半导体前道设备行业深度研究：国内前道设备迎本土扩产东风

（报告出品方/作者：国信证券，胡剑、胡慧）

1 前道半导体设备：半导体制造核心工艺设备

半导体制造分为前道工艺（Front End）和后道工艺（Back End），其中前道 工艺指在晶圆上形成器件的工艺过程，也称晶圆制造，后道工艺指将晶圆上的 器件分离，封装的工艺过程。当前半导体产业界 IDM（垂直整合）和 “fabless+foundry+OSAT”分工两大模式中，IDM 和 foundry 具备前道工艺生 产线，其中头部代表企业如 IDM 英特尔、三星、海力士、美光、德州仪器，foundry 如台积电、联电、格罗方德、中芯国际、华虹半导体等。

前道制造工艺通过物理、化学工艺步骤在晶圆表面形成器件，并生成金属导线 将器件相互连接形成集成电路。前道工艺共有七大工艺步骤，分别为氧化/扩散 （Thermal Process）、光刻（Photo-lithography）、刻蚀（Etch）、离子注入（Ion Implant）、薄膜生长（Dielectric and Metal Deposition）、清洗与抛光（Clean & CMP）、金属化（Metalization），通过循环重复上述工艺，最终在晶圆表面形成 立体的多层结构，实现整个集成电路的制造。由于制程提升，晶圆上集成的器 件和电路复杂度和密度随之提升，先进逻辑芯片和存储芯片需要上千道工序去 完成芯片的制造。

前道设备为投资重点，供给端高度集中于美、日、欧头部厂商

半导体前道制造设备是半导体制造设备的投资重点。根据半导体制造中前道工 艺（晶圆制造）和后道工艺（封装测试）之分，应用于集成电路领域的设备通 常可分为前道工艺设备和后道工艺设备两大类，其中前道设备市场占半导体设备主要市场份额，根据 SEMI 数据，2020年全球晶圆制造（前道）设备市场占比为 86.1%，后道封装及测试设备分占 5.4%和 8.5%，预计 2021-2023 年该比重也将维持在 86%左右。

薄膜生长、刻蚀和光刻设备为半导体前道制造核心设备，其市场规模最大。对 应主要工艺，半导体前道设备主要包括氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、 清洗设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等，其中光刻、刻蚀和薄膜生长设备市场规模最大。根据 Gartner 数据，2020 年全球半导体前道薄 膜生长、刻蚀和光刻设备市场规模分别为 139.2 亿美元、136.9 亿美元和 135.4 亿美元，分别以 21.5%、21.1%和 21.9%市占率位居前三。

全球半导体前道设备由美、日、欧企业主导供给端，中国厂商市场占比较低。 根据 Gartner 数据，2020年前十大前道半导体设备厂商中 3 家来自美国，总计 市占率 40%；4 家来自日本，市占率 19.5%；荷兰的 ASML 由于其在浸润式 DUV 光刻机及 EUV 垄断地位，以 18.1%市场份额占据全球第二。中国主要前 道半导体设备厂商北方华创、屹唐旗下 Mattson、中微公司和盛美总计仅占全 球 1.5%市场份额。

扩产周期内，半导体设备龙头有望迎戴维斯双击。根据历年财报数据，2016 年 至 2021 年，全球前道半导体设备龙头应用材料、ASML 和泛林营收分别增长 1.1、2.1、1.5 倍，净利润增长 2.4、3.3、3.3 倍，同期（2016 年 12 月 31 日 至 2021 年 12 月 31 日），市值分别增长 3、5.8、4.9 倍。

2022 年全球半导体设备市场规模有望再创新高

半导体设备行业随半导体整体需求呈显著周期成长性。半导体下游需求的周期 性成长是半导体设备行业周期性主要因素，根据 SEMI 和 WSTS 数据，2005 年至 2020 年二十一年间，有十九年全球半导体设备销售额同比增长方向与全 球半导体销售额同比增长方向相同，且设备增长/下降幅度均显著高于半导体销 售额幅度，显示更强弹性。

2022 年全球半导体销售额有望再次突破新高。根据 WSTS 的数据，全球半导 体销售额由 1999 年的 1494 亿美元提高到了 2020 年的 4404 亿美元，预计 2021、 2022 年还将分别增长 19.7%、8.8%，达到 5272 亿美元、5734 亿美元。

2022 年全球半导体设备销售额有望连续刷新历史记录。根据 SEMI 预计，2021 年原始设备制造商的半导体制造设备全球销售总额将达到 1030 亿美元的新高， 比 2020 年的 710 亿美元的历史记录增长 44.7%。预计 2022 年全球半导体制造 设备市场总额将扩大到 1140 亿美元，有望连续第三年创历史新高。

从供给端来看，2021 年北美半导体设备销售额单月连续创历史新高，日本半导 体设备销售额大幅增长。根据 SEMI 数据，2021 年北美半导体设备销售额为 429.93 亿美元，相较 2020 年、2019 年的 297.83 亿美元、242.89 亿美元增长 44.4%和 77.0%，其中 1-7 月连续刷新单月历史新高。根据 SEMI 和 SEAJ 数 据，2021 年日本半导体设备销售额达到 30767.56 亿日元（约合 267.1 亿美元）， 较 2020 年和 2019 年增长 37.1%和 51.3%。

从需求端来看，中国大陆、中国台湾和韩国成为全球前三大半导体设备市场。 根据 SEMI 及 SEAJ 数据，2020 年中国半导体设备销售额从 2005 年的 13.3 亿 美元增加到 2020 年的 187.2 亿美元，占全球比例由 12%提升到 26%，首次成 为全球半导体设备第一大销售市场。2021 年前三季度中国半导体设备销售额为 211.1 亿美元，占比 30%，继续维持全球第一。中国台湾和韩国占比 24%和 23% 分列第二三。北美、欧洲、日本占比从 2005 年 17.5%、9.9%、24.9%分别下 滑至 7.5%、3.0%和 8.6%。

中国大陆自 2013 年本土和外资的晶圆代工、存储器项目以及封测项目同时新 建、扩建推动设备市场总体保持快速增长；中国台湾主要由台积电对先进制程 不断投入拉动设备投资；韩国设备投资主要由全球存储巨头三星和海力士拉动， 因此设备市场规模随存储需求波动，且波动幅达较大。

前道设备规模近千亿美元，Memory 和 foundry 扩产是投资主推力

2022年全球前道晶圆厂设备支出有望连续第三年创历史新高。根据SEMI数据， 2019 由于存储器投资合理回落造成负增长外，在 2016 年至 2021 年全球前道 晶圆厂设备支出呈现总体持续增长趋势（CAGR 18%），并于 2020 和 2021 年 连续创历史新高（635 亿美元、914 亿美元）。

从资本开支来看，存储芯片制造商（主要为 IDM）和 foundry 是主要投资方。 根据 Omdia 数据，2009 年至 2016 年，存储芯片制造商平均每年资本开支占比 为 33.7%,在 2018 年存储芯片扩产最高峰时攀升至 60.3%，对应 666 亿美元资 本开支，Omdia 预计 2022-2025 年存储芯片资本开支将触底后逐步回升，占据 年均 43.9%资本开支，对应 520 亿美元/年。全球 foundry 资本开支占比从 2009 年 20.4%提升至 2020 年 24.1%，Omdia 预计 2022 年-2025 年 foundry 资本开 支占比将提升至年均 33.1%，对应 390 亿美元/年。SEMI 则预计 foundry 部分 占 2022 的总支出的 46%，超过 memory 的 37%。

从晶圆产能增长看，本轮产能扩产幅度最大亦为 foundry 和存储器制造商。根 据 SEMI 数据，截止 2021 年第三季度，全球 Memory 和 foundry 月产能为 768.9 万片和 821.6 万片折合 8 寸晶圆，较 2019 年第一季度分别增长 58.6 万片和 114.8 万片折合 8 寸晶圆，分别占全行业新增产能的 21.9%和 42.9%。

先进制程推动 foundry 单位产能设备投资大幅增长。在摩尔定律的推动下，元 器件集成度的大幅提高要求集成电路线宽不断缩小，导致生产技术与制造工序 愈为复杂，制造成本呈指数级上升趋势。例如采用昂贵的极紫外光刻机（EUV）， 或采用多重模板工艺，重复多次薄膜沉积和刻蚀工序以实现更小的线宽，使得 薄膜沉积和刻蚀次数显著增加，意味着集成电路制造企业需要投入更多且更先 进的光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备等，造成巨额的设备投入。根据 IBS 统 计，随着技术节点的不断缩小，集成电路制造的设备投入呈大幅上升的趋势。 以 5 纳米技术节点为例，其投资成本高达数百亿美元，是 14 纳米的两倍以上， 28 纳米的四倍左右。

新兴应用的推陈出新扩大了 foundry 成熟制程、特色工艺的市场需求。特色工 艺主要包括图像传感器、指纹识别、特殊存储、嵌入式非易失性存储器、功率 分立器件、模拟和电源管理 IC、高压、射频和微机电系统等，一般以 28nm 及 以上工艺制造。特色工艺多数具备产品研发投入较低,不依赖于先进设备和先进 技术,以及产品门类繁多等特点。特色工艺正得到全球主要晶圆代工厂的关注， 成为半导体制造领域的另一个重要发展机遇。

根据 Yole 数据显示，成熟制程的需求增长主要由电源管理、CIS、射频器件等 需求驱动。随着 5G、新能源汽车、物联网的渗透率提升将带动射频器件、CIS 芯片和电源管理芯片市场规模提升，加大成熟制程的晶圆需求。根据 Yole 预计 到 2023 年全球成熟制程晶圆需求为 6640 万片（以 8 英寸计），其中电源管理 芯片消耗最多占比为 57%，其次为 CIS 芯片占比为 27%，射频器件占比为 11%， 而增速最快的主要为射频及 CIS 芯片需求。

全球成熟制程强需求促使全球主要晶圆代工企业进入成熟制程扩产周期。 IHS Markit 预测，28nm 及以上成熟制程 2025 年市场规模可达 431 亿美元，主 要应用于 MCU、移动设备、物联网、汽车电子等领域。应对新兴领域成熟制 程芯片需求提升，台积电、联电、格芯、力积电、中芯国际、华虹半导 体等全球主要晶圆代工企业正在进行或规划成熟制程产能扩充。

存储芯片方面，DRAM 工艺节点进入 10 纳米级别及 3D NAND 层数增长推动 产能扩充的资本开支和设备投资不断增长。DRAM 方面， DRAM 最小特征尺 寸（内存单元阵列激活区的“半间距”的尺寸）自 2017 年开进入 10nm 级别， 目前已进入 1znm 节点，随着节点的不断缩小如同先进逻辑制程一样设备投入 亦大幅增长。NAND 方面，随着 3D NAND 取代 2D NAND 成为主流，并且层 数不断推进至 192 层，薄膜沉积和刻蚀等工序制造工艺步骤大幅增长，设备投 入相应不断增长。（报告来源：未来智库）

本土需求、外部因素催生本土扩产强周期，国产前道设备进入快车道

中国是全球最大的半导体市场，但国产化率较低。我国是全球半导体销售规模 最大的市场，根据 SIA 的数据，2020 年全球半导体市场规模为 4360 亿美元， 中国半导体市场规模为 1512 亿美元，占比 35%。中国半导体本土企业，相比 海外公司有着地理位置、文化交流等优势，能够更好的为本地客户提供支持。

与市场规模全球第一形成鲜明对的是我国半导体产能不足，自给率明显偏低。 根据 IC Insights 的数据，2020 年中国半导体企业仅占全球半导体 5%的份额， 其中 IDM 低于 1%，Fabless 相对占比较高，为 15%。从国产化率来看，2020 年中国芯片市场规模为 1430 亿美元，中国制造的芯片价值 227 亿美元，占比 15.9%，但这里面还包括了海外半导体大厂在中国大陆设立的厂商。若仅考虑 总部在中国的企业，国产化率仅 5.8%，未来国产替代空间广阔。

