抛光

鼎龙股份研究报告抛光材料率先突围,七大技

发布时间:2022/9/24 16:47:19   
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(报告出品方/作者:长江证券,莫文宇,马太,杨洋)

鼎龙股份:打印耗材及光电半导体材料供应商

湖北鼎龙控股股份有限公司成立于年,于年在创业板上市,股票代码。经过21年发展,公司目前已经形成了以打印复印通用耗材和光电半导体材料两大业务主线,产品涵盖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和通用打印耗材四大业务领域。

历史沿革:内生打造光电半导体材料平台

公司早期业务为通用打印耗材,外延整合打印耗材上下游,增强盈利能力;内生研发CMP抛光材料、PI浆料等新材料构建光电半导体材料大平台。

传统通用打印耗材领域,鼎龙股份通过收购及控股珠海名图、旗捷、超俊、佛来斯通、北海绩迅等公司,整合打印耗材上下游产业链,增强盈利能力及抵御市场波动风险的能力。

在集成电路材料领域,鼎龙股份于年启动CMP抛光垫项目研发,年公司生产的CMP抛光垫取得重大突破,产品顺利通过客户认证并取得首张订单,年7月鼎龙股份抛光垫单月出货量突破1万片;此外,公司于年启动清洗液产品研发,年上半年已初步建成吨年产能。公司已成长为集成电路抛光材料领域成熟的供应商。

在半导体显示材料领域,公司于年启动PI浆料项目研发,年成为国内首家通过OLEDG4.5G6代线全制程验证的YPI浆料厂商,年上半年已进入放量阶段;同时,公司以PI浆料为基础,进一步布局PSPI、INK等产品,突破成长上限。

股权结构:产业结构清晰,股权激励凝聚人心

公司股权结构较为分散,朱双全、朱顺全为共同实际控制人。自上市以来,公司先后经历了五次定向增发并完成两期员工股权激励,因此股权结构较为分散。截至年3季度,朱双全、朱顺全分别持有公司14.81%和14.68%的股份,分别为公司第一、第二大股东,实际控制人地位自公司上市以来未发生变化。

鼎龙股份下属公司较多,但业务结构清晰,子公司分工明确。当前,公司通过直接或间接控股20余家子公司开展相关业务:

通用打印耗材业务方面,鼎龙股份近年来通过不断收购整合,形成了产业链上下游一体化的整体布局。当前,鼎龙股份已成为全球激光打印复印通用耗材生产商中产品体系最全、技术跨度最大、以自主知识产权和专有技术为基础的市场导向型创新整合商。公司收购佛来斯通后,成为国内通用化学法彩粉市场的稀有供应商,且下游终端产品硒鼓品种齐全,涵盖了再生硒鼓、通用硒鼓、彩色硒鼓及黑色硒鼓,市占率位居前列。

集成电路材料领域,鼎龙股份主要通过两家子公司开展业务。CMP抛光垫业务方面,鼎龙股份于年成立了湖北鼎汇微电子材料有限公司,此外,鼎龙股份在年成立武汉鼎泽新材料技术有限公司布局清洗液相关产品;为了进一步完善产销布局,年公司还通过收购成都时代立夫切入“02专项”体系,成为国家重大专项重点支持的企业之一。

显示材料领域,公司于年成立的武汉柔显科技股份有限公司是国内首家实现柔性OLED显示基板材料PI浆料量产、通过面板厂商G4.5G6代线全制程验证、在线测试的企业,也是首个批量导入G4.5代涂敷固化线的企业。

持续推出高目标股权激励计划,彰显业务发展信心。鼎龙股份于年12月31日推出了第三期员工股权激励计划,在公司已经具备一定规模且传统业务增速放缓的情况下,仍然为股权激励计划定下较高目标,彰显出公司对于光电半导体材料业务未来整体增量的信心。

财务状况:光电半导体材料业务步入收获期

商誉风险逐步释放,公司发展仍然稳健。年,公司收入及利润情况首次出现下滑,收入下滑主要系当年南通龙翔未纳入合并报表范围,叠加硒鼓行业格局恶化,其控股孙公司科力莱(珠海名图控股子公司)收入大幅减少约1.3亿元。、年硒鼓市场竞争格局持续恶化,价格持续下降;同时、年商誉资产计提减值1.64亿元、3.78亿元,导致利润表现承压。但是从营收的角度来看,年随着硒鼓销量大幅上升及公司合并报表范围扩大,公司主营业务收入有所回暖;毛利率情况相对乐观,近三年波动较小。年,硒鼓行业竞争格局改善,同时公司光电半导体材料业务进入放量阶段,前三季度收入增长强劲,业绩实现扭亏。

