【公司研究】中微公司-走進“芯”時代系列深度之三十二“中微公司”：國內半導刻蝕巨頭邁內生&外延平臺化-20200803[80頁].pdf

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1、僅供機構投資者使用僅供機構投資者使用 證券研究報告證券研究報告 華西電子團隊華西電子團隊走進“芯”時代系列深度之三十二“中微公司”走進“芯”時代系列深度之三十二“中微公司” 孫遠峰孫遠峰/ /鄭敏宏鄭敏宏/ /張大印張大印/ /王海維王海維/ /王臣復王臣復/ /王秀鋼王秀鋼 SAC NO:S1120519080005SAC NO:S1120519080005、S1120519020001S1120519020001 20202020年年8 8月月3 3日日 請仔細請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明閱讀在本報告尾部的重要法律聲明 國內半導刻蝕巨頭，邁內生國內半導刻蝕巨頭，邁內生(3)中國臺灣

2、轉移 至中國大陸：中國半導體企業機會來臨。 中國大陸在縮小集成電路貿易逆差，提升國產化率的路徑中，設中國大陸在縮小集成電路貿易逆差，提升國產化率的路徑中，設 備、材料將顯得至關重要。備、材料將顯得至關重要。根據中國半導體行業協會數據， 2012-2018年，中國大陸集成電路貿易逆差持續加大至2000億美 元，國產化率僅15%；未來隨著國內集成電路發展，集成電路國 產化率希望提升至50%至70%；因此，設備材料的自主可控將顯得 至關重要。 19 139 144 157 161 166 194 228 204 192 231 218 230 227 260 312 306 53 88 61 69

3、61 67 85 102 0 50 100 150 200 250 300 350 20122013201420152016201720182019 集成電路貿易逆差集成電路進口金額集成電路出口金額 資料來源：中國半導體行業協會、華西證券研究所 中國大陸半導體產業快速增長：集成電路制造、設計、封測（中國大陸半導體產業快速增長：集成電路制造、設計、封測（19871987- -20212021） 中國半導體產業的發展路徑為封測、設計、制造；根據中國半導體行業協會數據，近年來，國內芯片設計商、消費電子品牌興中國半導體產業的發展路徑為封測、設計、制造；根據中國半導體行業協會數據，近年來，國內芯片設計商

4、、消費電子品牌興 起；國內的外資企業和國產企業迅速提升的終端需求，推動半導體制造持續擴大產能。起；國內的外資企業和國產企業迅速提升的終端需求，推動半導體制造持續擴大產能。 601 712 901 1,127 1,448 1,818 2,149 1,099 1,256 1,384 1,564 1,890 2,194 2,350 809 1,047 1,325 1,644 2,074 2,519 3,064 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 2013201420152016201720182019 半導體制造業半導體封裝業半導體設計業 單位：億元

5、中國大陸半導體產業：設計中國大陸半導體產業：設計/ /制造制造/ /封測進入制造增長正循環封測進入制造增長正循環 國內設計商蓬勃發展國內設計商蓬勃發展 使得制造需求大幅提升使得制造需求大幅提升 20 1,568 10% 3,224, 18% 4,446, 22% 14,072 90% 14,871 82% 15,837 78% 20152020E2025E 中國大陸全球其他區域 21 中國大陸晶圓產能快速增加：中國大陸晶圓產能快速增加：20202020- -20252025未來五年在全球占比未來五年在全球占比 快速提升，國內半導體設備商迎來黃金時代快速提升，國內半導體設備商迎來黃金時代 中國未

6、來晶圓產能在全球占比（中國未來晶圓產能在全球占比（20252025） 資料來源：SEMI、華西證券研究所 20202020至至20252025 年復合增長率年復合增長率7%7% 單位：千片每月/%；折算為8英寸晶圓 投資主體投資主體地點地點項目內容項目內容 預計建設預計建設 周期周期 預計投資額預計投資額 長江存儲長江存儲武漢邏輯芯片、3D NAND、DRAM2016-2020 527億人民幣 聯芯聯芯廈門邏輯芯片2015-2016 408億人民幣 力晶（晶合）力晶（晶合）合肥LCD驅動芯片2016-2018 135億人民幣 華力微電子華力微電子上海12英寸集成電路芯片2016-2018 38

7、7億人民幣 合肥長鑫合肥長鑫/ / 兆易創新兆易創新 合肥12英寸存儲器晶圓2017-2018 494億人民幣 格芯格芯成都FD-SOI、邏輯芯片2017-2019 659億人民幣 華虹宏力華虹宏力無錫芯片代工、功率器件2017-2019 660億人民幣 福建晉華福建晉華泉州DRAM、NAND Flash2017-201953億美元 中芯國際中芯國際 上海新建12英寸集成電路晶圓2016-2017 675億人民幣 北京12英寸集成電路產能擴充2016-2017 494億人民幣 天津8英寸集成電路晶圓2017-201815億美元 寧波射頻、高壓模擬等特色芯片 2019-202139.9億元 深圳