从来料加工驱动逐步过渡到本土创新驱动，复杂国际环境下半导体供应链安全 至关重要。随着中国进入经济升级的时代，我国数字经济规模已超过 5 万亿美 元（中国信通院，2020 年数据），5G、AIoT、新能源汽车等应用创新逐步走在 世界前列，我们认为国内半导体需求增长推力从过去以来料加工、组装电子产 品的“世界工厂”模式驱动过渡到本土创新驱动。因此，在中美贸易摩擦升级 和全球新冠疫情影响下，作为电子信息关键元器件的半导体供应链安全至关重 要。

本土芯片设计产业进入爆发期，晶圆制造需求有望不断扩大。在政策支持下， 大量社会资本开始涌入半导体行业，根据云岫资本的统计，2020 年我国半导体 行业股权投资 413 起，约是 2019 年的两倍，投资金额超 1400 亿元，相比 2019 年约 300 亿人民币的投资额增长近 4 倍。在此情况下，我国半导体企业数量激 增，2020 年我国设计企业数量达 2218 家，是 2015 年的 3 倍。另一方面， 出于提升自身产品竞争力、供应链安全等目的，作为已经成长起来的本土消费 电子制造商、互联网厂商、OEM、通信设备等业外厂商纷纷投资进入半导体设 计领域。在此背景下，本土晶圆制造需求有望随之不断扩大。

国产先进存储芯片技术实现突破，未来五年有望产能显著提升。截至 2021 年， 国内先进 DRAM 制造商长鑫存储已开始商业量产 19nm DDR4 DRAM 产品，长 江存储实现商业量产 64 层 3D NAND flash 芯片，开始商业量产 128 层 3D NAND。根据 Omdia 数据，2021 年长鑫存储和长江存储产能合计仅占全球约 2.5%，根据 Yole 预计未来五年中国存储芯片产能年均增长 40-50%，形成较高 的市场竞争力。

中国晶圆制造扩产大周期已拉开。根据 SIA 数据，仅 2021 年，中国本土厂商 宣布了 28 个新增制造产线项目，涉及总投资达 260 亿美元，其中既包括了总 投资 89 亿美元和 24 亿美元的中芯国际 28nm 及以上成熟 foundry 生产线，也 包括了如众多模拟、分立器件、化合物半导体产线以及实验线。根据前道设备 占据 70%-80%的晶圆产线建设成本，结合建厂时间预测，仅 2021 年新增产线 建设项目有望在 2021-2024 年释放总计 182亿-208亿美元的前道设备市场需求。

中国晶圆制造扩产周期有望延续多年，本土前道设备部分环节取得突破有望份 额显著提升。根据 Omdia 预测，2021-2025 年中芯国际、华虹、长江存储、长 鑫存储、华润微等本土主要晶圆制造厂商每年资本开支合计将继续维持在 110-130 亿美元，加上其他 IDM、圆制造项目主体在内，有望达到 150-200 亿 美元，对应每年释放超过 120-160 亿美元前道设备需求。根据芯谋研究的统计， 2020 年中国晶圆厂设备采购中仅 7%来自于中国企业，由于以北方华创、中微 公司、盛美、屹唐等我国半导体设备企业正在逐步突破，甚至在部分细分市场 全球领先，我们认为，在国产化和中国大陆晶圆厂扩建的大背景下，本土前道 设备企业有望获得突破成长新机遇。

2 前道设备细分赛道梳理：前道设备国产化曙光渐显

光刻： ASML 光刻机一枝独秀，芯源微领衔涂胶/显影国产替代

光刻工艺是半导体集成电路制造的核心图形（patterning）工艺。光刻的基本 原理是将对光敏感的光刻胶旋涂在晶圆上，在表面形成一层薄膜，光源透过光 罩（掩模版）照射在光刻胶上，使得光刻胶选择性的曝光，接着对光刻胶显影， 完成光罩上电路特定层的图形的转移。

经典八步基本工艺即衬底的准备、光刻胶涂覆、软烘焙、曝光、曝光后烘培、 显影、硬烘焙和显影检测，涉及主要设备有光刻机、涂胶显影设备、清洗设备 和量测设备。在集成电路制造工艺中，光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺 的 35%，并且耗费时间约占整个芯片工艺的 40%-60%。

光刻机：ASML 一家独大地位继续稳固，上海微电子肩负国产化破局使命

光刻机是光刻工艺对准和曝光的核心设备。光刻机通过一系列的光源能量、形 状控制手段，将光束透射过画着线路图的掩模，经物镜补偿各种光学误差，将 线路图成比例缩小后映射到硅片上，然后使用化学方法显影，得到刻在硅片上 的电路图。光刻机的主要性能指标有：支持基片的尺寸范围，分辨率、对准精 度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。

投影透镜的分辨率、对准精度及吞吐量是光刻机系统三大关键指标。光刻机由 激光器、测量台、曝光台（双工件台）、光束矫正器、能量控制器、光束形状设 置、遮光器、能量探测器、掩膜台、物镜、内部封闭框架和减振器等组件构成， 随着摩尔定律延续，晶体管数量不断翻倍增加，曝光精度迅速从几微米到几纳 米以内，对应光刻机制造难度急剧增加。

光刻机在发展过程中，不断追求曝光更短波长辅以高精度的对准技术，确保曝 光精度和套刻精度提升。根据瑞利公式：CD=k1*(λ/NA)，主要改进方向就是降 低波长 λ，提高镜头的数值孔径 NA，降低综合因素 k1。由于光具有波粒二象性， 波长越短粒子性越强，波性越弱，用更短的波长能有效避免波的衍射现象，确 保光刻精度和成影效果。目前，光刻机曝光波长以从 436nm/365nm 到 238nm、 193nm 到 13.5nm 极紫外光，加工至最小 3nm 特征尺寸的器件。 光刻机从类型上也经历了从曝光式（Aligner）、接触式（contact） 、步进式 （stepper）、扫描式 scanner、浸没式（Immersion）到现在 EUV 光刻机。

全球前道制造光刻机市场规模超 130 亿美元，市场份额异常集中，ASML 市占 率一枝独秀。根据 Gartner 数据，2020 年全球前道光刻机市场规模为 135.4 亿 亿美元，较 2019 年增长 15.6%，其中包括最先进的 EUV 光刻机在内的步进式 光刻机（stepper）占 95%市场份额。2020 年 ASML、尼康和佳能垄断全球前 道光刻机市场，其中 AMSL 以 88.8%市场份额绝对领先。其他光刻机厂商如应 用材料、SuSS、Veeco 产品主要应用于后道封装、光罩制造等领域。

从出货机型分析，ASML 几乎垄断高端光刻机，市场份额有望继续巩固。从光 刻机出货量来看，根据芯思想研究院数据，2020 年 ASML、Nikon、Cannon 分别出货 258、31、122 台光刻机，ASML 是唯一 EUV 光刻机提供商以及占据 86%浸润式 ArF 光刻机和 67%干法 ArF 光刻机，牢牢掌控全球高端光刻机市场。 2021 年公司出货 EUV 光刻机 42 台，占总营收 46%，浸润式 ArF 光刻机 81 台。

高强度研发投入铸起 ASML 光刻机技术壁垒。2011 年至 2021 年，ASML 平均 研发费用率达到 22.8%,大幅超过全球半导体设备大厂应用材料（13.8%）和泛 林（14.2%）。从绝对值上看，10 年间 ASML 总计投入 146.2 亿美元，接近应 用材料 161.8 亿美元并大幅超过泛林 86.24 亿美元。通过持续高强度研发投入， ASML 在高端光刻机领域构建起绝对领先的技术壁垒。

根据 ASML 官网，ASML EUV 光刻机研发时间超过 17 年，总计投入研发费用 60 亿欧元。2013 年 ASML 收购光刻机光源公司 Cymer 以提速研发 EUV 光源， 构建起 EUV 光刻机垄断地位。同时，ASML 仍在不断改进浸润式 ArF 光刻机， 从分辨率上，ASML 最新浸润式 ArF 光刻机可支持至 5nm 先进逻辑工艺及先进 DRAM 制程；从生产效率上，最新 NXT 2050i 提供一天 6000 片晶圆生产效率， 进一步领先其竞争对手。由于先进逻辑制程、先进存储工工艺以及 28nm 成熟 逻辑制程全球性扩产，ASML 有望凭借其高端光刻机继续稳固其绝对龙头市场 地位。

上海微电子为中国目前唯一前道晶圆制造光刻机整机制造商，具备制造支持 90nm 工艺节点光刻机。上海微电子装备(集团)股份有限公司(简称 SMEE)主要 致力于半导体装备、泛半导体装备、高端智能装备的开发、设计、制造、销售 及技术服务。公司设备广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD 面板、MEMS、 LED、Power Devices 等制造领域。

2017 年 4 月，公司承担的国家 02 重大科技专项任务“浸没光刻机关键技术预 研项目”通过了国家正式验收；2017 年 10 月，公司承担的 02 重大科技专项 “90nm 光刻机样机研制”任务通过了 02 专项实施管理办公室组织的专家组现 场测试；2018 年 3 月，90nm 光刻机项目通过正式验收，目前为国内获得验 证通过的最先进前道光刻机，此外，公司目前在研可应用于 28nm 工艺节点 制造的 ArF 浸润式光刻机。

涂胶显影设备：东京电子占全球九成份额，芯源微进入量产周期

涂胶显影设备（ Track 或 Coater＆Developer）是光刻工序中与光刻机配套 使用的涂胶、烘烤及显影设备，包括涂胶机（又称涂布机、匀胶机，英文简称 Spin Coater）、喷胶机（适用于不规则表面晶圆的光刻胶涂覆，英文简称 Spray Coater）和显影机（英文简称 Developer）。涂胶/显影机分别作为光刻机的输 入（曝光前光刻胶涂覆）和输出（曝光后图形的显影），主要通过机械手使晶圆 在各系统之间传输和处理，从而完成晶圆的光刻胶涂覆、固化、显影、坚膜等 工艺过程，其不仅直接影响到光刻工序细微曝光图案的形成，显影工艺的图形 质量对后续蚀刻和离子注入等工艺中图形转移的结果也有着深刻的影响，是集 成电路制造过程中不可或缺的关键处理设备。

全球前道涂胶显影设备整体呈现增长态势。根据 VLSI 数据，全球前道涂胶显 影设备销售额由 2013 年的 14.07 亿美元增长至 2023 年的 24.76 亿美元，另 据 Gartner 数据，2019 年和 2020 年全球前道涂胶显影设备销售额已达到 20.67 亿美元和 25.47 亿美元，高于 VLSI 预测。

东京电子占据全球近 90%市场份额，为细分市场绝对龙头。根据 Gartner 数据， 2020 年东京电子（日）、SEMES（韩）、SCREEN（日）和 SUSS MicroTec（德） 分别占据全球 87.4%、6.9%、4.7%、1.0%前道涂胶显影机市场份额。东京电 子提供从 8 寸到 12 寸、涵盖 i-line 到 EUV 全面的前道涂胶显影设备，独占细 分市场第一。

芯源微前道涂胶显影设备通过验证渐进规模化量产周期。公司作为项目责任单 位承担并完成了两项与所处涂胶显影设备领域相关的“02 重大专项”项目，分 别是“凸点封装涂胶显影、单片湿法刻蚀设备的开发与产业化”项目和“300mm 晶圆匀胶显影设备研发”项目，成功突破了包括凸点封装工艺相关的超厚光刻 胶膜的涂覆、显影、单片湿法多工艺药液同腔分层刻蚀以及 193nm（ArF）光 刻工艺超薄胶膜均匀涂敷、精细化显影、精密温控热处理等在内的多项核心关 键技术，开发出国产涂胶显影设备并实现量产。公司前道涂胶显影设备已陆续 获得了上海华力、长江存储、武汉新芯、中芯绍兴、厦门士兰集科、上海积塔、 株洲中车、青岛芯恩、中芯宁波、等多个客户订单。

