晶盛机电1

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【第一篇是晶盛机电,写于22年初。之前基本上没有了解过光伏,后面也没有再系统看过,属于命题作文,写了大概两周。最后按订单算的业绩也没有算对,大概是因为中环的几笔订单没有规定时限。

当时觉得光伏没有锂电好是因为光伏最终是面向B端,感觉不如终端是C的新能车有议价权,当然现在看新能车也基本上没有了。写这个有几个好处,一是领域比较多,sic、igbt类新能源半导体有初步的认识;二是设备类企业,后面写机床、机器人一类的也有积累;三是提到了光伏的某些环节可能会过剩,开始着重关注锂电的相关问题。图多就不一个个往上放了】

一、公司简介

1.发展历程

2006年公司前身上虞晶盛机电工程有限公司成立,开始研发半导体晶体硅生长设备。

2007年研发出国内首台全自动单晶硅生长炉, 并于当年实现批量销售。 同年,子公司慧翔电液成功开发出单晶硅生长炉全自动控制系统。

2008年公司成功研制出国内规格最大的全自动直拉式单晶硅生长炉,结束了长期以来大规格单晶硅生长炉设备依赖国外进口的历史。

2009年切入光伏长晶设备领域。

2010年公司整体变更为股份有限公司,并于 2012 年在深交所上市。

2013年设立晶环电子,从事蓝宝石晶体材料业务,开始进军蓝宝石领域。

2018年拓展半导体材料业务,半导体级石英坩埚投产。

2020年切入第三代半导体碳化硅(SiC)。

目前公司围绕硅、碳化硅、蓝宝石三大主要半导体材料开发出一系列关键设备,并适度延伸到材料领域。

在硅材料领域,公司开发出了应用于光伏和半导体领域两大产业的系列关键设备,包括全自动晶体生长设备(直拉单晶生长炉、区熔单晶炉)、晶体加工设备(单晶硅滚磨机、截断机、开方机、金刚线切片机等)、晶片加工设备(晶片研磨机、减薄机、抛光机)、CVD设备(外延设备、 LPCVD设备等)、叠瓦组件设备等;

在碳化硅领域,公司的产品主要有碳化硅长晶设备及外延设备;

在蓝宝石领域,公司可提供满足LED照明衬底材料和窗口材料所需的蓝宝石晶锭、晶棒和晶片。

同时,公司还建立了以高纯石英坩埚、抛光液及半导体阀门、管件、磁流体、精密零部件为主的产品体系以配套半导体关键零部件、辅材耗材方面的需求。

2.股权结构

公司核心团队出身浙大系,实际控制人为董事长曹建伟、董事邱敏秀。公司现任董事长曹建伟为浙江大学工学博士,邱敏秀曾任浙江大学机械电子控制工程研究所教师、实验室主任、副所长、机械与能源工程学院党委书记、晶盛机电第一届及第二届董事长。

公司成立之初,邱敏秀带领由博士、硕士组成的技术团队来到上虞杨浦,从此走上了专业开发与制造全自动单晶生长炉的快速发展之路。邱敏秀为曹建伟的博士生导师,并与其子女何俊、何洁为一致行动人。

公司控股股东为绍兴上虞晶盛投资管理咨询有限公司,持股比例为48.28%。其中曹建伟持股26.78%,邱敏秀及其子女合计持股32.29%。此外,邱敏秀直接持股 2.97%,曹建伟直接持股 2.77%,何俊直接持股 0.66%。

总体上看,曹建伟合计持股比例为15.7%,邱敏秀家族合计持股比例为19.2%,两位实控人合计持有公司34.9%的股权。

此外,邱敏秀之子何俊,现任公司董事、总裁,加入晶盛机电任高管有十年时间。2010年11月至2016年12月任公司董事、副总经理,2016年 12 月至今任公司董事、总裁,1969年出生,大专学历,工程师。邱敏秀之女何洁未出任公司职务。

公司的股权结构及实控人关系较为独特。邱敏秀1945年生人,目前年近八旬,2016年卸任董事长。现任董事长曹建伟曾任公司总经理,2016年升任董事长后由邱敏秀之子何俊接任,且邱敏秀家族整体持股占比高过曹建伟,双方也并未签署一致行动人协议,不像隆基。但考虑到均在公司任职十年以上,两方实控人之间合作没有出现问题,目前尚无需担忧。

公司子公司众多,覆盖单晶炉、石英坩埚、蓝宝石等业务:

求是半导体、上虞晶研、晶创智能、中环领先等企业主要从事半导体领域相关业务。

2021年3月,晶鸿精密与日本的普莱美特株式会社共同成立了绍兴普莱美特,打造半导体核心精密真空阀门部件国产化基地。

美晶新材料主要进行半导体耗材石英坩埚的开发、制造、销售,2021年3月其在内蒙古成立了全资子公司内蒙古鑫晶新材料,主要从事石英坩埚产品、石英晶体的开发、制造和销售。

内蒙古晶环、晶瑞电子、宁夏鑫晶盛主要从事蓝宝石领域相关业务;浙江科盛主要进行光伏设备及元器件开发;中为光电、霍克视觉等主要助力公司布局工业 4.0 领域;晶盛四维、晶盛星河等主要从事配套软件开发