8、12英寸晶圓2016-2017 165億人民幣 中國大陸晶圓廠大部分已完成初步建設，中國大陸晶圓廠大部分已完成初步建設，20202020年進入產能爬坡年進入產能爬坡 資料來源：各公司官網、芯思想、華西證券研究所 備注：以上數據統計至2019年，但有鑒于各公司公布時間和統計口徑不一，存在不 確定性，不構成投資指導意見 22 浪潮三浪潮三: :保障半導產業鏈必須掌握高端設備保障半導產業鏈必須掌握高端設備, ,貿易戰打響警鐘貿易戰打響警鐘 半導體材料半導體材料 IP及設計服務及設計服務半導體設備半導體設備 IC設計設計DesignIC制造制造Fab(前道前道)IC封測封測(后道后道) 前道設備前道設

9、備 Front End 后道設備后道設備 Back End 集成電路集成電路 分立器件分立器件 光電子光電子 傳感器傳感器上游支撐上游支撐 中游制造中游制造 下游應用下游應用 半導體全產業鏈：設計半導體全產業鏈：設計制造（前道）制造（前道）封裝（后道）封裝（后道）半導體下游應用領域拆分半導體下游應用領域拆分(2019)(2019) 半導體設備為產業鏈支撐關鍵；其中，又以應用于集成電路領域中的高端前道設備技術最難，自主可控最為急迫。半導體設備為產業鏈支撐關鍵；其中，又以應用于集成電路領域中的高端前道設備技術最難，自主可控最為急迫。 資料來源：WSTS、華西證券研究所資料來源：AMEC、華西證券研

10、究所 13.1% 25.9% 25.8% 16.1% 10.1% 5.8% 3.3% 模擬IC邏輯電路存儲器微處理器 光電器件分立器件傳感器 半導體按照下游應用分為集成電路、光電 子、分立器件、傳感器四大領域；其中，其中， 集成電路應用占比最大達集成電路應用占比最大達80.9%80.9%，可以再，可以再 向下細分為：邏輯電路（向下細分為：邏輯電路（25.9%25.9%）、存儲）、存儲 器（器（25.8%25.8%）、模擬）、模擬ICIC（13.1%13.1%）、微處理）、微處理 器（器（16.1%16.1%）；）； 邏輯電路、存儲器追求先進工藝，技術較邏輯電路、存儲器追求先進工藝，技術較 難且

11、市場規模較大難且市場規模較大 設備種類設備種類國產化率國產化率市場占比市場占比工藝工藝設備細分設備細分技術節點（技術節點（nm）國內企業國內企業國際廠商國際廠商 光刻機光刻機10%19%曝光光刻機90上海微電子ASML 刻蝕設備刻蝕設備20%23%刻蝕 介質刻蝕65/45/28/14/7/5/3中微公司中微公司 LAM AMAT TEL 導體刻蝕 （硅刻蝕、金屬刻蝕） 65/45/28/14北方華創 CVDCVD設備設備10%15% 化學氣相 薄膜沉積 PECVD化學氣相沉積65/28/14沈陽拓荊 AMAT、LAM、TEL ALD原子層沉積（用于CVD和PVD 之外的沉積工藝） 28/14北

12、方華創 28/14沈陽拓荊 PVDPVD設備設備10%5% 物理氣相 薄膜沉積 PVD物理氣相沉積65/45/28/14北方華創AMAT 熱處理設備熱處理設備20%4% 氧化擴散氧化爐/LPCVD65/28/14北方華創TEL 退火退火爐、合金爐、單片退火65/45/28北方華創AMAT 離子注入設備離子注入設備10%3%離子注入離子注入機65/45/28爍科中科信AMAT、Axcelis 清洗設備清洗設備10%6%清洗 鍍銅/清洗28/14/7盛美股份 Screen、LAM、 SEME 清洗機65/45/28北方華創 CMPCMP研磨設備研磨設備10%3%研磨拋光CMP化學機械拋光28/14

13、華海清科/盛美/45所AMAT 量測設備量測設備10%12%檢測光學檢測（OCD/薄膜）65/28/14上海睿勵、中科飛測 KLA、AMAT、日立 其他設備其他設備10%10% 涂膠顯影勻膠機90/65沈陽芯源TEL 其他 去膠/濕法清洗/CDS、Sortner、 Scrubber -Mattson/至純/京儀TEL 資料來源：賽迪咨詢、SEMI、華西證券研究所 國內前道設備任重道遠：中微引領刻蝕技術先進工藝突破國內前道設備任重道遠：中微引領刻蝕技術先進工藝突破 23 國產半導設備機遇：國產半導設備機遇：國家大基金國家大基金二期加大投資設備、材料二期加大投資設備、材料 24 半導體半導體 設備

