半导体设备产业链深度梳理：中微VS北方华创VS泛林半导体VS应用材料

塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构中微VS北方华创VS泛林半导体VS应用材料半导体设备产业链深度梳理从2020年下半年开始，半导体产能紧缺的问题就开始发酵，从手机电源管理芯片→汽车芯片→存储芯片，挨个开始涨价，德国整车厂甚至写联名信，向台积电要产能。晶圆厂扩产能，核心就是要做设备采购。半导体设备行业，可分为六大主要设备，按投资额占比由大到小，分别为：光刻机（30%）、刻蚀机（20%）、镀膜设备（15%）、清洗设备（10%）、测量设备（10%）、离子注入设备（5%）。本文，重点研究刻蚀设备。刻蚀设备所在的半导体产业链，上中下游分别为：上游——为设备和原材料供应商。国内设备代表公司有，刻蚀机：中微公司、北方华创；镀膜设备：北方华创、芯微源；清洗设备：北方华创、盛美股份、至纯科技；测量设备：长川科技、精测电子、华峰测控； 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构中游——为晶圆制造厂。全球产能排名前五的晶圆厂依次是：三星电子、台积电、美光科技、SK海力士、铠侠，其合计产能占全球晶圆厂总产能的50%，是半导体设备的主要采购方；下游——为半导体应用领域。主要分为：集成电路、光电子器件、分立器件、传感器等四大类终端应用，其中，集成电路为主要应用终端，占比为84%，其次为光电子器件，占比9%。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构图：半导体产业链来源：塔坚研究 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构对于这条产业链，有几个值得我们深入思考的问题：1）半导体设备产业链，其长期增长驱动力是什么？短期受什么因子扰动？2）中微公司VS北方华创，它们的竞争力差异究竟在哪里？竞争力的核心指标，到底该看什么？（壹）本报告，我们选取应用材料VS北方华创VS泛林半导体VS中微公司VS盛美股份VS芯源微，作为刻蚀设备代表性公司进行对比。从收入结构来看，五家公司均以半导体设备为主，但侧重点略有不同： 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构图：收入结构来源：塔坚研究单从收入规模维度：泛林半导体（1033.5亿元人民币）＞应用材料（663.65亿元人民币）＞北方华创（40.58亿元）＞中微公司（19.47亿元）＞盛美股份（7.56亿元）＞芯源微（2.12亿元）。其中：北方华创VS中微公司——均以半导体设备为主，前者产品覆盖面广，后者专注IC刻蚀设备。北方华创——2019年收入40.58亿元，60%以上的收入来自泛半导体设备，覆盖半导体IC、LED、光伏三大领域。其半导体设备产品众多，包括刻蚀机、PVD、CVD、ALD、氧化/扩散炉、清洗机、外延设备等。中微公司——2019年收入19.47亿元，81%收入来自半导体设备，其余为半导体设备配件。其以半导体IC刻蚀设备起家，由于单一半导体产品周期波动大，而后拓展MOCVD设备（用于LED外延片生长）。应用材料VS泛林半导体——前者产品，基本覆盖晶圆制造过程中除光刻机外的所有设备；后者以刻蚀设备为主。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构应用材料（AMAT）——2019财年收入146.08亿美元，以泛半导体设备为主（包括：芯片、光伏、LED），共有四大事业部门：半导体设备（占比62%）、面板显示设备（11%）、服务（26%）、其他（1%）。泛林半导体（LRCX）——2019财年收入96.54亿美元，100%来自半导体IC设备，未披露产品收入结构，根据其市占率，我们倒推出其主营业务为刻蚀设备，占营收比重在50%以上，其余为半导体清洗设备、薄膜沉积设备等。芯源微VS盛美股份——两家刻蚀设备专用于先进封装（后道）。盛美股份——产品以半导体清洗设备为主（占比84%），10.6%来自半导体电镀设备，5.3%来自现金封装刻蚀设备（封装用湿法刻蚀，晶圆制造用干法刻蚀，其中技术差异，详见我们之前在科技版报告库中的“刻蚀设备”一篇，此处不详述）。