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行业分析 | 从海外巨头成长路径看国产集成电路设备的投资机会

半导体行业观察  · 公众号  · 半导体  · 2016-10-04 11:28

正文


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看好半导体设备未来10年发展,国产厂商终将通过产业整合分享大蛋糕! 国际主流半导体设备大厂都经历了四十年以上的发展, 导致行业结构相对固化。但是由于半导体产业转移与国内政策资本的积极推动, 大陆的建厂潮驱动国内半导体资本支出中枢迅速提升,国产设备厂商迎来了千载难逢的发展机会。 我们仔细分析AMAT和ASML的发展历史,结合国内半导体环境 ,指出依托并购整合是国产设备厂商实现迅速崛起的最佳路径。




投资要点:

国际设备龙头中国大陆营收与股价持续创新高,彰显大陆市场投资机会。 应用材料公司三季度新接订单再创历史新高,环比增长26%,其中中国大陆新接订单增幅自大,3季度新接订单为8.49亿美元,同比增加92.08%。根据我们的产业研究跟踪,除了应用材料,我们预计半导体设备龙头在中国大陆的业绩有望全线高增长。与业绩相对应的是国外半导体设备龙头厂商股价持续走高,纷纷突破历史记录。


国际龙头设备大陆业绩崛起源于建厂潮带来的资本支出中枢提升,半导体设备并不是主题性投资机会。 众多晶圆厂的落地显著提升我国大陆半导体资本支出中枢,而设备投资额可达到一条新的晶圆生产线总投资额的65%~75%。SEMI的数据显示,2015年全球半导体设备市场营收达373亿美元,其中中国市场营收48.8亿美元,占比13.09%,较2014年上升1.43%。预计2016年中国设备市场营收为53.2亿美元,增长9.02%,占比进一步提升至14.07%。可以预见,中国市场是未来10年半导体设备市场增长最大的动力。


半导体设备市场大蛋糕必将有中国厂商一席之地。 尽管与国外大厂有技术差距,但国内的设备厂商正处于一个进步、崛起的阶段。一方面,通过自主研发我国半导体设备除了前道光刻基本都已进入晶圆大厂,后道光刻上海微装进入长电科技,薄膜淀积七星电子进入华力等。另一方面,政策的强力扶持将会使得半导体设备国产率迅速提升。


并购与创新驱动是半导体设备厂商两种清晰发展模式。 分析AMAT与ASML的成长历史,我们发现创新驱动和并购是推动设备厂商成长的主要动力。创新驱动需要长期的技术积累与研发资金支持,而并购有效降低了研发成本及风险,加速了新技术集成、应用的速度,但并购存在整合风险,需要政府与客户的协同。


借鉴国外巨头成长史,国内有望通过外延并购实现崛起。 考虑到国内外半导体设备的差距很大,需要尽快追赶;同时半导体设备的研发到商用的周期又比较长,新产品一般要过2至4年才可以进入市场,5至6年开始实现销售,8至9年才可能达到收支平衡,10年才可能达到盈利;另外加速发展半导体设备是形成中国IC产业链的当务之急。所以在这些因素的推动下,加上大基金的支持,相较于创新发展,模仿ASML以并购成长无疑是最好的选择。


看好半导体设备的国产化进程,关注国内具有相关技术储备的厂商。 七星电子(002371.SZ) 是唯一在A股上市的集成电路制造设备生产商,掌握半导体集成电路制造工艺中的薄膜制备技术,在与北方微电子重组后平台价值值得期待。上海微电子装备有限公司是唯一一家研发、生产以及销售高端光刻机的企业,目前, 张江高科(600895.SH) 全资子公司张江浩成创业投资有限公司已以2.23亿人名币投资微装公司,有望直接受益于光刻机产业的国产化进程。


风险提示: 半导体设备市场复苏不如预期;半导体设备国产化进程不如预期。



1 为什么说半导体设备并不是主题投资机会?