设立的子公司以研发和辅材为主,大部分业务仍放在母公司。晶环电子主要执行公司的蓝宝石业务,100%控股。

另外,21年12月,晶盛机电任命前中芯国际董事长周子学为独立董事。

3.业务概览

公司的业务主要分为四项,晶体生长、智能化加工、设备升级改造以及蓝宝石材料。晶体生长及智能化加工均包含光伏和半导体两个下游领域,具体占比未披露,从未完成订单来看,绝大部分都是光伏设备。

(截至 2021 年 9 月 30 日,公司未完成晶体生长设备及智能化加工设备合同总计 177.60 亿元,其中未完成半导体设备合同 7.26 亿元,占比4.1%。21年中报、一季报占比都在5%。)

晶体生长设备制造业(含晶体生长、加工及服务)是公司的主营业务,常年维持在90%以上。

公司的营收及净利受行业整体气候的影响,增速有明显波动,但在行业低谷期仍保持正增长。

2017年由于新增指标的释放,光伏行业进入爆发期,光伏月度并网量连续 5 个月涨幅超过 200%。2018年“531”政策,国家发改委、财政部、国家能源局联合发布《关于2018年光伏发电有关事项的通知》,叫停普通地面式光伏电站,控制分布式光伏规模,降低补贴力度,直接导致国内新增光伏装机容量的大幅下滑,2018年我国新增装机量仅 44.26GW,同比下跌16.58%。2019H2 光伏行业出现回暖,光伏建设规模超市场预期。同时,海外市场需求持续增长,出口数量保持高速增长,531以来的行业低潮逐渐过去,政策转向积极,平价上网进程加速。

22年1月,公司预计2021年实现归母净利润15.8-18.4亿元,同比增长84.11%-114.41%,上年同期为8.58亿元,按中值计算净利润同比翻倍。Q4净利润中枢值约6亿元,同比增长79.36%,环比增长17.64%。预计12月疫情(停产两周)对于Q4业绩确认未产生影响。

二、行业分析

行业分析主要按下游领域分类展开:

1.光伏:硅片环节竞争格局恶化,关注硅料价格下行影响

光伏设备包括四大类:硅料设备、硅片设备、电池设备、组件设备。其中在硅片环节价值量最高,约2亿/GW,这其中大部分价值量都由单晶炉占据,为1.2亿/GW。切片机对应单晶炉的价值量为1:7,市场空间不如单晶炉,但是是仅次于单晶炉价值量的核心设备。

1)新增装机

2021年是硅片扩产大年,截至2021年底硅片行业名义产能近400GW,2022年继续保持扩张态势,预计新增产能170GW。但各家的规划产能能否落地,以及22年会否出现产能的淘汰都存在疑问。

随着行业景气度转暖,众多新进入者选择了扩产周期相对较短的硅片环节。2021年高景、双良、上机数控等硅片新玩家开启大规模扩产打破以往硅片环节隆基、中环双寡头的格局。

(受硅料紧缺影响,隆基下调开工率,二线企业扩产较多,依旧高价拿料,硅片格局恶化。同时,由于单晶硅片技术扩散和外溢,隆基与其他企业盈利差距收缩。)

按照CPIA的预测,在2021年全球新增光伏装机150-170GW,国内新增光伏装机55-65GW,而预计2022年全球新增光伏装机180-225GW,国内新增光伏装机60-75GW。

中国的硅片产量基本等同于全球产量,对装机容量数据按照1:1.2容配比测

算2022年预计为216-270GW,和总体产能相比,预计将造成产能过剩。

2)大硅片存量替换

光伏产业发展进程中,硅片呈大尺寸化趋势。硅片制造成本由硅成本、非硅成本两部分组成;其中,非硅成本占比四成,主要包括人工、电力、设备、耗材等。在大尺寸硅片生产中,“面积通量红利”可使非硅成本得以摊薄;而在电池、组件端亦有成本摊薄效应。

2019年,隆基推出 M6(166mm)。 2019 年 8 月,中环推出 G12(210mm)光伏硅片,面积相比 M2硅片提升了 80.5%,组件转化效率提升 5.68%可突破 610W,非硅成本降低 19.4%,对比现有尺寸产品性价比优势明显。

2020年5月,隆基联合晶科、晶澳等7家企业倡议 M10(182mm)硅片尺寸标准,在11月27日,天合、通威、日升、中环、上机等 8 家企业发起 210 联合倡议。至此市场形成“182mm”与“210mm”两大硅片阵营,硅片尺寸向大尺寸化迈进。

由于 M10 硅片产线能够兼容老产线,产能可以在短期内快速释放,具有先发优势,且围绕 M10 的联盟阵容为隆基、晶科和晶澳等行业龙头企业,或将享受一定的优势,中期看 M10 将有较高增速,但长期看,M12 在降本增效上的优势明显,且 M12 产线能够兼容 210mm 以下的产品,具有向下的兼容性,特别是 M12 未来或将成为市场占有率最大的品种。

随着大尺寸渗透率提升,将带来硅片设备的更新迭代。对于2017年之前存量硅片产能来说,166尺寸硅片是兼容的最大产能上限,随着210尺寸硅片渗透率提升,预计17年之前小炉径的产能将被快速淘汰;近两年新扩的产能可生产182 尺寸,但无法生产210尺寸,由于客户对品质差异化需求,或将被新增产能逐步替代。随着大尺寸的产能替代,将带来相应硅片设备新一轮更新换代高峰,利好核心设备供应商。