芯源微——产品以光刻工序中的涂胶显影设备为主（占比64%），12.26%来自封装用湿法刻蚀设备，11%来自清洗机。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构从半导体IC制造前道设备来看，应用材料、北方华创基本覆盖除光刻机之外的所有前道设备；泛林半导体、中微主攻刻蚀设备。盛美以清洗机为主，芯源微以涂胶设备为主，两家公司刻蚀设备主要用于后段封测。接下来，我们从2020年3季报数据，分别对比一下四家公司的增长情况：图：2020年三季度数据（单位：亿元人民币、%），来源：塔坚研究从增速来看，北方华创＞中微公司＞应用材料＞泛林半导体，盛美股份还未上市，无三季度数据。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构泛林半导体——其收入负增长是由于统计的财务年份差异导致（2020财年三季报的报告期为2019/12/29-2020/03/29），2019年为半导体周期低点，晶圆厂扩产需求较低。单看2021财年1季报（报告期2020/6/30-2021/9/30），其营业收入同比增长46.7%，净利润同比增长76.79%。其增长主要来自于中国晶圆厂设备订单大幅增加，中国订单占比从27%提升至37%，成为其设备收入的主要来源。应用材料——截至2020年7月，营业收入约813.41亿元人民币，同比增长15.29%，净利润161.72亿元人民币，同比增长23.9%。其增长主要来自于中国、韩国晶圆厂的大规模扩产带来的设备采购需求提升，分地域来看，中国占其收入比重提升至33%，为其主要收入来源。中微公司——刻蚀设备为业绩增长主要贡献，LED设备拉低增速。2020年前三季度营业收入、净利润分别同比增长20.83%、105.26%。其发布2020年业绩预告，预计2020年营业收入同比增长16.8%，净利润同比增长同比增加133.34%到175.77%。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构其中，刻蚀设备收入增长约58.5%，但MOCVD设备收入下降约38.5%，刻蚀设备与MOCVD设备占比从2019年的48%/52%变为2020年的70%/30%。整体来看，半导体设备成长性更强。北方华创——光伏及半导体行业的双重景气度拉动其业绩增长。2020年前三季度营业收入、净利润分别同比增长40.31%、48.86%。3季度毛利率下降，主要由于光伏设备占比增高。分业务来看，光伏及锂电设备增速居首（75%以上），其次是半导体设备（28.77%），再次是电子元件（12.31%）。由于泛林半导体报告期比其他公司早半年，我们将其季度增速前置调整2个季度，能够发现，几家设备公司的季度增速存在一定规律性，与半导体行业周期波动较为一致。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构图：季度收入增速（单位：%）来源：塔坚研究（贰）好，增长看完后，我们再来看回报对比：从回报水平（ROIC）来看，泛林半导体＞应用材料＞盛美股份＞中微公司＞北方华创。海外龙头回报水平基本在国内两大设备公司的5-6倍。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构图：回报数据（单位：%）来源：塔坚研究回报的差异，来自两方面：1）销售净利率；2）总资产周转率。销售净利率——北方华创的净利率为9.17%，低于中微公司的9.69%、芯源微的13.73%、盛美股份的17.83%、应用材料的18.52%、阿斯麦的21.93%、泛林半导体的22.7%、科天半导体的25.72%。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构单看各家半导体芯片设备业务的毛利率，6家公司基本都在45%左右（半导体设备行业基本毛利率），导致综合净利率有差异，主要来自两方面：1）半导体设备公司，除了芯片设备外，普遍存在部分泛半导体设备拉低整体毛利率的情况，包括光伏、LED、面板设备等，毛利率基本在35%左右。涉及以上设备业务的中微公司、北方华创，毛利率会低于行业平均水平。2）收入体量较小，但研发其实是刚性的，导致研发费用率波动较高，如中微公司，研发费用率近年来持续提升，从5.8%上升至2020年三季度的14%，海外半导体公司稳定在10%左右。