刻蚀机：泛林、TEL、应材占比九成，中微、北方华创份额逐步提升

刻蚀工艺（Etch）通过选择性地移除沉积过程中添加的介电（绝缘）材料和金 属（导电）材料，协助形成芯片构件，是与光刻相联系的图形化（pattern）处 理的一种主要工艺。刻蚀影响图形工艺的工艺参数包括不完全刻蚀、过刻蚀、 钻蚀、选择比和侧边的各项异性/各向同性刻蚀。

刻蚀工艺分为导体刻蚀、介电质刻蚀或多晶硅刻蚀，分别用于去除晶圆上不同 类型的薄膜。介电质刻蚀作用在刻蚀氧化层以留下“氧化绝缘体”来分隔器件； 多晶硅刻蚀用于制作晶体管内的栅极；采用介电质刻蚀来刻蚀用于铺设金属导 电路径的通孔和沟槽；同时，金属刻蚀可去除铝、钨或铜层，以在逐级叠加的 芯片结构中生成互联导线图形。

干法刻蚀是目前集成电路制造主流的刻蚀技术。刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法 刻蚀，湿法刻蚀各向异性较差，侧壁容易产生横向刻蚀造成刻蚀偏差，通常用 于工艺尺寸较大的应用，或用于干法刻蚀后清洗残留物等；干法刻蚀具备选择 比高，可控性、灵活性、重复性好、洁净度高等特点，在半导体图像尺寸发展 到 2 微米以下时成为主流刻蚀工艺。干法刻蚀主要包括等离子刻蚀、离子束刻 蚀、反应离子刻蚀（RIE）等，其中反应离子刻蚀结合了等离子刻蚀和离子束刻 蚀原理。

等离子体刻蚀设备主要包括电容性等离子体刻蚀设备（CCP, Capacitively Coupled Plasma）和电感性等离体刻蚀设备（ICP, Inductively Coupled Plasma）。等离子刻蚀是将电磁能量施加到含有化学反应成分（如氟或氯）的 气体中实现。等离子会释放带正电的离子来撞击晶圆以去除（刻蚀）材料，并 和活性自由基产生化学反应，与刻蚀的材料反应形成挥发性或非挥发性的残留 物。电容性等离子体刻蚀设备主要用于刻蚀氧化物、氮化物等硬度高、需要高 能量离子反应刻蚀的介质材料。电感性等离子体刻蚀设备主要用于刻蚀单晶硅、 多晶硅等材料。由于微观器件越做越小，薄膜厚度越来越薄，线宽控制越来越 严，ICP 刻蚀机取代以往的 CCP 刻蚀设备成为市场规模占主导地位的设备。

先进逻辑、DRAM 制程由于线宽不断缩小、芯片结构 3D 化引入多重模板工艺 （多重曝光）使得刻蚀工艺步骤大幅增长，3D NAND 层数不断增加既增加了 刻蚀步骤，又提升了高深宽比刻蚀需求，因此刻蚀相关需求随之不断增长。根 据中微公司数据，7nm 逻辑工艺总刻蚀步骤约为 140 道，相对 40nm、28nm 的约 35 道、50 道有大幅提升。根据 SEMI 的统计数据，刻蚀机在前道晶圆制 造设备市场占比已从 2010 年约 14%提升至 2020 年约 21%。

根据 Gartner 统计数据，2020 年全球集成电路制造干法刻蚀设备市场规模预 计将回升至 136.89 亿美元，同比增长 25.36%，在全球集成电路制造设备市 场的规模占比达 21.10%；2025 年，全球集成电路制造干法刻蚀设备市场规模 预计将增长至 181.85 亿美元，年复合增长率约为 5.84%。

泛林、东京电子、应用材料合计市占超 9 成，国内厂商具备较大发展空间。根 据 Gartner 数据，泛林、东京电子、应用材料分别占据全球前道刻蚀机 47%、 27%、17%市场份额，其中东京电子和泛林在介质刻蚀设备占据 53%、38%市 场份额，泛林和应用材料在导体刻蚀设备占据 54%、30%市场份额。相比之下， 国内厂商起步较晚，如中微公司、北方华创、屹唐半导体等企业尚处于追赶阶 段，全球市场占有率较低，但近年产品通过全球和国内主要晶圆代工厂和存储 芯片大厂验证并进大规模出货，具备较大的发展空间。

中微公司从主打 CCP 刻蚀机，向 ICP 刻蚀机拓展。中微公司先期开发了 CCP 刻蚀机，近年来进入 ICP 刻蚀机领域，公司的两种刻蚀设备都有单反应台反应 器，每台设备可以带有六个独立的反应器，可以满足高端刻蚀应用的需求。中 微公司的 CCP 刻蚀 设备已广泛的被国内外客户广泛接受，已在 5 纳米器件 上实现量产，并在 5 纳米以下器件的试生产上实现了突破性的进展。中微公司 的 ICP 刻蚀机进入市场后迎来高速发展阶段，出货量正在攀升。

北方华创 ICP 刻蚀机积累深厚，累计出货超千台。2005 年公司第一台 8 寸 ICP 刻蚀机交付客户生产线，2016 年公司首台 14nm 硅刻蚀设备交付客户，2017 年公司首台应用于 8 英寸 0.13um 及以下技术的 Al 金属刻蚀机交付客户， 2019 年公司原子层刻蚀设备进入客户生产线，截止 2020 年 12 月，北方华创 ICP 刻蚀机累计交付量破千台。目前公司形成涵盖 8 寸、12 寸集成电路、先进 封装、MEMS、LED、功率器件等应用领域等离子刻蚀机产品矩阵。

屹唐半导体等离子刻蚀设备进入国内外知名大厂。 根据公司招股书， paradigmE 系列取双晶圆反应腔、双反应腔产干法刻蚀机可应用于集成电路前 道工序，新产品 CCP 刻蚀机基于业界领先的远程电感耦合等离子体发生器工程 设计，已实现量产销售。目前，公司刻蚀设备已用于三星电子、长江存储等国 内外知名存储芯片制造企业。（报告来源：未来智库）

薄膜沉积设备：北方华创、拓荆科技多线突破

薄膜沉积是指在硅片衬底上沉积一层待处理的薄膜材料，利用沉积工艺可形成 用于构建半导体器件的介电（绝缘）层和金属（导电）材料，并促使器件集成 为电路。所沉积薄膜材料可以是二氧化硅、氮化硅、多晶硅等非金属以及铜等 金属，依据具体的材料和结构类型，需要采用不同的技术，主要工艺有化学气 相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、原子沉积（ALD）、电气化学沉积（ECD）、 外延等。半导体薄膜需要满足的一般标准包括厚度或均匀性、表面平整度或粗 糙度、组成或核粒尺寸、无应力、纯净度、完整性等。

化学气相沉积（CVD）是通过化学反应的方式，利用加热、等离子或光辐射等 各种能源，在反应器内气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学 反应形成固态沉积物的技术，是一种通过气体混合的化学反应在硅片表面沉积 薄膜的工艺。典型应用包括浅沟槽隔离层、金属前电介质层、金属层间电介质 层和钝化保护层。该工艺也在应变工程中发挥重要作用，采用压缩或拉伸应力 薄膜来改善导电性，从而提升晶体管的性能。

CVD 设备由气相反应室（进气方向与样品表面成水平或垂直），能量系统（加 热或射频），反应气体控制系统，真空系统及废气处理装置等组成。常用 CVD 设备包括 PECVD、SACVD、APCVD、LPCVD、ALD 等，适用于不同工艺节 点对膜质量、厚度以及孔隙沟槽填充能力等的不同要求。

常压化学气相沉积(APCVD)是指在大气压下进行的一种化学气相淀积的方法， 是化学气相淀积最初所采用的方法。这种工艺所需的系统简单，反应速度快， 并且其淀积速率可超过 1000 埃/min，特别适于介质淀积，但是它的缺点是均匀 性较差，所以，APCVD 一般用在厚的介质淀积。

低压化学气相沉积(LPCVD)是指系统工作在较低的压强下的一种化学气相淀积 的方法。随着半导体工艺特征尺寸的减小，对薄膜的均匀性要求及膜厚的误差 要求不断提高，发展出低压化学气相淀积。LPCVD 技术沉积出来的薄膜均匀性 和台阶覆盖性较好，且具有较低的淀积速率和较高的淀积温度。LPCVD 技术不 仅用于制备硅外延层，还广泛用于各种无定形钝化膜及多晶硅薄膜的淀积，是 一种重要的薄膜淀积技术。

等离子体增强化学气相淀积(PECVD)是指采用高频等离子体驱动的一种气相 淀积技术，是一种射频辉光放电的物理过程和化学反应相结合的技术。该气相 淀积的方法可以在非常低的衬底温度下淀积薄膜，例如在铝(AL)上淀积二氧化 硅。工艺上等离子体增强化学气相淀积主要用于淀积绝缘层。

先进制程发展下，ALD（原子层沉积）应用越来越广泛。ALD 工艺直接在芯片 表面堆积材料，一次沉积单层薄膜几分之一的厚度，以尽可能生成最薄、最均 匀的薄膜。从原理上说，ALD 是通过化学反应得到生成物，但在沉积反应原理、 沉积反应条件的要求和沉积层的质量上都与传统的 CVD 不同。相对于传统的 沉积工艺而言，ALD 工艺具有自限制生长的特点，可精确控制薄膜的厚度，制 备的薄膜具有均匀的厚度和优异的一致性，台阶覆盖率高，特别适合深槽结构 中的薄膜生长。ALD 设备在 Finfet 的 fin 结构形成、高 k 材料、金属栅、STI、 BSI 等工艺中均存在大量应用。

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采 用物理方法，将固体或液体等材料源表面气化成气态原子、分子或部分电离成 离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有某种特殊功 能的薄膜的技术。半导体前道物理气相沉积的主要方法有真空蒸镀、溅射镀膜 等，PVD 沉积工艺用于为先进晶体管高 k 栅介质/金属栅极生成超薄盖帽层和 金属栅极薄膜，也用于在互连结构中形成超薄阻挡膜和种子层。

溅射（Sputtering）工艺目前为集成电路前道制造物理气相沉积制备薄膜的主 要技术。溅射主要利用离子源产生的离子，在高真空中经过加速聚集，而形成 高速度能的离子束流，轰击固体（溅射靶材）表面，离子和溅射靶材表面原子 发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面。

如同刻蚀工艺，由于先进逻辑、DRAM 制程由于线宽不断缩小、芯片结构 3D 化 引入多重模板工艺（多重曝光）以及 3D NAND 层数不断增加，薄膜沉积工艺 步骤随之显著增加。根据 Maximize Market Research 预测，至 2025 年全球全 球薄膜沉积设备市场规模将达到 340 亿美元，2017 年至 2025 年维持 13.3%复 合增长率。

薄膜沉积设备占据最大前道设备市场份额。根据 Gartner 数据，2020 年薄膜沉 积设备在前道晶圆制造设备市场占比约 25.1%，合计 139.2 亿美元，超过光刻 和刻蚀设备市场份额成为最大的前道工艺设备细分市场。其中 PECVD 占比达 到 34%为最高，ALD 占据 13%，LPCVD 占据 7%；属于 PVD 溅射和电镀 ECD 分别占据 21%和 4%市场份额。

应用材料、泛林、东京电子占据全球前道薄膜沉积设备市场超 7 成市场份额。 根据 Gartner 数据，2020 年应用材料、泛林、东京电子分别占据全球前道薄膜 沉积设备 43%、19%、11%市场份额，CR3 集中度达 73%。从主要 CVD 设备 看，应用材料、泛林分别占据 PECVD 的 48.7%、34.4%市场份额，荷兰的 ASM International 东京电子、泛林占据 ALD 的 45.8%、28.5%和 10.1%市场份额。 而在 PVD 溅射设备市场，应用材料以 86.8%份额主导市场。