14、、材料設備、材料 半導體芯片半導體芯片 制造商制造商 5G5G 相關產業相關產業 國家大基金國家大基金 投資方向投資方向 資料來源：科技新聞、華西證券研究所 國家大基金二期“提升國家大基金二期“提升”半導體設備、材料投資比例半導體設備、材料投資比例 國家大基金一期已經投資比例國家大基金一期已經投資比例 資料來源：科技新聞、華西證券研究所 國家大基金重點支持半導體設備、材料；加速國產化進展和采購比例，有望加強國內產業鏈企業間的上下游結合；國家大基金重點支持半導體設備、材料；加速國產化進展和采購比例，有望加強國內產業鏈企業間的上下游結合； 國家大基金的推動，有望加速半導體材料從“驗證”到批量采購的

15、過程；國家大基金的推動，有望加速半導體材料從“驗證”到批量采購的過程；為本土設備材料企業爭取更市場機會，有望使國內制造企業提高國產材料有望使國內制造企業提高國產材料 驗證及采購比例，驗證及采購比例，為更多國產材料提供工藝驗證條件，擴大采購規模。 大基金有望推動旗下投 資的半導體芯片制造商 相互合作，推動國產設 備、材料采購 大基金一期已投資硅產業集團。大基金二 期已宣布將加大投資半導體材料的比例。 我們預期二期大基金將增加投資其他國產 硅片制造商和硅片設備商標的。 半導體設備材料（占比約半導體設備材料（占比約6%6%） 北方華創、中微公司、上海睿勵、長川科技、沈陽拓荊 封裝測試（占比約封裝測試

16、（占比約10%10%） 長電科技、華天科技、通富微電、中芯長電等 芯片設計（占比約芯片設計（占比約17%17%） 紫光展銳、中興微電子、艾派克、兆易創新、國科微、北斗星通等 芯片制造（占比約芯片制造（占比約67%67%） 中芯國際（邏輯芯片）、上海華虹（邏輯芯片）、士蘭微（特色工藝） 長江存儲（存儲芯片）、三安光電（光電子器件）、耐威科技等 半導體設備、材料半導體設備、材料 大基金二期投資比大基金二期投資比 例將提升例將提升 填補空白填補空白前道設備種類前道設備種類 25 大基金二期重點支持目標：打造中國版應用材料大基金二期重點支持目標：打造中國版應用材料/ /東京電子東京電子 1.1.支持頭

17、部設備企業做大做強，提升成線能力支持頭部設備企業做大做強，提升成線能力 2.2.產業聚集，抱團發展，組團出海，打造國內設備龍頭產業聚集，抱團發展，組團出海，打造國內設備龍頭 3.3.持續推進國產設備、材料的下游應用持續推進國產設備、材料的下游應用 大基金二期將對刻蝕機、薄膜沉積設備、測試設備刻蝕機、薄膜沉積設備、測試設備和清洗清洗 設備設備等領域已布局企業保持高強度支持保持高強度支持，推動龍頭企業做 大做強，形成系統化、成套化設備產品 繼續填補空白，加快開展光刻機、光刻機、CMPCMP拋光研磨拋光研磨設備等核 心設備以及關鍵零部件的投資布局，保障產業鏈安全 推動建立專屬的集成電路設備產業園區，

18、吸引裝備零部件 企業集中投資研發中心或產業化基地，實現產業資源和人 才聚集，加強上下游聯系交流，提升研發和產業化配套能 力，形成產業聚集的合力 積極推動國內外資源整合、重組資源整合、重組，壯大中國大陸“壯大中國大陸“AMATAMAT” 或“或“TELTEL”的企業苗子?！钡钠髽I苗子。( (例如：北方華創、中微公司例如：北方華創、中微公司) ) 充分發揮基金在全產業鏈布局的優勢，持續推進裝備與集 成電路制造、封測企業的協同，加強基金所投企業間的上 下游結合，加速半導體設備從“驗證”到批量采購的過程加速半導體設備從“驗證”到批量采購的過程 ，為本土設備材料企業爭取更市場機會，督促國內制造企督促國內

19、制造企 業提高國產設備驗證及采購比例，業提高國產設備驗證及采購比例，為更多國產設備材料提 供工藝驗證條件，擴大采購規模。 資料來源：科技新聞、華西證券研究所 資料來源：前瞻產業研究院、華西證券研究所 高強度支持高強度支持前道設備種類前道設備種類國家大基金二期國家大基金二期 重點投資前道設備三大方向重點投資前道設備三大方向 填補空白填補空白 光刻機光刻機 CMPCMP設備設備 高強度支持高強度支持 刻蝕設備刻蝕設備 CVDCVD設備設備PVDPVD設備設備 清洗設備清洗設備量測設備量測設備 資料來源：前瞻產業研究院、華西證券研究所 打星為中微公司已 覆蓋或有望覆蓋 26 浪潮四浪潮四: :前道設

