拓荆科技IPO被受理，科创板有望迎来一家可比肩北方华创的半导体制造设备企业，国产替代的队伍也在不断扩大。

拓荆科技是一家拥有科研院所背景的企业，2010年4月由中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司与孙丽杰出资成立。2020年5月公司完成股改并引入国家集成电路基金、中微公司、苏州聚源和沈阳创投等机构股份，其中国家集成电路基金和苏州聚源是专业投资集成电路行业的基金，中微公司则是国际领先的半导体干法刻蚀设备供应商。

拓荆科技拟募集资金10亿元，其中3.99亿元和2.71亿元分别用于先进半导体设备的技术研发与改进项目和ALD设备研发与产业化项目，其余资金用于高端半导体设备扩产项目及补充流动资金，募集规模也是中规中矩。

关键薄膜沉积设备国内唯一，在研设备有望打破国际垄断

拓荆科技主要从事高端半导体专用设备的研发、生产、销售和技术服务，其设备主要包括等离子体增强化学气相沉积设备（PECVD）、原子层沉积设备（ALD）和次常压化学气相沉积设备（SACVD）三大类，已广泛应用于国内晶圆厂14nm及以上制程集成电路制造产线，并已开展10nm及以下制程产品验证测试。

拓荆科技有国内多个唯一：国内唯一一家产业化应用的IC用PECVD设备厂商和国内唯一的SACVD设备厂商。技术上，公司产品适配国内最先进的28/14nm逻辑芯片、19/17nm DRAM芯片和64/128层3D NAND Flash晶圆制造产线，其中PECVD全面覆盖逻辑电路、DRAM存储、Flash闪存制造技术节点产线SiO2、SiN、SiON、BPSG和TEOS等多种通用介质材料薄膜沉积工序，并具备向更先进节点拓展的延伸性。目前中芯国际、华虹、长江存储、长鑫存储、厦门联芯和燕东微电子等主流晶圆厂均为公司客户：

资料来源：拓荆科技PECVD设备，公司招股书，阿尔法经济研究

笔者去年在《关注半导体设备国产化：说说化学气相沉积设备的那些事》一文中对主要的几类CVD设备做了简单归纳。技术上来看，PECVD主要用于90nm及以下制程的薄膜沉积工艺，ALD则主要用于45nm及以下薄膜沉积工艺。

资料来源：CVD设备类型，公开资料整理，阿尔法经济研究

PECVD是使用射频电磁波作为能量源，在硅片上方形成低温等离子体，通入适当化学气体后在等离子体激活下，经一系列化学反应后在硅片表面形成固态薄膜。按等离子体发生频率划分，PECVD中的等离子体分为13.56MHz的射频等离子体和微波等离子体两种，其中射频等离子体按其引入方式可分为电容耦合方式CCP和电感耦合方式ICP，这与中微公司的刻蚀设备划分类似（中微公司干法刻蚀设备分为CCP刻蚀和ICP刻蚀）。

采用CCP耦合生成的等离子体电离率较低，会导致CVD过程中的前驱物离解有限，沉积速率较低，因此业界主要采用ICP耦合的等离子体，产生的等离子体密度更高。通过拓荆科技的招股书信息，公司的PECVD也用了ICP技术。

拓荆科技目前产业化的PECVD设备有两种，其中PF-300T用于12英寸28nm以上逻辑芯片、Flash和DRAM制造及TSV封装和OLED领域，主要用于氧化硅、SiN、SiON、BPSG、PSG、TEOS、LoKⅠ、LoKⅡ和ACHM等介质材料薄膜沉积；PF-200T是用于8英寸90nm以上前道工艺和3D TSV封装环境，同样可以沉积氧化硅、SiN、SiON、TEOS等薄膜，而且可与12英寸设备兼容。