加码研发,护航光电半导体材料业务突破成长上限。自年以来,公司持续加码研发,投入强度从年的3.34%提升至年前3季度的10.33%。经过多年研发投入,公司在光电半导体材料领域已积累了丰富的知识产权成果,建立了较为完备的知识产权体系,拥有较高的专利壁垒。

CMP抛光垫产品快速放量,成为公司的业绩增长主线。鼎龙股份CMP抛光垫项目一期产业化建设于年8月建成并开始试生产,年获得首张客户订单;自年形成批量销售以来,公司CMP抛光垫业务实现快速增长,年前三季度,该业务收入已达到1.93亿元,占总收入的11.7%;从利润端表现来看,CMP抛光垫具备更高的技术壁垒,年前三季度该业务归母净利润达到万元,占总利润规模的39.12%。

我们认为,当前鼎龙股份的CMP抛光垫业务正处于快速放量阶段,未来仍将保持高速增长,成为公司的业绩增长主线。(报告来源:未来智库)

半导体材料:以抛光为核心,技术驱动平台化

半导体材料是指用于加工集成电路芯片的材料,-年,全球半导体材料市场规模从亿美元增长至亿美元。其中,基体材料主要指用来制造晶圆和化合物半导体的衬底、外延片等;制造材料包括前道加工工序中所用到的各类材料,包括抛光材料、掩模版、湿电子化学品、电子特气、光刻胶、溅射靶材等;封装材料是指晶圆切割过程中所用到的材料。抛光材料、清洗液(湿电子化学品)在晶圆制造过程中不可或缺,从成本构成上来看,抛光材料及湿电子化学品占比分别达到7%、4%。

在半导体材料领域,鼎龙股份主要布局CMP抛光材料(抛光垫、抛光液)及清洗液。

抛光材料

现代集成电路加工过程中,常使用化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing,CMP)方法将晶圆进行平坦化,其原理是将旋转的晶圆压在与之反向旋转的抛光垫上,同时让抛光液在晶圆与抛光垫之间持续流动,不断地用化学和机械的方式带走晶圆表面的加工残留物质,从而得到平整的晶圆表面。CMP抛光是最终保证集成电路芯片的顺利成型的必要步骤,因此,在现代集成电路加工过程中,CMP抛光步骤必不可少。

CMP抛光垫和抛光液是抛光过程中用到的两种最主要的半导体材料。抛光液是超细固体研磨材料和化学添加剂的混合物,在化学机械抛光过程中,起到研磨晶圆、腐蚀晶圆表面的残留物的作用,而抛光垫的主要作用则是存储和运输抛光液、维持抛光环境;因此抛光过程中需要不断加注抛光液并更换抛光垫。目前,抛光液和抛光垫是化学机械抛光过程中价值量最大的两种材料,分别占比49%和33%。

海外寡头垄断市场,技术壁垒较高。CMP抛光液的核心原材料是研磨粒子,它是一种无机非金属化合物,根据成分不同,研磨粒子分为氧化硅、氧化铝、氧化铈三大类;其中高纯硅研磨粒子目前广泛应用于各成熟和先进制程中,仅日本企业能够生产;铝研磨粒子被一家美国企业垄断,独家销售给某美国抛光液企业。CMP抛光垫的核心材料是预聚体,在原材料占比中超过70%,要做到完全替代必须%还原海外配方,研发难度较高。

清洗液

清洗液用于晶圆制造的多个流程,属于湿电子化学品。湿电子化学品在晶圆加工方面,主要用于清洗和刻蚀两大用途,其中,清洗液在集成电路生产过程中保障了晶圆的成品率、电性能和可靠性。据中国电子材料行业协会统计,-年全球集成电路用湿电子化学品市场规模将从52.31亿美元增长至63.81亿美元。

