证券研究报告·行业研究· 专用设备 硅片设备 行业 专题报告 1 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Main 大硅片亟待国产化，蓝海板块迎风而上 增持 （ 维持 ） 投资要点 光伏级向半导体级拓展是晶硅生长设备厂的成长之路 硅片是 光伏 和 半导体的上游重要材料， 主要区别在于 半导体对于硅片的 纯净度要求 更高， 由光伏向半导体渗透是硅片厂及硅片设备厂的成长之路。晶盛机电与连城数控是国内领先的 晶硅 生长设备商，均从光伏级硅片设备向半导体级硅片设备突破。 内生 （晶盛） ： 随着晶盛机电对单晶炉持续的研发投入， 2018 年，晶盛机电新签半导体设备订单超过 5 亿元，是 2010年半导体 设备 收入的 25 倍。 外延 （连城） : 通过并购凯克斯，连城数控的业务延申至光伏及半导体单晶炉领域。 光伏平价 +技术迭代，光伏单晶炉需求长期扩张 中国于 2020 年开启光伏平价上网时代，光伏电池行业正式由政策驱动转为经济效益驱动， 我们 预计 2020 年国内新增装机恢复高速增长 。 目前已披露 2020-2022 年国产光伏厂 商扩产计划已达 150GW， 根据测算， 我们 预计 2020-2022 年，光伏单晶炉需求将达到 313 亿元，迎来需求爆发期。 技术迭代推动设备行业持续景气： 大尺寸硅片降本增效效果明显，代表未来发展方向，而设备端代际差异无法消除，将显著拉动硅片厂对大尺寸单晶炉的设备投资。 未来随着 12 寸大硅片的渗透率提升，核心 硅片 设备商将会 充分 受益。 半导体大硅片亟待国产化，龙头设备厂有望受益下游需求爆发 在摩尔定律的影响下，半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展。 目前，市场中 12 英寸 和 8 英寸 硅片合计占比接近 90%。 但 中国大陆的半导体硅片企业主要生产 6 英寸及以下的硅片，仅有少数几家企业具有 8 英寸硅片的生产能力， 12 英寸大硅片对进口依赖度高 。 瓦森纳协议新增对 12 英寸大硅片的出口管制，大硅片国产化刻不容缓 ，而设备国产化是其中的关键一环。 目前 8 寸设备已多数实现国产化，而瓦森纳协议的重点管制对象 12寸级别的硅片设备，以晶盛机电为首的国产设备商仍在验证中。 未来随着半导体硅片的国产化加速，我们认为国内 率先通过验证的 设备厂商有望充分受益 。 晶硅生长设备行业优质公司对比：晶盛机电 VS 连城数控 从规模上来看， 二者的营收和利润均保持高速增长 。 2019 年，晶盛营收31 亿元，为连城的 3 倍；晶盛归母净利为 6.4 亿元，为连城的 4 倍。 从盈利能力上来看 ，二者毛利率、净利率分别约为 35%和 20%，与行业整体保持一致 。 从技术上来看， 晶盛机电研发投入 占比及技术人员占比均处于高位，分别为 6%和 26%。 从客户结构上来看， 晶盛机电 第一大客户 中环股份贡献了 56%的收入，相比于 2018 年的 69%下降了 13pct， 客户 向 多元化发展 。 投资建议 ： 重点推荐大硅片设备龙头 【晶盛机电】 ，已具备 8 寸线 80%整线以及 12 寸单晶炉供应能力，大硅片国产化浪潮 下最为受益 。 此外建议关注 【连城数控】 【沪硅产业】【中环股份】【神工股份】 。 风险提示： 设备和材料国产化不及预期；下游扩产进度不及预期 。 Table_PicQuote 行业走势 Table_Report 相关研究 1、 晶盛机电： 中环半导体大硅片项目进展顺利，看好核心设备商订单加速 2020-07-15 2、 光伏 设备行业： 大硅片管制加强，国产设备和材料供应商有望崛起 2020-05-31 Table_Author 2020 年 08 月 17 日 证券分析师 陈显帆 执业证号： S0600515090001 021-60199769 chenxfdwzq 证券分析师 周尔双 执业证号： S0600515110002 021-60199784 zhouershdwzq 表 1： 重点 公司估值 代码 公司 