新鼎资本研究：国家芯片产业基金（一期）投资项目分析之一——万业企业
一
公司介绍
公司所从事的主要业务主要包括房地产、集成电路核心装备。
公司所从事的主要业务经营模式为:
01
房地产开发业务主要是房地产开发与销售，经营模式以自主开发销售为主。
公司的业务板块主要为住宅地产开发,目前房地产开发的业务范围主要集中在上海、苏州、无锡等长三角区域。公司住宅地产开发业务的主要产品为各类住宅产品,包括高层公寓、多层洋房与别墅等。
0２
集成电路核心装备
2018年,公司以自有资金3.98亿元完成对凯世通公司100%股权的收购。收购凯世通后,公司业务正式切入集成电路核心装备产业之一的离子注入机领域。
公司集成电路核心装备业务主要是以离子束技术为核心的集研发、制造于一体的高科技项目,主要任务是研发、生产、销售国际领先高端离子注入机,重点应用于光伏太阳能电池和半导体集成电路领域。销售模式以直销为主,销售部负责市场分析和开拓、线索整理、潜在客户分析跟踪、 客户接洽等工作。同时,通过展会、业内交流、政府或相关机构引荐、客户推荐等获取潜在客户信息,销售部与潜在客户进行联系沟通取得潜在客户的产品和服务需求,凯世通派出技术人员与潜在客户技术人员就技术问题进行沟通,针对客户的需求提供相应的产品方案或解决方案,待潜在客户认可技术方案后,公司销售人员会与潜在客户对主要商业条款进行谈判,待双方对技术方案和商业条款完全达成一致后,凯世通与客户签订销售合同或产品试用合同。按照销售合同或产品试用合同,凯世通将产品发送至客户,经安装、调试、验收后,凯世通确认销售收入。
集成电路作为信息产业的基础和核心,是国民经济和社会发展的战略性产业,是国家科技竞争的战略制高点,一直以来占据全球半导体产品超过80%的销售额,被誉为“工业粮食”。在 5G 时代公共安全、无人驾驶等新需求的带动下,我国集成电路产业迎来重要战略机遇期,国家给予了高度重视和大力支持。为推动我国集成电路产业的发展,增强信息产业创新能力和国际竞争力,国家还出台了一系列鼓励扶持政策,为集成电路产业建立了优良的政策环境,自主发展集成电路产业已经上升到国家战略高度。离子注入机是集成电路制造的核心装备,工业和信息化部公布的《国家集成电路产业发展推进纲要》指出,研发离子注入机、光刻机、刻蚀机等关键设备是集成电路装备领域的主要任务和发展重点。
公司集成电路核心装备业务主要是以离子束技术为核心的集科研、制造于一体的高科技项目,而离子注入机具有较高的技术门槛,全球从事离子注入机制造的公司很少,从事光伏离子注入机制造的公司更少。
自2015年美国应用材料公司因设备成本和产能问题宣布退出光伏离子注入机的生产以后,全球主要有凯世通、美国Intevac公司、日本真空3家公司生产光伏离子注入机。凯世通的光伏离子注入机兼具性能、售价和使用成本的优势,自2014年开始向太阳能电池片厂家和研究机构提供光伏离子注入机。
与此同时,凯世通针对研制低能大束流离子注入机所需要解决的关键技术和技术难点,建立了相应的研发平台、相关核心关键技术及工艺的研究参数数据库和性能检测规范标准,并积极准备进入国内知名生产线应用验证。凯世通将通过加大对集成电路离子注入机的研发力度,力争尽快培育出有市场竞争力的量产机型。未来随着研发的成功,将有望在集成电路装备材料产业的国产替代进程中,实现收入和利润的更大突破。
1
iPV3000 第三代光伏离子注入设备（2017-）维持皮带水平传送硅片和固态磷离子源改进的大束流离子源，束流提升40%增加图案化注入掺杂功能产能3000WPH。
２
iPV2000 第二代光伏离子注入设备（2014-2017）略去质量分析，采用皮带水平传送硅片省去昂贵的磷烷，使用廉价的固态磷产能1500-1700WPH。
３
离子注入是通过对半导体材料表面进行某种元素的掺杂，从而改变其特性的工艺制程，在集成电路（IC）工业中得到广泛的应用。作为离子注入制程的装备—离子注入机，是先进IC生产线上最关键的工具之一，每年全球拥有15-20亿美金的市场规模。
二
经营情况的讨论与分析