20、備同步工藝升級，每代資本支出平均提升前道設備同步工藝升級，每代資本支出平均提升30%30% 資料來源：ASML、華西證券研究所資料來源：AMAT、華西證券研究所 LogicLogicLEDLED NANDNAND 28nm28nm DRAMDRAM 7nm7nmOLEDOLEDLCDLCD PlanarPlanar3D(64L)3D(64L)25nm25nm1414- -16nm16nm 半導體技術工藝在集成電路各應用領域的發展情況半導體技術工藝在集成電路各應用領域的發展情況FabFab的前道設備投資額大幅增加的前道設備投資額大幅增加 未來五年技術將持續革新未來五年技術將持續革新 前道設備未來

21、五年持續革新，每代技術節點升級在邏輯芯片、存儲芯片領域，前道設備資本支出平均增加前道設備未來五年持續革新，每代技術節點升級在邏輯芯片、存儲芯片領域，前道設備資本支出平均增加30% 30% 。 (1)邏輯芯片：28nm至7nm設備成本增加100%；(2)DRAM：25nm至16nm設備成本增加40%；(3)NAND：2D至3D 64層設備成本增加60%。 26 27 0 100 200 300 400 500 600 700 材料材料 結構結構 工藝工藝 1990s2000s2010s2020s 28nm28nm14nm14nm5nm5nm7nm7nm 成熟制程先進制程 Poly-Si,W,AI

22、W,Cu, W,Cu(Co Encapsulation) Cu(w/Co),Co,New Metals High-k Metalgate Materials-Enabled Patterning 2D Planar Fin-FET Gate all around Lithography Self-Aligned Double/Quadruple Patterning(SADP/SAQP) EUV(SADP/SAQP) 資料來源：SEMI、AMAT、華西證券研究所 半導體技術材料半導體技術材料/ /結構結構/ /工藝的進步路徑工藝的進步路徑全球半導體設備投資額（億美元）全球半導體設備投資額（億美

23、元） 1.21.2 mm 前道設備創新空間大：芯片材料前道設備創新空間大：芯片材料/ /結構結構/ /工藝將持續升級工藝將持續升級 芯片材料芯片材料/結構結構/工藝進步引領著半導體行業的技術升級，前道設備的創新使得三十年來把半導體設備市場規模同步增長：工藝進步引領著半導體行業的技術升級，前道設備的創新使得三十年來把半導體設備市場規模同步增長： （1）材料種類：）材料種類：Poly-Si、鎢、鋁、鎢、鋁 鎢、銅鎢、銅 鎢、銅、鈷鎢、銅、鈷新材料；（新材料；（2）芯片結構：）芯片結構：2D平面結構平面結構 FinFet結構結構 GAAFet結構；（結構；（3）制程工藝：）制程工藝： 光刻技術光刻技

24、術 多重圖形工藝多重圖形工藝 深紫外深紫外EUV+多重圖形工藝。多重圖形工藝。 28 前道九類設備：需要對應半導體材料前道九類設備：需要對應半導體材料/ /結構結構/ /工藝同步升級工藝同步升級 拉單晶拉單晶磨外圓磨外圓切片切片倒角倒角雙面研磨雙面研磨CMP拋光拋光 硅 片 制 造 硅 片 制 造 前 道 制 造 前 道 制 造 氧化退火氧化退火CVD沉積沉積光刻曝光光刻曝光刻蝕刻蝕CMP拋光拋光清洗清洗離子注入離子注入PVD鍍膜鍍膜 后 道 封 測 后 道 封 測 前道工藝需重復數十次（共數百至數千道工藝）前道工藝需重復數十次（共數百至數千道工藝）通過量測設備，實時控制工藝質量通過量測設備，

25、實時控制工藝質量 二氧化硅 晶圓切割晶圓切割引線鍵合引線鍵合晶圓檢測晶圓檢測背面減薄背面減薄模塑模塑封裝成型封裝成型裝箱裝箱 資料來源：SEMI、Google、華西證券研究所 硅片硅片 通過硅片量測設備，控制工藝質量通過硅片量測設備，控制工藝質量 1 23 54678 9 前道九類設備：先進工藝的前道設備資本支出大幅提升前道九類設備：先進工藝的前道設備資本支出大幅提升 先進制程芯片晶圓廠的資本支出，在先進制程芯片晶圓廠的資本支出，在芯片材料芯片材料/結構結構/工藝升級下工藝升級下顯著提升；其中，設備在產線的投資額占比持續提升；顯著提升；其中，設備在產線的投資額占比持續提升； 根據根據SEMI數

26、據，數據，28nm到到7nm制程制程Fab廠的設備資本支出分別為廠的設備資本支出分別為39.5億美元、億美元、114.2億美元，提升了億美元，提升了1.89倍；倍；5nm、3nm資本支出更是持續提升。資本支出更是持續提升。 前道設備約占前道設備約占Fab廠中資本支出廠中資本支出70%；其中光刻、刻蝕、；其中光刻、刻蝕、CVD占比最高，市場占比分別為占比最高，市場占比分別為19%、23%、15%。 FabFab晶圓廠各個制程節點的半導體設備投資倍數增加（約當產能晶圓廠各個制程節點的半導體設備投資倍數增加（約當產能5 5萬片萬片/ / 月）月） 21.3 25.0 30.8 39.5 47.5 6

