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         半導體設備供應商 - 應用材料AMAT

2021年12月21日 出處：美股研習社

核心觀點：

1. 半導體設備為半導體產業的基石，是推動積體電路（集成电路）技術創新的引擎，通常半導體設備的研發需要領先半導體製程3年~5年。

2. 半導體設備市場被美日歐壟斷，五家企業集中率（CR5）≥65%，馬太效應推動而不斷提升。由於晶圓代工產能吃緊，大規模擴產之下，產業鏈上游半導體設備明顯受益。應用材料（应用材料）是全球最大的半導體設備商，營收快速增長，營收增速完成V型反轉。

3. 應用材料（应用材料）是全球平台型半導體設備龍頭，致力為客戶提供從單一設備到解決方案的全品項服務，並透過持續高研發投入，保持行業領先地位，且常年在三星、台積電、英特爾等全球領先的IC製造商中占有相當的市場占有率。

4. 半導體系統部門為應用材料（应用材料）的核心業務，也是營收最主要來源，幾乎涵蓋半導體設備的全品項，於PVD、離子佈植（离子注入）和CMP等領域具有絕對壟斷地位。

5. 作為前段（道）製造三大主設備之一，薄膜沉積設備在晶圓產線各項設備中的價值所占比例持穩20%以上，未來市場空間增量較大。而應用材料（应用材料）由薄膜沉積設備起家，2018年其薄膜沉積產品占全球物理氣相沉積（PVD，物理气相沉积）與化學氣相沉積（CVD，化学气相沉积）設備市場占有率分別為85%和30%。

6. EUV微影（光刻）機商用後，晶圓產線對蝕刻（刻蚀）製程的精密度要求依然在提升，蝕刻（刻蚀）設備於晶圓製造仍占有相當的重要性。應用材料（应用材料）、科林研發（泛林、拉姆研究）與東京威力科創（东京电子）三大廠商在薄膜沉積和蝕刻（刻蚀）設備領域均具備壟斷地位，且馬太效應之下趨近寡占格局。

7. 歸功於領先優勢、獨特的產品組合、產品的加速升級，應用材料（应用材料）將持續從提供解決方案中獲益。AGS（應用材料全球服務）成為貢獻營收超過20%的重要部門，且很大一部分的AGS業務收入從隨選服務（按需服务）轉變成長期服務協議形式的訂閱（Subscription）模式。

8. 因為業績指引一般，應用材料（应用材料）短期可能震盪回檔，但從長期來看，解決了零組件供應問題，將在馬太效應下的寡占格局，近兩年半導體設備投資金額的增長，長期服務協議形式之訂閱模式的穩定現金流收入中受益。

         半導體設備為半導體產業的基石，是推動積體電路（集成电路）技術創新的引擎，通常半導體設備的研發需要領先半導體製程3年~5年。半導體設備的技術迭代帶來設備更新需求，同時，設備廠商技術的進步也促成半導體行業發展。據Gartner的資料，積體電路（集成电路）製造設備投資一般占總資本支出的70%~80%，且隨著製程提升，設備投資所占比例也將相對應提高。



         晶圓製造設備在半導體設備總支出中所占比例最大。2020年全球半導體設備銷售金額年增19.15%至712億美元，其中，前中段（道）晶圓製造設備市場規模為613億美元，所占比例86.1%。前段（道）製造三類主設備 - 薄膜沉積設備、蝕刻（刻蚀）機、微影（光刻）機為核心設備，技術難度最大，2020年這三類設備全球市場規模分別為161億美元、128億美元、122億美元，所占比例分別為22.6%、18%、17.1%。



晶圓代工產能吃緊，大規模擴產之下，產業鏈上游半導體設備明顯受益

         5G、IoT、AI、自動駕駛及資料中心（数据中心）伺服器等市場驅使下，又逢疫情催生全球數位化（数字化）趨勢，市場對半導體的需求激增，晶圓代工廠商紛紛擴產，半導體行業進入新一輪的上升週期。位處產業鏈上游的半導體設備，明顯受益於此輪半導體超級週期。據SEMI預估，全球將在2021年、2022年新建29座晶圓廠（2021年增加19座，2022年增加10座），並在2023年~2024年陸續投產。新晶圓廠落地後，會大量採購相關半導體設備用於生產。因此，全球半導體設備投資金額將保持高增長。另外，12月14日SEMI發布《年終整體OEM半導體設備預測報告》，預計2021年全球半導體設備銷售總額年增44.7%至1030億美元，創歷史新高，相較此前預測的953億美元上調了77億美元，2022年全球晶圓廠設備支出將擴大到1140億美元，或實現罕見的連續三年成長。



半導體設備市場被美日歐壟斷，五家企業集中率（CR5）≥65%，馬太效應推動而不斷提升

         美系半導體設備商約占Fab產線50%的市場占有率（薄膜沉積設備、蝕刻（刻蚀）機、微影（光刻）機等），應用材料（应用材料）、科林研發（泛林、拉姆研究）、艾司摩爾（阿斯麦）、科磊都是全球壟斷層級的半導體設備巨頭，在先進製程依舊無可替代。其中，應用材料（应用材料）是全球最大的半導體設備商，半導體超級週期的加持下，營收快速增長，營收增速完成V型反轉。2021財年（FY21）營收年增34%至230.63億美元；淨利潤年增63%至58.88億美元；EPS年增63%至6.4美元。