总市值 (亿元 ) 收盘价（元） 归母净利润（亿元） PE 投资评级 2020E 2021E 2022E 2020E 2021E 2022E 300316 晶盛机电 324.98 25.30 8.73 11.87 15.96 37.2 27.4 20.4 买入 835368 连城数控 74.68 64.75 1.68 2.29 2.71 44.5 32.6 27.6 资料来源： Wind， 东吴证券研究所 （数据截至 2020 年 8 月 17 日，连城数控为 wind 一致预测） -12%0%12%23%35%47%2019-08 2019-12 2020-04专用设备 沪深 3002 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Yemei 行业专题报告 内容目录 1. 光伏级向半导体级拓展是晶硅生长设备厂的成长之路 . 5 1.1. 半导体硅片对于纯净度的要求高于光伏硅片 . 5 1.2. 内生：晶盛机电横跨光伏级、半导体级硅单晶生长设备领域 . 5 1.3. 外延：连城数控从光伏硅片设备向半导体单晶炉布局 . 7 2. 光伏平价 +技术迭代，光伏单晶炉需求长期扩张 . 9 2.1. 下游光伏硅片厂迎来扩产潮，设备需求旺盛 . 9 2.2. 大尺寸硅片是未来发展方向，技术迭代拉长设备景气周期 . 10 3. 半导体大硅片亟待国产化，龙头设备厂有望受益下游需求爆发 . 12 3.1. 硅片是半导体行业最重要的基础材料，下游需求日益增长 . 12 3.2. 半导体硅片向大尺寸发展，先进制程推动硅片产能需求高速增长 . 13 3.3. 管制措施下倒逼半导体大硅片国产化，其中设备是关键 . 15 4. 晶硅生长设备行业优质公司对比：晶盛机电 VS 连城数控 . 18 4.1. 业绩规模：龙一晶盛 &龙二连城均具备高增长能力 . 18 4.2. 盈 利能力：晶盛与连城净利率均保持在 20%左右 . 19 4.3. 技术 : 晶盛机电的研发投入十分突出，技术实力强 . 19 4.4. 大客户：晶盛机电逐渐降低对中环的依赖度，客户向多元化发展 . 20 4.5. 营运能力：晶盛机电回款能力持续优化 . 21 4.6. 产能：晶盛机电产能扩张不断加速，固定资产高速增长 . 21 5. 投资建议 . 22 6. 风险提示 . 22 3 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Yemei 行业专题报告 图表目录 图 1：半导体级硅片 . 5 图 2：中环 M12 光伏硅片 . 5 图 3：晶盛机电早期收入主要来自光伏级硅单晶生长设备 . 6 图 4：晶盛机电在 半导体设备业务不断投入研发并实现突破 . 6 图 5：连城数控通过并购凯克斯，从光伏硅片设备向半导体硅片设备扩展 . 7 图 6：单晶炉业务逐渐成为连城数控的主要收入来源（单位：亿元） . 7 图 7：连城数控光伏级单晶炉 . 8 图 8：连城数控半导体级单晶炉 . 8 图 9：连城数控半导体级单晶炉拓展进程不及预期 . 8 图 10： 2009-2019 年，全球光伏新增装机量 CAGR 为 31% . 9 图 11： 2020 年，中国光伏新增装机量迎来新拐点 . 9 图 12：光伏硅片尺寸发展历程 . 11 图 13：大尺寸硅片是未来发展方向 . 11 图 14：中环 210 大硅片带来更高效率 . 11 图 15：龙头组件厂跟进大尺寸硅片布局 . 12 图 16： 2019 年，半导体材料市场中硅片占比 37% . 12 图 17：下游应用 市场扩张拉动硅片需求 . 12 图 18： 2016-2018 年全球半导体硅片销售金额 CAGR 达 25.65%。 . 13 图 19： 中国大陆市场增速远高于全球 . 13 图 20：摩尔定律推动硅片直径不断增大 . 14 图 21： 12 寸硅片的可使用面积超过 8 寸硅片两倍以上 . 14 图 22：大硅片成 主流趋势， 12 英寸硅片和 8 英寸硅片占比约 90% . 14 图 23： 8 英寸硅晶圆需求结构 . 