神工股份评级()神工股份深度报告:景气向上,半导体硅材料国产替代有望加速!
股票代码 :688233
股票简称 :神工股份
报告名称 :神工股份深度报告:景气向上,半导体硅材料国产替代有望加速!
评级 :买入
行业:半导体
公司研究类模板
神工股份(688233) 报告日期:2022 年 3 月 9 日
深
度
报 景气向上,半导体硅材料国产替代有望加速!
告──神工股份深度报告
:蒋高振执业证书号:S1230520050002 吴若飞执业证书号:S1230521070003
行
业
:021-80106844 021-80106844
:jianggaozhen@stocke.com.cn wuruofei@stocke.com.cn
评级 买入
公 上次评级 首次评级
司 报告导读 当前价格¥84.66
研
神工股份作为国内半导体级单晶硅材料龙头,行业景气度滞后于晶圆代
究 单季度业绩 元/股
|工厂投产进度,因此景气周期仍在前期加速阶段,硅材料/硅电极业务成
半 长确定性较强,未来随着景气度的持续改善,业绩端存在持续超预期的 3Q/2021 0.43
导 可能。2Q/2021 0.38
体 投资要点 1Q/2021 0.25
材
料扎实的工艺技术水平构筑高毛利(65%以上)壁垒 4Q/2020 0.27
|材料的核心永远是良率、稳定性和一致性的问题,对半导体单晶硅材料也不例
神工股份 上证综合指数
外。神工股份凭借多年的技术积累及市场开拓,在良品率、参数一致性和产能
规模等方面均具备较为明显的竞争优势,细分市场占有率不断上升,相关业务 141%
毛利率水平常年维持在 65%以上,远高于国内外竞争对手,体现了扎实的工艺 91%
基础,高毛利的硅材料业务不仅保障了公司自身造血能力,也为硅零部件、硅 41%
片业务提供了现金流的支撑。-9%
03/01/21
05/01/21
07/01/21
09/01/21
11/01/21
01/01/22
国内晶圆代工厂加速扩产,切入硅电极迎来发展黄金机遇期
硅零部件搭配刻蚀设备使用,定制化属性较高,不同的刻蚀机设备的零部件
尺寸等都有较大的不同,其行业特性为:加工工艺难度大、壁垒高,且存在
较强的定制化属性和客户认证壁垒。国内晶圆代工厂的加速扩产不仅给半导 体设备厂商带来了国产替代的机会,也给作为刻蚀环节的核心耗材的硅电极带 来了发展的黄金窗口期,国内硅电极行业有望快速扩容的同时,国内相关厂商 亦有望获取更多市场份额,神工股份在硅材料的基础上,加强精密磨削工艺打 磨,在产品的平面度、表面颗粒度降低等方面取得进展,硅零部件亦获得部分 客户的批量订单,未来 12 英寸客户的认证进度有望成为硅电极业务发展的潜 在催化剂。 | 公司简介 公司是国内领先的半导体级单晶硅材 料供应商,主营业务为半导体级单晶硅 材料的研发、生产和销售。公司核心产 品为大尺寸高纯度半导体级单晶硅材 料,目前主要应用于加工制成半导体级 单晶硅部件,是晶圆制造刻蚀环节所必 需的核心耗材。公司核心产品过去几年 成功打入国际先进半导体材料供应链 体系,并已逐步替代国外同类产品,在 刻蚀电极细分领域的市场份额已达 13%-15%,广泛应用于国际知名半导体 厂商的生产流程。 | |
| 8 寸轻掺硅片持续投产,远期成长空间打开 | |
硅片是公司中长期的成长方向之一,神工股份董事长与管理层掌握包含 8 英 寸半导体级硅片在内的晶体生长及硅片表面精密加工等多项核心技术。大多数 的技术指标和良率已经达到或基本接近业内主流大厂的水准。截至 2021 年上 半年,公司“半导体级 8 英寸轻掺低缺陷抛光片”募投项目已完成月产能 5 |
万片的设备安装调试工作,目前按计划以每月 8000 片的规模进行生产,以持
续优化工艺;产品已进入客户认证流程,2023 年募投项目月产 15 万片产能验
收,客户认证评估通过后公司有望迅速扩产至月产 15 万片规模,公司成长中 相关报告
期空间得到进一步打开。
证 | 报告撰写人:蒋高振,吴若飞 | ||||
券 | | 盈利预测及估值 | |||
研 | 我们认为,神工股份作为国内半导体级单晶硅材料龙头,行业景气度滞后于晶 | ||||
联系人: | 吴若飞 | ||||
究 | 圆代工厂投产进度,因此景气周期仍在前期阶段,硅材料/硅电极业务成长确定 | ||||
报 | 性较强,未来随着景气度的持续改善,有业绩持续超预期的可能性。我们预计 | 请务必阅读正文之后的免责条款部分 | |||
告 | 公司 2021-2023 年实现归母净利润为 2.20/3.36/4.76 亿元,对应 EPS 分别为 1.30/2.10/2.97 元。对应 2021-2023 年 PE 分别 58.08/37.99/26.86X。总体我们给 | ||||
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神工股份(688233)深度报告
予神工股份 2023 年 40X PE,对应目标市值 190.4 亿元,首次覆盖给予“买入”
评级。
风险提示
国内晶圆厂扩产不及预期的风险、客户认证不及预期的风险、产能爬坡不及预
期、竞争加剧、原材料价格上涨的风险。
财务摘要
(百万元) | 2020A | 2021E | 2022E | 2023E | |
主营收入 | 192.10 | 479.28 | 756.10 | 1064.87 | |
(+/-) | 1.86% | 149.50% | 57.76% | 40.84% | |
净利润 | 100.28 | 220.10 | 336.55 | 475.91 | |
(+/-) | 30.31% | 119.50% | 52.91% | 41.41% | |
每股收益(元) | 0.63 | 1.38 | 2.10 | 2.97 | |
P/E | 127.49 | 58.08 | 37.99 | 26.86 | |
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神工股份(688233)深度报告
正文目录
- 从硅材料到硅片,半导体材料平台型企业雏形已成 ................................................................. 5 1.1. 专注于半导体硅材料的平台型企业 ............................................................................................................................ 5 1.2. 研发驱动,技术护航,高成长持续兑现 .................................................................................................................... 6 1.3. IPO 进军 8 寸轻掺硅片,股权激励计划彰显信心...................................................................................................... 8 2. 半导体材料国产化势在必行,单晶硅材料厂商有望深度受益 ................................................. 10 2.1. 刻蚀用单晶硅材料工艺难度大,也是刻蚀工艺核心耗材 ...................................................................................... 10 2.2. 全球半导体进入高景气周期,硅材料受下游需求拉动市场规模扩张 .................................................................. 12 2.3. 单晶硅材料自给率低,国内厂商在刻蚀领域实现加速突破 .................................................................................. 15 2.4. 神工大直径产品技术领先,客户粘性加深 .............................................................................................................. 15 3. 国内晶圆厂加速扩产,硅电极厂迎来国产化机遇 ................................................................... 18 3.1. 硅电极是刻蚀机核心耗材,工艺向极端精细化发展 .............................................................................................. 18 3.2. 硅电极行业:目前海外垄断,晶圆厂扩产带动国产替代加速 .............................................................................. 19 3.3. 公司硅电极产品进入下游厂商供应链,有望深度受益国产替代 .......................................................................... 20 4. 硅片亟待国产化验证突破,神工发力 8 寸轻掺 ...................................................................... 21 4.1. 大尺寸轻掺杂硅片技术待突破,国内市场潜能巨大 .............................................................................................. 21 4.2. 硅片供需矛盾加剧、持续涨价,制造中心向国内转移 .......................................................................................... 21 4.3. 中国硅片厂商积极扩产打破国外垄断,神工弥补轻掺低缺陷硅片空白 .............................................................. 22 5. 盈利预测与估值 ..................................................................................................................... 23 5.1. 业务拆分 ..................................................................................................................................................................... 23 5.2. 