挑戰美國巨頭！國產5nm晶元刻蝕龍頭，三年扭虧將登陸科創板

科創板掛牌啟幕，我們對科創板上市申請中有故事有亮點的晶元半導體企業進行一系列深度報道。此前，我們已報道過瀾起科技（凈利潤暴漲221倍，兩次創業成功，瀾起科技衝擊科創板晶元第一股）。

7月2日，中微半導體科創板IPO註冊獲證監會通過。

面對全球半導體市場強手如雲，這是我國極少數能與國際頂尖半導體設備公司在技術上分庭抗禮，還不斷擴大市佔率的公司。

當晶元製造巨頭們在先進晶元製程工藝的研發上一路狂奔，剛開啟7nm的商戰，又敲響5nm的戰鼓，像中微半導體這樣的半導體設備公司是極為重要的幕後功臣。

中微半導體以高端刻蝕機為專長，早在28nm工藝時代就已與全球晶圓代工第一大廠台積電合作，一直延續至10nm、7nm製程，成為唯一打入台積電7nm製程生產線的大陸本土刻蝕設備商。

另據去年年底的消息，中微半導體自研的5nm等離子刻蝕機即將挺進台積電5nm製程生產線。

中微半導體同樣也是聯電、中芯國際等晶圓代工大廠的重要合作夥伴。

而在輝煌成績的背後，中微半導體曾經歷過漫長的苦旅。

先是回國路上被美國攔截，創業初期連被兩大國際半導體刻蝕設備巨頭提起專利訴訟，近年在MOCVD領域異軍突起後，又與MOCVD國際巨頭陷入新的專利糾紛。

而面對國際巨頭挑起的連連紛爭，中微半導體每每令人意外地從容，在迄今為止的每一場專利官司，它還沒有敗下陣過。

如今，中微半導體憑藉極其深厚的技術功底，逐漸走到新的歷史節點。

美國施壓，美企叫板

創立早期5年，中微半導體過得相當坎坷。

尹志堯於1944年在北京出生，就讀於北京四中，1962年考入科大化學物理系，1968年被分配到蘭州煉油廠。1980年獲北大化學系碩士學位，赴美國加州大學洛杉磯分校攻讀物理化學博士。

中微半導體創始人、董事長及總經理尹志堯博士

2004年，尹志堯60歲，此時的他，已經是半導體設備領域久經沙場的行業老兵，從業時長接近30年，曾在常年霸佔全球半導體設備前三甲的泛林半導體和美國應用材料公司身居高位。

此時，心裡那顆想要回國的種子，終於冒出了萌芽。

2004年，尹志堯帶著30多人的優秀團隊，返回中國，但回國之路遠比想像更加艱辛——美國出手了。

人走可以，東西必須留下，美國安全部門將其600多萬個文件和電腦資料全部沒收。

沒有工藝配方，沒有設計圖紙，尹志堯與團隊回到祖國時，兩手空空如也，一切從零開始。

就在這樣的背景下，2004年5月31日，中微半導體在上海成立，深耕刻蝕機領域。

而這只是磨難的開端。

剛成立的中微半導體，遇到了集成電路工藝正從鋁導線轉移向銅導線的時間節點，金屬刻蝕的需求逐漸萎縮，中微意識到介質刻蝕設備將成為未來的主流，於是以此為突破口投入大量研發。