15 图 24： 12 英寸硅晶圆需求结构 . 15 图 25： 2018 年硅片市场竞争格局 主要被国外龙头占据 . 16 图 26： 2019 年底，国内主要硅片企业 8 英寸硅片产能统计（万片 /月） . 16 图 27：目前国内主要硅片企业 12 英寸硅片产能统计（万片 /月） . 17 图 28： 2019 年，晶盛机电营收为 31 亿元，为连城数控 3 倍（单位：亿元） . 18 图 29： 2019 年，晶盛机电归母净利润为 6.4 亿元，为连城数控 4 倍（单位：亿元） . 18 图 30：晶盛与连城的盈利能力趋于一致， 2019 年毛、净利率分别约为 35%和 20% . 19 图 31：晶盛与连城的晶硅生长设备毛利率趋于一致， 2019 年约为 38% . 19 图 32：晶盛机电研发投入占比高于连城数控（单位：百万） . 19 图 33：晶盛机电技术人员占比高于连城数控 . 19 图 34： 2017-2019 年，晶盛机电获得的政府补助高于连城数控（单位：百万元） . 20 图 35： 2017-2019 年，连城数控前五大客户收入占比均高于 80% . 20 图 36： 2019 年，隆基为连城数控贡献 68%的收入 . 21 图 37： 2019 年，中环股份为晶盛机电贡献 56%的收入 . 21 图 38：相比于晶盛，连城的存货周转天数更加稳定（ 250 天） . 21 图 39：晶盛机电应收账款周转天数处于下降态势 . 21 图 40：晶盛机电固定资产高速增长（单位：亿元） . 22 4 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Yemei 行业专题报告 表 1：重点公司估值 . 1 表 2：半导体硅片与光伏硅片的主要区别是纯度要求 . 5 表 3：隆基 +中环 +晶 科 +上机启动晶片扩产潮 . 10 表 4： 目前 8 寸设备已基本实现国产化， 12 寸设备仍逐步突破验证中 . 17 5 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Yemei 行业专题报告 1. 光伏级向半导体级拓展是晶硅生长设备厂的成长之路 1.1. 半导体硅片对于纯净度的要求高于光伏硅片 硅片是半导体和光伏的上游重要材料，光伏硅片和半导体硅片的主要区别在于纯净度要求不同。 光伏级硅片纯度要达到“ 6-8 个 9”，即 99.999999%；而半导体级硅片纯度要达到“ 9-11 个 9”，即 99.99999999999%，区熔级（ FZ）半导体单晶硅更是要达到“ 12个 9”以上的高纯度级别。另外，由形状不同、制作工艺不同而衍生出来的相关设备不同的问题较为容易解决， 因此光伏级硅片和半导体级硅片 的 主要差异集中在纯净度上，半导体级别硅片 可以理解为 要求更高的光伏硅片。 由于材料、工艺的相近， 由光伏向半导体 渗透 是硅片 厂 及硅片设备厂的成长 之路 。 图 1： 半导体级硅片 图 2：中环 M12 光伏硅片 数据来源： 半导体行业观察， 东吴证券研究所 数据来源： 中国能源网， 东吴证券研究所 表 2： 半导体硅片与光伏硅片的主要区别是纯度要求 原料类型 纯度级别 主流规格 形态 工艺 光伏硅片 单晶硅 /多晶硅 6-8 个 9 166， 18X， 210 方形 拉晶后经历切片、研磨、刻 蚀、外延、键合、清洗等 半导体硅片 单晶硅 9-11 个 9，区熔级要求 12 个 9 以上 6 寸， 8 寸， 12 寸 圆形 拉晶后经历磨圆、切片、倒角、抛光、清洗等步骤，外延片 是半导体硅片独有的工艺 数据来源： SEMI 等， 东吴证券研究所 1.2. 内生： 晶盛机电横跨光伏 级 、半导体 级硅单晶生长设备领域 在主营业务 晶体硅生长设备 方面：晶盛机电从半导体级 硅片 设备开始尝试，但初期实际形成收入 的业务 主要来自光伏级 硅片设备 。 （ 1） 晶盛机电 成立初期就开始研发半导体 硅片设备 ： 2007 年，晶盛机电实现公司首台、也是国内首台直拉式单晶硅生长炉的生产，并销售给有研半导体。 