2018年万业企业收购了凯世通半导体,正式向集成电路转型迈出实质一步。凯世通的主营业务为离子注入及相关设备的研发、生产、销售和服务业务。凯世通创始团队成员曾在世界知名的离子注入机公司担任核心技术岗位,领导了多款成熟集成电路离子注入机机型的开发工作,拥有丰富的集成电路离子注入机开发和市场经验。
凯世通自2009年成立以来,通过十年的发展已经拥有强大的技术团队和研发实力。凯世通目前主要产品是覆盖太阳能和集成电路的离子注入机,其中太阳能离子注入机出货量位居市场前列。集成电路离子注入机市场份额高度集中,美国应用材料公司(以收购的Varian公司为主)、Axcelis(Eaton公司更名)获得了全球大部分市场份额,其中美国应用材料公司占有50%以上市场份额。
集成电路离子注入机是集成电路制造中的四大关键设备之一,当前,我国集成电路产业“软肋”频现,且中美贸易摩擦的不断升级,严重掣肘了我国集成电路的发展。为此,近十年来,我国通过实施国家科技重大专项,成立集成电路产业基金等多种方式大力支持集成电路产业的发展,特别是从2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》 颁布实施以来,本土集成电路产业得到支持和全面发展。凯世通作为中国大力发展的自主可控的集成电路设备企业,其研发的集成电路离子注入机承担着国产替代的使命,前景非常广阔。2019年公司将紧密对接国家加快发展集成电路产业的战略布局,特别是抓住集成电路关键设备和核心材料领域的国产化和进口替代机会,依托国内国外两个市场,利用境内境外两种资源,通过“外延并购+产业整合”的方式,扎实推动公司快速向集成电路产业领域转型,继续通过推进产业上下游并购,加速完成公司的战略性布局,从而提高集成电路在整体业务里的销售收入及占比,提升公司的集成电路核心竞争力。同时,公司将采取多种措施促使凯世通的健康、可持续发展。
2019年上半年,公司已实质性地采取多种措施促使凯世通的健康、可持续发展。一是为凯世通“量身定制”发展战略,明确其发展重心为“集成电路离子注入机”;二是注重人才培养与引进,加快研发进度,争取在核心技术领域尽早实现突破;三是确立了年度目标,推动战略落地,同时健全制度规范,强化基础管理,完善内控制度,有效防范风险;四是优化考核方式,突出“业绩实现和研发成果”两大绩效目标,采用多种激励方式,激发员工斗志;五是加大公司支持力度,帮助凯世通拓展集成电路装备市场,重点研发和拓展集成电路方面的明星设备。
短期内,凯世通集成电路离子注入机尚在研发过程中仍存在不确定性风险,尚难成为公司收入和利润的主要来源。凯世通的下游客户主要为太阳能光伏行业和集成电路行业,因此这两个行业的相关政策与凯世通的发展息息相关。
太阳能光伏领域,2018年6月1日国家发改委、财政部、国家能源局联合下发了《关于2018年光伏发电有关事项的通知》,通过降低补贴和限制普通电站建设规模,对过去几年中国高速发展的光伏行业进行了“降温”。虽然从长远看来,该政策有利于我国光伏产业淘汰落后产能,使得光伏企业对高端光伏装备需求增大。
三
行业分析
市场上离子注入机主要由美国和日本的厂商垄断,国内起步较晚。公司在行业内的竞争对手主要是美国应用材料公司、美国 Axcelis 科技设计公司、日新电机株式会社、日本真空技术株式会社、Intevac,Inc(美国)。
各行业内主要企业情况如下:
美国应用材料公司,是全球最大的纳米制造技术企业。应用材料公司成立于1967 年,在全球13个国家和地区设有生产、销售和服务机构,产品覆盖物理气相沉积,化学气相沉积,刻蚀,快速热处理,离子注入,外延,测量与检测,清洗等步骤。2015 年美国应用材料公司宣布由于资金链紧张,停止其“Solion”离子注入产品的后续研发,退出光伏离子注入领域。
Axcelis科技设计公司,成立于1995年,总部设在马萨诸塞州贝弗利。公司制造半导体芯片制造等加工设备,提供高能量离子注入,中等电流离子植入系统等。此外,它提供了起所售产品的服务和支持,包括零部件,设备升级和维护服务半导体产业。公司通过直销队伍直接销售半导体芯片的设备和服务。