验证中的设备有3种，PF-300TeX面向12英寸 14-28nm先进节点逻辑、DRAM和Flash制造，可沉积的薄膜类型与PF-300T一样，是先进节点的延伸；NF-300H是面向12英寸32-128层3D NAND和19nm以下DRAM存储芯片的设备，用于NO stack和Thick TEOS等介质材料薄膜沉积，这一做法与应用材料等巨头类似，毕竟逻辑IC与DRAM等存储的工艺还是有很大差别的。

PF-300T pX是用于10nm以下节点逻辑IC的制造，未来该型设备实现产业化，将有望打破应用材料等国外巨头的垄断。

另外虽然SACVD和PECVD，前者是国内唯一，后者也领先北方华创成为国内唯一实现产业化的设备，但在高密度等离子体增强化学气相沉积（HDP-CVD）和低压化学气相沉积（LPCVD）等CVD设备上，北方华创也是国内的唯一，中微公司MOCVD设备则具备行业领先地位。目前单靠一家公司很难覆盖全部CVD设备，但拓荆科技与北方华创、中微公司三剑合璧，还是有望实现国产设备在CVD设备上的全覆盖，虽然目前这一目的还未实现。

ALD设备，北方华创与拓荆科技展开大比拼

北方华创也有PECVD的技术储备，但目前拓荆科技产业化更为顺利，2018年以来已经向客户交付55台PECVD设备（笔者测算）。在ALD领域，拓荆科技与北方华创同样推出ALD设备。北方华创的ALD设备主要是Polaris A系列，可用于沉积氧化铝、氧化铪、氧化锆、氧化钛、TiN和AlN等多种薄膜的沉积。

ALD是以准单原子层形式周期性生长的薄膜沉积工艺，特点是可通过控制生长周期的数目可以精确调节沉积薄膜厚度。与CVD工艺相比，ALD工艺的两种或多种前驱物可以交替通过衬底表面，并通过稀有气体的吹扫有效实现隔离。前驱物在气相中不会混合相遇而发生化学反应，仅在衬底表面通过化学吸附发生反应：

资料来源：ALD沉积原理图，公开资料整理，阿尔法经济研究

ALD设备可实现芯片制造工艺中关键尺寸的精度控制，在结构复杂、薄膜厚度要求精准的先进逻辑IC、DRAM和NAND Flash中是必不可少的核心设备之一。

拓荆科技在ALD领域国内领先，其产业化的FT-300T面向先进逻辑IC 28-14nmSADP、STI Liner工艺和55-40nm BSU工艺晶圆制造及2.5D/3D先进封装工艺中。不过值得注意的是公司的ALD设备是在PECVD核心技术上根据ALD反应原理，结合理论分析及仿真计算等创新设计而来，属于等离子体增强的ALD设备。公司在研的FT-300T Thermal-ALD设备用于28nm以下节点的氧化铝、AlN等多种金属化合物沉积；FT-300H则是面向12英寸 128层以上3D NAND和19/17nm DRAM存储芯片中氧化硅和SiN介质材料的沉积：

资料来源：拓荆科技ALD设备，公司招股书，阿尔法经济研究

在ALD设备产业化方面，2017年12月北方华创向上海集成电路研发中心交付了一台12英寸ALD设备，实现了国产ALD设备的突破。拓荆科技在2018年交付了一台ALD设备，时间上晚于北方华创，结合公开资料，技术指标上要好于北方华创。

SACVD设备是在次常压环境下通过反应气体压力和温度的精确控制将薄膜材料沉积在硅片表面。因为SACVD设备的高压环境可以减少反应材料的分子自由程，通过臭氧在高温下产生高活性氧自由基，增加分子间碰撞，因此具有优越的填孔能力。

拓荆科技的SACVD国内唯一，但目前实现产业化的是面向8英寸90nm以上节点用于STI和ILD工艺的设备，面向12英寸28-14nm的SACVD设备还处于产业化验证阶段。不过按照一般验证周期，笔者估计今年底到明年，公司的SACVD设备有望实现产业化应用，卖个两三台还是有希望的：

