獨到的 TAIKO 工藝
公司獨創的 TAIKO 工藝,與以往的(de)背麵研削不同,在對晶圓進行研削時,將保留晶圓外 圍邊緣(yuán)部分(約 3 mm 左右),隻對圓內進行研削薄型化的(de)技術。
“TAIKO 工藝”的優點:
通過在晶(jīng)片外圍留(liú)邊:減(jiǎn)少晶片翹曲、提高(gāo)晶片強度,使得晶片使用更方便、薄型 化後的通孔插裝/配置接線頭等加工更便捷。
不使用硬基體等類似構(gòu)造而用一體構造的優點:晶片(piàn)薄型(xíng)化後需要高溫工序(鍍金屬等)時,沒有脫氣現象發生;因為是一體構造,形狀單一,可降低顆粒帶入現象。
不在外圍區域負重的優點:研削(xuē)外圍區域有梯狀(zhuàng)的晶(jīng)片更方便;崩角現象為零。
3、SiC 材料(liào)加工——全流程的降本提效
碳化矽單(dān)晶具有優(yōu)異的熱、電性能,在高溫、高(gāo)頻、大功率、抗輻射集成電子器件領域 有著廣泛的應用前景。碳化矽硬度(dù)高、脆性(xìng)大、化學(xué)性(xìng)質穩定(dìng),傳統加工方(fāng)法(fǎ)不完全適(shì) 用因此在加工過程中會出(chū)現效率降低、成本增加的現象。DISCO 創造性地采用 KABRA 技術、4 軸磨削和幹法拋光、超(chāo)聲波切割和隱形切割,分別在碳化矽片製造(zào)、器件減薄、 切割環節實現了顯著的優化效果。 碳化矽片製造:2016 年,DISCO 研發出新型碳化矽晶錠激光切片技術(KABRA),顯著 縮短加工用時,將單片(piàn) 6 寸 SiC 晶圓的切割時間(jiān)由 3.1 小時大幅縮短至 10 分鍾,單位 材料損耗降低 56%,晶圓產量提升 1.4 倍。同時新技術可抑製晶圓起伏,無需研磨操作。
碳(tàn)化器件減薄:碳化矽斷裂韌性較低,在(zài)薄(báo)化過程中易開裂,導致碳化矽晶片的(de)減薄非 常困難。DISCO 通過 4 軸磨削提高生產率,通過幹(gàn)法拋光提高質量。
碳化器件切割:超(chāo)聲波切割提高處理速度和(hé)質量、減少韌性材料的(de)毛(máo)刺;隱形切割無需 清洗,且有助於減小芯片間隔。
三、金剛石工具廣泛應用於(yú)半導體切磨拋,八十餘載構築 DISCO 龍頭地位
(一)金剛石工具為半(bàn)導體加工關(guān)鍵耗材,DISCO 為行業龍頭
金剛石工具廣泛應用於半導體各加工環節。金(jīn)剛石工具是指以金(jīn)剛石及其聚(jù)晶複合物為 磨削單元,借助(zhù)於結合劑或其它輔助材料製成的具有(yǒu)一定形(xíng)狀、性能和用途的製品,廣泛 應用於半導體、陶(táo)瓷、玻璃等硬脆材料的磨削、切割、拋光加(jiā)工。半導體加工領域常見 的金剛(gāng)石(shí)工具有(yǒu)研(yán)磨/減薄砂輪(lún)、切割刀片、CMP 鑽石(shí)碟、電鍍金(jīn)剛線等。
在半導體的前道加工工序中,金(jīn)剛石(shí)工具用途包括:(1)切割:包括晶棒截斷與切片。 電鍍金剛石(shí)帶鋸或內(nèi)圓切割片均(jun1)可用於晶棒截斷,但內圓或外圓切割效率低、材料損(sǔn)失 率大(dà)、加工質量低,故(gù)目前多采用金剛石帶鋸來切割晶棒。晶(jīng)棒切片的(de)方法主(zhǔ)要(yào)包括內 圓切割和線切割,線切割相較內圓(yuán)切割具有效率高、切割直徑大及(jí)鋸痕損失小等優點, 目前(qián)矽基半導體主要使用磨(mó)料線鋸切割加工方式。(2)研(yán)磨與拋光:包括晶棒(bàng)滾圓、晶 圓片(piàn)表麵研磨、晶圓片邊沿倒(dǎo)角與磨邊,不同的研(yán)磨區域所需的研磨砂輪形狀和厚度等 參數(shù)不同。
