目前，提升芯片性能的主要手段是增加晶体管数量，但连接晶体管的铜线的电阻（布线电阻）却会导致芯片性能降低、能耗增加。一块7nm制程的手机芯片，布线电阻的能耗占到了1/3。从7nm到3nm，布线电阻将再增加10倍，制程改进带来的优势会被完全抵消。

针对这个问题，美国半导体设备公司——应用材料推出了新设备“Endura Copper Barrier Seed IMS”，将ALD、PVD、CVD、计算、界面工程、铜回流、表面处理等7种工艺整合在一起，大大缩减了生产成本。同时，它能把布线电阻降低50%，显著提升芯片性能、降低芯片能耗。

Endura Copper Barrier Seed IMS

这台设备可用于3nm制程，主流代工厂已经开始将其引入产线。

一.利润微薄，赚钱全靠元器件

对于芯片代工厂来说，想要从7nm延伸到3nm甚至3nm以下制程，应用材料的这台设备是必不可少的。这意味着全球芯片代工行业将更加依赖美国技术，美国对整个半导体行业的控制力进一步增强。

所以，中国半导体要想突围，设备是关键。在国产半导体设备厂商中，产品覆盖面最广、收入规模最大的要数北方华创（002371）。公司主营业务包括电子工艺装备和电子元器件，其中电子工艺装备又分为半导体设备、真空装备和锂电装备，是华创的营收支柱。

摘自《北方华创2020年年报》

但是，细看净利润就会发现，电子工艺装备的营收质量远远不如电子元器件，尤其是最受关注的半导体设备的净利润率只有4.24%，低得令人发指。

摘自《北方华创2020年年报》

究其原因，主要还是技术上差距比较大。从整个工艺流程来看，半导体设备可以分为六大类，按投资额占比由大到小分别为光刻机（30%）、刻蚀机（20%）、沉积设备（15%）、清洗设备（10%）、检测设备（10%）和离子注入设备（5%）。有券商按照晶圆加工流程整理了华创的主要半导体设备产品（如下图）。

摘自国盛证券公开研报

图中出现最多的是清洗机，目前华创的清洗机最高能支持28nm制程的芯片生产，只能说刚刚摸到先进制程的门槛。再看光刻机之外占比最高的刻蚀机，虽然目前华创的产品最高能支持14nm制程，但主要用于生产存储器，无法胜任CPU产线。其他产品的情况也都差不多，都无法满足先进制程的需求。前几年成熟制程设备需求不大，利润自然上不去。当然这是受制于我国半导体行业整体发展水平，不是华创凭一己之力能够改变的。

2020年，全球半导体设备龙头应用材料营收高达1147.43亿，研发投入高达149.01亿。而华创营收只有60.56亿，研发投入只有区区16.08亿。如果单看研发投入占营收的比例，那华创甚至比前者还高些，然而体量上的绝对差距让华创的追赶显得非常徒劳。

二.时来运转，能否跻身百亿级？

半导体是一个胜者通吃的行业。技术上的巨大差距让华创看国际巨头吃肉吃得满嘴流油自己却连口汤都喝不上。

然而，从去年开始情况发生了变化。一场席卷全球的缺芯潮使得成熟制程半导体设备的需求猛增。由于前几年成熟制程设备需求不断走低，许多大厂都削减了产能，一时间设备价格猛涨，甚至出现了二手设备都被几家代工厂抢购的“盛况”。

另一方面，因为担心被卡脖子，国内厂商引入国产设备的意愿也明显增强。因此国产设备导入产线和销售放量的进程大大加快了。今年一季度华创业绩暴增，尤其是综合毛利率高达65.27%，显著优于2020年的57.96%。以2020年的营收结构判断，业绩改善的主要驱动因素应该是半导体设备，当然具体情况还要等半年报给出答案。

摘自《北方华创2021年一季报》

这里需要说明的是，对于设备销售，一般要买方完成安装和调试之后卖方才能确认收入。半导体设备的调试周期本来就比较长，华创的很多产品又是刚刚导入产线，因此确认收入的周期可能更长。这就造成了报表上原材料和库存商品“双高”的现象。

摘自《北方华创2020年年报》

一般来说库存商品高企意味着企业销售不畅，这种情况下企业一般会减少原材料采购。而华创的原材料金额增加了一倍多，这大概率是因为大量产成品正在买家的车间里等待调试之后确认收入，所以公司不担心积压问题。与此形成印证的是年报中30.5亿的合同负债，也就是预收款。今年一季报华创的存货又增加了10亿多，合同负债增加了14亿，可以推断业绩将持续攀升。半导体设备预付款一般是三到四成，所以一季度45亿合同负债对应110-150亿合同金额，算上一季度的14亿营收，华创全年销售破百亿是大概率事件，净利润甚至可能达到10亿级别。虽然这样的销售规模在全球来看仍然没啥存在感。但却可以实实在在地缓解华创紧绷的资金面。

三.结语

今年4月，华创发布融资预案，计划融资85亿用于半导体设备、高精密电子元器件扩产和高端半导体项目研发。半导体行业的重要特征是制程越高，设备投资额占比越高。对于普通制程，设备投资一般占比 70~80%；14nm制程，设备投资占比将达到85%；7nm及以下就更高。

大陆半导体厂商扩充产能、攻关高级制程已经是明牌，无论产能还是技术，华创都必须趁着国产替代的风口更上一层楼。以当前的国际大环境，华创通过海外并购获取现成技术的可能性微乎其微，所以未来几年必须进行海量的研发投入。这些投入会让华创成为中国的应用材料还是把华创拖进入不敷出的泥潭，将是华创最大的看点。

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注：本文不构成任何投资建议。股市有风险，入市需谨慎。没有买卖就没有伤害。