可比公司估值.............................................................................................................................................................. 25 6. 风险提示 ................................................................................................................................ 25 6.1. 国内晶圆厂扩产不及预期风险 .................................................................................................................................. 25 6.2. 客户认证不顺利导致产能爬坡不及预期的风险 ...................................................................................................... 25 6.3. 竞争加剧的风险 .......................................................................................................................................................... 25 6.4. 原材料价格上涨的风险 .............................................................................................................................................. 25
图表目录
图 1:神工股份发展历程 ............................................................................................................................................................. 5 图 2:刻蚀用单晶硅产业链上下游 ............................................................................................................................................. 6 图 3:2021 年公司营收大幅增长 ................................................................................................................................................ 6 图 4:15 寸以上产品占比逐步提升 ............................................................................................................................................ 6 图 5:2021 年公司归母净利润同比增长近 200% ...................................................................................................................... 7 图 6:毛利率与净利率整体上涨 ................................................................................................................................................. 7 图 7:三费合计呈下降趋势 ......................................................................................................................................................... 7 图 8:研发费用占比持续上升 ..................................................................................................................................................... 7http://research.stocke.com.cn 3/27 请务必阅读正文之后的免责条款部分
神工股份(688233)深度报告
图 9:神工股份股权结构 ............................................................................................................................................................. 8 图 10:单晶硅材料分类 ............................................................................................................................................................. 10 图 11:晶圆制造设备成本占比 ................................................................................................................................................. 11 图 12:半导体行业需求结构 ..................................................................................................................................................... 12 图 13:全球半导体市场规模 ..................................................................................................................................................... 12 图 16:全球半导体材料市场规模 ............................................................................................................................................. 12 图 17:全球半导体材料市场结构 ............................................................................................................................................. 12 图 14:中国半导体市场规模 ..................................................................................................................................................... 13 图 15:晶圆制造成本构成 ......................................................................................................................................................... 13 图 18:中国半导体材料市场规模 ............................................................................................................................................. 13 图 19:中国半导体材料市场结构 ............................................................................................................................................. 13 图 20:全球晶圆用硅材料市场规模 ......................................................................................................................................... 14 图 21:中国晶圆用硅材料市场规模 ......................................................................................................................................... 14 图 22:半导体材料销售额与中国地区占比 ............................................................................................................................. 14 图 23:半导体设备销售额与中国地区占比 ............................................................................................................................. 14 图 24:刻蚀设备行业竞争格局 ................................................................................................................................................. 