在半導體的後道加工工(gōng)序中(zhōng),金剛石工(gōng)具主要用(yòng)於 CMP 修整器、背麵減薄及劃片。
CMP 是(shì)半導體矽片表麵加工的關鍵技術之一,CMP-Disk(鑽石碟)是 CMP 過程重要 耗材。CMP(化學機械拋光)是半導體先進製(zhì)程中(zhōng)的關(guān)鍵技術(shù),伴隨製程節點不斷(duàn)突破 已成為 0.35μm 及以下(xià)製程不可或(huò)缺的平坦化工藝,關乎著後續工藝良率。CMP 采用機 械摩擦和化學腐蝕相結合的工藝(yì),與(yǔ)普通的機械拋光相比,具有加工成本低、方法簡單、 良率高、可同時(shí)兼顧全局和局(jú)部平坦化等特點(diǎn)。拋光墊表麵的溝(gōu)槽起著分(fèn)布拋光液和排 除(chú)廢液的作用,拋(pāo)光墊的表麵粗糙度和平整度直接影(yǐng)響著 CMP 結果(guǒ)。拋光墊在 CMP 過 程中易老化、表麵溝槽易堵塞,從而(ér)使拋光墊失去拋光的作用。此時需(xū)要 CMP-Disk 修 整(zhěng)拋光墊的表麵,使拋光墊(diàn)始終保持良好的拋光性能,修(xiū)整(zhěng)器起著(zhe)去除拋光墊溝槽內廢(fèi) 液、提(tí)高拋(pāo)光墊表麵粗糙度和改(gǎi)善拋光墊平麵(miàn)度的作用,因此 CMP-Disk 的性能直接影 響晶圓表麵全局(jú)平坦化的效果。
劃片刀是封(fēng)裝環(huán)節重要材料。切割晶(jīng)圓(yuán)主要有激光切割及機械切割(劃片(piàn)刀切割)兩種 方法,由於(1)激光(guāng)切割不能使用大功率以免產生熱影(yǐng)響區(HAZ)破壞芯片;(2)激 光切割設備非常昂貴(通常在 100 萬美元/台以上);(3)激光切(qiē)割不能做到一次切透(tòu)(因 為 HAZ 問題),因(yīn)而第二次切割還是用劃片刀來(lái)最(zuì)終完成,故劃片刀在較長期內仍將是 主流切割方式。劃(huá)片刀一般由合成樹脂(zhī)、銅、錫、鎳等作為(wéi)結合劑與人(rén)造金剛石(shí)結合而 成,主要分為帶輪轂型(硬刀)及不帶輪轂整體型(軟刀)兩大類,適用於加工不同類型(xíng)材質的芯片及(jí)半導體相關材料。
劃片(piàn)刀和減薄(báo)砂輪是半導體晶圓加工所用的主要金(jīn)剛石工具。根據軒闖等的論文《半導(dǎo) 體加工用金剛石工具現狀》,國內半導體用金(jīn)剛石(shí)工具市場中減薄砂輪、劃(huá)片刀分別占比(bǐ) 26.5%、55.0%。 國內半導體金剛石工具市場規模約 30 億元。根據上海新陽公告,2018 年(nián)國內晶圓劃片 刀年需求量為 600-800 萬片。根據 IC insights 及 Knometa Research,2018-2021 年(nián)中國大 陸晶圓產能複合增速約 9.6%,因晶圓劃(huá)片刀屬消耗(hào)品,假設(shè)晶(jīng)圓劃片刀需求量複合增速 與同期中國大(dà)陸的晶圓產能複合增(zēng)速保持一致,計算得 2021 年我(wǒ)國晶圓劃(huá)片刀年需求量 為 864-1152 萬片,取中(zhōng)值為 1008 萬(wàn)片;按(àn)每片 160 元計算,2021 年(nián)國內晶圓(yuán)劃片刀(dāo)的 市場規模約為 16 億(yì)元(yuán);根據劃片刀在國內半導體用金剛(gāng)石工(gōng)具的占比為 55%,得到(dào) 2021 年(nián)國內(nèi)半導體用金剛石工具的市場規模約 29.3 億元,減薄砂輪的市場規模約為 7.8 億元。