2021年硅片新玩家开启大规模扩产,硅料供不应求而大幅涨价,非硅成本占比低导致小尺寸单晶炉仍在开工,大尺寸替代小尺寸在2021年没有大规模完成。

在硅料价格飙升背景下,硅片环节的非硅成本占比下降,因此2021年硅片环节的技术突破较少,硅片企业的重心是对硅料的资源获取,故导致166等小尺寸单晶炉仍在开工,2021年166及以下硅片出货量占比60%左右,182和210的出货量占比40%。

3)硅料降价,产业链的反馈过程

2021年硅料和硅片产能以及装机量需求错配,导致硅料价格从9万元/吨涨至近30万元/吨。预计2022年硅料新产能投产,硅料不存在供给问题(沙子),价格回落至均衡水平应该只是时间问题。

硅料产能投资周期较长,通常扩产时间在12-18个月,产能爬坡周期在3-6个月,整体新建产能释放需要两年时间,下游各环节扩产周期较短(硅片和电池扩产时间 6-8 个月,爬坡期 1-2 个月)。

目前硅料价格仍处在相对高位:

2021年预计全球光伏装机需求达到150-170GW,按照光伏装机和组件的容配比 1:1.2,组件和电池片1:1 配比,电池片平均每1GW对应 0.29 万吨多晶硅料需求,经测算 2021 年多晶硅需求达到 52-59GW,根据 2021年多晶硅产量预计达到 54.6 万吨,2021年多晶硅实际供需偏紧。根据 2022年全球光伏装机预测数据测算多晶硅市场需求将达到63-78万吨,国内主要厂商2022年总产能预计达到83-168万吨,2022年多晶硅将产能过剩。从实际的扩产情况来看,预计2022年多晶硅产能将远超过市场需求量,2022年多晶硅市场将迎来价格大幅下跌。

2022年硅片扩产的具体节奏可能会有扰动,主要系2022年硅料跌价同时带来硅片环节新增扩产的正负反馈。

正反馈:硅料跌价导致下游装机量需求爆发,传导至硅片端需求旺盛继续扩产;

负反馈:当前阶段,硅片产能不能决定硅片是否过剩,而是硅料的产量决定硅片是否过剩,因此同属于产业链上游的硅料和硅片价格同涨同跌,2022年若硅料跌价,则硅片厂利润压缩,硅片新增扩产意愿有可能降低;

硅片环节开工率并不高,主要受上游原料限制

硅料跌价后驱动硅片技术降本,2022年替换需求旺盛:硅料产能释放&硅料跌价后,非硅成本占比提升,硅片厂的成本竞争加剧驱动技术降本,则存量小尺寸单晶炉将被完全替换为大尺寸单晶炉。

(2021年上游硅料猛涨情况下,硅片价格传导相对顺畅,下游电池级组件企业面临硅片成本相对较高情况下压力较大,部分组件企业面临亏损压力。)

总结:1)22年硅片环节将出现过剩,随着独立硅片厂家变多以及一体化纷纷补齐硅片,竞争格局变差,大宗品属性越来越强;

2)22年硅料价格下行,硅片开始流失超额利润,在最悲观预期下,二线产能较大的硅片企业可能不盈利甚至退出市场,硅料放出量来最先上的是产能利用率,设备是以后的事情;

3)小型厂家的淘汰会加速,大厂、垂直整合厂的老旧炉台也可能面临关停。随着竞争格局的恶化,成本竞争加剧驱动技术降本,关注对小尺寸炉的替代效应。

2.半导体:硅片厂商国产替代机遇

半导体产业架构、工艺方案与光伏类似,半导体硅片的材料、工艺标准更高。无论是产业架构,还是具体的工艺方案,半导体与光伏有诸多相似之处,光伏技术亦被归为泛半导体技术之列。将光伏和半导体各产业环节对比来看:半导体硅片与光伏硅片工艺原理、步骤相近;半导体晶圆制造与光伏电池制造对应,通过镀膜、刻蚀等工艺方法形成具体电性功能;芯片封测与光伏组件制造对应,目标是对微观功能结构形成有效保护。

半导体硅晶圆上的微观结构,相比光伏电池上的层状结构复杂很多,硅片是微观结构的建设基底,半导体先进制程需要在质量更优的单晶硅片上建筑。体现在硅料上:半导体硅片的硅纯度在 9N以上,是光伏硅片的 1000 倍以上;体现在工艺流程上:在半导体硅片生产中,硅棒切片之后,需利用研磨机去除切片表面残留的损伤层,利用抛光机和清洗机去除硅片表面的沾污和细微缺陷。

2019年,受智能手机市场趋向饱和和全球贸易摩擦等影响,全球半导体需求进入下行周期。但随着新冠疫情推动社会数字化转型和5G商用以及汽车行业的复苏,2020年开始芯片需求持续旺盛。

2021年Q1-Q3全球半导体设备销售额为752.3亿美元,同比+45.5%,创历史新高,中国大陆半导体设备销售额214.5亿美元,同比+56.5%。

半导体芯片的整个制程工艺环节分为三大类:硅片制造——晶圆生产——测试。

在半导体领域,硅片环节中长晶环节价值量占比并不高,磨切抛设备相对更高,大部分价值在晶圆制造及测试环节。

全球半导体硅片市场主要受海外五大寡头垄断,分别为日本Shin-Etsu(信越)、日本Sumco(三菱住友)、台湾环球精圆、德国Siltronic(世创)和韩国SK Siltron。五大巨头占据了市场约 92%的份额,其中日本两家龙头供应商的市占率总和超过50%,而我国大陆的企业占比均不足3%,国产厂商亟需突围。