27、2.7 84.5 114.2 155.6 215.0 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 90nm65nm45nm28nm20nm16/14nm10nm7nm5nm3nm 每5萬片晶圓產能的半導體設備投資 資料來源：Gartner、華西證券研究所 70% 10% 17% 3% 前道設備封測設備廠房其他 前道設備在前道設備在FabFab廠中資本支出占比達廠中資本支出占比達70%70%（20192019） 資料來源：SEMI、華西證券研究所 19% 23% 15% 5% 3% 3% 6% 4% 12% 4% 6% 光刻機刻蝕機CVDPVD 離子注入機CMP研磨清洗氧化

28、擴散 前道量測涂膠顯影設備其他 前道設備市場占比：光刻、刻蝕、前道設備市場占比：光刻、刻蝕、CVDCVD最大（最大（20192019） 單位：億美元 資料來源：SEMI、華西證券研究所 29 30 CVDCVD沉積沉積/ /氧化氧化 刻蝕刻蝕光刻光刻 循環數十次循環數十次 通過檢測設備確保厚度、尺寸通過檢測設備確保厚度、尺寸 顯影顯影 CMPCMP拋光拋光 涂膠涂膠/ /烘烤烘烤 離子注入離子注入 1 2 3 資料來源：中微公司、華西證券研究所 資料來源：中微公司、華西證券研究所 先進制程芯片的制造工藝，采用多重圖形工藝，光刻后反復循環“刻蝕、薄膜沉積”工藝先進制程芯片的制造工藝，采用多重圖形

29、工藝，光刻后反復循環“刻蝕、薄膜沉積”工藝，完成線寬的縮小。完成線寬的縮小。 多重圖形工藝關鍵：仰賴于光刻多重圖形工藝關鍵：仰賴于光刻/ /刻蝕刻蝕/ /薄膜沉積循環微縮制程薄膜沉積循環微縮制程 刻蝕疊加刻蝕疊加CVDCVD的多重圖形工藝流程的多重圖形工藝流程 多重圖形工藝成為先進制程的關鍵工藝：多重圖形工藝成為先進制程的關鍵工藝：在先進制程中，礙于光刻機 的紫外光波長只有193nm，無法光刻出細微結構，為了使制程向20nm持 續升級，導入由刻蝕和CVD薄膜沉積組合而成的多重圖形工藝，逐層將 掩膜板上的細微結構圖形轉移到晶圓上；因此光刻、刻蝕、CVD成為三 個最關鍵的制程。 光刻光刻/ /刻蝕

30、刻蝕/CVD/CVD：前道九類設備中，先進制程關鍵三大種類：前道九類設備中，先進制程關鍵三大種類 先進制程：工藝數量、刻蝕步驟數量顯著提升先進制程：工藝數量、刻蝕步驟數量顯著提升前道設備價值占比：光刻、刻蝕、前道設備價值占比：光刻、刻蝕、CVDCVD價值占比最大（價值占比最大（20172017） 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 光刻設備刻蝕設備CVD設備 前道量測設備CMP/清洗設備其他設備 應用領域應用領域邏輯電路邏輯電路 制程節點制程節點40nm28nm20nm14nm10nm7nm5nm 線寬占發絲線寬占發絲 直徑直徑 - 全工藝全工藝 步驟數步驟數 -100

31、01100140015002000 刻蝕工藝刻蝕工藝 步驟數步驟數 35405060110140150 刻蝕刻蝕 光刻光刻 CVDCVD 刻蝕刻蝕/CVD/CVD的市場占比顯著提升：多重圖形工藝導入先進制程的市場占比顯著提升：多重圖形工藝導入先進制程 資料來源：LAM、華西證券研究所 資料來源：SEMI、華西證券研究所 31 芯片芯片CMOSCMOS結構剖面圖：通過前道九類設備多次循環構建的結構結構剖面圖：通過前道九類設備多次循環構建的結構 芯片前道制造工藝：芯片前道制造工藝：FEOLFEOL技術難且關鍵，技術難且關鍵，BEOLBEOL相對飽和相對飽和 BEOLBEOL 后段工藝后段工藝 金屬

32、互連層金屬互連層 FEOLFEOL 前段工藝前段工藝 電晶體結構電晶體結構 資料來源：CMOS制造技術、華西證券研究所 光刻、刻蝕、光刻、刻蝕、CVDCVD在先進制程技術升級趨勢下，在先進制程技術升級趨勢下，FEOLFEOL前段工藝將愈來愈難，前段工藝將愈來愈難，BEOLBEOL后段工藝的金屬互連層數愈來愈多。后段工藝的金屬互連層數愈來愈多。 FEOL前段工藝：用于建構前段工藝：用于建構CMOS電晶體電晶體 、電晶體的結構影響線寬，同時決定、電晶體的結構影響線寬，同時決定 了芯片設計的性能；制程相對關鍵。了芯片設計的性能；制程相對關鍵。 電晶體上的閘極長度則代表芯片制程 節點；從130nm到現

