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                    鄭州華晶金剛石股份有限公司

                    擬投資2.63億元擴產大單晶金剛石!國機精工依托超硬材料行業,多方位布局金剛石功能應用,助力我國半導體國產化進程

                    關鍵詞 國機精工|2022-09-07 09:08:54|來源 Carbontech
                    摘要 9月5日,國機精工發布公告,公司全資子公司鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司(簡稱“三磨所”)擬投資新型高功率MPCVD法大單晶金剛石項目(二期),建設年產5萬片超高導熱單晶/多晶金剛...

                           9月5日,國機精工發布公告,公司全資子公司鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司(簡稱“三磨所”)擬投資新型高功率MPCVD法大單晶金剛石項目(二期),建設年產5萬片超高導熱單晶/多晶金剛石材料生產線和年產60萬片高品級大單晶金剛石生產線各一條,項目設計總產能為65萬片/年。該項目總投資估算2.63億元(稅后),其中固定資產投資估算2.55億元。

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                           據了解,國機精工成立于2013年,擁有軸研所和三磨所兩大國家級研究所。公司隸屬于中國機械工業集團有限公司(國機集團)。公司核心企業有三家,分別是鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司(以下簡稱“三磨所”)、洛陽軸承研究所有限公司(以下簡稱“軸研所”)和中國機械工業國機合作有限公司(以下簡稱“中機合作”)。國機精工前身是軸研科技,主營軍品軸承業務,2017年,三磨所和中機合作注入后,業務擴展至超硬材料及制品和貿易領域,2020年正式更名為“國機精工”。其中,三磨所是我國超硬材料行業的開創者和引領者。軸研所是我國航天特種軸承的龍頭。

                          (1)三磨所是我國超硬材料行業的開創者和引領者

                           磨料磨具業務運營主體為子公司鄭州鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司(以下簡稱“三磨所”)。1963年研制成功我國第一顆人造金剛石,有幾十年的技術沉淀。主要產品有V-CBN磨曲軸/凸輪軸砂輪、半導體封裝用超薄切割砂輪和劃片刀、鍛造六面頂壓機、CVD培育鉆石、金剛石復合片(子公司新亞生產)等。公司針對半導體、汽車、LED、光伏、培育鉆石、工具等行業開發出一系列“高、精、尖、?!钡某膊牧现破泛蛯S迷O備,突破多項關鍵技術,打破了國際市場對磨料磨具的技術封鎖。三磨所研制了一些列填補國內空白的超硬材料制品和專用設備。

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                          (2)軸研所是我國航天特種軸承的龍頭

                           軸承業務運營主體為子公司洛陽軸承研究所有限公司(以下簡稱“軸研所所”),具備批量生產內徑0.6毫米至外徑7.1米的各種類型軸承產品和組件。主要產品為以航天軸承為代表的特種軸承、精密機床軸承、重型機械用大型(特大型)軸承(如風電軸承、盾構機軸承)、機床用電主軸等。中國載人航天八大系統,軸研所參與了七大系統的特種軸承研制。公司聯營企業中浙高鐵培育的軌道交通軸承業務,產品處于研發階段。

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                           主營業務:磨料磨具、軸承和貿易及工程三大板

                           目前國機精工主營業務包括磨料磨具、軸承和貿易及工程承包三大板塊,2021年營收占比27%、23%和48%。其中,磨料磨具和軸承是公司的核心業務,是公司利潤的主要來源,2021年分別貢獻了44%和38%的毛利,毛利率34%、35%。貿易及工程承包毛利率僅5%。

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                           2022年上半年凈利潤1.36億元 同比增長8.06%

                           2022年上半年,該公司實現營業總收入19.81億元,同比增長18.75%;歸母凈利潤1.36億元,同比增長8.06%;扣非凈利潤1.10億元,同比增長0.57%;經營活動產生的現金流量凈額為1.53億元,上年同期為-285.48萬元;報告期內,國機精工基本每股收益為0.261元,加權平均凈資產收益率為4.62%。

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                           多方位布局金剛石功能應用領域 