半导体硅片主要有 50mm(2 英寸)、 75mm(3 英寸)、 100mm( 4 英寸)、 150mm(6 英寸)、 200mm(8 英寸)与 300mm(12 英寸)等规格。目前,全球市场主流的产品是 8英寸、 12英寸的半导体硅片,下游芯片制造行业的设备投资也与 8 英寸、 12 英寸规格相匹配。

目前国际领先的半导体级单晶硅片生产企业在12英寸领域的生产技术已较为成熟,研发水平已达到18英寸。

在中国大陆地区,半导体硅片企业主要生产 6 英寸及以下的半导体硅片,基本可实现国产替代;仅有少数几家企业如沪硅产业中环股份等具有8英寸以上的生产能力。

目前国内 12 寸大硅片仅沪硅产业旗下的上海新昇和中环股份具备少量供应能力(新昇产能 15 万片/月,中环产能 2 万片/月),且尚处于客户验证期,只能供应低等级的测试片/挡片等。

晶圆制造厂对12寸硅片的需求为2019年约60万片/月,折合720万片/年;到 2023 年需求约500万片/月,折合6000万片/年。供给方面,据连城数控招股说明书,截至2019年6月,6英寸硅片国产化率超过50%,8英寸硅片国产化率10%,12英寸硅片国产化率小于1%。预计未来中国12英寸硅片年需求缺口至少为500万片。

对于晶体生长环节,区熔法适用于8英寸及以下尺寸的硅片生产,而直拉法可用于制备12英寸大尺寸硅片。根据郑州合晶、上海新昇项目规划及产业链调研,1万片/月的 8 英寸硅片产线中设备投建成本约为0.4亿元, 1万片/月的12英寸硅片产线中设备投建成本约为1.5亿元。

目前8英寸单晶炉已实现国产化,供应商主要有晶盛机电、南京晶能、连域数控、京运通等,12英寸长晶设备目前国产化率较低,主要从韩国S-TECH、德国 PVA Tepla等厂商进口。其他环节的设备国产化率则更低。

3. 碳化硅(SiC):新一代功率半导体,未来空间广阔

按在下游应用中出现的先后顺序,半导体主要的可分为三类:

1)锗、硅等半导体材料:硅拥有 1.1eV 的禁带宽度以及氧化后非常稳定的特性,广泛应用于电力电子、光伏等领域。

2)砷化镓、锑化铟等半导体材料:砷化镓拥有 1.4eV 的禁带宽度以及比硅高五倍的电子迁移率,主要用于手机等需要高频率的通信应用中。

3)以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料:有更高饱和漂移速度和更高的临界击穿电压等突出优点,适合大功率、高温、高频、抗辐照的应用场合。

碳化硅是第三代化合物半导体的典型代表,具有耐高温、耐高压、高频率、大功率等优势,广泛应用于电力电子与射频等下游。

导电型SiC衬底经SiC外延,主要用于功率器件的制造,半绝缘型SiC衬底经GaN(氮化镓)主要用于射频器件的制造。1月上市的天岳先进以半绝缘型为主,微波射频市场受5G建设放缓及市场容量影响增速相对较慢。

SiC功率器件前景广阔。据Yole数据及预测,2019年全球SiC功率半导体市场规模为5.41亿美元,2025年市场规模有望扩增至25.62亿美元,年复合增速为30%;细分下游中,充电桩、轨交(市场占比较小)、新能源汽车增速位居前三,年复合增速分别为 90%、55%、38%,SiC功率器件在新能源汽车领域的推广有望拉动市场快速增长。

其中新能源车将成为最大的细分市场,未来几年,蔚来小鹏、 JLR 和 Lotus 等国内外厂商的碳化硅新车型有望陆续出货。

以目前特斯拉的 Model3为例,应用碳化硅相对于主流的硅基IGBT提升续航 6%,按600公里的续航测算,提升36公里,能省3度电左右,可以节约3600元的成本。

但目前碳化硅的总体成本还较高。碳化硅芯片接近 3000 块,加上封装 1000 块,整个碳化硅模块成本在 5000 块以上,相对于硅基1000块的售价会有5倍以上的差距,在目前的技术阶段,考虑到省电带来的降本依然偏贵,目前占比在10%以下。

未来,一方面随着技术进步碳化硅芯片良率提升及由6到8英寸的应用,带来成本降低,两年之后预计能降低50%以上的价格;封装领域,提升模组的结温,减少散热的成本,进一步降低系统成本,未来碳化硅在长续航车型中有很大的优势。新能源车本身对燃油车的替代,以及在新能源车功率器件中,碳化硅对硅的替代,两方面叠加有望加速发展。

从制作工艺上看,碳化硅长晶速度慢,每小时仅生长 0.2-0.3mm,,7 天才能生长 2cm 左右。而硅棒拉晶 2-3 天即可拉出约 2m长的 8 英寸硅棒。

另外,与传统硅基器件不同,碳化硅器件不能直接制作在碳化硅单晶材料上,需要对碳化硅衬底进行外延。外延是指在碳化硅衬底的基础上,经过外延工艺生长出特定单晶薄膜,衬底晶圆和外延薄膜合称外延片,碳化硅器件只能在碳化硅外延片的基础上进行制作,对外延层质量要求非常高。