北方华创薄膜沉积设备布局全面。PVD 方面，北方华创微电子凭借十余年的微 电子领域高端工艺设备开发经验，公司突破了溅射源设计技术、等离子产生与 控制技术、颗粒控制技术、腔室设计与仿真模拟技术、软件控制技术等多项关 键技术，建立了具有自主知识产权的核心技术优势，形成了国产集成电路领域 高端薄膜制备设备零的突破，设备应用跨越多个技术代，代表着国产集成电路 薄膜制备工艺设备的较高水平，并成功进入国际供应链体系。CVD 方面，公司 先后完成了 PECVD、APCVD、LPCVD、ALD 等设备的开发，满足集成电路、 半导体照明、微机电系统、功率半导体、化合物半导体、新能源光伏等领域多 种制造工艺需求。

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。公司 主要产品包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD） 设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备三个产品系列，根据其招股书，公 司产品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，并已展 开 10nm 及以下制程产品验证测试。

清洗设备：多家本土公司稳健起步，有望率先国产替代

半导体清洗工艺用于去除半导体硅片制造、晶圆制造和封装测试每个步骤中可 能存在的杂质，避免杂质影响芯片良率和芯片产品性能。随着芯片制造工艺先 进程度的持续提升，清洗是贯穿半导体产业链的重要工艺环节，对晶圆表面污 染物的控制要求不断提高，每一步光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后，都需要 一步清洗工序。

半导体清洗去除半导体制造过程中的颗粒、自然氧化层、金属污染、有机物、 牺牲层、抛光残留物等杂质，将晶圆制造过程中晶圆表面的上述各种污染物控 制在工艺要求的范围之内，并保证晶圆表面无损伤，以保证芯片的良率及性能。 随着工艺节点不断发展，对晶圆表面污染物的控制要求越来越高。

晶圆制造产线上通常以湿法清洗为主，少量特定步骤采用湿法和干法清洗相结 合的方式互补所短，构建清洗方案。根据清洗介质的不同，目前半导体清洗技 术主要分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线，根据盛美上海招股书，湿法清洗 是主流的清洗技术路线，占芯片制造清洗步骤数量的 90%以上。

湿法清洗是针对不同的工艺需求，采用特定的化学药液和去离子水， 对晶 圆表面进行无损伤清洗，以去除晶圆制造过程中的颗粒、自然氧化层、有 机物、金属污染、牺牲层、抛光残留物等物质，可同时采用超声波、加热、 真空等辅助技术手段。

干法清洗是指不使用化学溶剂的清洗技术，主要包括等离子清洗、超临界 气相清洗、束流清洗等技术。干法清洗主要是采用气态的氢氟酸刻蚀不规 则分布的有结构的晶圆二氧化硅层，虽然具有对不同薄膜有高选择比的优 点，但可清洗污染物比较单一，目前在 28nm 及以下技术节点的逻辑产品 和存储产品有应用。

在集成电路制造的先进工艺中，单片清洗已逐步取代槽式清洗成为主流。在湿法清 洗工艺路线下，目前主流的清洗设备主要包括单片清洗设备、槽式清洗设备、 组合式清洗设备和批式旋转喷淋清洗设备等，其中单片清洗设备市场份额占比 最高。单片清洗能够在整个制造周期提供更好的工艺控制，改善了单个晶圆和不同晶 圆间的均匀性，提高了产品良率，有效减少槽式清洗出现交叉污染的影响。湿法清洗工艺 路线下主流的清洗设备存在先进程度的区分，主要体现在可清洗颗粒大小，金 属污染，腐蚀均一性以及干燥技术等标准。

DNS（Dainippon Screen Semiconductor Solutions）为全球前道清洗设备龙头， 盛美、北方华创崭露头角。根据 Gartner 数据，2020 年全球前道清洗设备市场 规模约为 33 亿美元。其中单片清洗设备市场规模为 25.3 亿美元，DNS 占据 38.3%市场份额居首，东京电子、SMES、泛林以 19.5%、19.2%、17.7%次之， 盛美和北方华创分别占据 5.2%和 0.2%市场份额，开始崭露头角。槽式清洗设 备市场规模约为 5.5 亿美元，DNS 以 69.9%市占率占比第一，东京电子以 15.2% 市场份额次之，北方华创以 8%市占率居全球第三。

CMP 设备：供给高度集中于 CR2，华海清科实现商业量产破局

化 学 机 械 抛 光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是集成电路制 造过程中实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺。在集成电路制造的各个阶段， 晶圆表面都要保持完全平坦或进行平坦化处理，目的是去除多余的材料，或者 是为了建立极其平坦的基底，以便添加下一层电路特征。如果晶圆制造过程中 无法做到纳米级全局平坦化，既无法重复进行光刻、刻蚀、薄膜和掺杂等关键 工艺，也无法将制程节点缩小至纳米级的先进领域，因此随着超大规模集成电 路制造的线宽不断细小化而产生对平坦化的更高要求需求，CMP 在先进工艺制 程中具有不可替代且越来越重要的作用。

CMP 设备主要依托 CMP 技术的化学-机械动态耦合作用原理，通过化学腐蚀 与机械研磨的协同配合作用，晶圆的背面施加精确的向下力并将晶圆正面压在 由特殊材料制成（还含有化学药剂和研磨剂的混合物）的旋转垫上，从而去除 晶圆正面上的多余材料实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化。

应用材料占据全球前道 CMP 设备 6 成市场份额，CR2 集中率超 93%。根据 Gartner 数据，2020 年全球前道 CMP 设备市场规模为 17.7 亿美元，较 2019 年 14.5 亿美元增长 22.1%，增速高于前道设备整体市场增速（16.4%）。其中 应用材料占据 64%市场份额，日企荏原占据 29%市场份额，前二名供应商占据 93%市场份额，供给端高度集中。

华海清科为国内唯一实现 CMP 商业量产突破的半导体设备制造商。华海清科 是一家成立于 2013 年拥有核心自主知识产权的高端半导体设备制造商，主要 从事半导体专用设备的研发、生产、销售及技术服务，主要产品为化学机械抛 光（CMP）设备，是目前国内唯一一家为集成电路制造商提供 12 英寸 CMP 商 业机型的高端半导体设备制造商。

华海清科 CMP 设备已商业出货国内外集成电路制造生产线。根据华海清科招 股书，公司研制的 CMP 设备产品全面覆盖集成电路制造过程中的非金属介质 CMP、金属薄膜 CMP、硅 CMP 等抛光工艺并取得量产应用，高端 CMP 设 备的工艺技术水平已在 14nm 制程验证中，形成了硬件+技术服务的全方位体 系。截至 2020 年 12 月 31 日，公司 CMP 设备已累计出货 58 台，在手订 单 35 台，设备已广泛应用于中芯国际、长江存储、华虹集团、英特尔、长鑫 存储、厦门联芯、广州粤芯、上海积塔等国内外先进集成电路制造商的大生产 线中。

离子注入机：美、日把持，万业凯世通即将规模化进入国内头部大厂

离子注入法(ion implant)是现代集成电路制造掺杂的主要制造工艺，在器件小 型化和多样化方面起重要作用。离子注入法是通过离子注入机的加速和引导， 将要掺杂的离子以离子束形式入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子 发生一系列理化反应，入射离子逐渐损失能量，并引起材料表面成分、结构和 性能发生变化，最后停留在材料中，从而优化材料表面性能，或使材料获得某 些新的性能。随着芯片设计的日益复杂，所需的离子注入工序亦相应增加。根 据应用材料数据，采用嵌入式存储器的 CMOS 集成电路的注入工序可能多达 60 多道。

离子注入机主要由五部分组成：离子源、磁分析器、加速管或减速管、聚焦和 扫描系统、工艺腔(靶室和后台处理系统)。离子源：用来产生离子的装置。原 理是通过钨灯丝、射频或和微波等技术制备要掺杂的离子对掺杂源进行离子化， 再经吸极吸出，由初聚焦系统聚成离子束，射向磁分析器；磁分析器：利用不 同荷质比的离子在磁场下运动轨迹的不同将离子分离，选出所需的掺杂离子， 被选离子束通过可变狭缝，进入加速管或减速管；加速管或减速管：从分析器 出来的离子束，经过加速或减速打到硅片内部去，离子经过加速或减速电极后， 在静电场作用下获得所需能量；聚焦和扫描系统：离子束离开加速管后进入控 制区，先由静电聚焦透镜使其聚焦进入偏转系统，束流被偏转注到靶上；工艺 腔：包括真空排气系统、装卸硅片的终端台、硅片传输系统和计算机控制系统。

离子注入时，从离子源引出的离子经过磁分析器选择出需要的离子，分析后的 离子经加速或减速以改变离子的能量，再经过两维偏转扫描器使离子束均匀的 注入到材料表面，用电荷积分仪可精确的测量注入离子的数量，调节注入离子 的能量可精确的控制离子的注入深度。

根据《离子注入机通用规范》（GB/T 15862-2012），离子注入机按能量高低可 分为：低能离子注入机、中能离子注入机、高能离子注入机和兆伏离子注入机； 按束流大小可分为：小束流离子注入机、中束流离子注入机、强流离子注入机 和超强流离子注入机。行业内，通常将强流离子注入机和超强流离子注入机统 称为大束流离子注入机，各类离子注入机中低能大束流技术难度最高。

集成电路领域离子注入机包括三种机型：大束流离子注入机、中束流离子注入 机和高能离子注入机。根据 Gartner 数据，2020 年全球前道晶圆制造离子注入 机市场规模为 16.5 亿美元，其中大束流离子注入机、中束流离子注入机和高能 离子注入机分别占据 43%、28%、27%市场份额。

美日企业垄断晶圆前道制造离子注入机市场。根据 Gartner 数据，2020 年美国 的应用材料、亚舍立（Axcelis）以及日本的住友重工旗下离子科技（SMIT， Sumitomo Heavy Ion Technology）、日新（Nissin）和日本真空（Ulvac）分别 占据全球 55%、22.3%、17.8%、3.6%和 1.3%市场份额。其他行业参与者有 中国台湾汉辰科技旗下 AIBT 以及中国大陆凯世通和中科信。

应用材料作为全球最大离子注入机供应商，产品组合涵盖业内常见的四类注入 系统：其中的三类属于视线离子束流系统：高电流（用于低能量和/或高剂量应 用）；中电流（用于较低剂量）；高能量（用于非常深的注入）。第四类系统利用 等离子掺杂，用于要求极高剂量的应用，或对无法通过视线束线系统到达的区 域进行共形掺杂（例如，三维鳍式场效晶体管中的侧壁掺杂），这些系统可提供 卓越的波束角控制、剂量控制、均匀度和晶圆间重复性。根据 Gartner 数据， 应用材料在全球中束流、高束流和极高剂量离子注入机占据 58.5%、83.2%和 100%的市场份额。

万业企业子公司凯世通为国产离子注入机研发和产业化的龙头企业。凯世通于 2009 年 4 月由陈炯博士为首的五位国际知名离子注入设备专家创立，是一家以 离子束技术为核心的集科研、制造于一体的高科技企业，主要研制、生产、再 制造和销售高端离子注入机，重点应用于光伏太阳能电池，新型平板显示，和 半导体集成电路领域，其中低能大束流和高能离子注入机是公司在半导体制造 领域主攻方向。

凯世通离子注入机通过国内主流 12 寸晶圆厂验证，进入放量期。根据公司公 告，凯世通的首台低能大束流离子注入机于 2020 年 9 月送往国内某主流晶圆 厂，历时仅 8 个月便通过验收确认收入；2021 年 12 月，其高能离子注入机通 过客户验收，低能大束流和高能离子注入机即将进入放量期。万业企业 2022 年 2 月 7 日发布公告，北京凯世通拟向重要客户出售多台 12 英寸集成电路低 能大束流离子注入机、低能大束流超低温离子注入机，总交易金额为 6.58 亿元， 交货期限 1 年。

热处理设备：应用材料市占第一，屹唐 RTP 领先，北方华创取得突破 热处理设备主要应用包含：氧化（Oxidation）、扩散(Diffusion)、退火(Anneal)、 合金（Alloy）等工艺，广泛使用在半导体集成电路、先进封装、电力电子（IGBT）、 微机械（MEMS）、光伏电池（Photovoltaic）制造。