根據 QYResearch 數據,2020 年全球 CMP 拋光墊修整(zhěng)器的市場規模約 15 億元,預計 2026 年將達到 18 億元,年複合增長率 3.1%。其中中國台灣地區(qū)是 CMP 修整器最大市場,占 比約 22%,接下來依次為韓國、中國大陸、日本,分別占比 21%、15%和 14%。
劃片刀、減薄砂輪市場(chǎng) DISCO 一枝獨秀。目前國際巨頭占據了劃片刀、減薄砂輪市場(chǎng) 的絕對份額,根據《半導(dǎo)體加工用金剛石工具現狀》,中(zhōng)國約 90%的半導體加工用劃片刀 和減薄砂輪來自進口,高端半導體加工企業所用金剛石工具(jù)基本上被國外產品壟斷(duàn)。國 外半導體用金剛石工具廠(chǎng)商主要包括日本 DISCO、日本旭金剛石、東京精密、韓國二和 (EHWA)及美國 UKAM 等(děng),其中 DISCO 產品性能更為領先,在晶圓劃片(piàn)刀和減薄(báo)砂輪市 場具有絕對份額。2021 財年 DISCO 來自中國大陸地區的收入為 49 億(yì)元,假設其中耗材 的占比與公司總體業務中耗材的占比 23%一(yī)致,則 2021 年 DISCO 在中國大陸的劃片刀 和減薄砂輪營收約 11 億元,在中國大陸 23.8 億元的市場中占比 47%。
我國對超硬材料的研究起步較晚,在部分領域(yù)的國產金剛石工具性能已達到進口水平, 如晶棒剪(jiǎn)裁、晶棒滾(gǔn)圓、晶圓倒(dǎo)角與開槽以及晶片研磨工藝中的金剛石工具已能自給。 但由於晶(jīng)圓減薄及劃片技術要求(qiú)更高,國內減薄砂輪(lún)與劃片刀產品與國外(wài)差距(jù)較大。減(jiǎn) 薄砂輪方麵,中國砂輪企業股份有限公司(中國台灣)、鄭州三磨所、三超新材等均(jun1)有布 局;劃(huá)片刀方麵近(jìn)幾年鄭州三磨所、上海新陽、三超新材已有相(xiàng)關產品量產;CMP-Disk 產品布局廠商較(jiào)少,主要為三(sān)超新材。
(二)半(bàn)導體切磨拋材料精度要求高,DISCO 八十餘載立體式布局構築龍頭地位
Disco 從 1937 年成立之初即從事半導體切磨拋材料,經過(guò)八十(shí)多年深耕,公司在(zài)切磨(mó)拋 材料上憑借深厚產業經驗、完(wán)善產品矩陣、設備(bèi)+材料協同布局、全(quán)民創業企業文化構築(zhù) 行業龍頭地位。
1、產品布局完(wán)善
劃片加工要求高,DISCO 產品矩陣全、精度高主(zhǔ)導劃片刀市場。半(bàn)導(dǎo)體材料具有硬度大、 脆性高、斷裂韌性低(dī)的特點,劃片中若出(chū)現(xiàn)崩裂問題(tí),將使芯片報廢;此外晶圓劃片還(hái) 要求刀片具(jù)有切縫小、蛇(shé)形(xíng)小及加工質量穩定(dìng)等特點。DISCO 針對不同的加工條件、加 工質(zhì)量標準對劃片刀金剛石粒度、金剛石密(mì)度(集中度)、結合劑強度等參數進行(háng)多樣化(huà), 並針對難切割材料、高速、深切、倒角切割(gē)等特殊加工條件研發(fā)解決方案,形成了完善(shàn) 豐富的產品組合,被加工(gōng)材料覆蓋完善。由於產品精度高、加工質(zhì)量(liàng)穩定(dìng)、加工(gōng)效率高, DISCO 目前(qián)占(zhàn)據全球劃片刀市場主要份額。