碳化硅器件的成本构成中,衬底占比 47%,外延占比 23%,二者合计约 70%。

单晶生长、外延炉通常需要厂商基于生长经验的积累在发展材料的过程中不断进行改造、调试和优化。晶盛机电北方华创等主要供应商基本实现国产替代。

在SiC领域,目前以Cree(WOLF.N)为代表的海外企业占据核心优势,衬底市占率45%,具备全产业链生产能力。国内具备 SiC 衬底量产能力的企业包括天科合达、山东天岳等,在尺寸及良率方面都有待追赶。

供应碳化硅衬底国内前三位的是山东天岳,山西烁科和天科合达,分别为 3.5 亿(2020年),3 亿左右(2020年),1.55 亿(2019年)。

未来五家衬底产能规划,2025年产能最大的厂商是河北同光,预计月产能达到 5.83 万片,年产能达到 70 万片,满产后产值为 45-60亿元。排在第二位的是三安光电,厦门三安和湖南三安两地合计碳化硅衬底产能在 2025 年将达到 4.2 万片/月,山东天岳的碳化硅衬底月产能在 2025 年底将达到3.5万片紧随其后,其中 2.5 万片为导电型衬底,占公司总产能比达到 71.4%。整体产能2025年较2021年增长十倍。

4.蓝宝石:降本+高端化,消费电子市场扩容

蓝宝石晶片是制作 LED 的关键材料。蓝宝石的莫氏硬度达9级,同时具备良好的透光性、热传导性、电气绝缘性,因此蓝宝石在智能手表、智能手机摄像头、HOME键等应用场景不断扩展。

蓝宝石在消费电子领域的应用不断增加,包括智能手表表镜及后盖、智能手机和平板电脑摄像头保护镜片、指纹识别镜片、保护盖板等零组件。

目前蓝宝石在手表前后盖、消费电子摄像头镜头盖板已有广泛应用,但在手机前盖领域性价比尚待提高:

1)手表领域,蓝宝石是 iwatch 第二大后盖材质,仅次于陶瓷;

2)镜头盖领域, 消费电子的多摄像头趋势越来越大,摄像头镜头盖板使用蓝宝石的几率越来越大;

3)手机前盖领域,大猩猩玻璃仍是未来一段时间的主要材料,蓝宝石屏幕硬度高、韧性好、灵敏度好,但成本仍高,目前大猩猩玻璃屏幕价格为 20 元/片左右,而蓝宝石屏幕价格在 150 元/片左右。未来随着蓝宝石材料技术进步和规模化生产,性价比将不断提升,在消费电子领域的渗透率有望快速提升。

三、业务分析

核心优势

公司作为国内最早进入半导体设备行业的企业之一,经过多年行业耕耘,掌握晶体生长中的核心技术,是当之无愧的晶体生长专家。晶体生长设备的核心在于工艺控制,核心部件包括自动控制系统、温度控制和热场等。

生产硅、碳化硅、蓝宝石长晶技术有一定的共通性和延展性。公司晶体实验室在硅材料、蓝宝石材料的研究已经有超过十年的布局,其中蓝宝石晶体生长技术和规模均已经实现全球领先。

在工艺技术开发方面,公司晶体实验室有一支成熟的热场设计、热场仿真和工艺研发的团队,长期围绕硅、蓝宝石和碳化硅三种晶体材料展开,具备较强的技术基础。在未来的产业化过程中,设备的稳定性、自动化程度是关键,公司在全自动单晶生长炉、多晶铸锭炉、区熔硅单晶炉、蓝宝石炉、碳化硅炉等晶体生长设备的过程中都有自主知识产权,且得到了市场的认可,设备的稳定性和自动化程度已经成为公司设备的核心优势之一。

此外,在晶体加工方面,蓝宝石和碳化硅的硬度分别为莫氏硬度 9 和 9.5,都属于硬脆晶体材料,在加工技术上也具有较强的通用性。公司在硅和蓝宝石材料的切割、研磨、抛光等关键设备上均有较强的技术基础,已经在半导体和蓝宝石加工领域得到市场认可。实际上早期行业内碳化硅切磨抛加工基本上就是借用蓝宝石的加工设备,进行一定的改造而成,公司在该技术领域已有充分的技术基础提供给支撑。

目前几种主流的生产硅、蓝宝石半导体材料的晶体生长方法均采用熔融法。熔融法是指从熔体中生长晶体,常用于制备大单晶和特定形状的单晶,广泛应用于电子学和光学等领域单晶材料的生长制备,其原理为先将生长晶体的原料熔化,再在一定条件下使之凝固变成单晶。

碳化硅略有不同,主流采用PVT法,与熔融法类似,不同的是原料及反应物先形成气体,经过气相传输,在炉内温度梯度驱动下输运到低温籽晶处,在籽晶处结晶形成碳化硅单晶。其中,多晶硅熔点为1420℃、三氧化二铝(蓝宝石原材料)熔点为2050℃、碳化硅为2700℃。

晶体生长炉主要由以下几部分装置组成:加热系统、水冷系统、真空及气路系统、炉体旋转升降装置、籽晶驱动装置、坩埚驱动装置、主、副炉室等装置,其主要共用部分包括:热场、晶体拉升与旋转装置、气流及炉压控制、自动控制系统等。