氧化：将硅片放置于氧气或水汽等氧化剂的氛围中进行高温热处理，在硅 片表面发生化学反应形成氧化膜的过程，是集成电路工艺中应用较广泛的 基础工艺之一。氧化膜的用途广泛，可作为离子注入的阻挡层及注入穿透 层（损伤缓冲层）、表面钝化、绝缘栅材料以及器件保护层、隔离层、器件 结构的介质层等。

扩散：是在高温条件下，利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬 底中，使其具有特定的浓度分布，达到改变材料的电学特性，形成半导体 器件结构的目的。在硅集成电路工艺中，扩散工艺用于制作 PN 结或构成 集成电路中的电阻、电容、互连布线、二极管和晶体管等器件。（报告来源：未来智库）

退火：也称热退火，集成电路工艺中所有在氮气等不活泼气氛中进行热处 理的过程都可称为退火，其作用主要是消除晶格缺陷和消除硅结构的晶格 损伤。

合金：把硅片放置在惰性气体或氩气的环境中进行低温热处理，使金属（Al 和 Cu）和硅基行成良好的基础，以及稳定 Cu 配线的结晶结构并去除杂质， 从而提高配线的可靠性。

快速热处理技术（Rapid Thermal Processing）随先进制程关键尺寸不断缩小， 小结构的图形化所需的工序数量增加日渐成为关键热处理技术。先进尖峰退火、 激光/闪光毫秒退火等 RTP 技术通过高强度灯直射晶圆表面，迅速加热至 1200 摄氏度及以上高温，将传统炉管退火几小时的加工时长缩短至几秒甚至几毫秒， 从而在克服图形负载、降低热预算、漏电、界面层质量优化和高生产率灯众多 加工难点具备更强竞争力，成为先进制程的关键热处理技术。

美日企业各具优势，屹唐、北方华创崭露头角。根据 Gartner 数据，2020 年美 国的应用材料、日本的 Kokusai 及东京电子占据全球前道热处理设备 41.4%、 21.1%。18.9%的市场份额。2021 年 3 月，市场集中度因应用材料收购 Kokusai 交易未被中国监管机构批准而避免进一步集中。屹唐旗下 Mattson 和北方华创 分别市占 5.4%、2.1%进入全球主要热处理设备供应商之列。从主要细分设备 看，应用材料占据快速热处理设备市场近 70%份额，东京电子和 Kokusai 占据 氧化扩散炉 47.7%和 35.4%市场份额，优势各异。

屹唐为全球第二大 RTP 设备制造商。根据屹唐半导体招股书，公司旗下 Mattson Technology 在 2001 年推出用于 12 英寸晶圆加工的快速热退火设备 Helios 系 列；2008 年推出新一代 Helios XP，已应用于集成电路量产制造，并研发至先 进 10nm DRAM 芯片和 256 层 3D NAND；2012 年，公司推出的改进型毫秒级 退火设备 Millios 系列已应用于集成电路量产制造，并研发至 5nm 先进逻辑芯 片和先进 10nm DRAM 芯片。在快速热处理设备领域，公司的客户已覆盖台积 电、三星电子、中芯国际、华虹集团、长江存储等国内外知名存储芯片、逻辑 芯片、功率半导体、硅片制造厂商。根据 Gartner 数据，2020 年屹唐以 11.5% 市占率成为全球第二大前道快速热处理设备制造商。

3 投资分析：推荐产品通过验证进入商业量产的公司

与国际大厂相比，我国半导体前道设备企业还存在较大差距，但随着近年来部 分产品开始获得国内晶圆大厂验证陆续获得订单，在本轮本土晶圆制造产能扩 张周期内，本土设备厂商有望快速成长。我国半导体设备企业由于成立时间较 晚，在产品数量及市占率方面明显低于国际大厂，经营业绩方面则表现为收入、 利润体量偏小。另一方面，随着本土需求以及国际环境不确定性增强，国内企 业获得加速进入验证并商业化大规模进入本土晶圆制造大厂的机会。我们认为， 目前我国半导体产能扩张周期与复杂国际环境下，产业链国产化必要性不断提 升，本土半导体前道设备企业有望由点及面逐步提升国内市场份额，从而显著 提升业绩。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站

机器替人大势所趋，凌云光：以软件算法为基，实现机器视觉全布局

（报告出品方/分析师：华鑫证券 范益民）

1 以软件算法为基，实现机器视觉全产业链布局

1.1 深耕行业20年，从器件代理走向全产业链布局

公司成立于2002年，深耕机器视觉行业近20年，其业务发展可大致分为3个阶段。

2002年-2006年，公司处于成立初期，一方面以代理国外机器视觉厂商业务为主，同时积极自主研发印钞行业视觉系统；

2006年-2015年，公司逐渐向印刷包装、新型显示、消费电子等其他下游领域扩展，持续积累光学成像、算法、软件研发能力，开发了一系列可配置视觉系统和智能视觉设备产品，成功完成从项目型视觉系统开发商到可配置视觉系统、智能视觉装备专业厂商的转型。

此外，公司自主研发了一系列视觉核心器件如智能相机等，并通过投资国内 CMOS 传感器设计公司（长光辰芯）和工业镜头专业公司（湖南长步道光电）优化核心资源配置；

2016年以来，公司进一步明确机器视觉业务为主要发展方向于2016年成为苹果优选供应商，开始批量提供可配置视觉系统，同时积极扩展自动化技术，与视觉系统相互融合，推出智能视觉检测和量测设备，此外公司持续自主研发机器视觉软硬件，形成一系列应用系统产品。

目前公司产品主要覆盖两大领域，一类为机器视觉，一类为光通信。 机器视觉板块包含自主研发的可配置视觉系统、智能视觉装备及代理销售的视觉器件，光通信板块包含自主研发的光接入网业务及代理销售的光纤器件与仪器。

分领域看， 公司2021年收入中机器视觉产品占比62%，其中可配置视觉系统、智能视觉装备、视觉器件业务分别占比24.7%/29.0%/8.3%；光通信产品占比36%，光纤器件与仪器、光接入网业务分别占比31.2%/5%；服务收入占比1.9%。

2019-2021年，公司机器视觉产品收入占比逐渐提升，光通信产品收入占比逐渐下降，主要系国内广电行业业务发展趋势下滑，公司战略性收缩光接入网业务，将重心移向机器视觉领域。

分生产模式看， 公司自主业务涵盖可配置视觉系统、智能视觉装备、光接入网及服务收入，2021年累计占营业收入比重60.5%，同比增长7.1pct，主要系公司持续加大在机器视觉领域的研发投入，机器视觉自主业务收入呈增长趋势，至2022年上半年，自主业务占比已经提升至64%；代理业务占比39.5%，涵盖光纤器件与仪器及视觉器件，占比同比有所下降。

1.2 实控权稳定，员工持股平台提振积极性

公司的控股股东为姚毅，实际控制人为姚毅及其配偶杨艺，二人共持有公司48.28%的股份，实控权稳定。上市前公司有四个员工持股平台，管理团队及骨干员工间接持有公司股权，有利于公司稳定人才，促进公司技术创新和未来发展。

公司第四大股东富联裕展为工业富联的全资孙公司，持有公司4.38%的股份，公司与工业富联有长期业务合作，合作伙伴关系稳定。

公司旗下共有7家全资子公司，其中规模较大的有凌云视界、苏州凌云光、凌云天博及凌云光子。

凌云视界主营智能检测装备研发、生产及销售，苏州凌云光主营机器视觉的研发与生产，涉及器件、系统和装备等全线产品研发、生产与销售，是募投项目工业人工智能太湖产业基地的实施主体，凌云光子主营可配置视觉系统研发、生产及销售；参股公司中规模较大的有富联凌云光和长光辰芯，其中富联凌云光是公司与工业富联的联营企业，已于2021年已正式开展业务，深度服务工业富联各厂区的智能产线建设；长光辰芯主要为公司自主工业相机提供CMOS传感器芯片。

1.3 收入利润高增，研发投入保持高水平

公司2019-2021年分别实现营业收入14.3/17.6/24.4亿元，CAGR为30.5%；分别实现归母净利润0.37/1.32/1.72亿元，CAGR为116%。

2022年前三季度公司实现营收20.3亿元，同比增长17.5%，其中单2季度收入增速较低为6.1%，主要系公司子公司集中分布于北京、上海、苏州和深圳等地区，受疫情影响，部分区域封闭管理导致部分项目现场交付延期及物料采购受限、延迟，从而导致2季度收入增幅收窄。

公司毛利率水平2018年以来整体呈现上升态势，2022年前三季度毛利率达35.1%，同比+1.6pct。

考虑到公司随着产品研发的模块化、标准化水平提升，从研发、采购、生产到交付端运营效率将稳步提升，自主视觉器件占比提升有助于进一步降低成本，以及下游业务结构的持续优化，预计未来毛利率有望进一步提升；同时公司战略聚焦主航道、大客户，业务规模不断扩大，规模效应逐步显现，销售与管理费用的边际成本或有望持续下降，净利润率也有望进一步提升。

公司具备成熟专业的研发团队和极强的技术创新优势，其研发团队来自于清华大学、北京航空航天、中国科学院等重点高校。

截至2021年年底，公司研发团队共计590人，占公司员工比重36%。截至2022年6月底，公司研发团队共计686人，占公司总人数的37.24%，其中近半数为软件算法工程师。公司硕博研究生占比达25%，其中研发团队中研究生及以上学历262人，占研发团队比重44.4%。

公司2021年研发投入为2.8亿元，研发费用率为11.5%，近几年研发费用率呈持续上升趋势。截至2021年底，公司拥有发明专利234项，另有已申请获受理专利427项；同时公司取得软件著作权证书208项，并牵头参与国家多项标准。

公司先后获得国家技术发明奖一等奖1项，国家科学技术进步奖二等奖 2项、北京市技术发明一等奖、承担了多项国家级重大科技研发项目，研发实力得到充分认证，奠定公司核心竞争优势。

1.4 客户资源丰富，先发优势明显

公司积累了丰富的客户资源，在消费电子领域，公司长期服务于苹果公司、华为、小米的产业链，与鸿海精密、瑞声科技、歌尔股份等业内领先的电子制造厂商建立了长期稳定的合作关系；

在新型显示领域，公司产品广泛应用于京东方、华星光电、天马、维信诺、无锡夏普、群创光电等行业领先客户的面板产线；

在印刷包装领域，公司是国内标签、软包装、纸盒包装等市场的主流供应商，产品已销往超过 15 个海外国家和地区；在新能源领域，公司产品广泛服务于福莱特集团、宁德时代、信义集团等行业龙头；

在智慧交通领域，公司产品广泛应用于地铁、动车、机车，以及接触网等场景的在线运维监测业务；公司开发的立体视觉系列产品和“数字人”产品在文化娱乐领域中开始得到广泛应用。

公司在多个下游领域，与行业中头部客户形成稳定的合作关系，帮助公司形成对下游客户工艺制程的深度理解，积累多个下游行业know-how，不断积累大场景、复杂工艺及典型制程解决方案提供能力，行业先发优势明显。

2 机器替人大势所趋，场景拓宽筑千亿市场

2.1 机器视觉为机器植入“眼睛”和“大脑”

机器视觉是指通过光学装置和非接触传感器自动接收并处理真实物体的图像，分析后获取所需信息或用于控制机器运动的装置，其本质是为机器植入“眼睛”和“大脑”。

机器视觉产业链上游为视觉器件，包含以芯片、相机、镜头、光源、采集卡等为代表的硬件，以及以算法平台为代表的软件；机器视觉行业的中游为视觉系统与智能装备，包含独立完整的成像单元（光源、镜头、相机）和相应的算法软件，集图像采集、处理与通信功能于一身，可以灵活的进行配置和控制，适应各种复杂的应用，具有多功能、模块化、高可靠性等特点。