                           目前,國機精工是國內軸承、磨料磨具領域的龍頭企業,業務覆蓋三大賽道,航天軸承、半導體耗材、培育鉆石。其中,培育鉆石領域是新的利潤增長點,涉及業務有兩塊,一塊是用于合成金剛石(培育鉆石)的六面頂壓機,一塊是以MPCVD方式制造的培育鉆石毛坯,目前六面頂壓機產能約為200-300臺,計劃2022年底產能實現400-450臺,MPCVD設備目前有100多臺,其中10多臺用于研發,90多臺用于生產。

                           2018年,國機精工配套募集資金投向新型高功率MPCVD法大單晶金剛石項目(一期),截止今年6月末,該項目已經實施完畢,具備了年產30萬片MPCVD法大單晶金剛石的能力。新型高功率MPCVD法大單晶金剛石項目(二期)是一期項目的延續及深化,公告顯示,該項目建設期18個月,建成后將進一步擴大MPCVD法大單晶金剛石的生產能力。國機精工稱,該項目的實施有利于提升主營業務的盈利能力,擴大MPCVD法大單晶金剛石的生產能力,同時進一步探索金剛石在光學、熱力學以及半導體等領域的功能化應用,增強企業核心競爭力。

                           一、培育鉆石藍??臻g,三磨所設備+產品雙輪驅動

                           低價格+消費理念變革促培育鉆石行業崛起:天然鉆石不斷減產,其高人工成本及環境污染成本對后續持續開采產生較大負面影響;隨著人均可支配收入的提高、鉆石價值認知和購買偏好形成,千禧一代+Z世代逐步成長為鉆石消費主力,他們對鉆石飾品的日?;枨?、悅己需求等更能代表鉆石珠寶消費的趨勢,催生珠寶首飾市場蓬勃發展。

                           培育鉆石,作為科技產物,延續鉆石的魅力,完美詮釋科技產物之光,貫徹可持續、環保理念,響應國家碳中和政策,同時結合時尚,在科技時尚圈綻放閃耀光芒。同時,隨著寶石級培育鉆石技術突破,培育鉆石行業逐步崛起,勢不可擋,將迎來前所未有的爆發期。目前,培育鉆石產業鏈可以分為三大環節:(1)上游培育鉆石原石制造、(2)中游加工打磨、(3)下游終端零售。

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                           目前,培育鉆石產業鏈呈現上游看中國、中游看印度、下游看美國的格局。在上游,中國基本壟斷了全球寶石級(大顆粒)培育鉆石原石制造的90%以上,毛利率超60-70%;在中游,印度占據全球約95%鉆石打磨加工市場份額,毛利率約10-15%;在下游,美國是全球培育鉆石飾品主要消費地區,消費全球超80%培育鉆石零售產品,終端零售毛利率超60-70%。貝恩數據統計顯示,近幾年培育鉆石的市場滲透率快速提升。2020年到2021年,全球培育鉆滲透率從5.9%增長至8%,預計至2025年全球培育鉆滲透率將達到15.8%;中國培育鉆滲透率在2020年到2021年從4%增長至6.7%,預計至2025年中國培育鉆滲透率將達到13.8%。

                           二、半導體行業國產化提速,先進封裝擴大增量市場

                           全球集成電路行業第三次產能轉移,我國封測廠商已躋身全球第一梯隊,封測行業有望率先實現全面國產替代;智能手機、物聯網、人工智能、汽車電子等新興市場的快速發展,處理器對小型化、集成化、低功耗方面的需求日益提升,帶動了全球半導體產業的持續增長先進封裝有望擴大封裝增量市場。根據 Yole 預測數據,先進封裝在全球封裝的占比將從 2021 年的 45%,增長到2025 年的 49.4%。2019-2015 年,相比同期整體封裝市場( CAGR=5%)和傳統封裝市場,全球先進封裝市場 CAGR約 8%,增長更為顯著,將成為全球封裝市場的主要增量。國內封測廠商技術水平基本與海外同步,根據 Yole 數據, 2020 年中國大陸先進封裝產值占全球比例從 2015 年的 10.3%提升至 2020 年的 14.8%。 