晶体生长工艺是公司的核心,公司的业务具备高度延展性,为公司开辟更多的增长曲线,这是晶盛机电的核心逻辑:

1)横向:在现有主业光伏长晶设备的基础上,向半导体、SiC及蓝宝石领域长晶环节拓展;

2)纵向:在细分领域自长晶设备逐步向下游环节拓展,光伏、半导体都由长晶延伸至加工设备环节,SiC由设备到衬底,蓝宝石领域则由长晶、加工一直做到了最终的材料端。

多领域、多环节如能有效突破,带来的价值增量是巨大的。不是一维的增长,二维的增长。

1.光伏设备:隆基之外,一家独大

国内主要的单晶炉供应商包括晶盛机电京运通连城数控北方华创。连城数控是隆基的关联企业,在单晶炉业务上和隆基深度合作;京运通单晶炉主要用于自供。2019年以来的单晶炉新增市场(除隆基和京运通),晶盛机电占据了 81%的份额,在全市场份额约为 50-60%,是行业内的主力供应商。

主要客户包括中环股份通威股份晶科能源晶澳科技天合光能上机数控双良节能以及高景太阳能等。

除核心设备单晶炉外,公司自2013年起拓展光伏智能加工装备业务,成功开发单晶硅棒切磨复合加工一体机、单晶硅棒截断机等一系列晶体加工设备。

2019 年,公司成功开发G12光伏截断机、一体机、切片机,其中切片机于 2020 年向市场批量供应,该设备是国内第一款批量应用的针对 G12 大尺寸的专用金刚线切片设备。目前市场主要参与者包括上机数控连城数控高测股份

此外,晶盛机电进一步拓展至组件领域。2019年,公司成功研制G12电池片高效叠瓦组件焊机全自动生产线,实现了产能和精度的双提升。叠瓦组件具有有效发电面积多、效率高、内部损耗低、可靠性高等特点,渗透率有较大提升空间。 叠瓦组件产线与传统组件差异较大,设备投资额较高,传统组件产线设备投资额约为7,000-8,000万元/GW,而叠瓦组件设备投资额约为1.2亿元/GW,但由于成本和技术问题,目前尚未大规模出货。

叠瓦是指将传统电池片切为 1/5 大小后,使用导电胶将电池片黏结在一起,再将电池串连接起来。传统组件一般会保留约 2 到 3 毫米的电池片间距,而叠瓦工艺实现无电池片间距,在同样面积下可以放置更多的电池片(60型常规组件可封装 66 片),因此功率和转换效率更高。叠瓦组件还具有可靠性高、抗阴影

能力增强等诸多优点,但导电胶的高成本制约着其应用。导电胶是叠瓦组件生产成本中的重要组成部分,一旦导电胶制备成本下降,叠瓦组件渗透率将会大幅提升。

叠瓦组件对导电胶的电导率、粘结效果、固化时间有较高的要求,这也造成了光伏导电胶的生产有一定的技术壁垒。当前专利问题尚难以解决,短期内较难有大的放量。

2.半导体:设备尚未实现大规模导入,多个领域持续布局

在半导体大硅片设备端,晶盛机电具备8寸线几乎100%整线及12寸线单晶炉、抛光机等核心设备供应能力。公司形成了生长、切片、抛光、外延四大核心装备为主的完整产业链布局:8寸线具备几乎100%整线能力,实现了从长晶到加工的全覆盖,已实现量产和批量出货;12 英线单晶炉、滚磨设备、截断设备、研磨设备、边缘抛光设备均已通过客户验证。8寸/12寸设备出货大概是60%、40%。

2017年公司与中环、无锡市政府合资组建中环领先半导体材料有限公司,晶盛机电参股 10%,2019年、 2021年各股东对合资公司进行增资。公司向参股公司中环领先半导体再增资 1.3 亿元,维持此前 10%的参股比例。本次中环领先半导体合计获增资13亿元,注册资本增加至90亿元。

中环领先半导体项目2017年12月开工,2019年9月项目一期建成投产:月产8英寸抛光片25万片(至2021年底可达50万片)、 12 英寸抛光片7万片(至 2021 年底可达17万片),项目二期于 2021 年1月立项并启动建设,目标产能为:月产 8 英寸外延片 22 万片、12英寸抛光片20万片、12英寸外延片15万片,预计2023年达产。

2020年晶盛机电向中环领先销售设备、配件及提供维保服务的交易金额为 5031.0 万元,预计2021年关联交易金额为 2.1 亿元;据晶盛机电官网,公司与金瑞泓、合晶、神工半导体、有研硅股等客户保有合作关系;据中国国际招标网信息,晶盛机电分别在 2018年6月(外径研磨机1台套)、 2020 年 11 月(边缘抛光机1台套)、2021年4月(外径研磨机1台套)中标上海新昇半导体硅片设备。

从最新的招标数据和关联交易额来看,晶盛机电的半导体设备目前尚未大规模导入中环领先,尚处于起步阶段。中环目前依然以海外设备为主,其他合作厂商虽然也有可观的扩产,但是目前以提供样机为主。

子公司求是半导体向外延、LPCVD 等下游CVD设备积极延伸。求是半导体于 2018 年 5 月成立,目前的主要产品为半导体用硅外延炉、LPCVD 设备,碳化硅外延炉设备等。2021年9月,求是半导体正式开园,标志着晶盛从半导体材料的生长和加工设备,迈向外延、LPCVD等下游CVD设备,2020年公司8英寸单片式硅外延炉已通过部分客户产品性能测试,技术验证通过。