這是一場不對稱的競爭，中微起步之時，全球半導體設備已經被三大寡頭割據超過90%的市場。

可即便如此，國際巨頭們並沒有對中微半導體的起勢掉以輕心。

2007-2009年期間，正值中微半導體研發12英寸晶元刻蝕機，準備進入國際一流晶元生產線時，兩家國際巨頭晶元設備公司先後找上門來，起訴中微半導體專利侵權。

首先發難的是尹志堯的老東家——美國應用材料公司，起訴中微半導體侵權後，應用材料卻始終拿不出有力的證據。

中微半導體適時反訴對方不正當競爭，令應用材料措手不及，最終撤訴求和。

2009年，另一巨頭美國科林研發突然發難，在台灣起訴中微侵犯其發明專利。

科林研發比應用材料更加難纏，它先後多次在台灣向中微半導體提起專利訴訟，屢敗屢戰，屢戰屢敗。

有了前車之鑒的中微半導體未雨綢繆，已經做了大量知識產權預警分析和排查工作，面對科林研發的挑事更加遊刃有餘。

在科林研發第一次發起訴訟時，中微半導體僅用不到1個月的時間，就決定「以攻為守」，提交大量證據主張科林的兩項專利無效。

2017年3月，中微半導體在訴科林研發侵犯商業秘密案一審判決中取勝，法院判科林賠償中微90萬元人民幣。

然而風暴還未停息，2017年11月初，美國MOCVD設備巨頭宣布，美國紐約東區地方法院同意了一項初步禁令請求，禁止SGL出售採用Veeco專利技術的MOCVD使用的晶圓承載器（即石墨盤），包括專為中國MOCVD設備商中微半導體設計的石墨盤。

Veeco此舉針對的正是中微半導體。

中微半導體做了兩手準備，一邊積極發展第二、第三渠道供應商，另一邊，同年7月在福建高院起訴Veeco上海專利侵權。12月，中微半導體勝訴。

長達11年的專利糾紛，最終以中微半導體的大獲全勝告一段落。

2018年3月，在去年3月央視《中央財經報道》欄目中，尹志堯面帶微笑，眉眼含著熱情，看起來還像是四五十歲的樣子：「我們給外國人做嫁衣，已經做了很多遍事情了，那我們應該給自己祖國的人民，做一些貢獻。」