尽管本轮建厂潮并未直接推动国产设备厂商业绩大涨,反而拉动国际巨头大陆营收飙高,但是我们认为半导体设备标的投资并不是主题投资机会。首先,本轮建厂潮直接提升了大陆半导体厂商资本支出中枢,考虑到半导体产业是个长期过程,我们认为较长的一段时间内资本支出都太可能不会显著下降。另一方面,尽管与国际龙头存在较大差距,但我们相信我国半导体厂商将会在国家力量的支持下通过产业整合等手段做大做强,这也是日韩半导体产业崛起的秘诀!最后,3D NAND等新型存储对设备投资的拉动将会对全球设备市场形成强力托底。综合上述观点,我们认为现在是半导体设备的最佳投资期。

1.1
从国际设备龙头大陆新接订单与股价持续创历史新高说起

全球最大半导体及面板设备应用材料公司8月19号公布三季度(5月1日至8月1日)财报,净销售额达28.21亿美元,同比增加13.29%,净利润为5.05亿美元,同比增长53.50%。 三季度新接订单36.58亿美元,环比增长6%,同比增长故26%,继二季度新接订单创15年新高后又创新高。 受业绩带动,预计2016财年的盈利也将实现历史高位。


仔细分析财报,中国大陆新接订单增速最快成业绩增长主要原因。 亚太地区新接订单31.87亿美元,同比增长21.93%,其中中国大陆新接订单增幅最大,2季度新接订单为8.49亿美元,同比增加92.08%, 中国大陆一跃成为公司最重要的市场。


除了应用材料,半导体设备龙头在中国大陆的业绩有望全线高增长。 根据我们的产业研究跟踪,以占据光刻机市场70%以上的龙头ASML为例,在2015年实现中国大陆销量增速区间58%的基础上,我们预计今年有望维持40%以上的高增长。


与业绩增长相对应的,是国际设备巨头股价自今年年初的爆发式增长。 AMAT、ASML与LAM Research三大半导体设备龙头公司年初至8月16日分别47.98%、26.18%、14.52%,远超标普500同期6.81%的涨幅,其中AMAT股价创历史新高,ASML也逼近前期高点。



1.2
国际龙头设备大陆业绩崛起源于建厂潮带来的资本支出中枢提升

从全球范围来看,半导体产业正在发生着第三次大转移,即向中国大陆、东南亚等发展中国家/地区的转移。 根据IC insights的数据,在2007年,中国大陆IC制造产值为45.9亿美元,仅占全球的份额为1.96%,但到2012年,大陆IC制造产值迅速上升到89.1亿美元,全球份额也提升到3.50%。预计至2017年,大陆IC制造占全球的份额有望达到7.73%。2012-2017年间,中国本地IC制造产值将以16.5%的平均复合增长率增长。

国内IC制造占比的提升是本轮建厂潮的直接反应。 根据国际半导体协会(SEMI)的数据,2016年、2017年全球新建的晶圆厂至少将达到19座,其中,有10座位于我国。包括2019年达产的台积电南京12英寸晶圆厂,规划月产能为2万片12英寸晶圆。


众多晶圆厂的落地显著提升我国大陆半导体资本支出中枢,而设备投资额可达到一条新的晶圆生产线总投资额的65%~75%。 SEMI的数据显示,2015 年全球半导体设备市场营收达 373 亿美元,其中中国市场营收48.8亿美元,占比13.09%,较2014年上升1.43%。 预计2016年中国设备市场营收为53.2亿美元,增长9.02%,占比进一步提升至14.07%。可以预见,中国市场是未来10年半导体设备市场增长最大的动力。



1.3
半导体设备市场大蛋糕必将有中国厂商一席之地
1.3.1
国内设备行业现状:产业落后至国产化率不升反降

国内半导体产业在三个子产业群——IC设计、芯片制造及封装测试——均取得了长足进步。但是, 制造及封装测试环节背后所必需的设备却是一个明显的短板 。与其他环节不同,我国的设备制造行业中高端市场几乎完全被国外企业垄断。而尽管单条晶圆产线会综合采用高、中、低端设备,但是即使在中低端设备市场,我国设备厂商仍然面临日立、佳能等日韩厂商的竞争。

由于我国设备行业产业技术相对落后(笔者学习期间使用国产光刻设备故障不断,而如果发生在晶圆厂这就意味着整条产线的产品报废),虽然国产设备的市场规模绝对额有所增加,但是国产化率偏低,国产化设备的产能还远不能满足市场需求。


1.3.2
长路漫漫,但设备产业链正逐步走向成熟

尽管与国外大厂有技术差距,但国内的设备厂商正处于一个进步、崛起的阶段。 据中芯国际,2006年一条8寸晶圆生产线的设计费用占总投资额的10%,厂房设施占15%,其他部分(设备)则占75% ,而当时这些设备几乎全部依赖进口。到2016年,设备投资额约占总投资额的65%,虽然最重要、最值钱的设备还是依赖进口,但整体设备的国产率达到了10%。即,一条总成本约10亿美金的8寸生产线,设备成本占6.5亿美金,而国产设备则可占据6500万美金。而在12寸生产线上,设备国产率约5%;成熟一些的90nm生产线的设备国产率约8%。目前经过中芯国际验证的国内设备企业大概有10多家。 不仅仅是中芯国际,我国半导体设备除了前道光刻基本都已进入晶圆大厂,后道光刻上海微装进入长电科技,薄膜淀积七星电子进入华力等。