总资产周转率——北方华创的总资产周转率为0.34次，低于中微公司的0.47次、应用材料的0.79次、泛林半导体的0.79次。总资产周转率国内公司远低于海外同行，主要原因是存货周转率较低。国内设备厂商会通过放宽设备使用验证期来吸引客户，导致其大量销售设备在客户验证阶段，这类机器作为存货占比较高，拉低了周转率。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构但是北方华创与应用材料相比，二者净利率水平和净资产收益率差距较大，由于应用材料的总资产周转率几乎是北方华创的3倍，所以二者的净资产收益率也有较大差距。图：杜邦因素拆分（单位：%、次）来源：塔坚研究（叁） 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构半导体设备行业，增长驱动力主要来自于下游产能的扩张。其公式可以表达为：刻蚀设备市场规模=半导体设备市场规模*刻蚀设备占比；核心因子一：全球半导体设备的市场规模。2018年-2020年Q3，全球半导体设备市场规模分别为572.2亿美元、503.1亿美元，同比增速为-5.4%、26%。中国大陆、中国台湾、韩国地区成为全球半导体设备采购主力，分别占比27%、24%、24%，合计占比达到75%，并且这一趋势还在加速。从前三季度设备采购同比增速来看，中国、韩国同比增速达到50%、57%，而北美、欧洲增速分别为-16%、-7%。从上述趋势来看，未来东亚地区，是半导体设备的主要市场。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构图：半导体设备市场规模来源：WIND半导体设备的销售规模，其核心驱动因素是晶圆加工厂的资本开支，而晶圆加工厂的资本开支规划，有两个因素决定：1）管理层对半导体行业周期景气度的判断；2）产业转移带来的机会。首先，半导体周期景气度，目前到了什么位置？半导体当前出现紧缺严重，主要是供给与需求的不匹配导致。其传导路径如下：供给减少、价格上升→利润率提升→加大资本开支→设备采购额提升： 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构图：半导体周期传导图来源：塔坚研究需求端——回顾2020年，整个半导体需求端（除LED外）开始回暖，全球半导体销量同比增长6.2%，需求增速排名前三的依次是，存储芯片同比增长12.2%、传感器同比7.4%、逻辑电路6.5%。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构图：半导体销售额同比增速来源：WIND半导体集成电路下游需求主要有四大类：消费电子、服务器、个人电脑、汽车及工业。需求端景气度如下：1）智能手机，中等景气。2020年全球共销售13.4亿部，同比下降2.28%，5G手机销量3.26亿部，渗透率24%。注意，虽然智能手机销量在下降，5G手机的硅含量相比4G增加35%，若按此计算，智能手机对半导体需求为正向拉动。2）服务器及PC，高景气。卫生事件导致在家办公及宅家游戏风潮，拉动笔记本电脑及服务器需求增长，分别同比增加15%、3.8%。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构3）汽车，高景气。全球共销售汽车7680万辆，同比下降15%，电动车销量324万辆，同比增长50%。与智能手机情况相近，虽然汽车销量在下降，但新能源车芯片用量是燃油车的3倍，电动化和智能化带来的芯片用来大幅提升。供给端——2019年全球半导体产业资本支出为946亿美元，同比下降11.7%。2019年全球晶圆厂扩产并不积极，导致2020年半导体行业整体产能出现下滑。结合供需来看，问题来了——需求高景气，供给却没有恢复，因此，半导体景气度上升有迹可循。那么，未来两年，管理层资本支出预算是否会增加？我们重点来看全球晶圆厂产能排名前8（合计占全球总产能60%以上）的厂商：1）中国台积电。2021年资本支出预计250亿美元至280亿美元，同比增加38%-54%，其中80%用于3nm、5nm、7nm先进制程，10%将投向特殊制程工艺，10%将投向先进封装等领域。 塔坚—发布于2021-3-2财务分析专业研究机构2）三星电子。2021年计划资本支出增加20%，金额