專利超950件，打破技術壟斷

中微半導體在專利拉鋸戰中的不敗戰績，與其長期雄厚的技術實力密不可分。

中微向科創板提交的招股書顯示，截至到2019年2月28日，中微半導體已申請1201項專利，獲得951項專利授權，其中發明專利800項。

僅是創始人尹志堯，就已經是89項美國專利和200多項其他海內外專利的主要發明人。

根據中國半導體行業協會披露的《2017年半導體十大名單》顯示，中微半導體入圍「2017年中國半導體設備五強企業」，名列第三。

中微半導體首席專家、副總裁倪圖強博士說過，刻蝕機曾是一些發達國家出口管制產品。

而在2015年，美國商務部稱，因為在中國已有一個非美國的設備公司做出了和美國設備公司有相同質量和相當數量的等離子體刻蝕機，所以取消了對中國的刻蝕機的出口管制。

2016年，兩家大陸半導體設備商獲得國家集成電路產業基金（大基金）投資，其中是上海微電子設備（SMEE），另一家便是中微半導體。

中微半導體拿到大基金4.8億元投資，成為中國晶元製造領域的國家隊。

根據招股書，中微半導體研發的高端刻蝕設備已在國際知名客戶最先進的生產線上，用於7nm器件中若干關鍵步驟的加工。

另外，中微半導體已經在研發5nm及更先進的刻蝕設備和工藝。

在3D NAND晶元製造環節，公司的電容性等離子體刻蝕設備技術可應用於64層的量產，同時公司根據存儲器廠商的需求正在開發96層及更先進的刻蝕設備和工藝。

其MOCVD設備能實現單腔14片4英寸和單腔34片4英寸外延片加工能力。

尤其是Prismo A7設備，技術實力突出， 已在全球氮化鎵基 LED MOCVD 市場中佔據主導地位。

中微半導體正在開發更大尺寸 MOCVD 設備，他們正在研發的MOCVD設備也覆蓋了紫外光LED、Mini LED市場。

去年，全球領先的半導體行業市場研究機構美國VLSI Research，發布2018年度客戶滿意度調查排行。

中微半導體在晶元製造設備專業型供應商中排名第二，在全球晶圓製造設備供應商中排名第三，在專用晶元製造供應商中排名第四。

這是自1988年VLSI啟動客戶滿意度調查以來，迄今為止第一個上榜的中國本土裝備供應商。

在去年VLSI的全球評比中，中微公司董事長尹志堯博士與英特爾董事長、格羅方德 CEO 一起被評為 2018 年國際半導體產業十大領軍明星（All Stars）。

兩大主營業務營收與研發投入

中微半導體主營兩大業務，一是半導體業內熟知的刻蝕設備，二是發展十分迅猛的MOVCD設備，另外也銷售少量VOC設備。

在2016年，中微半導體的營收大頭還是刻蝕設備，佔了總營收的77.11%，而MOCVD設備僅佔總營收的2.55%。

到2017年，中微的營收佔比已經大變天，MOCVD設備躍居第一大營收來源，佔比超過一半，而刻蝕設備退居近30%。

2018年，MOCVD設備繼續穩居一位，刻蝕設備佔比略有增加。

中微半導體的營收佔比變化其實令人稍感意外，根據SEMI的數據，全球半導體刻蝕設備從2011年就開始持續增長。

而中微半導體在2017年的刻蝕設備營收以及營收佔比都在下滑，不過2018年刻蝕設備的營收又有所回漲。

在報告期內，中微半導體的總資產規模分別為10.79億元、22.76億元、35.33億元。由此可見該公司的資產規模與營收規模均快速增長。

2016-2018年期間，中微半導體投入累計研發投入達到10.37億元，占營業收入的比重平均為 32%。

在這三年間，該公司歸屬於母公司股東的凈利潤也由由負轉正。

對於中微半導體而言，這樣的年增長率和研發佔比已經算高了，但相比2017年年研發經費就超過10億美元的應用材料和泛林研發，中微半導體還有很大的進步空間。

不過，在營收連年增長的同時，中微半導體也在面臨著依賴幾家頭部客戶的風險。

招股書報告期內，中微半導體每年前五名客戶包括台積電、中芯國際、海力士、華力微電子、聯華電子、長江存儲、三安光電、華燦光電、乾照光電、璨揚光電等，以及前述客戶同一控制下的關聯企業。

2016年至2018年，中微半導體向前五名客戶合計銷售額占當期銷售總額的比例分別為85.74%、74.52%和60.55%。

雖然佔比逐年降低，也不存在向單個客戶銷售比例超過公司當年銷售總額50%或嚴重依賴少數客戶的情況，但總體對前五名客戶的依賴較為嚴重。

從人才梯隊來看，除了創始人尹志堯外，中微半導體組建資深的技術專家陣容，杜志游博士、倪圖強博士、麥仕義博士、楊偉先生、李天笑先生等160多位各專業領域的專家。

其中很多是在國際半導體設備產業耕耘數十年，為行業發展做傑出貢獻的資深技術和管理專家。

中微半導體2016、2017、2018年底的在職員工人數分別為497人、574人、653人。

而在中微半導體2018年的653名在職員工中，240人為研發人員，佔比36.75%；141名為工程技術人員，佔比21.59%；121名為管理人員，佔比18.53%。這三類員工佔總員工數量的76.77%。

從人才比例來看，大學本科學歷員工最多，佔47.47%，碩士和博士分別佔26.19%和7.35%。

光刻機/MOVCD背後的市場格局

中微半導體主營的半導體設備，是半導體晶元製造的基石，亦是半導體行業的基礎和核心。

半導體設備屬於半導體產業鏈的上游核心環節，根據業內「一代設備，一代工藝，一代產品」的經驗，半導體產品製造要超前電子系統開發新一代工藝，半導體設備又要超前半導體產品製造開發新一代產品。