1.3.3
政府政策扶持将使设备国产化率迅速提升

半导体发达国家/地区经验表明,国家政策扶持至关重要。 半导体产业是对信息安全、国民经济极其重要的战略性产业。同时,作为尖端以及具有高附加值的产业,半导体产业对其他相关产业的带动作用明显,因此世界各国都极其重视发展半导体产业。美国、日本、韩国都在政策和立法方面都给予了半导体产业很大的支持以推动半导体产业的发展。

大基金重点投资晶圆制造,设备行业直接受益。 尽管国家大基金直接在半导体装备领域的投资并不多,但是根据大基金的规划, 60%额度将投资于晶圆制造领域,晶圆制造的投资将直接拉动对半导体设备的需求。

1.4
重新回到国际视野:3D NAND等存储器扩展有望托底全球半导体设备市场

随着行动装置、物联网等装置中越来越多采用NAND存储器,且面对更轻薄、低功耗的需求,2D应用的存储器将越来越难以满足要求,业界转进3D NAND的脚步开始加速,NAND堆叠的薄膜层数日益攀升。3D NAND在制造过程中,每叠一层就需要薄膜设备协助;而要让每一层薄膜可顺利“沟通”,刻蚀技术必不可少。FinFET(3D鳍式场效电晶体)亦是3D堆叠的一种,如同3D NAND,FinFET也需要薄膜和刻蚀。MultiPattern(多重图案)的需求兴起一方面是因为10nm制程势必需要采用多重图案技术,另一方面是因为EUV制程技术预计要到7nm才会上线,MultiPattern还有较大的应用空间。MultiPattern也将需要薄膜与蚀刻设备的协助。

随着NAND、FinFET与Multi-Pattern等产品与制程技术的进展,对半导体设备供应商来说,也意味着薄膜和蚀刻设备的需求将随之升温。预计在2018年3D NAND月产能将达到100万片的月产能,比目前提高85%,且层数将从36层增加到48层,带来50-70%的市场规模成长。且预计在2018年 FinFET产能也有50万片。根据市调机构的研究数据,NAND、FinFET与Multi-Pattern未来将可创造30亿美元的市场规模,带动新一波的设备投资热潮。



2 他山之石:并购与创新驱动是半导体设备厂商两种清晰的发展模式

2.1
现有格局:市场规模超百亿,集中度逐步提升

2015年全球半导体设备市场规模达336亿美元,其中晶圆制造环节的设备规模约288亿美元。 然而由于半导体设备技术壁垒高,目前这百亿美元级别的市场份额基本被欧洲、美国和日本的半导体设备厂商占据——前十大设备厂商的市场份额已接近80%。

对比2009年的市场格局, 全球半导体设备行业集中度提升得非常明显 ,竞争格局在 并购潮兴起以及技术创新的驱动 下也发生了较大的变化。相信未来在产业转移及中国政府的政策带动下,国内企业有望打破垄断,造就新的行业格局。


2.2
三巨头基本情况概述

AMAT, Lam Research和ASML是国际半导体三大龙头厂商,合计市占率达到47.5%。除了ASML专攻光刻机外,AMAT与Lam Research都是半导体设备综合厂商。

2.2.1
Applied Materials —综合领先的半导体设备商龙头

Applied Materials(以下称为应用材料公司)成立于1967年,目前已经连续十多年稳居全球半导体设备供应商龙头位置,其产品包括:化学气相沉积(CVD)设备,半导体薄片装配,蚀刻及离子植入设备等。尽管应用材料在半导体设备的诸多领域都有布局,但各生产线的产品均有强劲的市场竞争力。根据Gartner的数据显示,应用材料公司在薄膜沉积设备(CVD、PVD)、刻蚀设备、离子注入机、高温炉四个领域占据40%-70%的份额,其中公司子公司AKT是全球等离子体化学气相沉积设备的领头羊。全球知名的半导体企业均采用应用材料的设备和服务生产集成电路产品,目前公司最大的客户为三星和台积电。