2009 年，公司获得国 家科技重大专项 “ 硅材料设备应用工程 ”6 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Yemei 行业专题报告 项目下 “ 300mm 硅单晶 直拉 生长装备的开发”课题 ， 开始 涉足研发 12 寸大硅片设备。（ 2）但 公司 早期收入来源主要是光伏级 硅片 设备 ： 2008-2010 年，光伏级硅单晶生长设备收入占比平均约为 78%，半导体级硅单晶生长设备收入占比平均约 8%。 图 3：晶盛机电早期收入 主要来自 光伏级硅单晶 生长设备 数据来源： 晶盛机电公告， 东吴证券研究所 晶盛机电 的 半导体 级 单晶炉 在技术上实现 不断突破。 2015 年，晶盛机电“ 300mm硅单晶直拉生长装备的开发 ”课题通过国家验收； 2017 年，“ 8 英寸区熔硅单晶炉国产设备研制 ”课题通过国家验收。目前，晶盛机电十二寸单晶炉已实现销售，八寸单晶炉已基本实现国产替代。 随着晶盛机电对单晶炉持续的研发投入，半导体设备业务的收入占比逐渐提升。 2018 年，晶盛机电新签半导体设备订单超过 5 亿元，是 2010 年半导体收入的 25 倍。 图 4：晶盛机电 在 半导体设备业务不断 投入 研发 并实现突破 数据来源：晶盛机电招股说明书、公告，东吴证券研究所 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2008 2009 2010半导体级硅生长设备 光伏级硅生长设备 其他光伏级硅生长设备 收入占比平均： 78%半导体级 硅生长设备 收入 占比平均： 8%7 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Yemei 行业专题报告 1.3. 外延：连城数控从光伏硅片设备向半导体单晶炉布局 连城数控的发展模式 也是 从光伏 硅片设备切入，逐渐 布局半导体 硅片设备 。 2008 年，连城数控开始销售单晶切方机并打入光伏硅片设备行业，此后又相继研发出切片机、插片机、清洗机等光伏硅片设备。 2013 年，公司并购凯克斯（ KAYEX）单晶炉事业部，并 获得凯克斯全部知识产权、商标和 18 项技术专利 。 通过并购 凯克斯 ，连城数控 的业务延申至光伏及半导体 单晶炉 领域 。 图 5： 连城数控 通过并购凯克斯， 从光伏 硅片 设备向半导体 硅片 设备扩展 数据来源： 连城数控招股说明书， 东吴证券研究所 连城数控 并购 凯克斯 （ KAYEX），以外延的方式 进入到单晶炉行业。 在 2013 年收购 凯克斯以前，连城数控在单晶炉方面没有经验； 2014 年，连城数控的单晶炉业务首次实现收入； 近几年 单晶炉业务成为连城数控的主要收入来源， 2019 年连城数控 47%的收入来自单晶炉，且该业务 2017-2019 年 毛利率保持在 35%以上。 图 6：单晶炉业务逐渐成为连城数控的主要收入来源（单位：亿元） 数据来源： wind， 东吴证券研究所 8 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Yemei 行业专题报告 图 7： 连城数控光伏级单晶炉 图 8： 连城数控半导体级单晶炉 数据来源：美国连城官网，东吴证券研究所 数据来源：连城数控官网，东吴证券研究所 大客户 隆基放弃半导体级硅片事业，连城数控 的 半导体 单晶炉拓展低于预期 。 晶盛机电的第一大客户 中环股份同时涉足光伏和半导体硅片制造 领域 ， 相比之下， 连城数控的第一大客户 隆基股份则在 2014 年宣布放弃半导体事业部，因此连城数控的半导体级单晶炉主要面向小客户，并未绑定大型硅片厂商 。 2019 年，连城数控半导体单晶炉收入为 1650 万元，仅占其单晶炉业务收入的 4.2%， 与晶盛机电 半导体设备业务 相比，无论是体量还是营收占比都尚有发展空间。 图 9：连城数控半导体级单晶炉拓展进程不及预期 数据来源：连城数控招股说明书，东吴证券研究所 9 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Yemei 行业专题报告 2. 