立(lì)體式(shì)布局減薄砂輪。晶圓背麵減薄後會產生應力和翹曲,如果應力過大(dà)將延(yán)伸到(dào)正麵 的(de)組件區域,由背麵減薄所產(chǎn)生的應力和變(biàn)形會影響後續工藝的良率;因此通常在背麵 減薄(báo)後進行拋光、濕式\幹式刻蝕或退火消除損傷層(céng),這會使成本或工藝時間增加。DISCO 具有(yǒu)豐富的研磨輪產品,其中(zhōng) GF01、Poligrind/UltraPoligrind 等係列通過使用特殊結合劑 或超細磨粒,減小了減薄產生的應力,簡化後(hòu)續的消除損傷工藝。此外(wài) DISCO 研發了不 需要(yào)使用研磨劑(jì)的幹式拋光輪(lún)使(shǐ)後續拋光工藝更為簡便。
2、設備+材料協同優勢
設備+材料協同布局。除金剛石工具自身的性能和質量外,高質(zhì)量的金剛石工具精密加工 還需要設備、工藝等的相互協(xié)調配合。以晶圓劃片刀為例,刀片固定在劃片機主軸(zhóu)上並 以非常高(gāo)的速度旋轉,轉速通常在每分鍾 10000 至 60000 轉。主軸轉(zhuǎn)速是影響(xiǎng)切割效果、 晶圓(yuán)崩邊(biān)發生率(lǜ)、刀片壽命的重要(yào)因素,因此在切割時必須對(duì)被切割材料(liào)、刀片規格、 設備(bèi)主軸(zhóu)轉速、加工質量標準進行平(píng)衡選擇。DISCO 的(de)精密(mì)加工設備品類(lèi)豐富並處於市 場(chǎng)主(zhǔ)導地位,這(zhè)有助於其快速準確(què)地針對客戶設備和(hé)加工條件供應加工耗(hào)材,同時獲取 積累客戶生產中設備與耗材(cái)運行數據進行(háng)產品優化及升級,並(bìng)以最快的(de)速度把握耗(hào)材發展趨勢。
3、優(yōu)異企業文化
企業文化獨特,“全(quán)員創業體製”激發經營創新活力。2003 年 DISCO 開始在部門間實行 一(yī)種特別的管理會計製度“Will 會計”,“Will”類似於公司內部的虛擬貨幣,用於衡量 日常工作中無法量化的工作績(jì)效的(de)價值和投入成本,如銷售部門需在客戶取消產品訂(dìng)單(dān) 時向製造部門支付 Will 罰款。部門間的 Will 製度有(yǒu)助於各(gè)部(bù)門進行詳細的損益管理,同 時優化總體利潤。2011 年 DISCO 將該製度擴展到(dào)員工個人(rén)層麵,員工可以自由選擇(zé)自己 的工作,Will 價值則反映了一項工作在員工看(kàn)來具有的必要性和重要(yào)性;同時員(yuán)工可以 使用 Will 對新項目(mù)進行(háng)投資集資,員(yuán)工的個人(rén) will 值將會與約 10%的半(bàn)年度獎金掛鉤。 通過建立 Will 製度,DISCO 有效減少了不必要的工作,強化(huà)了員(yuán)工的成本意識,同時為 員工提供了主(zhǔ)動創新創業創造收益的空(kōng)間,使曆(lì)史悠久和規模龐大的公司保持活力。
4、積極擴產應對需求增(zēng)長
積極擴產應對需求增長。DISCO 目(mù)前擁有三家生產工廠,其中兩家(jiā)位於日本廣島縣(xiàn)吳市(shì), 生產設備和工(gōng)具,另一家位於長野縣茅野(yě)市,主要(yào)生產設備。受益於下遊需(xū)求旺盛,DISCO 現有三家工(gōng)廠持續處於滿載運行狀態。因新(xīn)能(néng)源車、功率半導體需求(qiú)旺盛(shèng),2023 年 1 月 DISCO 表示擬將(jiāng)現有的切割/研磨工具、設備的產能提高約四成,計劃投資約 400 億日元 於 2025 年在茅野市工廠附近建設一座新工廠,其產能為(wéi)茅野工廠的 2 倍。本次擴產體現 了公司對中(zhōng)長期內半導體需求的信心,有助於公司保持全球領先地位。