智能装备以机器视觉的感知能力和分析决策能力为核心，在视觉系统的基础上加入了自动化和智能化的功能，将设计、生产、检测过程集成闭环，可实现多种功能；下游为各行业集成应用与服务。

机器视觉在智能制造领域应用广泛，按功能主要可分为四大类：

识别、测量、定位和检测。识别功能指甄别目标物体的物理特征，包括外形、颜色、字符、条码等，其准确度和识别速度是衡量的重要指标；测量功能指把获取的图像像素信息标定成常用的度量衡单位，然后在图像中精确地计算出目标物体的几何尺寸，主要应用于高精度及复杂形态测量；定位功能指获取目标物体的坐标和角度信息，自动判断物体位置，多用于全自动装备和生产；检测功能指对目标物体进行外观检测，判断产品装配是否完整和外观是否存在缺陷。

2.2 消费电子为主要下游，新能源或成新增量

机器视觉下游应用领域多样，目前主要用于电子与半导体、汽车、锂电池、食品包装等，其中根据GGII统计，2021年3C电子行业市场份额最高，占比为31.6%。

机器视觉应用兴起于汽车制造。 机器视觉经过数十年在汽车制造行业的发展，其应用已经贯穿整个汽车车身制造过程，从初始原料质量检测发展到汽车零部件的测量，再对制造过程中的焊接、涂胶、冲孔等工艺进行把控，最后对车身出厂质量进行把关。

我国汽车制造业高速发展，汽车产销量均居全球前列；汽车制造行业自动化程度较高，各类工业机器人在生产制造多数环节中已代替人力进行工作，同时，汽车制造业所涉及的新技术范围广、数量多，不断需要各种技术的革新来推动汽车制造行业的进步，进而促进机器视觉技术的发展。

消费电子为机器视觉最大应用市场。 目前机器视觉在消费电子领域以PCB/FPC AOI检测、零部件及整机外观检测、装配引导等应用为主，此外，机器视觉在连接器检测、SMT、硬盘检测、元器件在线分类筛选、二维码读取等场景的应用渗透率也逐步提高。

消费电子行业元器件尺寸较小、检测要求高，使用机器视觉系统进行检测能实现有效降本增效。随着产品零部件精密化进一步提升，对检测精度要求逐步提升，机器视觉替代人力检测需求更为迫切。

此外，消费电子行业具有产品生命周期短、更新迭代快等特征，智能手机、笔记本电脑等消费电子产品更新周期约为一年，产品型号更新、设计变更等持续衍生检测、装配需求，有望驱动消费电子机器视觉市场需求持续增长。

新能源或成为新增长点。 锂电生产中气泡、黑点等瑕疵、极耳错位等问题对电池质量及稳定性存在较大影响，过去锂电池质量检测更多依赖于人工，近几年随着安全事故发生频率增加，为提高锂电池性能的稳定性与品质的可靠性，电池厂商对锂电池视觉检测重视程度持续增加；另外随着锂电池制造企业加码产能建设，工厂智能化、自动化程度提升，机器视觉产品开始广泛地应用于锂电池设备生产的各个工段；锂电逐渐成为机器视觉产品下游的新增量市场。

在前段工艺的涂布辊压环节，机器视觉可被用于尺寸和外观检测；到中段工艺的电芯组装环节，可被用于模切环节得外观检测、极片尺寸、极耳定位等；叠片环节可被用于归正定位及对齐检测；卷绕环节可被用于极耳定位及对齐检测；到后段化成分容后的检测以及模组PACK段，可被用于装配环节的极耳、电芯尺寸、包胶位置尺寸、定位引导、焊印外观及读码环节，及PACK段的模组定位、读码环节等。

当前机器视觉在前中段的涂布、分切、模切、卷绕、叠片等工序使用相对较多，后段比如密封钉焊后检测、包蓝膜前后的外观检测，以及模组段的BUSBAR焊缝检测、侧焊缝检测、模组全尺寸外观检测等应用相对较少，未来随着技术的不断成熟，预计机器视觉产品有望在各环节持续渗透。

据GGII不完全统计，2021年中国动力电池投扩项目63个（含募投项目），投资总额（含拟投资）超过6218亿元，长期规划新增产能已经超过2.5TWh。

从具体的产能规划来看，头部企业均有大规模的扩张计划，如CATL、中创新航、蜂巢能源2025年锂电池产能规划均已超过500GWh。

受电池企业强势扩产带动，锂电机器视觉检测系统的需求量将进一步增加。下游需求增长叠加渗透率提升，据GGII预测2022年中国锂电机器视觉检测系统市场规模将达20亿元，未来5年CAGR将在40%以上。

除锂电行业外，在光伏产业稳步拓展和降碳环保背景下，光伏生产良率爬升，降本增效显得刻不容缓。

光伏的核心是太阳能电池片，在太阳电池片的生产过程中，会产生如碎片、电池片隐裂、表面污染、电极不良、划伤等缺陷，这些缺陷限制了电池的光电转化效率和使用寿命，会造成电池片等级降级或报废，从而影响工厂的生产效能。

采用机器视觉技术对上述缺陷进行检测可以大大提高光伏产品的良率，有望进一步提升机器视觉在新能源领域应用的渗透率。

2.3 降本增效为发展源动力，技术迭代推动行业发展

提质、增效、降本是机器视觉发展的源动力： 2021年，我国65岁及以上人口占总人口比例达14.2%；2012-2020年，我国15-65岁劳动年龄人口比例持续下降，2020年下降至68.6%；伴随着我国社会老龄化程度加深、劳动力人口占比下降，我国劳动力成本大幅上升；八年间，我国城镇的私营和非私营单位就业人员年平均工资均实现近翻倍的增长。因此，我国制造业在转型升级过程中必然向自动化、智能化迈进，并不断得到深化。

核心部件自主化进行中： 相比于欧美发达国家，我国的机器视觉行业起步较晚，启蒙于20世纪90年代，2003年以前基本以代理国外品牌业务为主；2004-2012年，国内市场涌现出许多相关企业开始进行自主研发；2013年后，我国正式成为继欧美、日本后机器视觉的第三市场，目前正处于快速发展阶段。

2019年，国产品牌占工业机器视觉市场的比重上升至49%，国外品牌占比51%，虽国产品牌市场份额比例有所提升，但头部市场仍被海外品牌占据，高端技术仍有一定差距。

2019-2021年，我国机器视觉行业研发投入从14.6亿元增长至31.0亿元，CAGR为45.7%；我国机器视觉企业起步晚，积累薄弱，因此，持续增加研发投入是逐步替代进口产品的必经之路。

机器视觉算法是对获取的图像信息进行处理的关键步骤，也是视觉控制系统的重要基础。 国内视觉处理分析软件大多建立在 OpenCV 等开源视觉算法库中，或以 Halcon、Vision Pro 等第三方商业算法库为基础进行二次开发，只有少数企业具有独立自主的底层算法库。

独立底层算法需要经历漫长的研发周期和巨大的资金投入，是未来国内机器视觉企业自主化的主要技术支持。

深度学习拓宽应用场景。 目前主流的机器视觉技术仍采用传统方式，即首先将数据表示为一组特征，分析特征或输入模型后，输出得到预测结果，在结构化场景下定量检测具有高速、高准确率、可重复性等优势。但随着机器视觉的应用领域扩大，传统方式显示出通用性低、难以复制、对使用人员要求高等缺点。

深度学习对原始数据通过多步特征转换，得到更高层次、更加抽象的特征表示，并输入预测函数得到最终结果。

深度学习可以将机器视觉的效率和鲁棒性与人类视觉的灵活性相结合，完成复杂环境下的检测，特别是涉及偏差和未知缺陷的情形，极大地拓展了机器视觉的应用场景。

高精度成像和互联互通技术助力。 高精度成像技术要求新型光源、更全面的波长覆盖和创新的光源布局等光源技术，以及提供更大靶面和更小像元的新型镜头和相机产品，是机器视觉行业始终追求的技术发展目标。行业内企业、协会和产业联盟不断合作，制定数据接口、通讯协议等基础共性标准，旨在打通视觉和各信息系统的通道，实现系统间的互联互通，是工业发展的必然趋势。

2D机器视觉向 3D机器视觉升级。 传统的2D机器视觉技术在三个自由度（x、y和旋转）上定位目标物体，并基于灰度或彩色图像对比度提供图像处理分析结果，无法获取目标物体的三维信息，也易受光照条件变化、物体运动等影响。

3D机器视觉技术可以在六个自由度（x、y、z、旋转、俯仰和横摆）上定位目标物体，提供丰富的三维信息，使机器能够感知物理环境的变化并作出相应调整，提高了应用中的灵活性和实用性。

3D 视觉技术的突破，将进一步推动视觉技术在高端场景的应用，传统的 2D机器视觉将快速向 3D机器视觉升级，推动机器视觉市场持续增长。

2.4 场景拓宽叠加技术更迭，千亿蓝海大有可为

机器视觉市场包括视觉器件、可配置视觉系统和智能视觉装备三个细分市场。

全球机器视觉正处于快速成长期，据 Markets and Markets，2015-2020年全球机器视觉器件市场规模实现13.8%的复合增速，至 2025 年市场规模预计将达到147亿美元。

据GGII援引Markets and Markets，2021年全球机器视觉市场规模为804亿元，预计2025年市场规模有望超1200亿元，2022-2025年CAGR约为12%。

目前国内机器视觉高端零部件市场仍由海外头部企业占据主导，但国内企业已经不断投入研发、积累技术，逐渐在各细分领域缩小技术差距。

我国机器视觉下游应用端渗透率较低，未来仍有巨大成长空间亟待拓展。

随着机器视觉硬件方案的不断成熟和运算能力的提升，以及软件在各种应用解决方案、3D算法、深度学习能力的不断完善，机器视觉在电子产业（如PCB、FPC、 面板、半导体等领域）应用的广度和深度都在提高，并加快向新能源锂电、光伏等其他领域渗透，在 AI、自动驾驶、人脸识别等新兴技术兴起的带动下，预计我国机器视觉市场规模将继续保持较高的增速。

据GGII，中国机器视觉行业的销售额从 2018 年的69亿元增长至 2021 年 的139亿元，复合增长率达 26.3%。

得益于宏观经济回暖、新基建投资增加、数据中心建设加速、制造业自动化推进等因素，预计在2021-2025年中国机器视觉行业的销售额将以 35.7%的复合增长率增长，至2025年我国机器视觉市场规模将达到469亿元。

3 战略聚焦机器视觉，视觉系统及装备龙头供应商

3.1 可配置视觉系统：眼睛和大脑集合体

可配置视觉系统是光学成像模块（眼睛）与图像处理系统（大脑）的集合体，可以独立完成图像采集功能并基于图像采集的信息完成预期的处理工作（如定位、测量、检测和识别等），以工控机+图像采集卡+机器视觉软件、图形处理算法来共同实现视觉系统配置。

2005年起，公司自主研发机器视觉核心算法平台，同时自主研发智能相机与Vision系列软件平台，辅以外购的相机、镜头等器件，为客户提供多场景、多功能的可配置机器视觉系统，覆盖定位、量测、颜色和检测等核心模块，逐步拓展到3D、深度学习等模块。公司通过图形用户界面等手段，实现无需最终用户编写源代码就可以用于各种行业和环境中的不同应用的视觉系统需求，使用灵活且可扩展。

目前，公司的可配置视觉系统产品已成功应用于消费电子、智慧交通、立体视觉、生命科学及科研、其他制造业等多个下游领域。

近几年公司可配置视觉系统收入不断增长，2019-2021年分别实现营收2.72、4.32、6.02亿元，同比-0.91%、58.9%、39.2%，占公司营收比例分别为19%、25%、25%。

公司可配置视觉系统毛利水平相对较高，且2019-2021年呈持续上升趋势，2021年达到38.2%，主要系产品结构变化，产品技术附加值不断提升和对战略客户销售规模效应显现。

与行业内头部客户产品对比来看，公司产品性能在分辨率、支持机台数上具有显著优势，且建模步骤更加优化兼容，能够最大程度方便满足客户的定制化需求，在消费电子等领域具备优异竞争力。