         截止2021年12月17日收盤，應用材料（应用材料）年內漲幅為70.56%，大幅跑贏同期納斯達克100指數ETF（QQQ：23.12%）、標普500指數ETF（SPY：24.64%）及費城半導體指數ETF（SOXX：36.98%）的漲幅。

         應用材料（应用材料）是全球平台型半導體設備龍頭，致力為客戶提供從單一設備到解決方案的全品項服務。該公司成立於1967年，總部位於美國加利福尼亞，1972年在納斯達克上市，1992年營收達7.5億美元，成為全球最大的半導體設備廠商，並一直保持至今。作為整體系統解決方案供應商，涵蓋12類設備、10樣工作平台以及11種解決方案。



持續高研發投入，保持行業領先地位

         由於製程的進步，客戶和設備逐漸減少，因此，半導體設備商必須盡可能利用現有的設備模組，同時還要不斷研發新的製程技術來綁定全球領先的晶圓代工廠商。應用材料（应用材料）在研發費用投入方面不遺餘力，近十年（FY12~FY21）累計175.45億美元（每年研發費用率達10%以上），時時更新產品型號，以適應更複雜的晶圓加工要求，毛利率與淨利率也獲得改善，呈穩步上升趨勢。



提前的市場布局使應用材料（应用材料）搶占產業轉移的先機

         一個優秀的半導體設備供應商，必須要有全球支援的系統，以隨時回應客戶需求，強化市場聯繫，拉抬內生成長。跟隨半導體產業三次轉移的步伐，應用材料（应用材料）完成從美國到日本，從日本到歐洲、韓國、台灣、新加坡，再到中國的全球化市場布局。其中，該公司已連續多年成為台積電最大的半導體設備供應商。另外，應用材料（应用材料）的核心市場中，2021年晶圓代工廠約60%支出為晶圓生產設備的支出，預計未來幾年內將繼續保持當前水準甚至更高。





         作為晶圓製造重要的製程環節，能否進入主流大廠的供應鏈，決定半導體設備廠商的生死存亡，而應用材料（应用材料）常年在三星、台積電、英特爾等全球領先的IC製造商中占有相當的市場占有率。技術不斷演進過程當中，僅有少數龍頭IC製造廠能夠承擔巨大資本支出並趕上技術量產的時程，半導體設備商也是如此。據VLSI Research指出，半導體設備廠商研發12吋晶圓產線製造技術和設備模組耗時極久，研發費用達8吋晶圓產線的9倍，投資回收所需時間更長。儘管12吋晶圓面積約為8吋的2.25倍，但設備售價卻增加不到1倍，且隨著12吋晶圓產線在良率、穩定性及生產率方面的改善，一座12吋廠最後的產出，相當於同等規模8吋廠的4倍~5倍，設備需求卻相對減少。


注：空白表示所占比例低於10%

半導體系統部門為應用材料（应用材料）的核心業務，也是營收最主要來源

         應用材料（应用材料）的三大主要業務分別為半導體系統、AGS、顯示與相關市場。在蝕刻（刻蚀）、薄膜沉積、離子佈植（离子注入）、CMP、熱處理以及檢測等半導體設備領域中，該公司都是行業的佼佼者，且於PVD、離子佈植（离子注入）和CMP等領域具有絕對壟斷地位。



         隨著製程的升級，浸潤式（浸没式）微影（光刻）機受波長限制，14nm以下的邏輯元件（器件）微觀結構加工將透過薄膜沉積與電漿（等离子体）蝕刻（刻蚀）的製程組合 - “多重曝光（多重模板）”來實現，使得相關施作步驟的設備增多，薄膜沉積和蝕刻（刻蚀）逐步成為關鍵且投資所占比例最高的半導體設備領域。

應用材料（应用材料）薄膜沉積和蝕刻（刻蚀）設備領域占據壟斷地位，未來市場空間增量較大

         應用材料（应用材料）由薄膜沉積設備起家，歷經幾十年的發展，2018年其薄膜沉積產品占全球PVD與CVD設備市場占有率分別為85%和30%。



         作為前段（道）製造三大主設備之一，薄膜沉積設備在晶圓產線各項設備中的價值所占比例持穩20%以上，未來市場空間增量較大。根據Maximize Market Research所提供的報告，2020年全球薄膜沉積設備市場規模約為172億美元，CAGR達11.2%。未來，隨著積體電路（集成电路）製造業產能擴張、產品升級與製程節點的突破，薄膜沉積設備市場規模將迎來高速成長期，2025年有望達到340億美元，7年CAGR為11.9%。



