進擊的神工股份：如何挺進半導體產業制高點？
材料是工業之母，隨著更多關鍵材料和設備的突破，中國終將在全球半導體產業鏈中揚眉吐氣。
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文丨夏一哲
編輯丨常亮
在中國實力最為薄弱的全球半導體產業鏈，一家中國企業正撕開突破口。
作為國內先進的半導體單晶硅材料供應商，神工股份近三年的年均複合增長率高達215.64%，不僅在全球集成電路刻蝕用單晶硅材料市場的佔有率已經達到13%-15%，還是全球範圍內幾乎唯一的電極用半導體級單晶硅專業供應商，客戶包括日本三菱材料、CoorsTek，韓國SK化學、Hana，以及美國的LAM全資子公司Silfex等全球頂級半導體刻蝕機硅部件加工商。
經過七個多月的長跑，神工股份即將上市。神工股份已經在全球產業鏈中佔據了一席之地，如何藉助中國資本市場向世界巨頭盤踞的產業制高點挺進？未來成長性如何？
不可或缺的國產晶元製造材料
持續一年多的中美貿易摩擦，讓「國產晶元」相關話題熱度不斷提升。
其實，在半導體長而嚴密的產業鏈中，中國廠商要追趕的遠遠不只是晶元設計、研發和製造等環節，更上游原材料和設備的研發生產，更是中國廠商被「卡脖子」的關鍵環節所在。
2019年7月，日本政府對韓國進行氟聚醯亞胺、高純度氟化氫和光刻膠的出口管制，雖然三種材料的出口總量並不多，但因為日本掌握了關鍵技術和絕大多數產能，因此讓三星等韓企只能靠存貨維持生產。
在技術被封鎖，上游設備和材料被控制的情況下，追趕者想通過大量投入在短期內趕超，並不現實。而通過先「見縫插針」楔入產業鏈，而後「以點帶面」向其他環節延伸業務，也許是可行之道。
神工股份走的就是這樣一條漸進式的發展道路：創始人潘連勝是早稻田大學博士，曾在日本東芝半導體晶圓事業部工作超過15年，2013年回國創業，就希望能為中國建立真正的晶圓生產基地。但是因為該賽道初始資本投入門檻較高，動輒以十億元計，因而最終選擇了初步投資要求較小、競爭對手極少且產品品質要求較高的「半導體晶圓刻蝕用電極材料」作為初始賽道。
「刻蝕」指用化學和物理方法有選擇地從矽片表面去除不需要的材料，是晶圓製造中不可或缺的關鍵步驟。刻蝕技術按工藝可以分為濕法刻蝕與干法刻蝕，其中干法刻蝕是目前8英寸、12英寸先進位程中的主要刻蝕手段，干法刻蝕又多以「等離子體刻蝕」為主導。
刻蝕工藝示意圖（來源：神工股份招股書）
神工股份的核心產品「刻蝕電極」是等離子刻蝕機的核心部件之一。在刻蝕環節中，硅電極產生高電壓，令刻蝕氣體形成電離狀態，其與晶元同時處於刻蝕設備的同一腔體中，並隨著刻蝕進程而逐步被消耗，因此刻蝕電極也需要達到與晶圓一樣的半導體級的純度（11個9）。
晶元工藝的迭代發展，離不開上游產業的製造水平提升。在刻蝕過程中，為了讓晶圓表面面向刻蝕的深度均勻一致，硅單晶電極的面積必須要大於被加工的晶圓面積，所以，目前主流的先進刻蝕機，硅電極的直徑趨於向更大尺寸發展，一般來說，45nm至7nm線寬的12英寸的晶圓，對應的刻蝕用單晶硅材料尺寸通常在14英寸以上，最大直徑要求達到19英寸。並且，越是先進位程，越追求刻蝕的極限線寬，這樣，對硅電極的材料內在缺陷、面向均勻性的要求，也提高了很多。
神工股份目前所研發和生產的集成電路刻蝕用單晶硅材料，已經可以滿足7nm製程晶元製造刻蝕環節對硅材料的工藝要求。神工股份緊密地配合刻蝕機廠家的技術發展趨勢，在大尺寸硅材料上的競爭優勢，逐漸顯露出來。這一點，可以從他們大尺寸硅電極的銷售佔比上看出來。例如，2018年度，神工股份14英寸以上的刻蝕用單晶硅材料銷售佔比已經高達96.13%。同時，神工股份的19英寸的單晶硅棒的量產成品率相對較高，據了解，神工股份已經啟動研發22英寸的超大單晶體，以配合刻蝕機廠家18英寸設備的研發進程。
除了對刻蝕用單晶硅的尺寸要求越來越高外，良品率和穩定產出的能力則是市場競爭層面的要求：神工股份實現了在無磁場輔助的條件下，可高良率地成長出最大19英寸的超大單晶；以及實現了高成品率量產超窄電阻率，高面內均勻性的18英寸單晶體。因此其產品在市場中具有極強的競爭力。
作為後來者，神工股份已經能在晶元生產的刻蝕工序中掌握關鍵設備的核心材料，對於我國半導體行業的材料領域的「國產替代」，在戰略上無疑具有示範意義。
楔入全球產業鏈並飛速增長
同時擁有核心技術和成本優勢的神工股份，成長迅速。
從2016年到2018年，神工股份的營收從0.44億元提升至2.83億元，複合年增長率高達85.59%；利潤從1288.35萬元提升至1.25億元，複合年增長率高達113.08%。
除業績增速驚人外，由於近年來神工股份不斷推動設備國產化自建，產能提升後的規模效應也逐步凸顯，因此毛利率持續提升。2016年到2018年，產品綜合毛利率從43.73%提升至63.77%，增長超過45%。
神工股份的主要客戶是全球頂尖的半導體材料加工商，包括日本三菱材料、CoorsTek，韓國SK化學、Hana等。營收也呈現出集中在頭部客戶且較為穩定的特點。
這種營收狀況其實與半導體產業的特點密切相關：在生產過程中，原材料指標極小的改變，都有可能影響產品的良率。因此，在產業鏈中，不管是設備的零件供應商還是原材料供應商，均需通過嚴格的制定認證來保證工藝、良率和產品可靠性，未來發展方向也有強烈的協同性。
以產品尺寸為例，神工股份的業務變化緊跟目前行業的發展趨勢：15-16英寸產品在營收中的佔比越來越大，而16-19英寸產品對營收的貢獻也在不斷增加，緊隨全球半導體製造業通過增大晶圓尺寸以降低晶元製造單位成本的巨大需求。
除此之外，神工股份與國內廠商的合作也值得期待。神工股份的產品經過子公司的加工，正在得到上海中微半導體公司（688012.SH）的認證。中國刻蝕用單晶硅廠商和刻蝕機生產廠商的強強聯手，無疑值得期待。
回歸廣闊的晶元用單晶硅市場
近幾年來，半導體產業迅速發展，行業對刻蝕電極的需求量增長迅速。由於整個產業越來越成熟，行業分工也越來越細緻，儘管三菱材料、CoorsTek、SK化學等廠商均能自行生產半導體單晶硅，但投入受限。
神工股份及時「卡位」，利用自身優勢，成為全球範圍內幾乎唯一的電極用半導體級單晶硅專業供應商，在產業鏈中已經具有相對穩定的地位。
不過，2019年中美貿易摩擦和日韓貿易摩擦影響到晶元等行業的製造和流通，加上汽車、智能手機等行業景氣度整體下滑，處在上游的半導體行業亦被拖累。根據SEMI（國際半導體設備和材料協會）的預測，2019年度全球半導體製造設備銷售額將從2018年度歷史最高點645億美元下降18.4％至527億美元。
行業的轉冷也波及到了神工股份。2019年1-9月，神工股份的營業收入為1.66億元，同比小幅下滑13.97%。因為半導體行業屬於周期性行業，行業整體需求的恢復時間具有不確定性，下游需求的釋放也存在滯後性，但神工股份已經著手開闢新的增長點——曾經在創業初期因資本緊缺而戰略放棄的晶元用硅材料。
神工股份此次科創板上市募資，主要用於8英寸半導體級硅單晶拋光片生產建設項目和研發中心建設項目。
相比刻蝕用單晶硅材料，晶元用單晶硅材料是晶元等終端產品的原材料，市場更為廣闊，國產替代的需求也十分旺盛。SEMI的統計顯示，2018年全球半導體製造材料市場規模為322.38億美元，其中硅材料的市場規模達到121.24億美元，佔比高達37.61%。
刻蝕用單晶硅材料和晶元用單晶硅材料在製造環節上有諸多相似之處：神工股份積累的固液共存界面控制技術、熱場尺寸優化工藝、多晶硅投料優化等工藝技術已經達到國際先進水平，為神工股份進入新賽道提供了產業技術和經驗的支撐。
不過，晶元用單晶硅材料對材料內部微缺陷率水平的要求較高，對加工環節的矽片表面顆粒和雜質含量、表面平整度、應力和機械強度等參數指標有更為嚴格的要求。這些特性導致晶元用單晶硅材料的研發和生產，需要合理設計加工環節的工藝流程，同時也需要更先進的加工設備。
通過刻蝕用單晶硅材料在全球半導體產業鏈中「見縫插針」的神工股份，已經擁有了穩定的基本盤。向晶元用單晶硅材料賽道進發，既是對創業初心的回歸，更是應對下游需求變化的戰略調整，有望再一次驅動神工股份的強勁增長。材料是工業之母，隨著更多關鍵材料和設備的突破，中國終將在全球半導體產業鏈中揚眉吐氣。
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