15 图 25:硅片制造行业竞争格局 ................................................................................................................................................. 15 图 26:单晶硅材料直径变化 ..................................................................................................................................................... 17 图 27:硅电极刻蚀工艺示意图 ................................................................................................................................................. 18 图 28:硅电极制造流程 ............................................................................................................................................................. 18 图 29:硅电极打孔工艺 ............................................................................................................................................................. 19 图 30:全球硅电极市场规模及增长率 ..................................................................................................................................... 19 图 31:中国大陆半导体硅片市场规模 ..................................................................................................................................... 19 图 32:全球硅片市场规模及增长率 ......................................................................................................................................... 22 图 33:硅片价格走势 ................................................................................................................................................................. 22
表 1:神工股份主要产品与应用领域 ......................................................................................................................................... 5 表 2:神工股份 IPO 募投项目 ..................................................................................................................................................... 9 表 3:公司主要高管与核心技术人员 ......................................................................................................................................... 9 表 4:刻蚀用单晶硅与芯片用单晶硅材料对比 ....................................................................................................................... 11 表 5:公司核心技术优势 ........................................................................................................................................................... 16 表 6:公司客户情况 ................................................................................................................................................................... 17 表 7:硅电极市场主要参与者 ................................................................................................................................................... 20 表 8:重掺杂芯片与轻掺杂芯片对比 ....................................................................................................................................... 21 表 9:国内硅片厂商扩产进程 ................................................................................................................................................... 23 表 10:公司细分业务收入预测(百万元) ............................................................................................................................. 24 表 11:可比公司估值 ................................................................................................................................................................. 25 表附录:三大报表预测值 .......................................................................................................................................................... 26http://research.stocke.com.cn 4/27 请务必阅读正文之后的免责条款部分
神工股份(688233)深度报告- 从硅材料到硅片,半导体材料平台型企业雏形已成
1.1. 专注于半导体硅材料的平台型企业
神工股份为国内领先的刻蚀用单晶硅材料供应商,技术领跑全行业。神工股份成立于 2013 年 7 月,主营业务为集成电路刻蚀用单晶硅材料、硅零部件的研发、生产和销售,是国内 领先的集成电路刻蚀用单晶硅材料供应商。公司产品主要应用于全球范围内 12 英寸先进 制程集成电路制造,为国内极少数能够实现大尺寸、高纯度集成电路刻蚀用单晶硅材料稳 定量产的企业之一,2018 年在集成电路刻蚀用单晶硅材料细分领域的市场份额达 13%-15%。公司核心产品过去几年成功打入国际先进半导体材料供应链体系,主要客户包括三 菱材料、SK 化学、CoorsTek、Hana、Silfex 等国际知名刻蚀用硅电极制造企业。
图 1:神工股份发展历程
神工半导体成立 | 获得高新技术企业证书 | 新厂区落成,通过中国电子材料行 业协会的技术鉴定会 | ||||||
2013年 | 2015年 | 2016年 | 2017年 | 2019年 | 2020年 | 2022年 | ||
参加上海半导体展会 | 销售额突破1亿 | 科创板上市 | 股权激励 草案发布 |
资料来源:神工股份官网、浙商证券研究所
硅材料产品核心技术指标国际先进,可满足先进制程芯片刻蚀工艺需求。公司生产的集 成电路刻蚀用单晶硅材料尺寸范围覆盖 8 英寸至 19 英寸,其中 14 英寸以上产品占比超 过 90%,主要产品形态包括硅棒、硅筒、硅环和硅盘,纯度为 10 到 11 个 9,产品质量核 心指标达到国际先进水平,可满足 7nm 先进制程芯片制造刻蚀环节对硅材料的工艺要求。
布局刻蚀用硅电极、芯片用硅片业务,打通产业链上下游,受益产业链条一体化。硅电极
产品与硅片产品在与刻蚀用单晶硅材料在生产技术、工艺等方面具有一致性,公司布局硅
电极、硅片业务是顺势而为,可受益于产业链条一体化。公司利用子公司福建精工的精密
加工能力,完成从大直径单晶硅材料到硅零部件(硅上电极、硅托环)的生产延伸。目前 硅电极产品已逐步批量生产,获得数家 8 英寸、12 英寸集成电路制造厂商的评估机会,通过了国内干法刻蚀机制造商的评估,并得到集成电路制造厂商的长期批量订单。硅片业
务进入客户认证阶段,业务潜力巨大。
表 1:神工股份主要产品与应用领域
产品类型大直径硅棒 | 大直径硅筒 | 单晶硅盘 | 单晶硅环 | 硅电极 | 8 英寸硅片 | |
示意图 |
资料来源:招股说明书、浙商证券研究所
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神工股份(688233)深度报告
图 2:刻蚀用单晶硅产业链上下游
刻蚀用单晶硅材料 | 硅电极制造商 | 刻蚀设备供应商 | 芯片制造商 |
三菱
神工股份 | COORSTEK | LAM | TSMC |
SKCSOLMICS | TEL | Samsung Global | |
HANA MATERIALS | APPLIED MATERIALS | SMIC |