2021年10月26日公司发布公告,计划定增57亿元,投向半导体及SiC两个领域。其中碳化硅衬底晶片拟投资33.6亿元、12英寸集成电路大硅片设备测试试验线拟投资 7.5 亿元、半导体材料抛光及减薄设备拟投资 5 亿元,15.7 亿元用于补充流动资金。

(SiC衬底60个月,测试线建设期36个月,抛光减薄项目24个月)

减薄和抛光作为半导体制造中的两个基础工艺,对半导体加工起到了重要的作用,然而目前国内主要市场份额集中在国外厂商,如日本 BBSKINMEI、DISCO、不二越、冈本,德国 Peter Wolters 等。国内减薄、抛光机市场面临着国产化设备少、国外企业几乎垄断的现状。

晶盛机电利用自身在半导体材料装备领域的领先技术,通过十五年技术攻关,解决了半导体级单晶硅生长炉、区熔硅单晶炉、双面研磨机、边缘抛光机、双面抛光机、最终抛光机、硅外延生长设备、碳化硅外延生长设备等“卡脖子”技术难题。公司的减薄机设备技术指标已经达到了国际先进水平;也是国内少数具备边缘抛光机生产能力的厂商之一。公司产品在客户端验证情况较好,相比于进口设备还具有性价比优势,业内口碑良好、反响热烈。

在国产半导体设备一直落后于海外的现状下,公司作为减薄抛光设备市场的国产化先驱,始终坚持以技术创新作为公司持续发展的源动力,持续加强研发投入,强化研发人员和核心业务骨干的培养,驱动技术创新,确保公司竞争力的可持续性。

因此,公司计划通过本项目扩大生产 8-12 英寸减薄机和边缘抛光机、双面抛光机、最终抛光机,持续推进自主创新和技术支持服务,加快半导体专用设备的研发突破和产品验证,广泛布局半导体产业链相关厂商。同时,公司积极响应国家政策,助力实现半导体专用设备的国产替代,提高国产设备厂商在市场中的话语权,帮助半导体材料加工技术发展的自主可控,推动国内半导体产业链的良性发展。

半导体材料抛光及减薄设备,项目建成后将年产35台半导体材料减薄设备、年产45台套半导体材料抛光设备。项目达产后,预计每年新增营收6.23亿元,年平均利润1.65亿元,内部收益率为19.8%。投资回收期(静态)(含建设期)为 6.62 年,投资回收期(静态)(不含建设期)为 4.62 年。设备测试试验线项目作为公司研发体系的一部分,未进行单独的财务评价。

在半导体辅材耗材方面,公司坚持自主研发与对外技术合作相结合,建立了以高纯石英坩埚、抛光液及半导体阀门、管件、磁流体、精密零部件为主的产品体系。目前,公司已向客户批量销售 32英寸合成坩埚,并研发了36英寸石英坩埚。调研反馈,该领域晶盛机电占据国内60%-70%市场,但市场规模较小,几千万的市场。

3.SiC:由设备延展至衬底端

公司正在组建一条从原料合成晶体生长-切磨抛加工的中试产线,目前已经成功生长出 6 英寸导电型碳化硅晶体,经内部检测主要性能达到业内工业级晶片要求,目前正在第三方检测和下游外延验证中。

在SiC设备方面,(1)长晶炉:晶盛机电于 2018 年已完成 6 寸 SiC 长晶炉研发,目前已实现销售,预计2021年实现 6 寸长晶炉量产,8 寸 SiC 长晶炉出样片。(2)外延炉:2020 年 9 月晶盛机电外延设备研究所自主研发的 8 英寸单片式硅外延炉和 6 英寸碳化硅外延炉通过客户验收,现进行 6 英寸工艺调试,目前工艺验证顺利进行。

2020财年,全球龙头 Cree 营业收入为5.26 亿美元,折合人民币约 34.03 亿元,而国内龙头天岳先进营业收入仅 4.25 亿元,规模较小。盈利能力方面,国内外 SiC 衬底企业毛利率目前均在 30-35%左右,但净利率偏低,主要系 SiC

衬底行业处于起步阶段,而该行业具有重资产和高研发投入的特点,因此需要大量资本投入和研发费用,导致生产成本和研发费用较高。良率方面,目前全球龙头 Cree 良率达到 70-80%,而国内龙头天科合达综合良率(包含长晶、切片及加工)仅为 56%,天岳先进综合良率仅36%(天岳先进与天科合达良率差异较大,主要系内部产品指标及判定、计算方式等存在不同)。

长晶炉是制备SiC衬底的关键设备,衬底生产商一般选择自研自产。由于SiC衬底制备难度大、成本高,而长晶炉是衬底生长品质把控的关键,因此海外衬底巨头及国内部分衬底厂商均选择自研自产衬底炉。天科合达2018年成立沈阳分公司专业生产长晶炉,成设备自制并对外销售。由于SiC付底的价值和难点主要在于工艺端而非设备端,因此SiC衬底空间大、设备空间较小, 晶盛未来将向材料端延伸,目前表示规划做到衬底,外延暂不切入。