成长空间:需求增长+工艺迭代,半导体材料市场旭日方升

我们将半导体材料市场规模的增量归纳为两个主要来源:1.信息化、智能化等下游需求因素驱动的含硅量增长;2.由工艺迭代等供给端驱动的材料消耗水平提升。

智能化、信息化及新能源的发展催生现代生活中的含硅量增长

传统领域的存量市场中,芯片需求亦有增量。随着人类生活信息化的程度越来越高,各种电子终端对于芯片算力、存储器容量的需求也与日俱增。除了工艺缩进带来的算力提升以外,现代计算机系统也持续打破传统冯·诺伊曼体系,进一步将过去CPU的计算任务分配给GPU、DPU等新型芯片,单终端所用到的芯片数量不断增长。此外,随着芯片散热技术的发展,计算机系统中所用到的单颗芯片的面积也在不断增长。总体来看,由于芯片是人类信息生活的支柱,随着算力提升,即使设备数量增幅有限,PC、服务器、智能手机等终端应用的含硅量(芯片的面积与数量)将持续增加,对于晶圆的需求也日益膨胀。

半导体的应用领域也在扩宽,生产、生活中更多的场景将被芯片覆盖。目前,随着光伏、风电以及新能源车的行业的发展,大量的功率半导体及集成电路芯片会被用来控制整个系统;同时,物联网、工业4.0等带来的信息化程度更高的生活与生产方式也离不开半导体的支持。

在下游的旺盛需求催化下,全球晶圆厂持续扩产,带动抛光材料及清洗液市场保持逐年扩容。据SEMI数据,预计年底全球晶圆厂产能将达到万片/月,同比年年底提升6.64%。伴随晶圆厂扩产,半导体材料将继续保持增长;当前,全球晶圆厂扩产方向仍然以28nm节点以下的先进制程为主,抛光材料及清洗液用量增速或将高于晶圆产能增速。

工艺创新是驱动半导体材料稳定增长的不竭动力

抛光材料方面:随着芯片制程不断缩进,现代集成电路芯片中的互联结构越来越复杂,所需抛光次数和抛光材料的种类也越来越多。从具体的芯片生产步骤来看,其加工过程是将设计好的电路,以堆叠的方式组合起来,制程越精细,堆叠的层数越多。在堆叠的过程中,又需要使用氧化层、介质层、阻挡层、互连层等交错排列,而不同的薄膜层所用到的抛光材料也不尽相同。此外,随着NAND存储芯片结构从2D转向3D结构,CMP抛光层数和所用到的抛光材料种类也在不断增加。据DOW公司统计,5nm芯片中抛光次数将达到25-34次,而64层3DNAND芯片中的抛光次数将达到17-32次,较前一代制程的抛光次数大幅增加;长期来看,各型芯片的制程工艺迭代将成为抛光材料市场规模扩容的不竭动力。

高纯度硅片及先进封装也为抛光市场注入了新的成长动力。近两年,先进制程芯片的占比越来越高,而用于先进制程的硅片要求更高的纯度,在切割成薄片以后还需要用抛光工序来去除表面的杂质,抛光工艺在材料市场的应用被逐渐发掘。此外,随着摩尔定律逐渐失效,封装层面逐渐引入类似晶圆制造方式进行加工处理,例如:晶圆级封装(FOWLP)和“3D-IC”封装技术中,多个不同的功能的芯片通过填充金属的硅通孔(TSV)在垂直方向实现堆叠和连接,而这些工序同样也离不开抛光的支持。

在清洗液材料方面,随着技术节点的进步,下游客户对晶圆的纯度及污染物控制的要求也会越来越高。5nm技术节点所要求的总工艺数量将从28nm的次增长到次以上,其中25%-30%是清洗步骤。

工艺创新是半导体材料市场空间持续扩容的不竭动力。我们认为,随着晶圆制造的工艺节点不断缩进,其制造过程也必然越来越复杂,大多数半导体材料(如:光刻胶、抛光材料、清洗液等)用量也将同步呈现上升趋势。

竞争格局:海外垄断,亟待国产

半导体产业自主可控意义重大。半导体产业是信息技术的基础性产业,一方面,随着社会及政府层面的信息化程度越来越高,半导体产业将成为新基建的基础性支撑行业,同时,发展半导体产业也有利于我国实现产业升级和经济增长;另一方面,当前在中美贸易关系持续恶化的情况下,国内科技企业短期经营风险加剧,严重影响我国发展安全。因此,无论是长期维度还是短期视角,实现半导体产业的“国产替代”和“自主可控”都意义重大。