(三)投資分析(xī)
1、三超新材:半導體材料裝備&光伏金剛線新銳進入新一輪成長(zhǎng)期(qī)
金剛石超硬材料平台型公司,立體式布局光伏&半導體業務。公司自 1999 年成立以(yǐ)來專 注於金剛石(shí)超硬材料研發、生(shēng)產與(yǔ)銷售,產品包括金剛線(xiàn)、金剛(gāng)石砂輪類產品等。公(gōng)司 經過 20 多年發(fā)展形成了光伏+半(bàn)導體雙輪驅動格局:光(guāng)伏領域公司(sī) 2011 年即開始小批量 銷(xiāo)售(shòu)電鍍金剛線,是(shì)國內第一批實現金(jīn)剛線國產替代的廠家;半導體領域公(gōng)司圍繞金剛 石超硬(yìng)材料在半導體上的應用(yòng)布局了砂輪(lún)(倒角砂輪(lún)/背麵減薄砂輪)、劃片刀(樹脂軟 刀(dāo)/金屬軟刀/電鍍軟(ruǎn)刀/硬刀)、CMP-Disk 等產品(pǐn)線,同時引入外部團隊加強在半導體切(qiē)、 磨、拋設備上布局。
圍繞(rào)切、磨、拋工(gōng)藝(yì),內(nèi)生豐富半導體減薄耗材,外延布(bù)局半導體減薄設備。公司 2015 年開始布局半導體切磨拋耗材,目(mù)前已突破背麵減薄砂(shā)輪(lún)/倒角砂輪/軟(ruǎn)刀/硬刀/CMP-Disk 等耗材,幾條主要產(chǎn)品線在日月光、長電、華天、華海(hǎi)清科、中芯晶元等主要客(kè)戶(hù)逐步 驗證和起量,國產化(huà)進度位居國內前列。半導體設備方麵,公司通過(guò)引進外部團隊(duì)、成 立南京(jīng)三芯加快布局,根據公司調研公告 2023 年(nián)上半年矽棒開方磨倒一體機、矽片倒角 機、背麵減薄機三款樣機將陸續推出。 光伏金剛線需求旺盛疊加(jiā)公司產能擴(kuò)充進入快速成長期,鎢絲線有望彎(wān)道超車。公司自 主設計(jì)金剛線加工(gōng)產線(委(wěi)外(wài)加工),提(tí)升生產效率和質量,構築技術壁壘;客戶(hù)方麵公 司深度綁定宇澤、晶澳、協鑫,並(bìng)導入高景、時創等客(kè)戶,金剛線供不應求(qiú)。應對旺盛 需求公司積極擴產,22 年光伏用細線產能約 100 萬 Km/月,預(yù)計 23 年 3 月新增 150 萬 Km/月(yuè)產能,至 23 年底公司產能有望達到 400 萬 Km/月。此外(wài),公(gōng)司(sī)在鎢絲金剛線(xiàn)布局 較好,在新賽道有望實現彎道超車。
董事長擬全額(é)認購定增彰顯對公司發(fā)展的信心。公司擬實施“年產 4100 萬公裏超細金剛 石線鋸生產項目(一期)”,募集資金不超 1.2 億元,達產後(hòu)將(jiāng)形成年產 1800 萬公裏矽切片線產能,預計具有良好的經濟效益。董事長鄒(zōu)餘耀擬以現金(jīn)方式全額認購定增,彰顯 對公司發展信心。
2、國機精工:半導體超硬材料工具國內領先,培育鑽石(shí)打開新成長曲線
背靠國機集團,軸研所+三磨所(suǒ)雙輪驅動。公(gōng)司成立於 2001 年,隸屬於世界 500 強中國 機械工業集團有限公司(國機集團),是(shì)其精工業務的拓展平台、精工人才的聚合平台和 精工品(pǐn)牌的承載平台。公(gōng)司核心業務(wù)包括:1)軸承業務:運營主體為軸研所,主要產品 包括以航天軸承為(wéi)代表的特種軸承和精密機床軸承(chéng)等民品軸承。軸研所是我國軸承行業 唯一的綜合性(xìng)研究(jiū)開發機構,聚(jù)焦於軸(zhóu)承行業高、中端產品,以綜合技術實力(lì)強而知名(míng), 其航天領(lǐng)域特種軸承(chéng)處於國內壟斷地位。2)磨料磨具(jù)業(yè)務:運營主體為鄭州三磨所,聚(jù) 焦於(yú)超硬材料製品、行業專用生(shēng)產和檢測設備儀器的生產、研發和銷售。三磨所成(chéng)立於 1958 年,曾(céng)研(yán)發出(chū)中國第一顆人造金剛石和立方氮化硼(péng),並開發了一係(xì)列填補國內空白 的超硬材料製品、行業專用生產和檢測設備儀器,是中國超硬材料行業的引領(lǐng)者、推動 者。