定增中拟投资33.6亿元,建设年产40万片6英寸及以上尺寸的导电型和半绝缘型碳化硅衬底晶片,以导电型为主。项目达产后,预计每年新增营收 23.56 亿元,年平均利润 5.88 亿元,内部收益率为 14.7%,投资回收期(静态)(含建设期)为 8.30 年,投资回收期(静态)(不含建设期)为 3.30 年。

4.蓝宝石:设备到材料全线打通,700kg晶体技术领先

公司自 2013 年开始进军蓝宝石领域,多年来的技术沉淀,使得公司在蓝宝石领域技术水平处于领先定位。2017年国内首颗300kg晶体面世,2018年450kg级蓝宝石晶体打破该领域研发记录,2020年更是成功掌握国际领先的 700kg级超大尺寸泡生法蓝宝石晶体生长技术,实现长晶技术三级跳。

同时公司也建立了 LED 衬底用蓝宝石晶体生长和切磨抛产线,未来有望在蓝宝

石材料业务通过较强的成本竞争力逐步形成规模优势。

2020年11月公司与全球高端视窗、防护面板、消费电子的引领者蓝思科技共同成立宁夏鑫晶盛电子材料有限公司,公司持股 51%,蓝思科技持股 49%,投资宁夏鑫晶盛项目,从事蓝宝石材料的生产及加工。未来通过与产业链上下游优质厂商的协同合作,深入挖掘蓝宝石料市场需求,进一步推动公司蓝宝石材料业务的发展。

2021年12月,宁夏鑫晶盛年产 3500 吨工业蓝宝石制造加工项目首批晶体成功下线,标志着全球最大工业蓝宝石生产基地正式投产。蓝宝石业务占比较小,几个点。

四、财务分析

和同业相比,晶盛机电具备较强的跨越周期能力,在行业低谷期仍能保持一定速度的增长,在行业向上的周期能以更快的速度实现扩张。

公司约七成以上收入来自前五大客户,来自前五大客户的收入稳步增长。2020年公司前五大客户的销售收入共计31.8亿元,同比增长19.6%,占营收总额的 83.4%,同比下降2.0个百分点。

公司与中环股份渊源颇深,光伏、半导体领域都有深入合作。在执行的大合同也全部是中环的光伏业务。2019年第一大客户销售收入占比55.83%,20年第一大客户销售收入占比43.83%。21年后随着硅片市场的新进入者增多,客户结构预计有所分散。

公司的毛利率保持稳定,行业低谷期依然在35%以上,19年后稳步提升,21Q3毛利率近40%。净利率抬升主要依靠规模效应和市场地位带来的销售费用率及管理费用率下滑,21Q3净利率达到近30%。

与业务模式相近的连城数控相比,公司竞争优势明显。

在手订单结构中光伏占比常年在80%以上,随着21年订单爆满,光伏订单占到了96%。光伏低迷期则有所下滑,19年订单占比在80%附近持续一年。

五、盈利预测与估值

公司目前的主业仍为光伏,但在报表中并不按行业进行划分,以在手订单转化为收入进行预估更为合适。

公司主要采用“预收款——发货款——验收款——质保金”的销售结算模式,在设备验收时确认收入。

2021Q4公告的订单包括高景14.85亿元,双良16.15亿元,新增订单约30亿元。

以季末在手订单-季初在手订单+季度收入+税金及附加计算得出新签订单,21年全年新增订单约190亿。

21年11月签合同,22年5月交货,交货后运行三个月验收确认收入,整个周期大概9-10个月。

按照这一节奏,T年的收入基本上由T-1年的Q2、Q3、Q4、T-1年的Q1的小部分,以及T年Q1新签订单的大部分构成。以2019年、2020年的新签订单与确认收入进行对照,基本符合。

或者用一种简单的方法:

Q4时点:未完成合同 2017年 18.9亿 收入 2018年 25.36亿

2018年 26.74亿 收入 2019年31.1亿

2019年 35.65亿 收入 2020年 38.11亿

T-1年Q4时点的未完成合同部分,在下一年内全部确认为收入,因此预期的22年收入存在或明显低估。

则以21年订单情况推算,并假定22Q1新签订单为20亿,则22年全年收入在160亿以上。按照22%的净利率,归母净利润约35亿+,对应PE22倍,位于估值底部区间。再叠加公司未来在半导体、SiC领域的拓展,推荐。

关于订单的持续性问题:

假定硅片行业出现竞争恶化,产能淘汰,不考虑新增装机量,只考虑存量产能中更新为大硅片的产能比例。假定2020-2022年,存量产能中更新为大硅片产能的比例分别为15%、35%、50%(也就是上文提到的随着硅料价格下跌进入尾声,全部置换为大硅片设备)。存量市场设备更新需求在300亿左右,长晶炉市场在240亿,晶盛机电按40%市场份额测算,也有100亿左右的新增订单,未来的业绩也有保证。

未来稳态情况:

六、结论

1)从目前的订单状况来看,公司的22年业绩是有保障的,22年的业绩市场未充分认知;在2018-2019年行业低迷期,也未出现订单取消等情况,只在2013年发生过;

2)对于22年的订单,一是需要跟踪季度的数据,二是21年166硅片炉产能的数据应该得到进一步确认,如果能够确定,未来的换新需求也会为公司23年的业绩提供支撑;

3)关注硅料价格下行对硅片产能的实际性冲击,产业链各环节的反馈,晶盛季度新增订单是否出现大规模下滑。