资料来源：拓荆科技SACVD设备，公司招股书，阿尔法经济研究

持续亏损的业绩与国产替代的难度

从经营数据可以看出，拓荆科技的ALD和SACVD设备销售状况不太乐观，目前还是立足于突破。2018-2020年公司营收从0.66亿元增长到4.29亿元，享受了国产替代的红利，这其中PECVD营收从0.52亿元增长至4.18亿元，成为最大的受益设备，相对而言ALD设备和SACVD设备的营收规模仍然很低：

资料来源：拓荆科技营收构成（按设备类型），公司招股书，阿尔法经济研究

或许是为了保密，招股书中拓荆科技并未详细披露每一种设备的销售数量。销售数据来看，2018-2020年公司各类设备分别销售4台、19台和31台，每台设备平均单价1300万元左右。以此推断，公司在2018年销售ALD设备1台，PECVD设备3台；2019年销售19台PECVD设备；2020年销售30台PECVD，一台SACVD。2020年公司SACVD设备确认收入867.26元，因为该型设备面向8英寸产线，价值量相比12英寸要偏低，12英寸SACVD设备还处于验证过程中。

今年一季度公司PECVD设备销售三台，2018年以来公司累计销售PECVD设备55台，ALD设备一台，SACVD设备一台：

资料来源：拓荆科技设备销售情况，公司招股书，阿尔法经济研究

报告期内拓荆科技净利润分别为-1.03亿元、-0.19亿元、-0.12亿元和-0.11亿元，净利润持续亏损。公司毛利率分别为31.67%、31.85%、34.06%和30.01%，主要是营收占比最大的PECVD毛利率相对稳定。2018年和2020年ALD设备毛利率为46.29%、87.09%，2020年SACVD设备毛利率为-43.61%，ALD设备销量实现零的突破，12英寸SACVD设备还处于验证阶段，这两大类设备均处于产业化初期：

资料来源：拓荆科技业绩，Wind股票，阿尔法经济研究

费用端，拓荆科技销售费用基本平稳，未来随着设备受下游客户认可度逐年提升和营收增长，销售费用率有望进一步下降，管理费用金额基本稳定，管理费用率也逐年下降。

公司费用主要来自研发投入，这是半导体设备企业为提升竞争力所必须投入的。报告期内公司研发费用为1.08亿元、0.74亿元、1.23亿元和0.27亿元，研发费用率为152.84%、29.58%、28.19%和47.02%，远高于国内同行：

资料来源：拓荆科技与可比公司研发费用率，公司招股书，阿尔法经济研究

纵观国外同行，应用材料、拉姆研究和泰瑞达等每年研发费用率均超过10%，其原因在于半导体制造设备行业是一个高技术壁垒、高资金壁垒和高人力资源壁垒、高市场壁垒等为特征的行业，研发周期长，前期需要持续的研发投入；因为验证壁垒高，从设备样机下线到最终交付客户需要至少2年的时间，产业化周期长。

在竞争格局方面，因为国外半导体行业发展至今已经超过半个多世纪，构筑了坚固的护城河，国内半导体制造设备企业目前还处于从0到1的突破阶段，部分环节处于从1到N的升级阶段，但无论哪一阶段，在客户、市场、品牌、技术等各方面，与国外巨头存在很大差距：

资料来源：CVD设备市场规模及竞争格局，公开资料整理，阿尔法经济研究

从截止2019年一季度长江存储采购数据来看，国产设备在刻蚀、PVD、清洗机、氧化/退火、CMP 设备领域实现较大突破，国产化率分别达到了 17.68%、21.43%、25.76%、41.03%、14.71%，但在 CVD、过程控制设备领域国产化率分别为 1.81%、2.79%，刚刚有所突破，而在光刻机、晶圆测试机、探针台领域，国产厂商尚未实现中标，还属空白：

资料来源：长江存储采购设备国产化率，券商研报，阿尔法经济研究

国产半导体制造设备国产替代的空间仍然很大，但前进路上也困难重重。

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