1、中國建廠潮催生巨大半導體設備市場

目前，全球半導體設備市場主要由國外廠商主導，呈現高度壟斷的競爭格局，前五大半導體設備製造商因起步較早，佔據了全球半導體設備市場65%的市場份額。

其中，阿斯麥（ASML）在光刻機設備領域形成寡頭壟斷，應用材料、東京電子和泛林半導體是提供等離子體刻蝕和薄膜沉積等工藝設備的三強，科天半導體是檢測設備的龍頭。

2018年，全球半導體設備銷售額達621億美元，從需求量來看，半導體設備在中國效率達128億美元，約佔全球半導體設備市場的21%，排名僅次於韓國。

不過，國產半導體設備的銷售額並不樂觀，預計為109億元，自給率僅為5%，在全球市場市場1-2%。

由於中國對半導體器件產品的需求持續旺盛，市場規模持續擴張，帶動全球產能中心逐步向大陸轉移，大陸正湧現晶圓廠建廠熱潮，這為半導體設備行業提供了巨大的市場空間。

據SEMI統計數據，中國預計2019年成為全球最大的半導體設備市場，這有望促進中國半導體產業專業人才的培養及配套行業的發展。

2、刻蝕設備：美日巨頭割據

晶圓製造設備的市場規模佔比超過集成電路（IC）設備整體市場規模的 80%。

刻蝕、光刻、薄膜沉積是IC前道生產工藝中最重要的三類晶圓製造設備。

隨著晶元製造工藝的進步，晶圓製造向7納米、5納米以及更先進的工藝發展。

由於關鍵的浸沒式光刻機受波長限制，14nm及以下邏輯器件微觀結構的加工，將通過等離子體刻蝕和薄膜沉積的工藝組合——多重模板效應來實現。

這使得相關設備的加工步驟增多， 刻蝕設備和薄膜沉積設備有望正成為更關鍵且投資佔比最高的設備。

刻蝕設備領域行業集中度較高，泛林半導體獨佔半壁江山，前三大公司在2017年佔據該領域總市場份額的94%。

中微招股書顯示，中微半導體在國內刻蝕設備市場中有突出市場競爭力。

近期兩家國內知名存儲晶元製造企業採購的刻蝕設備台數訂單份額情況如下:

半導體設備產業經過數十年的發展，寡頭競爭的局面相對穩定，半導體技術的不斷突破帶來應用迭代，催生了互聯網、智能手機、人工智慧、物聯網等新興產業。

而這些新興產業的蓬勃發展，將釋放出大量晶元製造的需求，將進一步推動上游半導體 設備行業的穩步增長。

3、MOCVD：打破壟斷

LED外延片的製備是LED晶元生產的重要步驟，主要通過MOCVD單種設備實現。

MOCVD設備作為LED製造中最重要的設備，其採購金額一般占 LED 生產線總投入的一半以上， 因此 MOCVD 設備的數量成為衡量 LED 製造商產能的直觀指標。

近年，MOVCD設備需求量快速增長。根據 LED inside 統計，中國已成全球 MOCVD 設備最大的需求市場，MOCVD 設備保有量佔全球比例已超 40%。

2017年以前，MOCVD設備主要由維易科和愛思強兩家國際廠商壟斷。後來，中微半導體的MOCVD設備逐步打破了這些壟斷，在全球氮化鎵基LED MOCVD設備市場佔據主導地位（來源：IHS Markit）。

中微半導體自主研發的MOCVD設備已被三安光電、華燦光電、乾照光電等多家一流LED 製造廠商大批量採購。

在光電子LED產業中，以LED新型顯示為代表的新興產業逐漸成為熱點，有望成為繼LED照明產業後MOCVD應用產業發展最迅速的版塊之一。

未來LED行業逐步形成LED照明和LED新型顯示雙輪驅動的發展模式，為MOCVD設備行業提供了增量空間。

募資10億元擴產高端半導體設備

中微半導體於2004年5月19日成立，截至招股書說明書籤署日，中微半導體前兩大股東是上海創投（20.02%）和巽鑫投資（ 19.39%），創始人尹志堯持股1.29%。

另外，中微半導體還有少部分的高通持股，只不過比例不高，僅為1.14%。

2018年，公司向現任董事、監事、高級管理人員及核心技術人員支付的薪酬總數為1849.09萬元，占公司總利潤的17.76%。

招股書中寫道，中微半導體擬發行53,486,224股，募資10億元。

這些募集資金將被用於可以鞏固和加強公司行業地位的項目，包括高端半導體設備擴產升級項目、技術研發中心建設升級項目和補充流動資金。

結語：國產IC設備前程似海，道阻且長

無論是在強手如林的半導體設備沙場中異軍突起，還是在國際巨頭的專利圍剿中從容應對，中微半導體15年每一次跨越逆境和每一次研發突破，無不在印證自主創新、手握核心技術和建立嚴密知識產權保護體系的重要價值。

除了中微半導體外，還有很多國產半導體設備廠商在一些國際領先的技術上取得突破，而隨著這些國產化廠商的努力，以及日益增大的中國半導體市場需求的助攻下，中國隊有望在國際市場中贏得更多的份額。

進步值得慶賀，但差距仍然明顯。國產半導體設備廠商在市佔率、研發投入等方面都難以與全球三大半導體設備巨頭抗衡。這也意味著改變市場格局的道路依然艱辛，依賴頭部客戶、高端人才匱乏等問題都是技術突破、產品創新與市場拓展的阻力。

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