2013-2015年,公司营收稳健增长,毛利率保持在40%以上。2016年中报公司营收为47.07亿美元,毛利率为40.79 %,保持稳定。得益于公司在半导体设备的诸多领域具有扎实的技术积累,产品契合市场需求,竞争力强劲,所以公司预计2016年营收为101.2亿美元,净利润可达15.15亿美元,在营收与净利润方面都有望出现稳健增长。


在薄膜沉积领域,应用材料的OLYMPIA™ ALD 系统已经开始为3D NAND 芯片厂商提供最为先进的原子层沉积技术。


在刻蚀领域,应用材料也推出业内首款极致选择性蚀刻工具Applied Producer® Selectra™系统,通过引入全新的材料工程能力,助力3D逻辑芯片和存储芯片的尺寸持续缩小。


此外,其PROVision™系统是唯一能精确到1纳米分辨率的电子束检测工具,对于小于等于10纳米的多次图型光刻、鳍式场效应晶体管(FinFET)制造、DRAM以及3D NAND器件的研发、进入量产和生产工艺控制尤为关键。综上所述,应用材料在多领域都掌握着前沿的技术,是全方位领先的龙头企业。


2.2.2
荷兰设备商ASML——垄断中高端光刻机市场

ASML是荷兰一家专注于光刻机研发和制造的设备商,目前公司旗下有TWINSCAN NXE/NXT/XT系列、YieldStar系列、PAS5500系列的光刻机产品。


其中,TWINSCAN系列是目前世界上精度最高、生产效率最高、应用最为广泛的高端光刻机型,全球绝大多数半导体生产厂商如英特尔,三星,海力士,台积电,联电,格罗方德等都向ASML采购该机型。TWINSCAN系列中的NXT 1980Di机型已能在300mm晶圆上实现10nm级别的光刻;NXE则是行业内第一个极紫外线(EUV)光刻机系列。未来ASML还将朝着更先进制程的技术路线发展。


2015年全球前道光刻机市场销售额达61亿美元,其中ASML一枝独秀,占据了70%的市场份额,将竞争对手Nikon,Canon等远远甩在身后。在最高端的浸润式光刻机细分市场上,ASML更是占据近90 %的市场份额。ASML毋庸置疑是全球光刻机行业的龙头企业。

2013-2015年,公司营收稳健增长,毛利率保持在40%以上。2016年第一、二季度,公司营收净额分别为13.3亿、17.4亿欧元,毛利率均为42.6 %,保持稳定。第二季度的订单更是创下最高纪录,主要贡献来自于逻辑晶片客户的订单,为其10nm量产做准备;同时记忆体客户需求稳健增长,持续投资DRAM生产和3D NAND产能扩张。公司预计第三季度营收净额为17亿欧元,毛利率为47%,同时预估2016年营收将再创新高。


2.2.3
Lam Research—四大业务板块成型,积极并购打造更广平台

Lam Research(以下简称Lam)成立于1980年,主要从事半导体生产设备开发和制造。公司业务持续多元化拓展,目前形成了薄膜沉积、等离子刻蚀、光阻去除、晶片清洗四大市场领先业务。

在过去三年,Lam成为全球半导体设备制造行业中增长最快的公司,每年的增长率为20%。2015年,Lam在半导体设备市场上市占率为第二(达14.3%),其主要客户包括三星、台积电等。此外,公司总裁兼首席执行官Martin Anstice非常重视中国市场,认为“中国制造2025”等战略规划,对半导体产业未来的发展非常有吸引力,并表示Lam未来的发展重心将在中国。

积极通过并购加速技术创新并打造更广的业务平台

“合作”一直是Lam的核心文化之一。公司先后收购了半导体设备行业的两家知名企业Novellus Systems和KLA Tencor。业界认为Lam的收购符合未来半导体从业者必须采用多重图案、3D制程、系统级封装以及新一代记忆体等技术的趋势。

薄膜沉积已形成多个产品家族,并转型原子沉积技术

在沉积技术上,Lam为金属掩膜、硬掩模、介质掩膜等不同掩膜需求提供多种技术方案,形成了多个产品家族。

目前Lam的沉积技术正在向原子级技术转型,其在2014年推出VECTOR ALD Oxide薄膜沉积系统,该系统能在低温条件下利用原子层沉积(ALD)形成高保形介电薄膜,这种薄膜被用来在一系列多次曝光中确定关键图案尺寸。该系统还在硬件上支持气体快速开关,与竞争系统相比具备生产率优势。








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