         由於不同沉積設備技術區別較大，於子類別中存在明顯市場格局的差異，因此，市場上呈現多家供應商共存的局面，每家供應商都有擅長的技術領域。PVD與CVD是主要的薄膜沉積設備，基於CVD發展的ALD是產業技術趨勢。其中，CVD市場為應用材料（应用材料）、科林研發（泛林、拉姆研究）與東京威力科創（东京电子）三大寡占，PVD市場是應用材料（应用材料）一家獨大，市占率長期約80%以上，ALD市場則東京威力科創（东京电子）和艾司摩爾（阿斯麦）所占比例最高。

         應用材料（应用材料）、科林研發（泛林、拉姆研究）與東京威力科創（东京电子）三大廠商在薄膜沉積和蝕刻（刻蚀）設備領域均具備壟斷地位，且馬太效應之下趨近寡占格局。薄膜沉積和蝕刻（刻蚀）同樣應用電漿技術（等离子体技术），因此，薄膜沉積和蝕刻（刻蚀）技術存在一些交集，設備也多出自同一批廠商。據Gartner的資料，全球蝕刻（刻蚀）領域三大巨頭分別為應用材料（应用材料）、科林研發（泛林、拉姆研究）和東京威力科創（东京电子），合計市占率超過90%。

         蝕刻（刻蚀）設備市場超過130億美元，是晶圓設備所占比例第二高的市場。2011年以來，蝕刻（刻蚀）在晶圓設備的所占比例從11%逐漸提升到20%左右。2020年全球蝕刻（刻蚀）設備市場規模為136.9億美元，2022年有望達到183.9億美元。



         透過多重蝕刻（刻蚀）的方式，除了提高微影（光刻）機精密度以外，還可以實現更小關鍵製程的元件（器件）製造。EUV微影（光刻）機商用之前，晶圓製造廠採用多重蝕刻（刻蚀）的方式將晶片（芯片）製程縮小到7nm，遠小於浸潤式（浸没式）DUV微影（光刻）機的最小分辨率，蝕刻（刻蚀）設備的市場價值所占比例也逐年提升；艾司摩爾（阿斯麦）推出EUV微影（光刻）機後，先進製程的製造效率獲得提升，多重蝕刻（刻蚀）的使用也相對減少，蝕刻（刻蚀）設備價值所占比例繼續提升的可能性不大，但晶圓產線對蝕刻（刻蚀）製程的精密度要求依然在提升，因此蝕刻（刻蚀）設備於晶圓製造仍占有相當的重要性。

         歸功於領先優勢、獨特的產品組合、產品的加速升級，應用材料（应用材料）將持續從提供解決方案中獲益。AGS主要授予一系列提高晶圓廠效率的解決方案以及軟體（软件）服務。根據“設備製造商比客戶更了解客戶需求”的理念，該公司在1987年革命性的推出第一款Applied Precision 5000平台，並在隨後的時間裡不斷收集客戶面臨的問題，研發特定設備，交付相對應的解決方案，以幫助客戶提高效率、降低成本。如今，AGS成為貢獻營收超過20%的重要部門。基於應用材料（应用材料）強大的產品路線圖以及深入的客戶接觸，2021財年（FY21）AGS營收年增20.6%至50.13億美元。實際上，AGS在2021財年第四季（FY21Q4）有超過43.3億美元的積壓訂單。其中有72%是期限1年~3年的訂閱業務，而65%的新訂閱預訂為多年期。



         目前，應用材料（应用材料）將很大一部分的AGS業務收入從隨選服務（按需服务）轉變成長期服務協議形式的訂閱模式。此前，第三季60%的經常性收入便來自訂閱，並計劃在2024年達到70%。2020年該公司擁有1.4萬套機台的服務訂閱量，超過0.4萬套連結到應用材料（应用材料）伺服器（服务器）上。現在，裝機超過4萬套機台，並擁有近1.5萬套受長期服務協議涵蓋的機台服務訂閱量，年增12%。訂閱模式下的客戶價值主要看兩個方面：續訂率和協議期限。應用材料（应用材料）的續訂率約為90%；而簽訂的平均協議期限從2020年底的1.9年增至如今的2.3年。

         早先的財報電話會議中，應用材料（应用材料）表示，市場需求依舊強勁，產能也不是問題，如果沒有部分零組件供應的限制，2021財年第四季（FY21Q4）的銷售金額本應能增加3億美元，而這種限制或將持續影響2022財年的業績。應用材料（应用材料）的設備涉及數千個零組件，正密切追蹤其中約100個零組件的供應情況，預計2022財年（FY22）供應問題將逐季好轉。

         展望未來，因晶片（芯片）短缺導致供應鏈放緩，應用材料（应用材料）預計2022財年第一季（FY22Q1）營收介於59.1億美元~64.1億美元之間，低於預期的64.6億美元。Non-GAAP EPS介於1.78美元~1.92美元之間。其中，半導體系統收入約為44.6億美元，年增25.5%；AGS收入約為13.3億美元，年增15.2%；顯示及相關市場達3.5億美元左右，年減14.8%。

         因為業績指引一般，應用材料（应用材料）短期可能震盪回檔，但從長期來看，解決了零組件供應問題，將在馬太效應下的寡占格局，近兩年半導體設備投資金額的增長，長期服務協議形式之訂閱模式的穩定現金流收入中受益。