SILFEX
资料来源:招股说明书、浙商证券研究所
1.2. 研发驱动,技术护航,高成长持续兑现
集成电路产业景气度较高,推动 2021 年公司营收同比增长 147%。2019 年、2020 年受全 球半导体市场需求下滑,固态存储及智能手机、PC 需求增长放缓,贸易战及新冠疫情影 响,公司营业收入增速放缓,神工股份分别实现营收 1.89 亿元、1.92 亿元。2020 年下半 年以来,集成电路行业景气度较高,刻蚀机用大直径单晶硅材料订单需求大幅增加,2021 年公司实现营收 4.74 亿元,同比增长 147%。
从结构来看,大尺寸单晶硅材料营业收入占比提升。2016 年至 2019 年,15-16 寸单晶硅 材料分别占营业收入的 39.9%、43.5%、55.5%、58.0%,16-19 寸单晶硅材料分别占比 15.6%、11.5%、8.6%、19.9%。2016-2020 年,15 寸以下产品营收占比总体呈下降趋势,分别占比 44.47%、44.98%、35.91%、22.11%、34.6%。
图 3:2021 年公司营收大幅增长 | 图 4:15 寸以上产品占比逐步提升 | ||||||||||||||||||||||
5 4 3 2 1 0 | 200% | 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 | |||||||||||||||||||||
神工股份(688233)深度报告
报披露,其 15 寸以下/15-16 寸/16-19 寸产品的毛利率水平分别为 59.41%/71.12%/74.79%,
利润率水平跟随尺寸的提升而提升。
规模效应与产品结构优化推动毛利率、净利率总体上升。2016-2020 年,神工股份通过不
断完善工艺,生产效率、良品率提升,单位人工成本和单位制造费用降低,带动毛利率、
净利率水平小幅上升。同时公司市场占有率及行业知名度不断增强,使得公司议价能力不
断提升。2020 年,公司销售产品结构发生变动,开始销售毛利率较低的硅零部件产品,
毛利率小幅下跌。2021Q3,公司毛利率 65.5%,与 2020 年 65.2%水平相近;净利率 48.3%,
较 2020 年 52.2%有较大下降,主要系为推进公司半导体级 8 英寸轻掺低缺陷抛光硅片业
务发展,研发费用较上年同期有较大增幅。
图 5:2021 年公司归母净利润同比增长近 200% | 图 6:毛利率与净利率整体上涨 | 65.2% | ||||||||||||
3 2 1 0 | 350% | 80% | 43.7% | 55.1% | 63.8% | 69.0% | 65.5% | |||||||
300% | 70% | |||||||||||||
52.2% | 48.3% | |||||||||||||
250% | 60% | |||||||||||||
200% | 50% | 36.3% | 37.7% | 40.8% | 2021Q3 | |||||||||
150% | 40% | 24.2% | ||||||||||||
100% | 30% | |||||||||||||
50% | 20% | |||||||||||||
2019年 | 2020年 | |||||||||||||
0% | 10% | |||||||||||||
-50% | 0% | |||||||||||||
2016年 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 | ||||||
归母净利润(亿元) | 增速(%) | 销售毛利率 | 销售净利率 |
资料来源:公司年报、浙商证券研究所
图 7:三费合计呈下降趋势
20.00% | 2016年 | 销售费用占比 | 2019年 | 管理费用占比 | 2021Q3 | 18.00% | |
财务费用占比 | 费用合计占比 | ||||||
15.00% | 2017年 | 2018年 | 2020年 | 16.00% | |||
14.00% | |||||||
10.00% | |||||||
12.00% | |||||||
10.00% | |||||||
5.00% | |||||||
8.00% | |||||||
0.00% | |||||||
6.00% | |||||||
-5.00% | 4.00% | ||||||
-10.00% | 2.00% | ||||||
0.00% |
资料来源:公司年报、浙商证券研究所
资料来源:公司年报、浙商证券研究所
图 8:研发费用占比持续上升
40 | 研发费用(百万元) | 研发费用占比 | 12% | ||||
35 | 10% | ||||||
30 | 8% | ||||||
25 | |||||||
6% | |||||||
20 | |||||||
15 | 4% | ||||||
10 | 2% | ||||||
5 | |||||||
0% | |||||||
0 | |||||||
2016年 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021Q3 |
资料来源:公司年报、浙商证券研究所
三费合计占比呈下降趋势,主要系管理费用占比下降。2016-2021Q3,神工股份费用占比 分别为 10.1%、8.9%、16.7%、14.9%、7.2%与 3.6%。2016-2021Q3,管理费用占比分别为 9.8%、7.4%、16.5%、14.1%、11.9%、5.9%,管理费用占比下降为费用合计占比变动的主 要原因。2021H1 年相较于 2020 年无停工损失,管理费用占比下降。
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神工股份(688233)深度报告
研发费用占比逐年提升,系公司重点布局芯片用单晶硅产品研发项目,研发投入较高。2016-2021Q3,公司研发费用分别为 0.02 亿元、0.05 亿元、0.11 亿元、0.10 亿元、0.18 亿 元与 0.34 亿元,占营业收入的比例分别为 5.51%、4.11%、3.86%、5.25%、 9.32%与 9.88%。
2018 年末公司已开始重点布局芯片用硅片产品研发项目,研发投入将不断扩大。
1.3. IPO 进军 8 寸轻掺硅片,股权激励计划彰显信心
神工股份公司于 2020 年 2 月 4 日在上海证券交易所科创板上市,公开发行股份 4000 万 股,拟筹资 8.67 亿元人民币。本次 IPO 募资用途:8.69 亿元用 8 英寸半导体级硅单晶抛 光片生产建设项目。2.33 亿元用于研发中心建设项目。
公司发行后股权结构如下:
图 9:神工股份股权结构
资料来源:Wind、浙商证券研究所
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神工股份(688233)深度报告
表 2:神工股份 IPO 募投项目
项目名称 | 总投资额 | 使用募集资金 | IPO 募资项目 |
投入金额
8 英寸半导体级硅单晶 | 869.23 | 869.23 | 公司拟建设 8 英寸半导体级硅单晶抛 |
抛光片生产建设项目 | 光片生产线。项目建设完成并顺利达 |
产后,公司将具备年产 180 万片 8 英
寸半导体级硅单晶抛光片以及 36 万
片半导体级硅单晶陪片的产能规模。
研发中心建设项目 | 232.77 | 232.77 | 公司计划投资建设研发中心,建成 |
后将主要围绕以下方向进行研发工
作:超大直径晶体研发、芯片用低缺
陷晶体研发、硅片超平坦加工和清洗
技术研发、硅片质量评价分析技术研
发。
合计 | 1102.00 | 1102.00 | 12.00% |
资料来源:Wind,浙商证券研究所;单位:百万元
股权激励计划三年业绩考核目标彰显信心,增强公司人才实力。2022 年 2 月公司推出股 权激励计划,拟通过定向发行的方式向激励对象授予 65 万股限制性股票,授予价格为每 股 32.57 元。本次计划业绩考核目标以 2021 年营收或净利润为基数,2022/2023/2024 年 实现营收或净利润增长率不低于 30%/69%/120%。本计划涉及激励对象共 72 人,占公司 员工总数 209 人的 34.5%,主要包括董事、高级管理人员,核心技术人员,董事会认为需 要激励的其他人员。本次股权激励计划涉及人员范围广,考核目标月为未来三年营收或净 利润复合增速 30%,公司中长期发展信心充足,增强公司人才实力。
表 3:公司主要高管与核心技术人员
姓名 | 职务 | 简介 |
潘连胜 | 总经理 | 公司创始人,自公司创始任总经理。北京航空学院飞机设计专业工 |
董事长 | 学学士,哈尔滨工业大学金属材料专业工学硕士,日本早稻田大学 |
材料科学专业工学博士,曾在航天部第三研究院、东京三和、日本
东芝等多家公司任工程师、研究员。
袁欣 | 副总经理 | 具有多年采购工作经验,曾先后于吉林化纤、长春迪瑞制药、吉林 |
董事 | 飞利浦、西门子威迪欧汽车电子认知,2008 年投资创立上海翔凌 | |
董事会秘书 | 机电技术有限公司并担任监事。 | |
安敬萍 | 财务总监 | 曾于华普天健、中信证券、沈阳航空产业集团任职,拥有丰富的财 |
务管理经验。
山田宪治 | 技术研发部部长 | 日本山口大学工学硕士;先后于日铁电子、世创日本、日本神工新 |
技任职,2016 年 9 月起在神工有限工作。
秦朗 | 技术研发部部长 | 大连理工大学工学硕士;先后于浙江天煌、大连维德、锦州阳光能 |
源认知;2013 年 7 月起在神工有限工作。资料来源:招股说明书、浙商证券研究所
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神工股份(688233)深度报告
公司董事长掌握公司核心技术,技术团队人员结构稳定。公司高管人员包括潘连胜先生、袁欣女士、安敬萍女士。总经理、董事长潘连胜先生为公司实控人,掌握公司技术核心,在半导体材料行业具有多年工作经验。2013 年 7 月,潘连胜先生创立神工股份,任副董 事长、总经理;自 2015 年起任神工有限董事长、总经理,2018 年 9 月至今任公司董事长、总经理。公司核心技术人员包括潘连胜、山田宪治、秦朗,均具备专业技术背景与丰富行 业经验,自 2016 年以来技术团队未发生人员变更,人员结构稳定。
2. 半导体材料国产化势在必行,单晶硅材料厂商有望深度受益
2.1. 刻蚀用单晶硅材料工艺难度大,也是刻蚀工艺核心耗材
芯片用单晶硅材料制成的晶圆是半导体芯片制造的基础原材料。半导体单晶硅材料可分 为芯片用单晶硅材料和刻蚀用单晶硅材料。芯片用单晶硅锭经过切片、研磨、蚀刻、抛光、外延(如有)、键合(如有)、清洗等工艺步骤,制造成为半导体硅片。芯片制造的过程是 通过在硅片上反复循环光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积等前道工艺,改变材料的导电性 和构建电晶体结构,最终形成半导体器件。目前,90%以上的芯片与传感器是基于半导体 单晶硅片制成。
图 10:单晶硅材料分类
半导体单晶硅材料
晶圆用单晶硅材料 刻蚀用单晶硅材料
加工制造
薄膜沉淀 | 芯片制造刻蚀工艺 | 刻蚀用单晶硅 |
光刻 | (主要为硅电极) | |
刻蚀 | 装配 | |
刻蚀机 | ||