在消费电子领域，公司提供服务于激光加工、平台对位及机器人装配、成品组装工艺、3D量测、分类、检测、分割等核心模块等需求的通用型可配置视觉系统。

从行业竞争格局看，康耐视、基恩士等境外厂商长期领先，公司经过多年研发积累，已成功进入苹果公司供应链。近几年公司在产品能力、软件算法能力上持续提升，同时公司产品较国外厂商相比具备较好的成本优势，充分满足苹果降本增效需求，在苹果新增采购中份额领先，进口替代有望持续加速。

除得到苹果公司认证外，公司与以瑞声为代表的模组厂商，博众、大族激光等智能产线提供商，以及富士康、立讯等组装厂商建立了长期稳定的合作关系，配合服务效果得到客户充分认可，进一步巩固公司可配置视觉系统在消费电子领域的竞争优势。

根据CINNO Research 统计，以营业收入计算，2020 年公司在中国消费电子可配置视觉系统领域的市场占有率为 22.4%，位列行业第三，仅次于康耐视和基恩士，预计市占率未来有望进一步提升。

在立体视觉领域，公司曾获得一项国家技术发明一等奖和两项国家科学技术进步二等奖。

公司立体视觉事业部基于多年视觉图像技术积累，打造数字人制作/直播、VR大空间、运动捕捉、光场重建、虚拟演播等产品和解决方案，为影视、游戏、直播、高校科研、工业等行业提供立体视觉服务。

公司较早开始战略布局数字人领域，在立体视觉技术、智能AI算法和智能处理等底层关键技术基础上，建立了FZMotion光学运动捕捉系统、AIMotion无标记点运动捕捉系统等多项自主研发的动作捕捉系统，并研发了三维人脸建模系统。

经过多年建模经验，公司积累了较好的技术储备，目前数字人建模的效率大幅度提升，逐步构建了在虚拟人上的战略领先优势。

目前公司在虚拟人市场已经应用取得较好进展，与腾讯、央视等众多行业领头大客户已经建立了战略合作关系，连续两年承接了央视春晚节目《牛起来》和《金面》、冬奥手语数字人等节目。基于大场景的应用经验积累，公司在数字人领域产品化平台进一步完善，为通用产品打下良好基础。

从《北京市促进数字人产业创新发展行动计划》（2022-2025）看，到2025年北京市数字人产业规模将突破500亿元，未来随着虚拟人产业生态与应用场景逐步成熟，虚拟人产品将会陆续进入到市场应用中，从To B走向To C，公司立体视觉业务在虚拟数字人领域有望成为未来发展的新引擎。

可配置视觉系统的核心技术包括整体方案设计、软件算法开发与光学成像设计。 公司形成了先进光学成像、图像算法与软件等自主研发核心技术优势，充分支撑公司产品应用在多行业下的快速落地。

图像处理算法是机器视觉的核心技术，即能够通过计算机可调用并执行的计算公式和逻辑推理实现图像处理与智能应用。

公司自2005年开始打造自主视觉图像算法平台，形成了系列软件和系列产品，2005年启动研发核心算法库VisionWARE至2021年该算法库已迭代至5.0版本，已具有基础、定位、测量、检测、识别、颜色、3D、深度学习和图形用户界面等9个技术模块、18个算法库和 100余个算法工具（其中定位/测量/检测/识别等核心算法模块均为自主，部分场景的个别辅助算法会调用第三方工具包作为补充，以提高效率、降低成本），可实现工业视觉行业定位、测量、检测和识别应用全覆盖，在 AI 算法方面支持模式识别、机器学习和深度学习，识别准确率最高可以超过99%。

公司的算法功能具备强通用性，在精度、效率及稳定性等性质指标上具备良好表现。

公司通过自主研发掌握了高速图像增强算法技术、高精度定位算法和高性能测量算法技术、高精度缺陷检测算法技术、强鲁棒性识别算法技术等图像算法技术，具有宽图像适配范围、高定位精度、高处理速率、高检测精度及强兼容性的技术优势。

其中图像增强算法效率可达到10ms/5M像素，2D和3D定位算法精度分别为可达到1/2像素和2μm。

消费电子行业漏检率可低至0.1%、过检率低于5%；印刷包装行业，在600米/分钟的速度下，可检出0.02mm²的微小缺陷，优于人工检测的误判率和漏判率。

同时，公司基于自主底层技术，围绕各行业具体应用需求，持续研发贴近产线应用需求的应用算法，应对客户定制化需求及工艺变化，并通过大量专属行业需求与数据的积累形成了丰富的缺陷AI大数据样本库，反哺算法使其在通用性、适用性上有所突破，较快匹配客户需求并提升精度、效率及适配稳定性。

光学成像部分 核心技术创新体现为通过光、机、电等技术综合设计以获取工业现场高速运动的产品及其某些特征的精准的数字化图像来代替现有人工的观察、测量与识别等工作；一般由相机、镜头、光源、采集卡、时序触发控制、计算机等器件组成，核心技术包含成像系统的优化设计及光学成像组件的调试、标定、测试等。

公司深耕光学成像系统研发，包括精准成像光学系统以及提供对产品和缺陷的科学度量手段，目前具备从 X 光/紫外、可见光到短/中/长波红外，从亚微米显微成像到航天遥感，从天文级长曝光成像到每秒数万帧的高速成像等各类成像方案，建立了基于多维多尺度成像实现目标科学度量的广泛的产品矩阵。

截至2022年中报披露，公司拥有200余人的光学及图像处理工程师队伍、光学成像发明专利共 76项（含申请中28项）、外观及实用新型专利26项 （含申请中7项），保证了工业应用的高速、高精度、高适应性、高稳定性。

公司典型技术与专利包含亿级像素大靶面镜头技术、亚微米高分辨率超大景深成像技术、线扫相机的空间矫正技术、面结构光三维测量标定技术和面结构光3D畸变矫正技术等先进光学成像先进技术等，具有高分辨率、小畸变程度、高色彩还原性、高精度景深等优势。

同时，公司可根据应用场景自定义关键光学部件的特性与技术指标，自主开发或外协定制相机、镜头、光源等核心器件。

视觉器件是光学成像能力的产品化载体，是产业链的核心。 2005年公司成立相机研发中心，先后公司研发面向工业、科研、交通等行业特色相机；目前在可配置视觉系统产品中消费电子、立体视觉、智慧交通、科学图像、其他制造业领域里公司自主研发相机的应用率分别为85%、5%、30%、20%、15%，在智能视觉装备中新型显示、印刷包装、新能源、消费电子上公司自主研发相机的应用率分别为55%、5%、0%、45%。

光源是影响机器视觉系统图像质量的关键因素，合适的光源能够降低图像处理算法分割和识别的难度，同时提高系统的定位和测量的精度。

公司基于各应用领域的实践经验，推出了更适配产品的自主研发应用专属光源，可根据项目实际情况定制光路及打光方式，已经拥有30多项发明专利。

公司自主开发的光源目前在可配置视觉系统产品中智慧交通、其他制造业领域里应用率分别为85%、5%、30%、20%、15%，在智能视觉装备中新型显示（条形光）、印刷包装领域的应用率分别为100%，60%。

同时公司通过投资布局上游器件其他领域，2012年投资CMOS传感器芯片设计公司长光辰芯，2017年投资工业镜头公司湖南长步道光电，定制开发高精度大景深成像镜头、高动态红外动捕镜头等特色镜头。公司利用芯片技术及图像处理技术资源布局核心视觉器件研发与生产能力，同时通过产业投资形成稳定产能供应。

3.2 智能视觉装备：“ 眼睛与大脑”+“肌肉与四肢”

智能视觉装备是以机器视觉的感知能力和分析决策能力为核心，与设备和工艺紧密结合，将设计、生产、检测过程集成闭环，甚至与物流设备互联，形成的智能化设备。

智能视觉系统和可配置视觉系统底层技术具备同源性，差异在于系统主要为小型模块化产品，为整体设备提供 “眼睛与大脑”，需要安装到客户的产品或自动化机台上才能工作；智能视觉装备一般是应用于工业生产流水线的大型设备，除“ 眼睛与大脑”外，也包括机台与机械手等构成的机器“肌肉与四肢”。

2019-2021年公司装备业务分别实现营收3.38、3.89、7.06亿元，占公司营业收入比重分别达24%、22%、29%， 2021年公司装备业务实现同比大幅增长81.5%，其中消费电子领域同比增长2094%，新能源领域同比增长99%。

2019-2021年公司装备业务毛利率出现一定程度下滑，主要系新型显示及印刷包装行业竞争较为激烈，对毛利率产生一定负面影响，同时公司装备产品结构发现变化，2021年公司消费电子行业装备占比快速增长，由于消费电子类装备下游客户集中且单次采购数量大，毛利率水平相对较低，对装备产品整体毛利率产生一定影响，预计后续随着规模效应出现毛利率有望回升。

公司目前已经在新型显示、消费电子、印刷包装、新能源等领域推出了基于自主研发视觉算法的多元化智能视觉装备及创新的工艺解决方案，为客户提供 AOI 检测装备，实现批量替代人工和产品质量检测的数字化、标准化与高速度。

2021年公司智能视觉装备产品结构中，印刷包装、消费电子、显示面板分别占比30.6%/30.4%/29.2%，新能源领域占比相对较低为9.8%，正处于快速成长期。

在印刷包装领域， 公司耕耘多年，主要提供软包、彩盒和标签检测三大系列产品，包含标签、软包、胶印在线检测系统和标签检品机、软包复卷机、分切机、软包离线单双面检测设备、喷码检品一体机等各类印刷智能包装检测产品，并逐步建立了境外销售和服务网络。

2018-2020年印刷包装智能视觉设备占视觉装备总收入38%-48%之间，2021年有所下降，主要系当年消费电子领域销量出现大幅增长。

据 CINNO Research 统计，以产值计算，2020 年公司在中国印刷行业机器视觉智能装备领域的市场占有率为 21.1%，位列行业第一。

在消费电子领域， 公司具备较强的可配置视觉系统基础，经过公司不断扩展自动化能力，已经形成了融合视觉检测和自动处理能力的智能化产品，公司持续提供创新型的加工组装和质量检测产品，具有零部件 3D精密测量和缺陷检测功能，能够提升加工、组装、测试等制程工艺的精度和效率。

2021年公司消费电子智能视觉装备实现收入2.1亿元，同比增长2094%，主要系公司智能装备产品可有效助力工业富联机器替代工人进程，实现ROI增效；工业富联为苹果全球最大的代工厂，目前在中国有约80万产线工人，替代空间广阔，是具备较大容量的增量市场。

公司持续推出新产品、新工艺，2020 年公司开发了手机直径 1mm 螺钉孔异物检测和尺寸测量设备并获得批量应用；开发 3D 焊点检测应用，可检测焊点面积、凹凸、轮廓等三维信息；为激光加工研发了各种毛刺切割引导算法，可大幅提升皮革等柔性产品的切割稳定性和精度。通过“视觉飞拍”、“3D 成像与检测”和“深度学习”等技术，公司产品可将产线的生产效率从 10 秒线提升至 5 秒线，组装精度从 0.05mm 逐步提升至0.02mm，提升产线自动化与智能化程度。

在新型显示面板领域， 公司主要提供各类外观缺陷检测和面板点灯检测设备。

公司开发了 LCD/OLED/mini LED/Micro LED 显示屏Cell段/模组段半自动/全自动点灯、外观质量检测装备等系列产品，覆盖OLED、LCD生产工艺，解决方案覆盖对背光不良、斜视Mura、色偏、混色、画面亮点、暗点、异物等缺陷的点灯检测以及对贴合不良、玻璃划伤、脏污、裂痕、凹点、凸点等缺陷的外观检测产品，广泛应用于京东方、华星光电、天马、维信诺等行业领先客户的生产线。