33、在的5nn難度持續 提升；因此，FEOL前段工藝是制程中 難度最高、最關鍵核心工藝；在半導 體技術進步，芯片制程、工藝持續升 級創新的背景下，FEOL前段工藝的步 驟數量持續上升，工藝的難度也將持 續提高。 BEOL后段工藝：用于建構連接后段工藝：用于建構連接CMOS 電晶體的金屬互聯層，電晶體的金屬互聯層，隨著電晶體數 量的增加，金屬層和金屬導線的數量 也在持續增加。從40nm至14nm金屬 互連層從約5層增加至12層，金屬層數 增加一倍；但是未來隨著成本大幅提 升，金屬層數增加已經趨緩。 32 PMOSNMOS 錫金屬球錫金屬球 鈍化層鈍化層, ,氮化硅氮化硅 鈍化層鈍化層, ,氧化硅氧化

34、硅 介電質層，二氧化硅介電質層，二氧化硅 銅銅, ,鋁，鋁， 金屬互聯層金屬互聯層 鉭鉭,/,/氮化鉭氮化鉭 阻擋層阻擋層 氮化硅氮化硅, , 刻蝕停止層刻蝕停止層 氮化硅氮化硅, , 密封層密封層 鉭鉭/ /氮化鉭氮化鉭, , 阻擋層阻擋層 鈦鈦/ /氮化鈦氮化鈦, , 阻擋附著層阻擋附著層 鎢鎢, , 接觸孔接觸孔 鎢鎢, , 局部互聯局部互聯 金屬沉積前金屬沉積前 的介電質層的介電質層 銅銅 銅銅 銅銅 銅銅 鎢鎢 外延層外延層 硅晶圓硅晶圓 FEOLFEOL決定制程升級：鰭式電晶體決定制程升級：鰭式電晶體(FET)(FET)實現實現7nm7nm及以下升級及以下升級 資料來源：Samsu

35、ng、華西證券研究所資料來源：ansforece、華西證券研究所 X X納米納米 閘極閘極(Gate)(Gate) 源極源極 (Source)(Source) 漏極漏極(Drain)(Drain) 金屬金屬(Metal)(Metal) 氧化物氧化物(Oxide)(Oxide) 半導體半導體(Semi)(Semi) 電子通道在氧化物下電子通道在氧化物下 方源極與漏極之間方源極與漏極之間 對閘極施加電壓形成對閘極施加電壓形成0,10,1訊號訊號 電晶體的閘極電晶體的閘極(Gate)(Gate)長度：決定芯片納米線寬長度：決定芯片納米線寬鰭式電晶體的多種結構：使得芯片閘極線寬有望至鰭式電晶體的多種結

36、構：使得芯片閘極線寬有望至3nm3nm以下微縮以下微縮 鰭式電晶體鰭式電晶體FET結構使得芯片閘級長度（線寬）持續升級，結構使得芯片閘級長度（線寬）持續升級， FinFet工藝已經導入工藝已經導入14nm/7nm/5nm的芯片制造。的芯片制造。 預計預計2022年后，環繞式閘極年后，環繞式閘極GAAFet將取代將取代FinFet延續半導體技術升級；三星預計將于延續半導體技術升級；三星預計將于3nm制程導入制程導入GAAFet。 FinFetFinFet為為14nm14nm- -5nm5nm芯片的主流結構：芯片的主流結構：在過去的制程節點推進中， 主要是通過縮小電晶體的閘級長度來減少芯片尺寸。但

37、是先進制 程中各家廠商工藝皆不同，閘極長度已經不完全等于制程節點； FinFet立體結構可將閘極接觸面積由二維增加為三維，增加閘級 接觸面積，同時改善閘級電壓調節能力變弱（短路）的問題， FinFet已成為14nm以下芯片主流結構。 GAAFetGAAFet（GateGate- -AllAll- -AroundAround）預計為）預計為3nm3nm以下芯片的電晶體結構，有以下芯片的電晶體結構，有 望在未來幾年保持晶體管持續升級：望在未來幾年保持晶體管持續升級：GAAFet是一種多閘極電晶體， 通過環繞式電子通道設計，增加閘級的接觸面積。 GAAFet是當前 FinFet的進化版晶片生產技術，

38、使晶片更小，處理速度更快且更省 電，是一項全新的電晶體架構。根據行業預期，三星和臺積電均已 經投入GAAFet技術研發。 33 三維芯片結構升級：高深寬比制程需刻蝕、三維芯片結構升級：高深寬比制程需刻蝕、CVDCVD技術實現技術實現 3D NAND3D NAND引領三維結構芯片的發展引領三維結構芯片的發展 3D NAND比2D NAND 疊加更多層電晶體， 提升存儲容量 3D芯片制造技術，通過設計角度在芯片上以三維結構集成更多的電晶體，但是技術難度較高，目前主要應用于芯片制造技術，通過設計角度在芯片上以三維結構集成更多的電晶體，但是技術難度較高，目前主要應用于3D NAND存儲芯片，存儲芯片，