日新电机株式会社,成立于1917年,总部设于日本京都,主要产品有SF6气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)、断路器、互感器、互功补偿装置(包括电容器和电抗器等)、变压器、开关柜(配电盘)、实验室研究装置、半导体生产用离子注入装置、电子束缚照装置等。
Intevac,Inc(美国),是一家专注于半导体领域的高科技公司,其产品和服务包括:硬盘驱动器制造设备的研发和生产;光伏工艺设备的研发和生产;以及高灵敏度成像产品和视觉系统的设计和生产。
行业规模：
光伏发电在储量、投资饱和度、建设地要求、建筑面积、环境友好度、安全性方面都具备优势,能够省去挖掘、运输等一系列利用化石能源所需的高额成本,做到就地利用。光伏太阳能在能量转换过程中无废渣、废料、废水、废气排出,发展光伏能源能够显著改善生态环境。
作为能源消耗大国,中国在过去过度依赖煤炭,这也是导致雾霾的重要原因。优化能源结构,提高可再生能源和清洁能源在能源消耗中的比例,成为国家战略。2014年3月,国务院印发了《国家新型城镇化规划》,目标在2020年城镇可再生能源利用比例达到13%。此前能源局做出规划,到2020年,光伏发电将达到1亿千瓦,每年减少燃煤5000万吨。毫无疑问,未来几年光伏最大的增量市场将在中国。
随着晶硅电池技术的发展,目前光伏行业已经度过了极度依赖政府补贴、盲目扩张产能和装机量的阶段,未来发展的关键在于创新技术的应用,尤其是要不断提升光电转换效率,降低光伏发电成本,抹平光伏与火电的成本差价,逐步实现用电侧的上网平价和发电侧的上网平价。
2015年6月,国家能源局工业和信息化部、国家认监委联合下发《关于促进先进光伏技术产品应用和产业升级的意见》,提出要严格执行光伏产品市场准入标准,实施“领跑者”计划。要求光伏发电项目新采购的光伏组件应满足《光伏制造行业规范条件》(2015年本)相关产品技术指标要求,其中,多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率分别不低15.5%和16%;电池组件自项目投产运行之日起,一年内衰减率分别不高于2.5%、3%和5%,之后每年衰减率不高于 0.7%,项目全生命周期内衰减率不高于20%。国家能源局每年安排专门的市场规模实施“领跑者”计划,要求项目采用先进技术产品,2015年,“领跑者”先进技术产品应达到多晶硅电池组件光电转换效率16.5%以上,单晶硅电池组件的光电转换效率17%以上。
目前,中国已成为全球最大的光伏制造基地,但产品同质性较高,在高效电池、新型电池生产过程中所需高端、核心装备仍依赖进口。这与我国光伏产业的市场地位并不相称,同时也只有解决了高端装备国产化问题,才能在使国内的光伏制造业在未来的国际竞争中将占据有利地位,避免沦为全球光伏产业的“制造工厂”。光伏电池的转换效率为电池企业的核心竞争力。因此,只有不断提升研发投入和跟进先进技术的企业,才能在竞争激烈的电池行业屹立不倒。光伏电池又分为晶硅电池和薄膜电池,由于晶硅电池的转换效率远高于薄膜,因此占据了目前90%左右的市场份额。晶硅电池又分为单晶硅电池和多晶硅电池,多晶硅转换效率相对较低,但由于成本优势,多用于地面电站,占据了主流;单晶硅的转换效率更高,但由于成本限制主要用于分布式光伏。随着技术进步导致未来在制造成本不断下降后,单晶硅将具备更大的市场空间。在过去的5年中,无论是单晶还是多晶电池,都保持了约每年0.3%效率的提升,2014年我国企业的单晶平均效率已达 19.3%,多晶硅达17.8%。
目前,太阳能电池的生产过程一般包括硅片的清洗、制绒,扩散制结,边缘刻蚀、清洗,沉积减反射层,丝网印刷,高温烧结,电池效率测试分选等多个环节。其中扩散制结过程是指采用热扩散掺杂技术在硅片中制备P-N结的过程,扩散制结过程的质量决定了电池转换效率、衰减率、良品率等多个关键指标,是太阳能光伏电池生产过程中的关键步骤之一。而与热扩散的掺杂技术相比,离子注入技术具有以下特点:单面准直掺杂、良好的掺杂均匀性和可控性、掺杂元素的单一性,而且很容易实现掺杂区域的图形化。在光伏电池生产过程中采用离子注入设备,能够显著提升光伏电池的转换效率。离子注入对单晶硅、多晶硅电池的转换效率都能起到提升作用,但对于单晶硅效率的提升更为明显。