半導(dǎo)體(tǐ)超硬材料工具優勢顯著,國產替代需求驅動成長可期。公司用於(yú)半導體領域的(de)超 硬材料製品主(zhǔ)要包括半導體封裝用超薄切割(gē)砂輪和劃片(piàn)刀、晶圓切割用劃(huá)片刀、磨多晶 矽和單晶矽砂輪等,應用材料涵蓋半(bàn)導(dǎo)體矽晶圓、化合物半(bàn)導體晶圓(GaAs、GaP 等(děng))、 第三(sān)代半(bàn)導體碳化矽等。在芯片加工領域(yù),公司產品對標國外公司同類產品並與之競爭。 公司生產的劃(huá)片刀具有精度高、壽命(mìng)長、強度高等特點,減薄砂輪可替代進口產品,在(zài) 日本、德(dé)國、美國、韓國及國產磨床上穩定使用,砂輪磨削性能優越(yuè),性價比高。憑借 在(zài)產品性能上的優(yōu)勢及(jí)優於國外公司(sī)的服務和交(jiāo)貨期,三(sān)磨所半導體加工工具已進入華 天科技、長電科技、通富微電、日月光(guāng)、賽意法等知名封測廠商供應鏈。近年(nián)來(lái)中國(guó)大 陸半(bàn)導體的封(fēng)測產能不斷擴張,切割機、刀片等關鍵設備與耗(hào)材類產品需求客(kè)戶對國產 化的自主(zhǔ)可控提出了更高的要求,公司半導體劃片刀/研磨砂輪產品成長可(kě)期。
培育鑽石及相關(guān)設備貢獻全新利潤增長點。大單晶金剛石在培育鑽石、散熱材料、汙水 處理電極、光學窗口片、半導體材料等(děng)方麵具有潛在廣闊的(de)應用前景,國內在其核心生 產技術 MPCVD 關鍵裝備的自主開發、沉積(jī)麵積、金剛石尺寸、缺陷密度、熱性能等重 要(yào)性能(néng)指標上(shàng)與國外仍存(cún)在較大的差距。公(gōng)司於2016年8月立項實施新型高功率MPCVD 法大單晶金剛石項目,截至目前已(yǐ)建成年產30萬片MPCVD法大單晶金剛石生產線。2022 年 12 月,公司擬通過定向(xiàng)增發募集 1.98 億元新增自製 MPCVD 設(shè)備建設(shè)寶石(shí)級大單晶 金剛石生產(chǎn)線(xiàn)和第三代半導體功率器件超(chāo)高導熱(rè)金剛石材料生產(chǎn)線各一條,將成為國內 領先的 MPCVD 法大單晶金剛石材料科研生產基地,同時(shí)公司生產目前培育鑽石主要(yào)方 法高溫高(gāo)壓法設(shè)備六麵頂壓機,並計劃(huá)在 2022 年實現產能(néng)翻倍。目前培育鑽石行業處於 供不應(yīng)求狀態,與培(péi)育鑽石相關的設備和培育鑽石已成為公(gōng)司新的(de)利潤增長點。
3、光力科技:半導體劃片設(shè)備國(guó)內領軍者,內生外延破局海外壟斷