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                           傳統封裝以插裝、貼裝等平面、 2D 的集成技術為主,隨著處理器對小型化、集成化、低功耗方面的需求日益提升, 以 2.5D/3D 封裝、 SiP(系統級封裝)、 TSV(硅通孔) 為代表的先進封裝技術快速發展。與傳統封裝相比,先進封裝可以提升芯片的功能密
                    度,縮短互聯長度從而優化整體性能和功耗水平,實現系統級封裝。

                           在半導體行業,國機精工超硬材料制品主要應用在芯片封裝環節。芯片產業鏈分為三大領域:電路設計、晶圓制造和芯片封裝測試,芯片封裝測試屬于產業鏈后端流程。封裝指對制造完成的晶圓進行劃片、貼片、鍵合、電鍍等工藝,防止晶圓上的芯片受到物理或化學損壞,增強芯片散熱性能。公司主要相關產品有劃片刀、減薄砂輪、UV膜等。芯片加工領域是該公司目前超硬材料制品應用和開發的重點市場。

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                           三、CVD金剛石不僅僅是珠寶,也是未來半導體+軍工功能材料

                           培育鉆石的火熱,不僅在于珠寶行業,更多應用前景在于高精尖工業領域。近10年世界各國陸續布局第三代、第四代半導體產業與科研,其產業化進程也在快速崛起。目前,碳化硅是發展最成熟的寬禁帶半導體材料,氮化鎵則緊隨其后。與此同時,業界也在積極開發新的寬禁帶半導體材料。金剛石就是俗稱的“金剛鉆”,具有更寬的禁帶寬度,成為國際前沿研究熱點。 

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                           金剛石是一種超寬禁帶半導體材料,其禁帶寬度為5.5 eV,比GaN、SiC等寬禁帶半導體材料還要大。如下表所示,金剛石禁帶寬度是Si的5倍;載流子遷移率也是Si材料的3倍,理論上金剛石的載流子遷移率比現有的寬禁帶半導體材料(GaN、SiC)也要高2倍以上,同時,金剛石在室溫下有極低的本征載流子濃度。并且,除了最高硬度以外,金剛石還具有半導體材料中最高的熱導率,為AlN的7.5倍?;谀透邏?、大射頻、低成本、耐高溫等多重優異性能參數,金剛石被認為是制備下一代高功率、高頻、高溫及低功率損耗電子器件最有希望的材料,被業界譽為“終極半導體”,在半導體散熱片、晶圓制造領域大幅放量、在軍工導彈整流罩、紅外光學窗口、防彈領域有較大應用空間,是目前國內外前沿的研究熱點。目前大尺寸、高純度金剛石制備與摻雜是推動金剛石半導體產業化進程的關鍵!

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                           MPCVD 大單晶金剛石應用有望拓展至功能材料領域。在半導體行業中可用來替代行業中的大功率、高端器件基片材料。 國機精工目前在研的第三代半導體功率器件用超高導熱金剛石材料項目,目標是建立超高導熱金剛石材料的規?;a,實現金剛石散熱片在第三代半導體器件熱管理中成功應用。目前,該項目已于 2021 年完成樣品試制、應用驗證,進入小批試制階段,未來實現規?;a后將開辟更廣闊的市場空間 。

                            產品品類持續擴充和升級,助力我國半導體國產化進程  

                           國機精工依托超硬材料行業的幾十年技術積累,半導體行業應用產品不斷拓展品類。目前在建的募投項目“精密超硬材料磨具產業化基地一期項目”預計 2023 年 6 月建成,該項目產品為 UV 膜, 主要應用在半導體行業晶圓、封裝件等的研磨、切割工序。在研項目覆蓋第三代半導體碳化硅加工工具、功率器件用超高導熱金剛石材料等,有望解決美德日等國對我國半導體芯片加工工具技術封鎖,將金剛石由傳統結構材料引入更廣泛的功能材料領域 。

                    三磨所目前半導體領域研發和募投項目 

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