目前,光伏电池存在多种技术路线,除传统铝背场电池外,目前主要的单晶 电池高效技术包括 MWT 电池、N 型电池(PERT+IBC)、背钝化 PERC 电池、 HIT 异质结电池等。其中,MWT 与 HIT 异质结两种技术路线虽然对电池转换效 率提升较多,但生产线投资成本十分高昂,仅有少数国外光伏电池生产商采用。背钝化 PERC电池转换效率提升空间有限,将很快达到技术瓶颈,产线未来也无法升级,还存在衰减率较高等缺陷。N-PERT电池则同时具备了性能和成本优势,效率从 20%起步,可突破24%,相较P型背钝化技术有更大的提升空间,现有的技术和设备基础可以在未来沿用至更高效的IBC电池甚至HBC电池中,避免了投资浪费。因此,N-PERT高效电池技术将可能占据最大的新技术改造和新增产能市场。
目前国内太阳能产能达到35GW,生产线超过1000条,未来太阳能的发展趋势是高效单晶的路线,按照30%技术升级的需求进行估算,国内有近300条生产线需要用离子注入设备来改造为N-PERT电池产线,市场空间巨大。
四
核心竞争力分析
凯世通提供离子注入技术方式的高效掺杂解决方案,为N型高效太阳能电池的产线升级和高效电池的生产提供了一条有效途径,可简化太阳能电池片的制备工艺、提高电池片光电转换效率和太阳能电池片的生产效益,从而保证了高效的生产率和较低的制造成本。随着未来光伏产业政策的利好变化,国内外光伏企业积极布局 N 型高效晶硅电池产业链,凯世通的光伏离子注入机也有望获得更多客户青睐进而产生订单。
凯世通能够根据太阳能电池工艺的实际情况和需求,为光伏产业量身定制太阳能离子注入机。凯世通作为生产 N 型太阳能电池所需的光伏离子注入机的国内唯一供应商,占据国内光伏离子注入机市场大部分市场份额。
在集成电路离子注入机领域,凯世通结合国内外集成电路制程技术路线现状,采取“领先一步”的策略,将目标直接定位在适用于16纳米及以下制程的FinFET 集成电路以及3D存储器的离子注入设备市场。低能大束流离子注入机与高能离子注入机是进入门槛最高的两种离子注入机细分产品,两者合计的市场规模约占离子注入机总市场规模的80%。
在低能大束流离子注入机方面,凯世通针对研制低能大束流离子注入机所需要解决的关键技术和技术难点,建立了相应的研发平台、相关核心关键技术及工艺的研究参数数据库和性能检测规范标准,正在准备进行国内知名生产线应用验证。凯世通正加大对集成电路离子注入机的研发力度,力争培育出有市场竞争力的量产机型。
在高能离子注入机方面,由于美国商务部对高能离子注入机及其关键技术的输出至今都是进行严格限制与管控,凯世通计划在政府项目的支持下,通过“引进、吸收、再创新”的模式研发国产自主高能离子注入机,这在中美贸易战的当下更具有战略意义。凯世通于2019年4月申报的02专项“300mm高能离子注入机装备及工艺研发项目”完成第一阶段审批,申报的上海市科委的高能离子注入机关键技术项目已获得立项。目前凯世通已完成实验机台的调试、恢复与实验场地准备,正在与国内关键客户沟通高能注入的技术需求。
1）人才和团队优势
公司专注于离子束技术与专用设备开发,团队中有多位从装备开发方面的专家,在离子注入机相关领域经验丰富。公司技术团队涵盖了物理学、半导体技术、自动控制技术等多个技术领域,能够独立完成高级离子注入机方面的全部研发任 务。公司目前已形成了一支能独立完成高级离子注入机设计开发专业人才团队, 初步形成了一支创新与开发经验搭配合理的人才队伍,为离子注入机的成功研发 奠定了坚实基础。而公司培养的一支包含机械、电气 、自动化等多个方面的专 业本土研发团队也将为该领域的不断提高与更新起到带头和推动作用。
2）技术优势
公司所属离子注入行业为典型的高新技术行业,经过多年努力,公司在本行业积累了丰富的研究成果和技术储备,公司目前已经在国内取得 56 项专利权, 其中发明专利 44 项,实用新型 6 项,外观设计 6 项。公司的离子注入设备目前可以讲单晶硅电池的效率提升至 20.5%,基本领先行业内1%,拥有巨大的技术优势。同时,公司现有的技术和设备基础可以在未来沿用至更高效的技术路线,避免了投资浪费。此外,公司与客户多年来保持紧密合作关系,先进的技术水平为公司赢得客户的信赖提供了有力保障。