半导体国产化进程将在上游材料、设备端集中发力。当前,在芯片设计、制造及封装领域,我国产业布局已经相对完善,但上游材料、设备端仍然严重依赖海外,相关半导体企业的正常经营并未实现%自主可控。当下,我国快速增长的IC设计、制造业也为上游材料、设备端提供了广阔的成长空间;未来,我国半导体产业国产替代进程或将围绕上游材料、设备端发力,鼎龙股份所布局的抛光材料、清洗液等产品或将深度受益。

抛光材料方面:年全球抛光材料市场规模约为38.7亿美元,近几年,国内抛光材料市场规模快速增长,年达到34亿人民币,但全球抛光液市场主要由Cabot、Hitachi及Fujimi三家公司供应,CR%;抛光垫产品集中度更高,美国陶氏化学(DOW)一家垄断了全球79%的市场,国产化迫在眉睫。

湿电子化学品方面:据中国电子材料行业协会预计,-年,国内用于集成电路制造的湿电子化学品市场规模将从6.68亿美元增长至10.27亿美元,CAGR达到8.98%。国产化率方面,近两年相关企业持续发力,整体国产化率已达到23%左右,未来几年或仍将保持高速增长态势。

能否通过客户认证是国产替代的关键所在。过去,集成电路制造产业从美国先后转移至日本、韩国及中国台湾,但用于集成电路制造的半导体材料并未出现明显的本地化趋势。我们认为,一方面半导体材料对产品纯净度、稳定性等有更严苛的要求,与半导体材料产业其所在的国家和地区的化工基础、供应链组织等客观条件也息息相关;另一方面,晶圆制造过程中所使用的半导体材料一旦出现问题,将对下游晶圆厂造成严重损失;因此,晶圆厂一般不轻易更换材料供应商。综上,我们认为,能否以自身过硬的技术实力和产品品质通过客户验证、构建起客户壁垒是最终实现国产替代的关键。

鼎龙布局:十年厉兵秣马,构建半导体材料大平台

打造CMP抛光垫拳头产品,切入国内顶级晶圆厂供应链

鼎龙股份CMP抛光垫产品已经过10年打磨,技术壁垒深厚。从化学合成的角度来看,CMP抛光垫是一种高分子材料,与公司打印耗材的彩色碳粉(CPT)类型相同,因此公司于年便开始着手相关产品的研发。仅一年之后的年,公司便掌握CMP抛光垫的部分合成技术,所合成CMP抛光垫的硬度、韧性、密度、断裂伸长率等与化学机械抛光相关的技术参数已经完全达到国外同类产品的水平,并独到优势。此后,鼎龙股份大力推进CMP抛光垫产品的工业化与生产线建设,于年8月顺利完成。

通过国内大客户认证,构建客户壁垒,实现赛道卡位。鼎龙股份的CMP抛光垫认证过程,分为离线测试(offline)和在线测试(inline)两个阶段。其中,离线测试是指使用无电路图案的空片(BlankWafer)测试抛光垫的初始性能(包括研磨去除率、缺陷率等)、寿命及稳定性;在线测试则分为三个阶段,第一个是PRS阶段,在常规晶圆上测试抛光垫的性能;第二个阶段是STR阶段,即小批量使用新材料进行试生产(每批次25-50片);第三个阶段是MSTR阶段,即大批量使用新材料进行试生产(每批次-片)。此外,下游晶圆厂还会精细批次间稳定性测试等其他认证流程,整个测试需要半年至一年的时间。当前,公司的抛光垫产品在长江存储、合肥长鑫及SMIC等国内顶尖晶圆厂客户中拥有较高的评价,产品覆盖28nm以上全制程,同时技术上也进入14nm阶段。

乘国产化之东风,快速扩产抢占市场。自年中美贸易冲突以来,国内半导体原有供应秩序被行政手段打破,同时也为国产半导体设备、材料等产业链上游企业打开机会窗口。当前,公司CMP抛光垫一期、二期产能合计约30万片已建成投产,且拟新建潜江产业园进行抛光垫三期产业化,年产能50万片。当前,鼎龙股份产品品质拥有国内头部晶圆厂背书,若产线建设进展顺利,CMP抛光垫业务将步入业绩爆发期。

清洗液:用于抛光后、刻蚀后清洗,产品认证与产线建设同步推进

鼎龙布局的清洗液主要用在抛光后、刻蚀后清洗。公司于年开始设立武汉鼎泽子公司,从事集成电路清洗液研发及产业化项目,持续推进CU-CMP后清洗液、蚀刻后清洗液的两类产品布局。其中,公司研发的铜制程CMP清洗液已在年第三季度验证多家客户测试,反馈良好,已开始进入客户端产品放量测试。产能方面,武汉本部清洗液一期吨产线的产能建设在第4季度完成设备调试,并开启试运行;此外,公司位于潜江的产业园也规划了00吨清洗液产业化项目,确保公司将强大的技术研发实力转化为优质、高效的生产能力,提高业绩水平。

CMP抛光液:突破氧化铝抛光液极峰,客户开启计划采购

公司各制程抛光液在中国各个主流厂商的验证评价和市场推广工作已全面展开,产能建设稳步推进。不同的制程工艺用到的抛光液类型也不尽相同。对于逻辑芯片来说,需求量最大的是copper-bulk,、copper-barrier、钨(tungsten)及STI抛光液,而HKMG及钴抛光液整体市场规模不大,但由于难度极高,因此利润水平高于其他产品。截至年3月10日,公司部分抛光液在客户端已收获了较好的评价,且武汉一期全自动化抛光液生产车间已经建成,具备0吨的抛光液生产能力,发展潜力极大。

突破氧化铝抛光液极峰,客户开启采购计划,放量可期。正如前文所言,用于HKMG工艺的抛光液是最难,利润率最高的抛光液产品之一,此前全球仅美国一家企业具备核心材料的生产能力。鼎龙股份从上游的研磨粒子、高分子聚合物做起,实现了三种关键原材料的自主制备。年3月,鼎龙股份发布公告称,其控股子公司武汉鼎泽新材料技术有限公司的氧化铝抛光液产品在下游晶圆厂客户通过验证,各项参数均达到客户应用要求,成功用于28nm节点HKMG工艺AICMP制程,客户端目前已进入吨级采购阶段,未来放量可期。(报告来源:未来智库)

OLED材料:顺应本地化,多款材料蓄势待发

鼎龙股份在OLED材料方面,主要布局PI浆料、PSPI、INK等材料。

PI浆料

PI,即聚酰亚胺(Polyimide),是指分子结构含有酰亚胺集团的芳杂环高分子化合物,具备高模高强、耐高温、耐低温、阻燃、耐腐蚀及无毒等特性,在军事、航空航天、轨道交通、液晶显示及微电子等领域广泛应用。在OLED面板前段制造工艺中涂布、固化成PI膜(聚酰亚胺薄膜),替换刚性屏幕中的玻璃材料,实现屏幕的可弯折性。在显示领域,随着柔性OLED渗透率越来越高,PI材料在显示领域的应用也越来越多。其中,黄色PI(YPI)在柔性OLED中主要应用于基板材料和辅材,透明PI(CPI)则主要用于盖板和触控材料。

与刚性OLED对比,由于柔性OLED具备可折叠、可弯曲等特性,而玻璃基板及传统玻璃盖板均无法满足上述要求,因此,在柔性OLED制作过程中使用。

1)黄色PI作为基板材料,并在基板材料上溅射电极及TFT等,目前已在三星Edge、苹果OLED屏手机中得到了大规模的应用;

2)透明PI作为盖板材料替代玻璃盖板:传统手机一般采用玻璃作为盖板材料,而折叠屏手机中的盖板材料要具备硬度、可折叠性和较高的透明度,目前只有经过硬化处理的透明PI材料能够同时满足以上要求;

3)透明PI作为触控材料(透明导电膜)。

PSPI

光敏聚酰亚胺(PSPI)是一种在高分子链上含有亚胺环及光敏基因的有机材料,具有良好的热稳定性、机械性能、化学和感光性能,在电子领域主要有OLED光刻胶和电子封装胶两种应用。从合成上来看,PSPI最重要的两种原材料是PI单体和光敏剂,其中PSPI用光敏剂此前完全由日本企业垄断,仅对日本东丽出货。

INK

INK是一种OLED封装用材料,从合成上来看主要涉及到特殊的丙烯酸单体的合成,包含双键的加成反应,羧酸和醇的酯化反应,合成路线不尽相同。

空间及格局:面板产能向大陆转移,

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