离子注入 | 核心设备 |
化学机械抛光
检测
封装测试 | 芯片 | 集成电路终端 |
资料来源:公司官网、浙商证券研究所
半导体级单晶硅材料对纯度、精度、清洁度要求较高,工艺复杂、技术难度较高。原料纯 度、打孔精度与清洁度都决定了芯片的制程能力,芯片制造对半导体材料均有较高要求。半导体级硅料的纯度至少要求 9 个 9,部分工艺甚至要求 12 个 9 及以上。单晶硅材料生 产中需要热场设计、原材料高纯度化处理,匹配各类参数并把握晶体成长窗口期以控制固 液共存界面形状。同时,产品良品率和参数一致性受人机协调影响。
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表 4:刻蚀用单晶硅与芯片用单晶硅材料对比
类别 | 微缺陷率 | 尺寸 | 应用领域 |
刻蚀用微缺陷率参数对后续工艺的重要性水 | 直径大于特定尺寸芯片用单晶 | 刻蚀硅部件 |
平相对较低,相关指标达到一定标准后
即可满足后续先进工艺要求
硅片,主流覆盖 13-19 英寸以适 用不同型号刻蚀设备
芯片用对微缺陷率参数要求严格,需控制材料 | 目前芯片用单晶硅材料主流尺 | 晶圆制造 |
内部微缺陷率保持低水平甚至接近零
方能满足后续工艺要求
寸为 6 英寸、8 英寸和 12 英寸
资料来源:招股说明书、浙商证券研究所
刻蚀用单晶硅是硅电极生产中重要的基础材料,硅电极是晶圆刻蚀工艺核心耗材。刻蚀 用单晶硅材料通过加工制成硅电极装备于刻蚀设备,刻蚀过程中,硅电极会被逐渐腐蚀变 薄,当硅电极厚度缩减到一定程度后,需用新电极替换以保持刻蚀均匀性。刻蚀机销售额 约占晶圆制造环节的 24%,是晶圆制造中的关键环节。
图 11:晶圆制造设备成本占比
刻蚀设备 | 光刻机 | 薄膜沉积设备 |
CMP/表面处理/清洁 | 检测设备 | 其他沉积设备 |
其他沉积
检测设备 | 设备 | 刻蚀设备 |
9% | 24% |
13%
CMP/表面处
理/清洁
13% | 光刻机 |
23%
薄膜沉积设备
18%
资料来源:SEMI、浙商证券研究所
大尺寸硅片趋势要求刻蚀用单晶硅材料大径化,稳定量产大尺寸单晶硅材料的技术壁垒 较高。刻蚀用单晶硅材料尺寸必须大于硅片尺寸。目前世界范围内先进制程集成电路主要 应用 12 英寸硅片,所对应刻蚀用单晶硅材料的尺寸一般大于 14 英寸,最大可达 19 英寸。刻蚀用单晶硅材料核心参数包括缺陷密度、元素含量、元素分布均匀性等,在密闭高温腔 体内进行原子有序排列并完成晶体生长、同时控制参数指标是复杂的系统工程,稳定量产 各项参数指标波动幅度较低的单晶硅材料的工艺难度较高。
实现单晶硅材料国产化是实现硅电极、晶圆国产替代的核心要求。由于刻蚀用单晶硅材 料无法自制,同时且受制于下游晶圆厂制定采购或者刻蚀机厂商制定采购,大部分硅电极 都是海外进口。CoorsTek、SK 化学等部分龙头企业同时具备单晶硅材料制造能力和单晶 硅材料加工能力,其他硅电极制造企业不具备单晶硅材料制造能力或单晶硅材料制造能
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力较弱,需要从专业单晶硅材料制造企业采购单晶硅材料进行后道加工。未来的半导体相
关零部件和耗材或可能率先出现短缺,产品的纯度、打孔精度、清洁度都决定了芯片制程
的能力,这不是加工中心可以解决的,因此国内的晶圆厂对半导体材料企业都非常重视。
2.2. 全球半导体进入高景气周期,硅材料受下游需求拉动市场规模扩张
5G、人工智能、物联网等应用带动全球半导体进入高景气周期,WSTS 预测 2022 年全球 半导体市场规模有望达到 6015 亿美元。半导体可分为集成电路、分立器件、光学光电子 和传感器四部分,其中集成电路占比超过 80%。细分到具体产品来看,集成电路可分为数 字芯片与模拟芯片两部分。WSTS 数据显示,2018 年至 2020 年,全球半导体市场规模从 4688 亿美元增长至 4404 亿美元,存储芯片等产品是增长的主要动力。5G、人工智能、物 联网等新应用领域的兴起,有望带动全球半导体市场进入高景气周期。根据 WSTS 预测,2022 年全球半导体市场规模将达到 6015 亿美元。
图 12:半导体行业需求结构
存储器 | 逻辑芯片 | 微处理器 | 模拟芯片 | |
光器件 | 分立器件 | 传感器 | ||
分立器件 传感器 | 存储器 | |||
5% | 3% | |||
光器件 | ||||
9% | ||||
28% |
模拟芯片
13%
微处理器 16% | 逻辑芯片 26% |
资料来源:SEMI、浙商证券研究所
图 14:全球半导体材料市场规模
700 | 全球半导体材料市场规模(亿美元) | 增长率(%) | 14% | |||||
600 | 12% | |||||||
10% | ||||||||
500 | ||||||||
400 | 8% | |||||||
300 | 6% | |||||||
200 | 4% | |||||||
100 | 2% | |||||||
0% | ||||||||
0 | -2% | |||||||
2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021E |
资料来源:SEMI、浙商证券研究所
图 13:全球半导体市场规模
全球半导体市场规模(亿美元)
全球半导体市场规模增速(%)
7,000 | 30% | |||||
6,000 | 25% | |||||
5,000 | 20% | |||||
4,000 | 15% | |||||
10% | ||||||
3,000 | ||||||
5% | ||||||
0% | ||||||
2,000 | ||||||
1,000 | -5% | |||||
-10% | ||||||
0 | -15% | |||||
2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021E | 2022E |
资料来源:WSTS、浙商证券研究所
图 15:全球半导体材料市场结构
晶圆制造(亿美元) | 封装材料(亿美元) |
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021E |
资料来源:SEMI、浙商证券研究所
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半导体材料行业受益于下游需求增长,SEMI 预测 2021 年全球晶圆制造材料市场规模有 望达到 371 亿美元。半导体材料按生产流程可分为晶圆制造材料与封装材料两类,在半 导体产业链中占比约为 11%,近年有上升趋势。晶圆制造材料具体产品包括硅材料、光刻 胶、掩膜板、光刻辅助试剂、化学品、电子气体、靶材、抛光液及抛光垫等。根据 SEMI 预测,2021 年全球半导体材料市场规模有望达到 587 亿美元,晶圆制造材料与封装材料 分别达到 371 亿美元、216 亿美元,分别占比 63.2%、36.8%。近年来,晶圆制造材料占 比存在逐年上涨趋势。根据前瞻产业研究院预测,2022 年中国半导体材料市场规模有望 达到 107 亿美元。在晶圆制造材料与封装材料分别占比 63%、37%假设下,晶圆制造材料 与封装材料市场规模分别达到 68 亿美元、39 亿美元。
图 16:中国半导体市场规模 图 17:晶圆制造成本构成
中国半导体市场规模(亿美元)
中国半导体销售额全球占比(%)
1,800 | 40% | ||||||
1,600 | 35% | ||||||
1,400 | 30% | ||||||
1,200 | 25% | ||||||
1,000 | 20% | ||||||
800 | 15% | ||||||
600 | |||||||
10% | |||||||
400 | |||||||
200 | 5% | ||||||
0 | 0% | ||||||
2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 |
资料来源:智研咨询、浙商证券研究所
图 18:中国半导体材料市场规模
中国半导体材料市场规模(亿美元)
中国半导体材料市场规模增速(%)
120 | 14% | ||||||
100 | 12% | ||||||
80 | 10% | ||||||
60 | 8% | ||||||
40 | 6% | ||||||
20 | 4% | ||||||
2% | |||||||
0 | 0% | ||||||
2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021年 | 2022E |
资料来源:前瞻产业研究院、浙商证券研究所
硅材料 | 电子气体 | 光掩模 |
CMP | 光刻胶配套试剂 | 光刻胶 |
湿化学品 | 溅射靶材 | 其他 |
溅射靶材
湿化学品 | 3% | 其他 |
10% |
5%
光刻胶 5% | 硅材料 37% |
光刻胶配套试剂
7%
CMP
7%
光掩模 13% | 电子气体 13% |
资料来源:SEMI、浙商证券研究所
图 19:中国半导体材料市场结构
中国晶圆制造市场规模(亿美元) | 中国封装材料市场规模(亿美元) |
80
70
60
50
40
30
20
10
0 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021年 | … | 2022E |
资料来源:前瞻产业研究院、SEMI、浙商证券研究所
硅材料市场有望与半导体材料市场同步扩张,我们预测目前刻蚀用单晶硅材料市场规模 有望达到 18.4 亿元至 22.1 亿元。在晶圆制造材料中,硅材料市场占比约为 37.3%,且近 年来有占比提升趋势。在硅材料占比 37.3%假设下,我们预计 2022 年中国硅材料市场规
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模有望达到 25.5 亿美元,2021 年全球硅材料市场规模达到 138.3 亿美元。晶圆制造用硅
材料中包含了刻蚀用硅材料,根据招股说明书,目前全球刻蚀用单晶硅材料市场规模约
1500 吨-1800 吨,公司 2018 年市场占有率约 13%-15%,按照中位数测算公司销量约为
231 吨。公司 2018 年单晶硅材料销售收入 2.83 亿元,公司单吨销售价格约为 122.5 万元/
吨。按此价格计算,1500-1800 吨刻蚀用单晶硅材料市场空间约为 18.4 亿元至 22.1 亿元。
图 20:全球晶圆用硅材料市场规模
160 | 全球晶圆用硅材料市场规模(亿美元) | 增长率(%) | 20% | |||||
140 | 15% | |||||||
120 | 10% | |||||||
100 | ||||||||
80 | 5% | |||||||
60 | ||||||||
40 | 0% | |||||||
20 | -5% | |||||||
0 | ||||||||
2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021E |
资料来源:SEMI、浙商证券研究所
图 21:中国晶圆用硅材料市场规模
30 | 中国晶圆用硅材料市场规模(亿美元) | 增长率(%) | 20% | ||||