39、 隨著半導體技術在材料、工藝、結構持續升級，未來有望有更多芯片導入三微結構的設計方式。隨著半導體技術在材料、工藝、結構持續升級，未來有望有更多芯片導入三微結構的設計方式。 3D NAND3D NAND：技術節點包括64層/96層/128層，目前三星等國際廠 商的技術節點已達到128層結構3D NAND，行業預期未來將疊加 至500層，技術工藝還會持續推進。 DRAMDRAM預計將導入預計將導入3D3D結構加大存儲容量結構加大存儲容量 DRAMDRAM：技術節點包括1x/1y/1z，目前制程已從1x朝向1y/1z三 維結構發展，為了制造更多電容提高存儲容量和縮小芯片尺寸 ，行業預期，將導入3D

40、DRAM垂直環繞式閘極電晶體。 資料來源：Lam Research、華西證券研究所 資料來源：Lam Research、華西證券研究所 DRAM縮小電容， 朝向多層結構 提升存儲容量 34 SiPSiP系統性封裝：從封裝角度縮小芯片尺寸、提升性能系統性封裝：從封裝角度縮小芯片尺寸、提升性能 系統性封裝：芯片從系統性封裝：芯片從2.5D2.5D往往3D3D結構封裝有望降低芯片尺寸結構封裝有望降低芯片尺寸 2.5D 2.5D 封裝封裝3D 3D 封裝封裝 邏輯芯片邏輯芯片 金屬球金屬球 倒裝芯片倒裝芯片 TSVTSV 襯底襯底襯底襯底 存儲芯片存儲芯片 硅基板硅基板 襯底襯底 倒裝芯片倒裝芯片 T

41、SVTSV 系統性封裝（系統性封裝（SiP）是在芯片線距微縮難度提升的情況下，封裝更多單位電晶體、提高芯片性能的關鍵技術。）是在芯片線距微縮難度提升的情況下，封裝更多單位電晶體、提高芯片性能的關鍵技術。 目前分為2.5D和3D兩種，截至2019年底，大部分晶圓廠是采用2.5D封裝；臺積電則具備3D系統性封裝領先技術。 2.5D 2.5D 封裝封裝3D 3D 封裝封裝 資料來源：半導體行業觀察、華西證券研究所 系統性封裝分為系統性封裝分為2.5D2.5D和和3D3D兩種；其中，兩種；其中，3D3D封裝技術較難。需要更細致的硅穿孔，封裝的芯片性能表現較好封裝技術較難。需要更細致的硅穿孔，封裝的芯片

42、性能表現較好: : （1 1）2.5D2.5D封裝：封裝：通過在硅基板上進行矽穿孔(TSV)，間接連接起邏輯芯片和存儲芯片，硅穿孔金屬連線尺寸大約為硅穿孔金屬連線尺寸大約為1010微米。微米。 （2 2）3D3D封裝：封裝：直接將芯片堆疊，進行層間穿孔，直接連接起邏輯電路和存儲芯片，硅穿孔金屬連線尺寸大約為硅穿孔金屬連線尺寸大約為1010納米。納米。 3D3D封裝比起封裝比起2.5D2.5D封裝的技術難度非常大：封裝的技術難度非常大：在芯片上直接穿孔的孔徑比在硅基板上穿孔的尺寸微小近千倍。 系統性封裝中，系統性封裝中，3D3D封裝技術相比封裝技術相比2.5D2.5D封裝技術；預計可縮短芯片尺寸

43、、減輕重量達數十倍封裝技術；預計可縮短芯片尺寸、減輕重量達數十倍; ; 根據行業測試數據，在運算表現 方面，3D封裝可節約功率使元件運轉速度加快而不增加能耗；因此3D封裝在集成度、性能、功耗等方面更具優勢。雖然實際 意義上的3D系統性封裝技術，大部分芯片制造商尚處于研發階段，但近幾年可以看到越來越多的 CPU、GPU、 存儲器開始應 用TSV技術已經采用了2.5D的封裝技術，目前臺積電已經具備3D系統性封裝技術，未來相關技術有望逐漸成熟。 35 一、中微公司：十五年技術積累達國際水平，內生二、去除已變化的表面物質(引入氬離子去除表面的氯化層)兩個步驟，此 刻蝕技術具備自限制性，表面飽和及反應停

44、止。因此，刻蝕工藝的控制性高、 均勻度好且為各項同性。目前，主要應用于傳統刻蝕無法處理的細微的孔洞和 結構，隨著結構精細化，未來應用場景有望增加。 ALEALE原子層刻蝕：先進工藝精細結構原子層刻蝕：先進工藝精細結構, ,應用需求有望日益增長應用需求有望日益增長 ALEALE刻蝕目前尚處于商業化初期；目標應用在電晶體刻蝕目前尚處于商業化初期；目標應用在電晶體SACSAC結構、結構、EUVEUV光刻、光刻、GAAFetGAAFet等先進制程中的精密刻蝕工藝。等先進制程中的精密刻蝕工藝。 ALEALE精準刻蝕接觸孔而不傷害側墻層精準刻蝕接觸孔而不傷害側墻層 SACSAC工藝中選擇比工藝中選擇比/