根据 CINNO Research 统计，以装机数量计算，2020 年公司在中国中小屏面板全自动点灯检测设备领域的市场占有率为 35.9%，位列行业第一，在中国 AMOLED 面板厂模组自动点灯检测设备领域的市场占有率为 23.7%，位列行业第二。

随着元宇宙兴起以及市场终端用户对AR、VR接受度的提升，微型显示领域硅基OLED被视为下一代虚拟世界“元宇宙”显示方案的重要着力点，市场潜力巨大，规模有望持续攀升。

据CINNO Research数据显示，2021年全球AR/VR硅基OLED显示面板市场规模约为1.7亿美元，预计至2025年全球硅基OLED显示面板市场规模将达到14.7亿美元，预计至2025年规模CAGR将达119% 。

公司在新型显示领域2019-2021年分别实现营收1.69、1.59、2.06亿元，未来受益于AR/VR等视觉产品行业的蓬勃发展，收入或有望持续增长。

在新能源领域， 目前公司推出了VisionGLASS 玻璃检测与VisionFilm膜类检测系列等产品，可进行光伏玻璃表面和边角质量、原片缺陷（开口泡、闭口泡、结石）、深加工缺陷（爆边、爆角、漏底、焦边、直角、杂物、洁度）等检测以及锂电池的原材料包括隔膜、铝塑膜等，锂电池的前后工序包含极片的尺寸和瑕疵检测，以及装配段与模组段的尺寸和瑕疵检测等。

公司在新能源领域的智能视觉装备产品以智能化制程专机、检测专机、量测专机形成集识别、测量、定位、检测功能为一体的行业智能产线整体解决方案。

公司进入新能源领域时间较其他领域来说相对较晚，但公司在印刷、3C电子等行业中积累的视觉系统底层技术能够较高程度复用在锂电前后道检测中，能够较高地提升锂电的前道检测精度和后道装配效率。锂电行业呈现头部高度集中的发展态势，行业中的龙头企业规模大、要求高。

公司聚焦锂电龙头企业，践行以大客户为中心的经营策略，目前已进入宁德时代、比亚迪、恩捷等多个行业龙头客户供应商名单，2022年公司已有多款产品在相应客户产线上进行了测试和验证并取得积极进展，逐步开始获得采购订单。

目前锂电行业一方面在快速加大产能建设，同时伴随对质量与安全要求的提升，机器视觉在新能源的渗透率也在逐步提升，视觉产品在智能生产与检测中会覆盖越来越多的工艺与制程。

预计随着产品在市场投入效果的逐步显现及公司加大锂电业务公司在快速构建与完善产品的战略布局，未来公司有望将会进入到更多的工艺段，解决锂电检测难题，提高检测精度和生产效率，实现从单点检测、整线检测到利用大数据端到端的全面性、系统性质量管理，未来实现批量供货。

3.3 视觉器件代理及解决方案提供商

近年来公司视觉器件的业务收入逐年下降，2019-2021年分别实现营收为2.04、2.32、2.03亿元，近三年同比分别-8%、14%、-13%，占公司总收入的比重从2018年的27%降至2021年的13%。

在视觉器件代理业务上，公司依托多年深耕机器视觉领域的客户资源，与加拿大 Teledyne Dalsa、FLIR，高性能采集卡厂商 Silicon Software，顶级工业镜头厂商德国施耐德等国际知名厂商建立长期合作，包括高性能高速 TDI 线扫描相机、棱镜线扫描相机、紧凑型低功耗相机、一体式高速相机等。

公司代理业务经过长期积累，相关销售及服务团队已经具备较好的专业知识和专业的学历，可以提供产品解决方案而非简单的代理销售业务；同时公司充分发挥本土化优势，给客户提供全一站式服务，通过对新兴细分市场的调研分析，不断提升供应商产品市占率。

3.4 技术与产品开发分离，快速响应市场需求

随着公司规模持续扩大，产品应用场景不断拓展，底层技术开发的通用性及不同下游行业需求的快速响的协同应成为公司战略发展的重点。

公司研发组织分为知识理性研究院和 BU 研发部两层。其中知识理性研究院进行先进成像平台、视觉算法平台、视觉系统软件平台以及关键技术/产品的预研工作；各事业部产品部负责解决方案的集成研发工作，由各事业部/BU产品开发部负责产品研发。

公司的研发管理平台，集中开展跨部门、跨领域、拉通各层次的产品开发与技术管理工作，做强产品模块化、标准化，提高开发效率和质量。事业部产品开发团队在研究院打造的技术平台基础上，快速适配客户应用需求，推出特定行业产品，缩短产品开发周期，提升市场需求响应速度。

4 提供光纤器件与仪器方案，战略收缩光纤入网业务

光纤器件与仪器是光通信行业重要的细分领域之一。 光纤器件主要包括超高速光模块、波长选择光开关、超连续谱光源、特种光纤、特种光栅等产品，主要厂商包括II-VI、NKT Photonics、TeraXion 等；光纤仪器包括特种光纤熔接机、测试仪表等产品，主要厂商包括 Fujikura、EXFO 等。

公司代理以上境外著名品牌，坚持技术与市场双轮驱动，服务光通信产学研客户，持续为行业客户提供光纤器件与仪器方案，与烽火通信、锐科激光等行业知名企业建立了长期合作关系。

光接入网是光通信行业另一个重要的细分领域。 公司自主研发广播电视宽带接入产品，包括各类光放大器、光接收机、光发射机、各类 MoCA 接入网设备和光接入 ONU/OLT（光网络单元/光网络终端设备）等，主要服务于罗马尼亚 RCS& RDS、江苏有线、中国广电等国内外广播电视网络公司。

2019-2021年，公司光接入网业务呈收缩态势，毛利率呈现下降趋势，从2019年的34%回落至2021年26.4%，主要系2020年我国有线电视网络行业进入下行周期，公司采取战略性收缩；

2021年公司拓展海外市场，对海外客户销量大幅增加实现收入小幅回升，但由于给予客户价格优惠，对毛利率产生一定负面影响；

光纤器件与仪器业务2019-2021年收入收入持续增长，主要原因是伴随大数据、智能制造等领域的快速发展，相关基础设施建设需求增加，驱动上游光通信器件与仪器的发展。

5 盈利预测与估值

智能视觉装备业务： 公司智能视觉装备业务下游主要包含印刷包装、消费电子、显示面板及新能源行业等；

其中印刷包装下游为公司传统优势下游，竞争优势明显有望维持稳健增长；消费电子下游公司受益工业富联“机器替人”进程持续推进，有望实现高速增长；

显示面板行业阶段性处于周期底部，预计2023年行业固定资产投资有望回升，拉动公司相关设备需求增加；新能源行业下游受益锂电企业扩产及机器视觉渗透率提升，公司进入头部企业供应商名单后需求有望快速增长；我们预计公司智能视觉装备2022-2024年收入增速分别为38%/46%/39%；

显示面板及印刷行业竞争加剧毛利率或会出现一定程度下滑，新能源AOI检测产品销量增长有望形成规模效应，消费电子板块有望维持较高毛利率，未来随着新能源及消费电子业务快速增长占比提升，预计2022-2024年智能视觉装备业务毛利率分别为39%/39.5%/40%。

可配置视觉系统： 公司可配置视觉系统主要涵盖消费电子、科学图像、立体视觉、智慧交通、光伏、锂电等领域；公司智能3C领域预计有望受益下游进口替代需求增长及大客户优势有望实现持续快速增长；立体视觉行业正处高速发展期；我们预计2022-2024年公司可配置视觉系统收入增速分别为45%/41%/37%；同时随着高附加值产品占比增加及自研产品占比提升，预计公司可配置视觉系统毛利率2022-2024年分别为39%/40%/41%。

视觉器件： 视觉器件为公司代理业务，毛利率较自主研发业务略低，预计2022-2024年收入增速分别为0%/0%/0%；对应毛利率分别为26.0%/25.5%/25%。

光通信产品： 公司光通信产品涵盖光纤器件与仪器业务及光接入网业务，考虑到市场增长潜力，公司逐步收缩部分盈利水平较差且相对处于边缘的业务，我们预计2022-2024年光通信产品收入增速分别为18%/15%/13%；对应毛利率水平分别为26.4%/26.4%/26.4%。

服务收入： 公司服务收入主要包含技术服务和佣金服务，预计随着苹果公司驻场服务需求增长，公司技术服务板块收入将稳健增长，我们预计服务收入2022-2024年收入增速分别为47%/38%/38%，对应2022-2024年毛利率分别为55%/53%/51%。

综合以上各业务分析，预计公司2022-2024年营业收入分别为31.5亿元、41.5亿元、53.9亿元；归母净利润分别为2.30亿元、3.48亿元、5.06亿元，对应当前动态市盈率分别为52倍、34倍、24倍。

考虑到机器视觉在工业领域应用场景持续拓宽，国内市场空间有望保持较快速增长，公司在先进光学成像、图像算法与软件等核心技术上具备较强自主研发能力，同时自主研发和产业链投资布局上游视觉器件产品；此外公司在消费电子、新型显示、新能源、虚拟人等领域均具备较好的先发优势，有望充分受益进口替代进程及行业需求增长。

风险提示

募投项目进展不及预期；

研发进展不及预期；

核心技术人才流失风险；

市场竞争加剧风险；

下游行业需求不及预期等。

——————————————————

报告属于原作者，我们不做任何投资建议！如有侵权，请私信删除，谢谢！

精选报告来自【远瞻智库】远瞻智库-为三亿人打造的有用知识平台|报告下载|战略报告|管理报告|行业报告|精选报告|论文参考资料|远瞻智库

相关问答

装配效率提升十大方法?

装配效率提升的十大方法有:1,小组作业法,团队作业,由组长进行内部专业分工,能提高装配效率。2,专业班组作业法,体现专业的人做专业的事的思想,专业班组...

关于光刻机，中国需要做哪些方面的突破?

回答这个问题,不如先看下当前中国光刻机的现状(2018-2020);我国光刻机在不断发展但是与国际三巨头尼康佳能(中高端光刻机市场已基本没落)ASML(中高端市场近...3...

JIT管理方法-ZOL问答

它将传统生产过程中前道工序向后道工序送货,改为后道工序根据“看板”向前道工序取货,看板系统是JIT生产现场控制技术的核心,但JIT不仅仅是看板管理。对生产制...

手机制造过程?

2、贴片。就是把手机上面的原件全部打上去,这一步也就是最复杂的。3、自检之后进高温炉进行加热讲原件固定,这是前道工序。然后到了后道工序:也就是最繁琐的...

帮个忙哪位大佬 麻烦回复一下：黑龙江低成本绝缘装置安装，...

[回答]1.进行一个区间或站场接触网工程估工、估料的依据是什么?2.如何对一个区间或站场的接触网工程估工?目录一、一个区间或站场的接触网工程估工、估料3...

手机是怎么造的?

3在组装过程中,手机厂商需要进行电路设计、部件安装、软件编程等要求高度专业化的工作,确保手机的正常运作。手机制造过程是一个复杂的过程,需要精心设计和...

越南光刻机能生产多少纳米芯片?

大概300纳米。目前越南的芯片产业链上游有芯片设计,中游有晶圆制造、相关生产制程检测设备、光罩、化学品等,下游有封装测试、相关生产制程检测设备等。在越...

公司部门名称?

一、财务部:经理(副)1人,主办会计1人,出纳员1人。二、产品开发部:经理1人,副经理兼板房主管1人,首席设计师2人,其它职位视工作需要增减三、品...一、...

窗台防水工程如何施工?_住范儿家装官网

窗户防水施工时要用滚刷或刮板涂覆,采用薄涂多遍的方式。一次涂覆不能太厚,否则会出现开裂现象;后道工序涂层应在前道涂层实干后进行。涂覆时尽量做...

是不是墙面刮好腻子，安装好衣柜，门，踢脚线，再刷乳胶漆?

欢迎关注▏☎我是致力装修问题解答的河上和花;专业角度为你解答与相关疑惑的解答,希望能对大家在装修新房过程中,能有一点帮助。你好,很高兴能为你提供装修...