光伏平价 +技术迭代，光伏单晶炉需求长期扩张 2.1. 下游光伏硅片厂迎来扩产潮，设备需求旺盛 全球光伏行业近十年来高速发展。 2019 年全球光伏新增装机量达 115GWh，2009-2019 年 CAGR 为 31%。在基数不断变大的情况下，过去 5 年新增装机依然保持较高增速，行业仍处于快速成长 期 。 图 10： 2009-2019 年，全球光伏新增装机量 CAGR 为 31% 数据来源：北极星太阳能光伏网，东吴证券研究所 2020 年中国光伏景气超预期，光伏平价下重启新增长。 531 光伏新政使近两年国内光伏行业有所波动，但不改行业整体向上趋势。 国内新增装机量从 2012 年的 4.5GW 开始高速增长， 2017 年达到高峰，为 53GW， 2012-2017 年 CAGR 达 64%。 受 531 新政影响， 2018 和 2019 年， 我国光伏发电新增装机量 分别 为 44GW 和 30GW，连续两年下降。2020 年，我国开启光伏平价上网时代， 光伏电池行业 正式 由政策驱动 转为经济效益驱动，需求更加 刚性 。 2020 年 8 月初，发改委宣布光伏新装机量已达 33GW，已超过 2019 全年新增装机 量， 我们 预计 2020 年国内新增装机恢复高速增长 。 图 11： 2020 年，中国光伏新增装机量迎来新拐点 数据来源：北极星太阳能光伏网，东吴证券研究所 10 / 23 东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分 Table_Yemei 行业专题报告 下游光伏硅片的新产能周期逻辑不受疫情影响持续兑现。 据统计，目前已披露2020-2022 年国产光伏厂商扩产计划已达 150GW。 我们假设 ： 1）随着大口径光伏硅片主流化，单晶炉均价稳步上升； 2）随着生产工艺提高，单 GW 所需单晶炉数量缓慢下降。 根据测算， 我们 预计 2020-2022 年，光伏单晶炉需求将达到 313 亿元，迎来需求爆发期。 表 3：隆基 +中环 +晶科 +上机启动晶片扩产潮 单晶硅片产能统计（ GW) 2018 2019 2020E 2021E 2022E 隆基股份 28 45 65 85 100 中环股份（新增25GW） 23 30 40 48 56 保利协鑫 2 2 2 2 2 晶龙 /晶澳（新增20GW） 5 8.4 14 24 34 晶科能源（新增25GW） 6 11.5 16 24 31 锦州阳光 1 3.7 3.7 3.7 3.7 阿特斯 1 2 2 2 2 卡姆丹克 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 台湾友达 1 1 1 1 1 韩华凯恩 1 1 1 1 1 京运通 3 7 11 15 上机数控 1.5 5 9 13 合计 68.5 109.6 157.2 211.2 259.2 新增合计 (GW) 28 41 48 54 48 单 GW对应单晶炉数量 116 114 112 110 108 单晶炉单价（万元） 160 170 180 190 200 对应单晶炉需求（亿元） 79.5 96.8 112.9 103.7 数据来源：各公司公告，东吴证券研究所 备注：单 GW 所需单晶炉数由隆基、中环公开数据测算得出。单晶炉单价采用晶盛机电口径，因为连城数控只出售炉体，隆基需外购热场，所以连城数控的单晶炉价格偏低，无法代表整机价格情况。 2.2. 大尺寸硅片是未来发展方向，技术迭代拉长设备景气周期 大尺寸化是光伏硅片历史发展进程，技术迭代要求下推动设备 行业 持续景气 。 早期光伏硅片尺寸标准主要源自半导体硅片行业，主要经历三个阶段： 1981-2012 年：以100mm、 125mm 为主； 2012-2018 年：以 156mm（ M0）、 156.75mm（ M2）为主 ； 2013年底，隆基、中环、晶龙、阳光能源、卡姆丹克五个主要厂家牵头统一了标准 M1 和