45、/深寬比深寬比/ /均勻度成為關鍵均勻度成為關鍵 ALEALE刻蝕選擇比是傳統刻蝕的兩倍刻蝕選擇比是傳統刻蝕的兩倍 ALEALE在電晶體在電晶體SACSAC工藝中表現較傳統刻蝕優異工藝中表現較傳統刻蝕優異 原子層刻蝕原子層刻蝕 傳統刻蝕傳統刻蝕 VSVS ALEALE在鰭式電晶體中刻蝕的溝槽“顯著優于”傳統刻蝕在鰭式電晶體中刻蝕的溝槽“顯著優于”傳統刻蝕 自對準接觸自對準接觸SACSAC 資料來源：LAM、華西證券研究所 資料來源：LAM、華西證券研究所 精準刻蝕精準刻蝕 不損害側不損害側 墻墻 ALEALE用于先進制程精細工藝，根據晨星公司數據，用于先進制程精細工藝，根據晨星公司數據，202

46、02020年市場預計年市場預計4.54.5 億美元。億美元。(1)(1)電晶體電晶體SACSAC工藝：工藝：SAC工藝閘極上方添加保護性介電層， ALE可用于精準塑造出接觸孔輪廓，而不損傷間隔層；(2)EUV(2)EUV光刻工光刻工 藝：藝：導入EUV光刻后EUV掩模板會引起線邊源粗糙，目前可用ALE的高 均勻度將邊源粗糙變平滑。(3)GAAFet(3)GAAFet工藝應用：工藝應用：需要制作硅鍺和硅 交替層。在工藝過程中，硅鍺層必須被去除而不接觸硅層。此工藝目 前只能通過ALE完成。 45 46 未來技術路徑：公司延續雙反應腔、技術升級、降本增效未來技術路徑：公司延續雙反應腔、技術升級、降本

47、增效 中微公司正在持續推動中微公司正在持續推動CCP和和ICP等離子提刻蝕機技術升級的路徑，以高質量、高產能、高效率為客戶降本增效。等離子提刻蝕機技術升級的路徑，以高質量、高產能、高效率為客戶降本增效。 CCPCCP 電容性等離子刻蝕機電容性等離子刻蝕機 ICPICP 電感性等離子刻蝕機電感性等離子刻蝕機 雙臺雙臺 D D- -RIERIE 雙臺雙臺 ADAD- -RIERIE 單臺單臺 HDHD- -RIERIE 下一代雙臺機下一代雙臺機 下一代單臺機下一代單臺機 邏輯器件邏輯器件 關鍵刻蝕關鍵刻蝕 3D3D存儲器存儲器 關鍵刻蝕關鍵刻蝕 高端關鍵高端關鍵 ICPICP刻蝕刻蝕 高輸出高輸出

48、/ /低成本低成本 ICPICP刻蝕刻蝕 雙臺雙臺 TSV/MEMSTSV/MEMS單臺單臺 NanovaNanova 單臺單臺 Nanova +Nanova + 雙臺雙臺 TwinstarTwinstar 資料來源：中微公司、華西證券研究所 募資計劃募資計劃: :擴大研發投入，技術升級擴大研發投入，技術升級5nm/3nm5nm/3nm前沿刻蝕技術前沿刻蝕技術 公司于科創板上市后規劃募資公司于科創板上市后規劃募資1414億元，加強公司半導體設備前沿技術研發，鞏固市場領先地位。億元，加強公司半導體設備前沿技術研發，鞏固市場領先地位。 公司本次計劃募集資金100,000萬元，共募集資金155,16

49、3萬元，扣除發行費用后，實際募集資金144,570萬元，主要用于投入研發項目，研發技 術領先的半導體設備。募集資金緊緊圍繞公司主營業務,提升公司自主研發能力、產品迭代和技術創新能力、提升公司芯片核心競爭力和市場占 有率。 高端半導體設備擴充升級項目有望提升公司刻蝕設備、MOCVD設備的產能。 技術研發中心建設升級項目有望提升公司半導體設備的技術水平，例如：CCP/ICP刻蝕技術5nm-3nm應用、MOCVD在高溫紫外LED應用和Mini LED應 用等前沿技術。項目建設期預計2年6個月，有望鞏固公司半導體設備的未來競爭力。 序號序號募集資金運用方向募集資金運用方向總投資額（萬元）總投資額（萬元） 擬投入擬投入 募集資金募集資金 1 1 高端半導體設備擴充高端半導體設備擴充 升級項目升級項目 40,058.9640,000.00 2 2 技術研發中心建設設技術研發中心建設設 計項目計項目 40,097.2240,000.00 3 3補充流動資金補充流動資金20,000.0020,000.00 合計合計100,156.18100,000.00 中微公司規劃募集資金投資項目中微公司規劃募集資金