3）产品性能与价格优势
公司秉持设备开发与工艺研发相结合的理念,开发能让光伏产业用得上、买得起、用得起的离子注入机,与国外离子注入机生产商相比,公司的产品极具性价比。司开发的光伏离子注入机颠覆了传统注入机的设计模式,基于智能化高效平台自主开发了所有控制硬软件,以及人性化的电脑界面设计和便捷的可维护性,赢得了客户的认可与好评。
4）服务优势
公司不仅生产销售离子注入设备,还为客户提供系统化的生产线升级改造方案。公司的技术工艺团队会在前期与潜在的客户进行长期的技术交流、试样实验、 分析改进,并形成一整套的技术升级方案供客户决策。如若客户通过财务分析、 确定终端市场价格后认可技术方案的盈利则销售就基本达成。在实现离子注入设 备的销售后,公司会派驻强大的工艺团队驻厂,帮助客户完成一整套的技术升级 方案的制定和实施,并最终帮助客户实现高效产品的生产和销售。
五
核心技术原理和工艺流程
(1)离子注入技术在太阳能产业的应用原理
太阳能电池的生产过程一般包括硅片的清洗、制绒、扩散制结、边缘刻蚀、 清洗、沉积减反射层、丝网印刷、高温烧结、电池效率测试分选等多个环节。其中扩散制结过程是指采用热扩散掺杂技术在硅片中制备 P-N 结的过程,扩散制结过程的质量决定了电池转换效率、衰减率、良品率等多个关键指标,是太阳能光伏电池生产过程中的关键步骤之一。
（P-N 结：采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体，通常是硅或锗的基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。PN结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的特性，例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。）
离子注入是通过对半导体材料表面进行某种元素的掺杂,从而改变其特性的 工艺制程,在集成电路(IC)工业中得到广泛的应用。与热扩散的掺杂技术相比, 离子注入技术具有以下特点:能够实现单面准直掺杂,具备良好的掺杂均匀性和 可控性、掺杂元素的单一性,而且很容易实现掺杂区域的图形化。较热扩散技术, 采用离子注入技术的晶硅太阳能电池片的制造具备如下优势:1可形成高质量的46 PN结、提高电池的转换效率。2大大简化多种高效电池的制造工序:常规电池 的生产可以省掉去磷硅玻璃和边缘刻蚀工艺;双面电池的生产则可免去掩膜工 序;背接触电池所必需的分区掺杂可免去对准工序。因此可以大幅度降低了此类 电池的制造成本。3省去了例如磷/硼扩散、去磷/硼硅玻璃以及边缘刻蚀等有毒 排放工艺,降低电池片生产所造成的环境污染。
离子注入机在集成电路(IC)工业中得到广泛的应用,但IC离子注入机生产率低、造价昂贵、占地面积大,还没有在光伏产业上得以普及应用。公司根据太阳能电池工艺的实际情况和需求,为光伏产业量身订制了大束流离子注入机。 在硅片的传输和离子束流系统上,凯世通光伏离子注入机应用了多项拥有自主知 识产权的突破性重大技术,如单一注入元素的“帘状”宽幅离子束可无间断地“淋 浴”到匀速传输的单晶硅片上,实现稳定、均匀的元素掺杂,并保证了高效的生产率和较低的制造成本,为太阳能电池的产线升级和高效电池的生产提供了一条 有效途径。另外硼的掺杂是 N 型高效电池的最核心工艺之一。目前最为经济的方法是通过硼扩散炉来实现该工序。凯世通在已有的水平管式炉的基础上,目前对已有硼扩散炉也进行改造,使其具备1更精密的五区温控系统;2均匀的全管气流喷 淋系统;3创新的蒸汽氧化去富硼硅层技术;4更先进的软件控制系统。目前该产品正在最后产品验证中。
公司自主研发的关键核心装备太阳能离子注入机与国内已有成果的制绒清 洗机、氧化炉、刻蚀机等设备可以实现完全对接,能够以较低成本将光伏企业原 有普通电池生产线改造成为高效电池生产线。设备升级示意图如下:
