自从我们转型进入“科技升级”战略以来，半导体一直都是重中之重。

科技含量越高的体现就是“硅基物体”的智商越来越高，原本没有自我意识的物品，需要给它装上一个大脑。

有了大脑这个载体，未来很长一段时间的重点，就是让这个大脑变得更聪明。

而半导体就是大脑的核心，所以未来科技文明的巅峰，一定是发生在半导体身上，可能是几十年，也可能是几百年。

为什么一定是半导体呢？

一个人的身体再残破，只要脑袋足够强大，也足以笑傲众生，比如霍金就是典型例子。

相反不管身体有多发达，只要脑袋不行，也会沦为鱼肉，比如人类以外的动物。

所以半导体的未来，是星辰大海，是无垠宇宙。

上一篇我梳理了整个半导体产业链，讲清楚了一块小小的芯片是怎么生产出来的，也讲了非常多各领域的代表性企业，后面会深度分析几家国内优秀的半导体公司。

第一家就讲鼎鼎有名的“北方华创”。

一、公司

北方华创处于半导体产业链上游，在设备领域，除了光刻机和CMP抛光设备之外，其他的几乎都有布局。

所以可以说是我们半导体产业的先行者，遥遥领先的绝对龙头。

正如北方华创副总经理“文东”说的：

“一代技术依赖一代工艺，一代工艺依赖一代装备。”

我们平时讨论得最多的，都是某某芯片怎么样，多少纳米的制程，什么样的性能等等这些问题。

其实这只是结果，芯片的优劣由三大因素决定，设备、材料和工艺，材料完全是另外一个领域，而工艺是依赖设备的。

所以半导体行业终究还是取决于设备，一台光刻机就卡得让我们非常难受。

北方华创本身有很好的基因，当年由“七星电子”和“北方微电子”组合而成。

七星电子业是重组来的，承接了曾经的700厂、706厂、707厂、718厂、797厂和798厂，看这数字就知道是怎么回事。

至于北方微电子业很有背景，由清华大学、北京大学和中科院组成的，实力非常强。

2016年的时候，“七星电子”和“北方微电子”就组成了现在的北方华创。

也正是因为有这么好的底子，芯片制造过程中需要用到的10大核心设备，分别是“单晶炉、氧化炉、光刻机、涂胶显影、离子注入、薄膜沉积、CMP抛光、刻蚀、清洗”，刚说了除了光刻机和CMP抛光之外的其他8大设备，北方华创全都有。

光刻机虽然还没有传出官方消息，我猜公司应该是在研发的，因为中科院正在研究，双方可能有合作。

至于CMP抛光设备不知道为什么没有涉足，可能是考虑到材料问题。

上图就是抛光的示意图，在抛光过程中需要用到研磨液这个化学溶剂，还有抛光垫不停的研磨，这两个东西都属于高频消耗品。

设备本身就很有难度，加上材料的制约，可能是北方华创没有涉足的原因。

虽然国内的“华海清科”相对来说还行，但是和国外巨头完全没法比，现在全球90%以上的市场都被应用材料（AMAT）和荏原（Ebara）这两家公司拿走了。

虽然其他设备北方华创都在研究，但是目前还是只有单晶炉和氧化炉拿得出手，其他设备相比国际巨头，还是有一定差距。

但是有差距就意味着还有很大的国产替代空间，这就是成长性。

当然难度也是非常大的，我们的半导体发展时间，也就是近20年的事情，远没法和发达国家比。

他们领先优势最大的好处就是每年投入巨额的研发费用，来保持技术的先进性。

比如“应用材料”在多个设备领域都非常强，他每年的研发费用占营收的比例非常大，北方华创二十几个亿的研发费用，只是人家的零头。

这很无奈，只能勒紧裤腰带咬着牙慢慢追，进步也还是非常大的，业绩增长这么快就是证据。

这是一个此消彼长的过程，应用材料去年营收265亿美元，差不多是北方华创的8倍左右。

如上图所示，我们就贡献了129亿美元，占比将近一半，今年一季度已经超过50%了。

这可都是潜在市场空间啊，由于我们的各项成本比较低，北方华创目前的毛利率并不比“应用材料”低多少，未来的业绩很有想象空间。

这既是北方华创的机会，也是他的使命。

作为国内规模最大，产品最全面的龙头公司，某种程度上，甚至可以说是我们半导体设备行业的一根独苗。

所以他必须加倍努力，必须进步，必须为行业做出贡献，这应该也是所有人的期待。

从公司的布局来看，北方华创很明确的说了正在学习“应用材料”，除了自身技术提升之外，未来还会加大“外延整合”的步伐。

现在已经成了一家CVC，将来会围绕半导体设备的上下游、零部件、新材料，还有未来的新技术进行投资，估计公司未来的股权投资可能会有大动作了。

二、业务

北方华创的产品非常多，肯定超过100款了，但是主销产品其实并不多。

比如化学气相沉积（CVD）设备，年报里面说有30余款，累计出货超1000腔，其实大部分销量都非常低，属于定制型产品。

通用型销量比较高的产品有四类，分别是单晶炉、刻蚀设备、薄膜沉积设备和立式炉及清洗设备。

1、单晶炉

单晶炉就是长晶炉，光伏和半导体都要用，国内市场主要被北方华创和晶盛机电这两大巨头所占领。

这就是北方华创的一款单晶生长炉，不过是用于光伏的，用于半导体的单晶炉他官网上只有一个壳子照片，看不出什么，里面结构其实比较类似。

把硅料经过高温之后，就会变成液体状的“熔汤”，装这个熔汤的东西叫“坩埚”，放在设备的下面。

坩埚这个东西是很有技术难度的，而且半导体用的坩埚比光伏用的坩埚要求更高，我们国内的技术还不行，全球绝大部分的市场，都被美国的Momentive、日本的SUMCO JSQ和Shin-Etsu Quartz这三家公司拿走了。

晶盛机电的子公司“美晶新材”就是做坩埚的，不过主要做光伏用的坩埚，去年还申请了分拆单独上市。

装着熔汤的坩埚会持续加热，人后吊一个单晶体在熔汤的上面，这个单晶体有着种子的功能，所以也叫晶种或者籽晶。

看到设备上那根长长的杆子吗，那就是用来吊晶种的，这跟杆子可以可以旋转向上活动。

这个示意图就描绘得很清晰了。

熔汤的温度很高，晶种的温度低很多，所以这种温差就会让熔汤里面的硅料逐渐在晶种周围凝固。

凝固的同时，提拉杆会慢慢地旋转向上提，所以会逐渐形成一根硅棒。

这个过程像是植物的生长，所以就叫“长晶”，设备自然就叫长晶炉，一般生产单晶硅棒也叫单晶炉。

北方华创已经累计销售超过5000台单晶炉，虽然比不上晶盛机电，也是很优秀的。

2、刻蚀设备

刻蚀设备根据材料不同，主要分为多晶、介质和金属刻蚀这三大类型，自从进入300mm晶圆时代后，金属刻蚀慢慢的越来越少，介质刻蚀已经占了一半以上。

上图这个就是北方华创的一款NMC 508RIE介质刻蚀机，技术含量挺高的，采用的是电容耦合等离子体干法刻蚀，售价不便宜。

干法刻蚀要比湿法刻蚀成本高出不少，湿法刻蚀就是浸泡在化学腐蚀液里面，通过反应溶解掉表面的一层材料，很显然精度没那么高，但是成本低。

干法蚀刻是用离子轰击材料表面，让表面的原子和分子离开材料表面，这个精度高，但是成本同样也很高。

北方华创主要就是研究干法刻蚀，官网上的几十款刻蚀设备全都是离子体干法刻蚀机。

可以说半导体的生产过程中，加工最多的就是用刻蚀设备去除特定区域的材料来形成微小的结构和图案。

随着3D集成电路的发展，精度要求越来越高，所以刻蚀设备的地位也越来越重要。

现在刻蚀设备在生产芯片所要用的所有设备里面，投资占比已经高达22%，是最高的了。

现在高精度刻蚀设备主要有三条路线，电感耦合等离子体刻蚀机（ICP）、电容耦合等离子体（CCP）和硅通孔技术（TSV）。

ICP主要用于硅和金属刻蚀，CCP主要用于介质刻蚀，当然有时候也可以通用。

TSV是一种新技术，也是未来的趋势，因为如果要延续摩尔定律，目前来看只能靠它了。

自从集成电路进入3D时代后，芯片开始堆叠起来，怎么让系统的整合度和效能提升起来，就成为了提高芯片性能的关键问题。

TSV技术就是在芯片钻个小洞，从底部把金属填充进去, 然后在晶圆上用蚀刻再钻个孔，用导电材料把孔给填满，就完成了。

这个东西的精度要求非常高，国内也只有北方华创的技术最厉害，当然在国际上目前也还没有优势。

北方华创主要还是做ICP，，累计出货已经超过3200腔，CCP才卖了100腔，至于TSV的话，在国内不管哪方面都是领先的，但是用得起这个设备的公司，多数会选择进口。

所以北方华创2023年的刻蚀设备虽然增长不错，也才贡献了60亿的收入，市场潜力还非常大。

3、薄膜沉积设备

薄膜沉积设备的地位略微比刻蚀设备低一点点，低1%，它占所有设备资本开支的21%。

蚀刻之后，电路图终于是永久性的留在了晶圆上面，但仅仅还只是一张图纸，完整的电路是需要众多的元器件组成的，比如常见的电容、电阻、晶体管等等。

可是芯片是很小一块，不可能把普通元器件直接装上去。

所以芯片的元器件非常薄，在微米级别甚至纳米级别，所以叫薄膜，像我们手机贴膜一样，把它给贴到芯片上。

这个过程就叫“薄膜沉积”，沉积的方式挺多的，用设备贴上去就叫物理沉积（PVD），一般是把各种金属材料用激射的方式喷上去。

还有用化学物质长出来也行，就叫化学气相沉积（CVD），把物质进行化学反应，就会生成元器件薄膜。

还有原子层沉积（ALD），这个就高深了。

现在全球范围内做化学气相沉积（CVD）设备的公司多一些，因为应用范围更广，主要集中在美、日、德、韩。

我们国内也有不少，北方华创肯定少不了，还有中微公司、拓荆科技、微导纳米、中晟光电等等。

这些公司的规模其实都不大，但是估值都非常高。

北方华创是国内最早做PVD的，从2008年开始已经16年了。

PVD的价格比CVD要高不少，但是效率更高，而且还没有尾气排放，一般不缺钱的就会用PVD，想降低资本开支的就用CVD。

但是PVD对精度控制要求很高，北方华创目前还远远没法和美国的“应用材料”相比，现在全球90%左右的市场份额都被他拿走了。

不过在国内表现还是不错的，现在累计出货量已经超过3500腔。

CVD虽然便宜一些，但其实“绕镀性”很好，可以简单的理解为镀膜效果更好，只是容易产生杂质。

现在北方华创也有30多款CVD，上图就是其中之一，销量远远比不上PVD，现在累计出货量刚超过1000腔。

2023年北方华创的薄膜沉积设备同样也是贡献了60亿的收入，未来这一块是可能会加速增长的。

还有立式炉及清洗设备就不讲了，虽然去年贡献了30亿的收入，但是销量不高。立式炉累计卖了700台，清洗设备累计卖了1200台。

三、业绩

上周我写了一篇《一篇文章看懂半导体产业链》的文章，详细讲述了半导体的生产过程，还有产业链中的诸多优秀企业。

再结合北方华创的业务表现，他的业绩和未来潜力，其实就很容易理解了。

这是北方华创近几年的营收趋势，每年的增长速度都在50%以上，算是很快的。

今年一季度营收59亿，依然是同比增长51%。

我们的半导体起步很晚，到现在为止依然还有大量设备依赖进口，所以国内企业只要有所突破，国产替代就会带来很好的业绩。

北方华创这些的技术在持续突破，已经在多个领域都做得很不错，虽然离国际龙头还有差距，但是满足部分需求是没问题的。

很明显这个趋势还会一直延续，半导体设备行业那么大市场份额，北方华创现在一年的营收也才两百多亿，还有很大的提升空间。

由于是国内领先，所以不但增收增利，利润的增速还远远高于营收。

前几年的归母净利润是翻倍式增长的，2023年降下来了，归母净利润39亿，同比增长66%，不过今年一季度归母净利润11亿，同比再次大增90%。

这种高科技公司，也应该让他保持较高的利润才对，因为研发投入太大了。

上图是北方华创近五年的研发费用，增长速度也很快，2023年的研发费用就近25亿。

虽然相比净利润来说，已经很舍得花钱做研发了，但是相比于营收来说，占比只有11%其实不算高。

原因也很简单，暂时相对国际巨头来说，北方华创的竞争力还是有限，大量业务都集中在中低端设备上，所以即便是国内龙头，赚钱也没那么容易。

这几年一直都是40%左右的毛利率，其实对于设备制造企业来说，并不算高，所以北方华创还要努力继续往高端突破才行。

净利率这些年倒是一直在提升，今年一季度已经有19%的净利率了。

主要是作为龙头企业，不需要太多的销售费用，相比两百多亿的营收来说，10个多亿的销售费用，算是还好的。

至于财务费用，因为有息负债比较低，账上还有一百多亿的货币资金，所以这几年财务费用都是负的。

现在北方华创几乎没有短期借款，今年一季度才400万，可以忽略不计，长期借款也才58个亿，这得益于公司非常强的造血能力。

但是设备行业的“长验收周期”这个特殊性，让快速扩张的北方华创现金流有点压力。

现在的经营现金流净额总算是归正了。

其实公司的经营现金流入一直都是在增长的，但是现金流出增长的速度同样不慢。

客户采购设备会预付定金，如果订单过多，结款不及时的话，公司采购原材料就会垫资，所以导致经营现金流净额为负。

这种情况随着公司规模的扩大，就会慢慢弱化结款周期问题。

公司的合同负债依然还在逐年增长，虽然增速慢下来了，但是今年一季度的合同负债高达92.5亿，已经接近半年的营收了，订单非常充足。

从去年和今年一季度的现金流状况来看，现在基本上已经在业绩和现金流中间达到平衡了。

但仅仅是平衡还不够，因为公司处于快速发展期，每年的资本开支会消耗掉大量现金流。

现在公司的投资活动现金流每年都是净流出，比如2023年的投资活动现金流净额就近-21亿。

今年一季度是大幅度降低了的，后面几个月会不会增长还不确定。

我觉得应该是会增长的，先不说扩产的问题，前面第一部分就说了，北方华创现在已经成了一家CVC，未来会围绕半导体产业去进行外延式投资，向“应用材料”公司学习。

具体什么时候开始执行还不确定，今年总归要开始布局了吧，这也是成为平台型企业的必经之路。

所以去年和今年的现金流虽然已经回正，但是压力也依然还有，需要更好的业绩来支撑才行。

四、总结

北方华创一定程度上就代表了我们的半导体上游产业，是必须要突破的板块，所以可以说身负重任。

从这些年的发展轨迹来看，也确实没让人失望，正在稳步前进。

虽然很多方面距离国际巨头还比较远，但是只要一直这么努力追下去，未来是一定能追上的。

在这个过程中，公司会源源不断享受国产替代的红利。

即便国际巨头想采取降价打压的方式，高层也一定会一定程度的保护。

可能这也是北方华创一直享受高估值的原因。

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