25 | 18% | ||||||
16% | |||||||
20 | 14% | ||||||
15 | 12% | ||||||
10% | |||||||
10 | 8% | ||||||
6% | |||||||
5 | 4% | ||||||
0 | 2% | ||||||
0% | |||||||
2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021年 | 2022E |
资料来源:前瞻产业研究院、SEMI、浙商证券研究所
晶圆制造中心向国内转移,国内晶圆厂扩产加速国内刻蚀用单晶硅材料市场扩容。Wind 数据统计显示,2013 年至 2020 年,中国大陆半导体材料销售额从 56.6 亿美元增长至 97.6 亿美元,占全球比重从 13.15%提升至 17.65%,年均复合增长率 8.09%。同期全球半导体 材料销售额从 430.5 亿美元增长至 553.1 亿美元,年复合增长率为 3.64%。国内半导体材 料销售增速远高于全球平均水平。SEMI 统计显示,2017 年至 2020 年,全球 62 座新投产 的晶圆厂中有 26 座来自中国大陆,占比超过 40%,成为增速最快的地区。2015 年至 2018 年,中国纯晶圆代工在全球的市场份额由 11%增长到 19%。随着集成电路制造厂商新生 产线陆续建成,新增刻蚀设备不断投入使用、产能逐步爬升,刻蚀用单晶硅材料需求将进 一步扩大。
图 22:半导体材料销售额与中国地区占比
资料来源:Wind、浙商证券研究所
图 23:半导体设备销售额与中国地区占比
资料来源:Wind、浙商证券研究所
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神工股份(688233)深度报告
2.3. 单晶硅材料自给率低,国内厂商在刻蚀领域实现加速突破
半导体核心材料行业国产化率较低,行业集中度较高。根据中国电子专用设备工业协会 数据,2018 年半导体材料国产化率仅 22%。半导体材料行业技术、资金、市场要求较高,市场主要被美国、日本、欧洲、韩国和中国台湾地区的海外厂商所垄断,国内厂商整体技 术水平与生产规模与国外存在较大差距,行业集中度较高。2020 年,刻蚀设备行业市占 率前五的厂商包括泛林集团、东电电子、应用材料、日立、科磊半导体,行业 CR5 达到 97.4%。单晶硅材料方面,市场主要被日本、韩国、美国及中国台湾企业占据。
图 24:刻蚀设备行业竞争格局
科磊半导体 | 中微公司 | 北方华创 | |
0.6% | 其他 | ||
1.1% | |||
0.8% | |||
1.4% |
图 25:硅片制造行业竞争格局
日立 | 其他 | 信跃 | ||
5.2% | 13% | |||
泛林半导体 | SK海力士 | 信跃 28% | UNCO | |
应用材料 | 东京电子 | |||
应用材料 | ||||
11% | 环球晶圆 | |||
18.1% | ||||
泛林半导体 | 日立 | 世创 | ||
44.7% | 科磊半导体 | |||
创 | ||||
中微公司 | 11% | |||
北方华创 | SUNCO | K海力士 | ||
东京电子 | 其他 | 环球晶圆 | 22% | 其他 |
15% | ||||
28.0% | ||||
资料来源:中商情报网、浙商证券研究所 | 资料来源:SEMI、浙商证券研究所 |
国内厂商在刻蚀用单晶硅材料领域加速突破。CoorsTek、SK 化学等头部企业同时具备单 晶硅材料制造能力和硅电极制造能力,其他硅电极制造企业需外购单晶硅材料进行后道 加工。国内厂商在刻蚀用单晶硅材料领域加速突破,头部企业包括神工股份、有研半导体 等。神工股份是国内唯一实现刻蚀用单晶硅材料量产的国内厂商,在下游半导体设备和晶 圆厂持续扩产的带动下,在硅刻蚀细分领域内有望加速国产替代。
2.4. 神工大直径产品技术领先,客户粘性加深
公司核心技术满足先进制程芯片制造刻蚀要求,技术优势建立护城河。神工的第一大核 心技术是大直径单晶硅无尾制造技术,可节省原材料成本、缩短生产时间。此外,公司所 拥有的无磁场大直径单晶硅制造技术、固液共存界面控制技术、热场尺寸优化工艺等技术 是实现集成电路刻蚀用单晶硅产品制造的手段和方法,有效降低了产品的单位生产成本,提高了良品率和参数一致性水平。基于国际先进的技术和工艺,公司生产并销售的集成电 路刻蚀用单晶硅材料纯度可达到 10 到 11 个 9,可满足先进制程芯片制造刻蚀环节对硅材 料的工艺要求。
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神工股份(688233)深度报告
表 5:公司核心技术优势
核心技术 | 技术优势 |
大直径单晶 硅无尾制造 | 神工股份为唯一将无尾技术应用于 14 寸以上单晶硅棒生产的尝试。提高硅棒的有 效长度,节省收尾时间,节约成本与生产时间。 |
技术
长晶技术 | 让硅晶在坩锅中熔化,从较小的晶种中生长单晶硅,由于减少使用原材料以及降低 |
制造成本,因而成本较传统制造单晶硅的方法更低
无磁场大直 径单晶硅制 造技术 | 公司通过有限元热场模拟分析技术,根据产品技术要求开发相应的热场及匹配工 艺,无需借助强磁场系统抑制对流,实现了无磁场环境下大直径单晶硅的制造,有 效降低了单位成本 |
固液共存界 面控制技术 | 公司拥有的固液共存界面控制技术确保晶体生长不同阶段均能保持合适的固液共 存界面,大幅提高了晶体制造效率和良品率 |
热场尺寸优 化工艺 | 公司借助有限元分析技术进行生产环境的模拟测算,通过多年持续的研发试验,逐 步提升了热场设计能力并实现了热场尺寸的优化。目前公司成品晶体直径与热场直 |
径比已提高到 0.6-0.7 的技术水平,已实现使用 28 英寸石英坩埚完成 19 英寸晶体
的量产,有效降低了生产投入成本
多晶硅投料 优化工艺 | 在保证高良品率的前提下,公司实现了多晶硅原材料与回收料配比投入并量产,同 时实现了单位炉次投料量及良品产量不断增长 |
电阻率精准 控制技术 | P 型单晶硅棒电阻率控制是通过将硼系列合金掺入硅熔液中实现。公司通过掺杂剂 的标定方法、掺杂剂在硅溶液中的扩散计算方法、目标电阻的设定方式实现了产品 |
电阻率的精准控制
引晶技术 | 通过控制晶体颈部的直径及长度等参数,快速排除晶体面缺陷和线缺陷,减少晶体 |
位错,从而提高一次引晶的成功率
点缺陷密度 控制技术 | 轻掺晶体中容易产生晶体原生颗粒等点缺陷,导致单晶硅不能用于微小设计线宽的 集成电路制造,减少或消除晶体点缺陷是开发先进制程硅片的前提,公司已实现在 |
无磁场环境下利用点缺陷密度控制技术控制并有效降低点缺陷密度
资料来源:招股说明书、浙商证券研究所
积极优化产品布局匹配市场需求变动,盈利能力有望提升。近年来,公司对产品结构作出
调整优化,适应市场大直径产品需求,目前 15 英寸以上的产品已成为公司的主力产品。
2020 年 5 月,公司在大直径刻蚀用单晶硅材料方面实现了较大的研发突破,已具备生产
以直拉法为主的 22 英寸单晶硅体材料的能力,该产品将在最新的刻蚀机机型上最终作为
硅电极成品所使用。公司的大直径产品技术实力已领先全行业。2020 年以来,公司增加
了硅盘和硅环的产能,以满足客户的新增需求。新产品毛利率提升,未来公司有望通过产
品结构改善持续提升自身的盈利能力。
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图 26:单晶硅材料直径变化
|
资料来源:《芯片制造》、浙商证券研究所 海外厂商大直径材料生产能力较弱,对神工股份粘性加强,客户优势进一步巩固。单晶硅 材料的下游企业是硅电极生产厂商。部分头部硅电极厂商具备一定的单晶硅材料生产能 力,但大直径材料的生产能力较弱,且近年来不断淘汰陈旧设备,产能不足。随着 12 英 寸硅片的需求上升,刻蚀机厂商对于大直径硅电极的需求快速增加,对于神工股份的粘性 进一步加强。神工股份在产业链内的地位稳步提升,现有的客户主要包括三菱材料、SK 化学、CoorsTek、Hana、Silfex、Trinity、Wakatec、WDX 等国际知名刻蚀用硅电极制造企 业,均为公司的直接下游客户。 表 6:公司客户情况 先地位,是日本三菱集团的核心成员单位 化学是 SK 集团的子公司。SK 集团是韩国大型跨国企业集团 工业用品、太阳能电池相关产品、医疗相关产品等,是行业领先的半导体材料供应商 学和半导体设备市场提供集成硅解决方案 资料来源:招股说明书、浙商证券研究所 | ||
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SK 化学 | SK 化学是韩国领先的材料供应商,主要从事半导体材料和液晶显示器元件制造。SK |
CoorsTek | CoorsTek 注册地日本,主要产品涵盖了半导体关联制品、平板显示器关联制品、一般 |
Hana | Hana 注册地韩国,主要从事硅电极和硅环的生产和销售 |
Silfex | Silfex 注册地美国,是全球领先的高纯度定制硅组件的供应商之一,并为太阳能、光 |
Trinity | Trinity 注册地日本,是太阳能和半导体原材料以及半导体硅片等产品的代理商 |
Wakatec | Wakatec 注册地日本,主要从事半导体测试晶圆及特殊材料的生产与销售 |
WDX | WDX 注册地韩国,主要从事硅和陶瓷材料的生产和销售 |
客户名称 | 情况简介 |
三菱材料 | 三菱材料注册地日本,作为日本知名企业,三菱材料在诸多材料细分市场处于行业领 |
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3. 国内晶圆厂加速扩产,硅电极厂迎来国产化机遇
3.1. 硅电极是刻蚀机核心耗材,工艺向极端精细化发展
刻蚀用硅电极是晶圆制造刻蚀环节周期性耗材。刻蚀设备的工作原理是将硅片置入单晶 硅环,合体作为正极置于刻蚀设备腔体的下方,然后把处于刻蚀设备腔体上方带有密集微 小通孔的单晶硅盘作为负极,附加合适的电压,加上酸性的等离子刻蚀气体,在高温腔体 内按前序工艺光刻机刻出的电路结构在硅片上进行微观雕刻。一个硅环在刻蚀约 200 片 晶圆后需进行更换,因此刻蚀用硅电极周期性消耗,是刻蚀环节的核心耗材。
图 27:硅电极刻蚀工艺示意图
资料来源:招股说明书、浙商证券研究所
图 28:硅电极制造流程
资料来源:《集成电路刻蚀用硅部件加工及最新发展》、浙商证券研究所
硅片生产技术向极端精细化发展,高精度打孔与孔位清洗程度技术复杂、壁垒较高。硅 电极表面分布有 300-900 个微孔,打孔时使用直径为 0.4mm、长度为 11.5mm 的金刚石钻 头,而硅电极一般厚度 10mm,长径比 L/D=28.75:1。单面打孔深孔加工排屑困难,冷却 效果差,刀具磨损大、使用寿命短,微孔直径偏大;双面打孔技术的难点则在于控制第二 次打孔时微孔的偏移量。每道加工工序后均有清洗工序去除机械加工带来的油污和硅渣 残留。同时,线宽的不断变小给硅部件加工提出了越来越高的要求,在表面及边缘粗糙度、真圆度、硅电极微孔内部机械损伤厚度和微孔边缘形貌参数上提出更精确要求。硅电极微
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孔内表面质量对晶圆质量至关重要,颗粒玷污及微孔表面机械损伤在气体带动下进入反
应腔体,将造成晶圆的报废。
图 29:硅电极打孔工艺
资料来源:《集成电路刻蚀用硅部件加工及最新发展》、浙商证券研究所
3.2. 硅电极行业:目前海外垄断,晶圆厂扩产带动国产替代加速
我们预计 2020 年中国、全球刻蚀用硅电极市场规模分别有望达到 2.3 亿美元、19 亿美元。根据前文,晶圆制造用硅材料包括芯片用和刻蚀用单晶硅材料,即刻蚀用硅电极市场规模 即晶圆制造用硅材料与大硅片市场规模之差。我们预计 2020 年中国晶圆用硅材料市场规 模有望达到 22.3 亿美元,2020 年全球硅材料市场规模达到 131.0 亿美元。SEMI 统计数据 显示,全球半导体硅片规模为 112 亿美元。根据前瞻产业研究院预测,2020 年中国硅片 市场规模有望达到 20 亿美元。据此我们测算出 2020 年全球、中国的刻蚀用硅电极零部 件的市场空间分别有望达 19 亿美元、2.3 亿美元。
图 30:全球硅电极市场规模及增长率
25 | 全球硅电极市场规模(亿美元) | 增长率(%) | 100% | ||||
20 | 80% | ||||||
60% | |||||||
15 | 40% | ||||||
10 | 20% | ||||||
0% | |||||||
5 | -20% | ||||||
-40% | |||||||
0 | -60% | ||||||
-80% | |||||||
2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 |
资料来源:SEMI、浙商证券研究所
图 31:中国大陆半导体硅片市场规模
50 | 中国大陆半导体硅片市场规模(亿美元) | 增长率(%) | 25% |
45
40 | 20% | |||||||||
35 | 15% | |||||||||
30 | ||||||||||
25 | 10% | |||||||||
20 | ||||||||||
15 | 5% | |||||||||
10 | ||||||||||
5 | 0% | |||||||||
0 | ||||||||||
2016 | 2018 | 2020E | 2021E | 2022E | 2023E | 2024E | 2025E | 2026E |
资料来源:前瞻产业研究院、浙商证券研究所
中国刻蚀用硅电极需求旺盛,但 80%-90%采用进口产品,国产替代空间大。根据前瞻产 业研究院预测,2021 年中国硅片市场规模有望达到 23 亿美元,是第一大芯片需求市场。2020 年,中国大陆地区半导体材料销售额达 97.6 亿美元,同比增长 11.9%,市场规模位 区全球第二,仅次于中国台湾。国内硅片需求带动硅电极需求增长,但是在刻蚀环节 80%-90%采用的都是国外的硅电极产品,进口替代的空间巨大。
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硅电极市场参与者主要为国外厂商,日本、美国、韩国、台湾、德国等国家和地区占据绝
对主导地位。虽然国产半导体材料销售规模不断提升,但从整体技术水平和规模来看,国
产半导体材料企业和全球行业龙头企业相比仍然存在较大差距。目前市场主要参与者包
括三菱材料、CoorsTek、SK 化学等头部企业,部分企业同时具备刻蚀用单晶硅材料生产
与硅电极生产能力。
表 7:硅电极市场主要参与者
客户名称 | 情况简介 |
三菱材料 | 三菱材料是硅电极的主要供应商之一,其在诸多材料细分市场处于行业领先地位, |
是日本三菱集团的核心成员单位
CoorsTek | CoorsTek 是东电电子的代工协作工厂之一,主要面向日本及中国市场提供东电电 |
子刻蚀设备用硅电极
SK 化学 | SK 化学是硅电极的主要供应商之一,由于 SK 化学与 SK 海力士均属于韩国 SK |
集团持股公司,双方合作密切
Hana | Hana 是东电电子的代工协作工厂之一,主要面向韩国市场提供东电电子刻蚀设备 |
用硅电极,主要目标客户为三星集团和海力士
Silfex | 泛林集团子公司 Silfex 主要为泛林集团刻蚀设备提供原配品硅电极产品,是泛林 |
集团刻蚀设备原配品硅电极的主要供应商
WDX | WDX 是硅电极主要供应商之一 |
有研半导体 | 有研半导体是主要从事硅材料的研究、开发、生产与经营,是刻蚀用单晶硅材料 |
的供应商之一
WDX | WDX 注册地韩国,主要从事硅和陶瓷材料的生产和销售 |
资料来源:各公司官网、浙商证券研究所
国内半导体材料企业崭露头角,硅电极国产化进程加速。2000 年以后,多家半导体材料
企业相继成立,国有企业开始崭露头角。国内的单晶材料代表企业包括金瑞泓、有研半导 体、中环半导体、鑫晶半导体、上海新昇、新傲科技等,但是人才短缺与技术壁垒仍是国
内硅材料企业面临的挑战,具有刻蚀用硅电极量产能力的企业仍屈指可数。
3.3. 公司硅电极产品进入下游厂商供应链,有望深度受益国产替代
国产替代浪潮下,下游晶圆厂、刻蚀机厂商开始引入国产硅电极供应商,公司硅电极产
品已进入下游厂商供应链。晶圆厂方面,晶圆厂产线稳定后会根据经验选取刻蚀机厂商以
外的厂家采购零部件,以降低耗材成本。晶圆厂将首选风险较低的产线做早期的评估,而
后引进工艺要求较高的产线产品。神工股份从 8 英寸产线上较为成熟的工艺或者特色工
艺上开始突破, 2020 年已在国内知名厂商的获取了量产订单,并在部分功率器件国产龙
头企业得到了评估机会。此后公司也积极接触国内的 12 英寸的晶圆厂,推进 12 寸产线
产品认证。同时国内刻蚀机厂商开始引入国产硅电极供应商以降低成本、保证稳定供应。
公司自 2018 年就开始与国内的刻蚀机厂商进行接触,目前已是部分刻蚀机厂商的合格供
应商,在几款机型中已认证了部分产品。
材料纯度、加工精度与清洗技术领先,硅电极生产成本优势明显,规模化量产后公司盈
利能力有望持续提升。公司单晶硅材料的生产工艺和能力领先,材料纯度、加工精度和后
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期清洗技术能力领先,大幅提升硅电极产品的技术和成本优势。目前神工股份是国内唯一 实现晶体材料到硅电极量产完成品的一体化公司,竞争优势明显。硅电极行业的平均毛利 率水平在 35%左右,产品规模化量产后公司盈利能力将持续提升。
4. 硅片亟待国产化验证突破,神工发力 8 寸轻掺
4.1. 大尺寸轻掺杂硅片技术待突破,国内市场潜能巨大
半导体硅片可分为轻掺杂、中掺杂和重掺杂硅片,低掺杂硅片制备工艺技术壁垒较高。根据掺入的硼、磷等元素的比例不同,半导体硅片可分为轻掺杂、中掺杂和重掺杂。通常 掺杂浓度越高,进入导带的电子数量会随着掺杂浓度提高而增加,半导体的导电性就会变 得越好。重掺杂的半导体中,掺杂物和半导体原子的浓度比约是千分之一,而轻掺杂则可 能会到十亿分之一的比例。重掺低阻产品主要用于厚膜外延片底板及之后的亚微米级制 程芯片的生产。轻掺杂硅片主要应用于集成电路制造。重掺硅片需在重掺单晶硅材料制成 的衬底片上生长一层几十微米到一百多微米不等的外延层。因为有外延层,所以重掺单晶 体对缺陷要求较低。而轻掺硅片没有外延层,对轻掺硅晶体材料的原生缺陷要求很高。轻 掺杂离子注入是采用低能量离子注入的,离子运动的速率较低,离子损耗高,同时存在晶 圆的通道效应,容易导致较大的衬底漏电流,破坏晶圆的电学特性。因此低掺杂硅片的制 备工艺具有较高的技术壁垒。
表 8:重掺杂芯片与轻掺杂芯片对比
轻掺杂 | 重掺杂 | |
掺杂浓度 | 十亿分之一 | 千分之一 |
导电性 | 弱 | 强 |
适应制程 | 先进制程 | 先进制程亚微米级制程 |
应用场景 | 大规模集成电路的制造 | 硅外延片的衬底材料 |
工艺难度 | 高 | 低 |
资料来源:未来智库、浙商证券研究所
轻掺杂低缺陷硅片应用场景广泛,国内厂商生产能力较弱,市场潜能巨大。国内厂商量产 产品主要为重掺杂硅片,主要应用于高压集成电路,下游应用领域包括家电、高铁等。高 压集成电路生产技术门槛较低,仅占硅片市场整体份额的 30%左右。而电压在 10V 以下 的低压集成电路市场份额占比较大,须通过轻掺杂低缺陷硅片制备。目前从全球市场 8 英 寸硅片总需求上看,轻掺硅片约占全部需求的 70%;在 12 英寸硅片总需求中,轻掺硅片 占比几近 100%。我国 8 英寸和 12 英寸轻掺低缺陷硅片规模化生产技术待突破,轻掺杂 低缺陷硅片尚未出现技术成熟的市场参与者,市场潜能巨大。
4.2. 硅片供需矛盾加剧、持续涨价,制造中心向国内转移
疫情影响下,硅片供需矛盾加剧,产品持续涨价。2020 年,受疫情影响多家硅片厂商供 给下滑,同时受 5G、光伏及新能源车等下游需求上涨影响,硅片需求量上升。根据 SEMI 数据,2020 年全球半导体硅片出货 124 亿平方英寸,同比上涨 5.1%。半导硅片企业新产 线的投产一般至少要两年时间,短期内半导体硅片产能无法快速提升。硅片供需矛盾加
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剧,出现持续涨价。目前的半导体硅片市场还处于紧平衡状态,半导体硅片价格或将维持
高位。
图 32:全球硅片市场规模及增长率 图 33:硅片价格走势
140 | 全球半导体硅片出货量(亿平方英寸) | 增长率 | 12% |
120 | 10% | ||
100 | 8% | ||
6% | |||
80 | 4% | ||
60 | 2% | ||
0% | |||
40 | -2% | ||
-4% | |||
20 | |||
0 | -6% | ||
-8% |
2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年
资料来源:SEMI、浙商证券研究所
资料来源:PV Infolink、浙商证券研究所
全球半导体制造中心向中国转移,中国半导体硅片市场规模增速高于全球水平。根据前 瞻产业研究院预测,2021 年中国硅片市场规模有望达到 23 亿美元,同比增长 15%。中国 硅片市场规模增长趋势不变。
4.3. 中国硅片厂商积极扩产打破国外垄断,神工弥补轻掺低缺陷硅片空 白
硅片制造行业市场高度集中,前五市场参与者均为国外厂商。硅片制造行业市占率前五 的厂商包括信越、SUNCO、环球晶圆、世创及 SK 海力士,行业 CR5 达到 87%。半导体 硅片市场高度集中,且国内外技术水平差距较大,12 英寸大尺寸硅片市场参与者也主要 为以上厂商。
国内晶圆厂商积极扩产,2022 至 2023 年或将迎来产能集中释放。中芯国际、华虹半导 体、长江存储等厂商均设置扩产计划,2022 年至 2023 年或将迎来产能集中释放,扩产产 能集中在 12 英寸硅片方面。技术方面来看,我国尚处于攻克 8 英寸和 12 英寸轻掺低缺 陷硅片规模化生产技术难关的阶段,上述两种大尺寸硅片国产化相关技术尚待实现突破。从核心参数来看,目前国际上技术领先的硅片已用于生产 7nm 及以下先进制程的芯片,国内大规模化量产大尺寸硅片技术起步相对晚,多数集中在重掺低阻产品上,用作为厚膜 外延片底板及之后的亚微米级制程芯片的生产中。
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表 9:国内硅片厂商扩产进程
序号 | 晶圆厂 | 地点 | 产能规划 | 简介 | 预计投产时间 |
1 | 中芯京城 | 北京 | 2024 年达 10 万片/月(一期), | 12 英寸 | 2022-2025 |
二期将根据实际需求适时启动 | 28nm 及以上 | ||||
中芯深圳 | 深圳 | 2022 年扩产至 4 万片/月,预计 | 12 英寸 | 2022-2023 | |
2022 年开始生产 | 28nm 及以上 | ||||
中芯临港 | 上海 | 计划扩产 10 万片/月,2022 年 | 12 英寸 | 2023-2025 | |
1 月 4 日正式启动建设 | 28nm 及以上 | ||||
中芯绍兴 | 绍兴 | 由 6 万片/月扩产至 9 万片/月 | 8 英寸 | 2021-2022 |
90nm 及以上
中芯宁波 | 宁波 | 扩产 3 万片/月 | 8 英寸 | 2022-2023 |
90nm 及以上
2 | 华虹半导体 | 无锡 | 2021 年从 4 万片/月扩产至 6 万 | 12 英寸 | 2021-2022 |
片/月,最终 8 万片/月 | 90-65/55nm | ||||
3 | 长江存储 | 武汉 | 2021 年产能约 10 万年/月,一 | 12 英寸 | 2021-2025 |
期二期总目标 30 万片/月 | NAND Flash | ||||
4 | 合肥长鑫 | 合肥 | 2021 年扩产 6 万片/月,2022 年 | 12 英寸 | 2021-2025 |
有望至 12 万片/月,总产能 30 | DRAM |
万年/月
5 | 粤芯半导体 | 广州 | 一期二期总产能 4 万片/月,预 | 12 英寸 | 2021-2025 |
计到 2025 年达 12 万片/月 | 90-65nm 模拟 |
工艺
资料来源:公司公告、浙商证券研究所
公司 8 英寸轻掺低缺陷抛光片产品进入认证流程,初步合格率逐步提升到接近国际大厂
的水平。硅片生产与刻蚀用单晶硅材料生产原理、工艺流程及多项关键技术上存在通用性
及一致性,公司已掌握了包含 8 英寸半导体级硅片在内的晶体生长及硅片表面精密加工
等多项核心技术。2021 年上半年,公司“半导体级 8 英寸轻掺低缺陷抛光片”募投项目
已完成月产能 50000 片的设备安装调试工作;目前按计划以每月 8000 片的规模进行生产,
以持续优化工艺;产品已进入客户认证流程。2021 年 12 月公司公告基于项目建设施工、
设备采购与物流等多方面综合考虑,调整募投项目至 2023 年验收。但是客户认证流程未
受影响,客户认证评估通过后公司有望迅速扩产至月产 15 万片规模,公司成长确定性未
改变。
5. 盈利预测与估值
5.1. 业务拆分
目前公司业务分为单晶硅材料/硅零部件/硅片业务,其中硅材料业务仍然是目前业务主题,
硅零部件业务在下游晶圆厂扩产的带动下,有望快速成长,硅片业务的成长与相关产能的
释放有关,分部分来看:
硅材料业务:从业务属性上讲,单晶硅材料直径越大,对晶体生长炉的热场设计和动态控
制要求就越高。一方面,热场整体尺寸变大,热场材料和设备成本更高,且设计合适的热
场需要长期持续试验及工艺优化;另一方面,固液共存界面形状、晶体成长速率、旋转速
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率等生产参数的动态控制难度也会进一步提升。全球范围内,除少数海外厂商可以实现大
直径单晶硅材料自产自用外,鲜有厂商具备大直径单晶硅材料规模化制造技术优势和成
本优势,所以,已经具备丰富产业经验和深厚技术积累的企业有望持续领先。因此,我们 预计,产品结构上,15 寸以上的产品增速将快于 15 寸以下产品,且占比有望持续提升。分开来看,我们预计 16-19 寸产品占比逐步提升,2021/2022/2023 年收入增速分别达到 90%/45%/45%,收入达到 0.82/1.19/1.73 亿元,15-16 寸产品收入增速略慢于 16-19 寸产 品,2021/2022/2023 年收入增速分别达到 95%/39%/40%,收入达到 1.47/2.05/2.87 亿元,15 寸以下产品 2022/2023 年增速则为 35%/35%,收入分别为 1.88/2.54 亿元。综合来看,2021/2022/2023 年硅材料业务收入有望保持稳健增长,分别达到 3.69/5.14/7/16 亿元,毛 利率水平稳定在 70%左右,分别为 70.76/69.67%/69.11%。
硅零部件业务:硅零部件业务主要是把硅单晶材料加工而成的硅环等,其直接客户为国内
的刻蚀机厂商,随着国内晶圆代工厂的持续投产,国内刻蚀机厂商开始引入国产硅电极供 应商以降低成本、保证稳定供应。我们预计 2021/2022/2023 年硅材料业务收入有望保持 稳健增长,分别达到 0.12/0.33/0.73 亿元,毛利率水平逐步提升,分别达到 35%/45%/55%。
硅片业务:硅片业务收入主要和 IPO 募投项目的产能释放节奏有关,根据 2021 年半年报,公司“半导体级 8 英寸轻掺低缺陷抛光片”募投项目已完成月产能 50000 片的设备安装 调试工作;目前按计划以每月 8000 片的规模进行生产,以持续优化工艺;产品已进入客 户认证流程。2021 年 12 月公司公告基于项目建设施工、设备采购与物流等多方面综合考 虑,调整募投项目至 2023 年验收。我们预计 2021/2022/2023 年硅材料业务收入有望随着 产能释放快速增长,分别达到 0.8/1.92/2.59 亿元,毛利率水平随着产能的快速上量,逐步 提升,分别达到 5%/35%/45%。
表 10:公司细分业务收入预测(百万元)
时间 | 2019 | 2020 | 2021E | 2022E | 2023E |
硅材料收入 | 188.49 | 183.12 | 369.38 | 514.28 | 716.54 |
YOY | -2.85% | 101.71% | 39.23% | 39.33% | |
成本 | 58.41 | 59.14 | 108.00 | 155.98 | 221.31 |
毛利 | 130.09 | 123.98 | 261.38 | 358.29 | 495.23 |
毛利率(%) | 69.01 | 67.71 | 70.76% | 69.67% | 69.11% |
硅零部件收入 | 0.00 | 0.70 | 11.90 | 33.32 | 73.30 |
YOY | 1600.00% | 180.00% | 120.00% | ||
成本 | 0.62 | 7.74 | 18.33 | 32.99 | |
毛利 | 0.08 | 4.17 | 14.99 | 40.32 | |
毛利率(%) | 11.69 | 35.00 | 45.00 | 55.00 | |
硅片收入 | 80.00 | 192.00 | 259.20 | ||
YOY | 140.00% | 35.00% | |||
成本 | 76.00 | 124.80 | 142.56 | ||
毛利 | 4.00 | 67.20 | 116.64 | ||
毛利率(%) | 5.00 | 35.00 | 45.00 | ||
合计收入 | 188.59 | 192.80 | 481.04 | 760.34 | 1070.83 |
资料来源:Wind,浙商证券研究所
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5.2. 可比公司估值
由于公司目前业务仍以硅材料为主,与硅片业务有一定相关性,同属于半导体材料,因此 我们选取了以硅片为主要业务的企业作为对比,PE 来自于 Wind 一致预期,得到如下结 果:
表 11:可比公司估值
领域 | 公司 | 2020A | 2021E | 2022E | 2023E |
立昂微 | 238.81 | 85.44 | 55.78 | 41.50 | |
硅片 | 中环股份 | 71.02 | 38.79 | 28.92 | 23.52 |
中晶科技 | 54.25 | 46.42 | 31.76 | 21.79 | |
平均 | 121.36 | 56.88 | 38.82 | 28.94 | |
神工股份 | 127.49 | 58.08 | 37.99 | 26.86 |
资料来源:Wind,浙商证券研究所;
注:神工股份采用浙商模型,其它均采用 Wind 一致预期
2022 年行业内公司估值均值为 38.82XPE,但由于各公司成长性不同因而造成 PE 差异较 大,譬如中环股份因包含较多光伏硅片业务,相对估值水平较低。我们预计公司 2021-2023 年实现归母净利润为 2.20/3.36/4.76 亿元,对应 EPS 分别为 1.30/2.10/2.97 元。对应 2021-2023 年 PE 分别 58.08/37.99/26.86X。总体我们给予神工股份 2023 年 40X PE,对应目标 市值 190.4 亿元,首次覆盖给予“买入”评级。
6. 风险提示
6.1. 国内晶圆厂扩产不及预期风险
若国内整体晶圆代工厂扩产不及预期,则半导体设备&材料的国产替代逻辑将受到一定破 坏,公司成长性则会被相应削弱。
6.2. 客户认证不顺利导致产能爬坡不及预期的风险
未来随着公司 8 寸硅片项目逐步落地,产能逐步释放,同时公司进入中芯国际、华虹等供 应链,若客户进一步拓展不及预期,产能爬坡有可能受到影响。
6.3. 竞争加剧的风险
未来随着半导体材料行业的发展,单晶硅材料&硅电极市场空间进一步扩容,但仍需紧密 观察国内外竞争对手的相关进度,市场有竞争加剧的风险。
6.4. 原材料价格上涨的风险
硅材料上游为石墨件、多晶硅等,若原材料价格持续性上涨,可能对行业毛利率构成一定 压力。
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表附录:三大报表预测值
2905 净利润 2244 获利能力 643 少数股东损益 614 EBITDA 0
0 0 0 2023E 单位:百万元 124 营业费用 29 研发费用 312 财务费用 0
108 营运能力 0
529 偿债能力 |
资料来源:浙商证券研究所
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股票投资评级说明
以报告日后的 6 个月内,证券相对于沪深 300 指数的涨跌幅为标准,定义如下:1、买入:相对于沪深 300 指数表现+20%以上;
2、增持:相对于沪深 300 指数表现+10%~+20%;
3、中性:相对于沪深 300 指数表现-10%~+10%之间波动;
4、减持:相对于沪深 300 指数表现-10%以下。
行业的投资评级:
以报告日后的 6 个月内,行业指数相对于沪深 300 指数的涨跌幅为标准,定义如下:1、看好:行业指数相对于沪深 300 指数表现+10%以上;
2、中性:行业指数相对于沪深 300 指数表现-10%~+10%以上;
3、看淡:行业指数相对于沪深 300 指数表现-10%以下。
我们在此提醒您,不同证券研究机构采用不同的评级术语及评级标准。我们采用的是相对评级体系,表示投资的相对
比重。
建议:投资者买入或者卖出证券的决定取决于个人的实际情况,比如当前的持仓结构以及其他需要考虑的因素。投资 者不应仅仅依靠投资评级来推断结论
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