三次海外並購(gòu)整合優質資(zī)產,戰(zhàn)略(luè)布局半導體劃片裝備領域(yù)。公司是全球排名第三中國(guó) 第一(yī)的半導體切割劃片設備企業,同時也是全球行業內僅有的兩家既能(néng)提供(gòng)切(qiē)割劃片量 產設備、核心零部件——空氣(qì)主軸、又有刀片等耗材的企業之一。公司上市後(hòu)把握國際 並購的(de)戰略機遇期,通過對世界領先半導體設備及高端零部件企業(yè) LP、LPB、ADT 的收 購(gòu),奠定了公司在半導體後道封測裝備領域強大的競爭和領先(xiān)優勢(shì),並用數年時間(jiān),對 技術引進、消化吸收和再創造,實現了高端半導體(tǐ)劃片切(qiē)割設備(bèi)的國產替代(dài)。目前公司 已投放(fàng)市場(chǎng)的國產化產品主要有全(quán)自動(dòng)雙軸晶圓切割劃片機-8230、半自(zì)動雙軸晶圓切割劃片機-6230、半自(zì)動單(dān)軸切割劃片機-6110、全(quán)自動 UV 解膠(jiāo)機、自(zì)動切割貼膜機、半自 動晶圓清洗(xǐ)機等半導體封裝設備和輔助設備,這些具有國際水(shuǐ)準的半導體設備廣泛應用 於矽基集成電路和功率半導體器件、碳化矽、MiniLED、氮化镓、砷化镓、藍寶石、陶 瓷、水晶、石英、玻璃等許多電子元器件材料的劃切加(jiā)工工(gōng)藝中,其(qí)中半自動單軸切割 劃片機(jī)-6110 是麵向第三(sān)代(dài)半導體材料的高端切割設備。
具備強大全球競爭實力,為國產替代奠定堅(jiān)實基礎。公司(sī)全資子公(gōng)司英國 LP 公司擁有 50 多年的技術和行業經驗,在(zài)加工超薄和超厚半導體器件領域具有全球領先優勢;LPB 公(gōng)司產品高性能高精密空氣靜壓主軸、空氣動壓主軸、空(kōng)氣導軌、旋轉工作台(tái)、精密線 性導軌和驅動器技術一(yī)直(zhí)處於業(yè)界領先地位。公司控股子公司 ADT 公司已有多年的半 導體劃片機等設備製造與運營經驗,ADT 公司的軟刀(dāo)在業(yè)界(jiè)處於領先地(dì)位,在半導(dǎo)體切 割精度方麵(miàn)處於行業(yè)領先(xiān)水平,其自主研發的劃片設備最關鍵的精密(mì)控製係統可以(yǐ)對步 進電機實現低至 0.1 微米的控製精度(dù)。ADT 公司具備(bèi)按照客戶需求提供定製的刀片和 微調特(tè)性的工程資源,能夠為客戶(hù)提供量身定製的整體切割解決方案。通過收購(gòu)兩個(gè)英 國半(bàn)導體公司和以色列(liè) ADT 公司,使得光力科(kē)技在半導(dǎo)體後道封(fēng)測裝備(bèi)領域擁有(yǒu) LP、 LPB 及 ADT 多年積累的技術及經驗(yàn),卡位優勢突出,在此領域具有強大(dà)的競(jìng)爭優勢, 為國產替(tì)代奠定了堅(jiān)實的技術基礎。
自主研發能力卓絕,強強聯手加速突破。位於中國鄭州的全資子公司光力瑞弘(hóng)是(shì)公司(sī)半 導(dǎo)體領域業務的實施主體,是公司半導體業務板塊在(zài)中國的研發中心、生產製造中心, 全力推進技術引進和國產化。公司高度重視研發投入(rù),研(yán)發(fā)費用率常年高於 10%,短短 幾年(nián)時間(jiān)開(kāi)發了 8230、6230、6110 等一係列國產切割劃片機,其中 8230 作為一款行業 主流的 12 英寸全自動雙軸切割劃片機性能處於國際一流水平,已經進入頭部封測企業(yè) 並(bìng)形成批量銷售,成功實現了(le)高端切割劃片設備的國產替代。同時鄭州研發團(tuán)隊(duì)亦與以 色列團隊一道共同研發新的激光切割(gē)機(jī),公司劃片機產品線日趨完善。鄭州航空港區的 新生產基地占地 178 畝(mǔ),建成(chéng)後將成為公司半導體方麵的全球研發、生(shēng)產、技術服務中 心,將為封測行業最(zuì)為集中的中國和東南亞地區(qū)提供一流的產品與服務。
