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半导体需求逐步复苏,AI驱动先进封装业务高增

2024-03-28舒迪、陈豪杰国泰君安证券α
AI智能总结
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半导体需求逐步复苏,AI驱动先进封装业务高增

投资建议:2023年公司受到行业需求不景气的影响,导致业绩出现下滑的情况。随着半导体的逐步复苏,叠加AI的需求带动,公司有望重回增长步伐,给予公司“增持”评级。 先进封装设备产品组合完善,全面覆盖解决方案。ASMPT在先进封装解决方案的产品组合涵盖多种芯片封装工艺,设备类型包括沉积方案、激光切割与开槽、Fan-out固晶、热压式固晶(TCB)、混合键合式固晶以及检查、测试与封装。当前,先进封装领域的技术要点在Bump、键合和TSV通道,公司均有全面解决方案。 23年受到下游需求不景气的影响,公司的业绩大幅下滑,24年受益AI等需求带动,有望逐步复苏。由于半导体行业近年来处于下行周期,市场整体需求降低,去库存趋势加压,半导体整体产业链利润空间被挤压。23年四季度半导体先进封装行业回暖,订单增多,公司调整产品结构,使得四季度毛利率环比提升。24年AI等需求持续向上,有望带动CoWoS等产线进一步扩产,带动公司设备需求增加。 AI+数字经济催生高算力需求,公司全面覆盖先进封装解决方案,并加速迭代TCB设备,有望深度受益。1)行业:受益于AI和数字经济的需求,全球GPU、MPU、AI芯片等大算力芯片需求大幅提升。 2027年全球GPU市场规模预计达到1853.1亿美元,21-27年CAGR为33%。2)公司:公司覆盖TCB、混合键合、Fan-out等设备,尤其是TCB在更薄基板的键合上更精准,效率更高,二代产品已获得大量OSAT和逻辑芯片客户订单。 风险提示。需求恢复不及预期;市场竞争加剧。 1.全球领先的半导体后道设备解决方案领导者 1.1.半导体设备领导者,多产品齐发展 ASMPT是全球领先的半导体和电子制造硬件和软件解决方案供应商,拥有广泛的产品组合。ASMPT的解决方案范围从晶圆沉积和激光开槽到将精密电子和光学元件成型、组装和封装到各种最终用户设备中的其他解决方案,包括电子、移动通信、计算、汽车、工业和LED(显示器)。 其主要分为两个事业部,包括半导体解决方案(SEMI)事业部以及表面贴装(SMT)技术分部。 图1:半导体解决方案事业部产品概览 图2:表面贴装技术分部产品概览 公司是世界一流的固晶机龙头企业,其针对不同场景下的固晶有着不同系列固晶机选择。半导体解决方案部的产品包括了用于CMOS图像传感器组装的CM-LinDA系列固晶机,用于LED的固晶设备Photon Pro、针对Mini LED以及Micro LED的巨量转移固晶设备LT300Pro、用于集成电路及分立器件的固晶设备AD832U等以及用于先进封装的固晶设备NUCLEUS系列。 图3:公司固晶系列产品丰富 图4:公司贴装系列产品丰富 公司股权结构稳定。最大股东是ASM NV全资持有的ASM Pacific Holding,持有ASMPT 24.97%的股权。 图5:公司股权结构稳定 1.2.需求降温业绩下行,先进封装市场有望打开新动力 23年受行业因素冲击业绩下行,下半年营收下行减缓。2023年公司实现营收146.97亿元港币,YoY-24.10%;实现归母净利润7.15亿元港币,YoY-72.70%。受2023年半导体行业整体形势疲软以及消费电子需求端降温影响,公司23年业绩呈现下滑趋势。下半年营收下降趋势减缓,但费用支出增加冲抵了相应利润。 图6:23年受行业因素冲击营收下行 图7:23年受行业因素冲击利润下行 盈利能力方面,4Q23实现毛利率42.3%,YoY+8.7pcts,QoQ+8.12pcts; 实现净利率2.19%,YoY-3.94pcts。公司半导体解决方案为主要营收来源之一,由于半导体行业近年来处于下行周期,市场整体需求降低,去库存趋势加压,半导体整体产业链利润空间被挤压。23年四季度半导体先进封装行业回暖,订单增多,公司调整产品结构,使得四季度毛利率环比提升。面对半导体行业下行的挑战,公司积极开拓表面贴装业务,优化产品组合,在汽车和工业应用领域保持其市占率领先地位,生成式人工智能与先进封装对于表面贴装解决方案的需求不断增长,4Q23毛利率同比环比均上涨。同时,公司持续加大研发投入和市场开拓力度,净利率短期承压。 图8:23年实现毛利率39.28%,YoY-1.86pcts 2.AI+数字经济催生高算力需求,先进封装深度受益 ChatGPT作为生成式AI的现象级产品,将催生庞大的产业链算力需求。 ChatGPT是OpenAI开发的聊天机器人,在2022年11月推出,一经推出,就成为迄今为止用户量增长最快的消费应用程序,仅用2月就积累1亿用户数量,即使是海外现象级应用TikTok也用了9个月的时间。未来国内外诸如百度等大模型公司、科大讯飞等应用端公司都在积极参与,带来庞大的算力需求。 图9:ChatGPT大模型是AI基础设施,将进一步推动AIGC行业发展 数字经济推动数据中心建设快速发展,带动计算需求增长。受益于5G、人工智能、大数据、云计算等新兴产业发展,对海量数据处理的需求不断提升,数据中心成为数字化发展的重要基础设施。截止2021年底,我国在用数据中心机架规模达到520万架,近五年CAGR超过30%,其中大型以上机架规模达420万架,占比达80%。进入数字经济时代,数据量呈指数级增长,对算力提出了巨大需求。据Cisco预计,2021年计算能力更强的超级数据中心将达到628座,占数据中心总量的53%。 图10:中国数据中心机架规模快速增长(万架) 图11:全球超级数据中心数量快速增长(座) 受益于AI和数字经济的需求,全球GPU、MPU、AI芯片等大算力芯片需求大幅提升。2027年全球GPU市场规模预计达到1853.1亿美元,21-27年CAGR为33%。2022年MPU的全球市场规模也已经突破1000亿美元。 图12:全球GPU市场规模快速增长(亿美元) 图13:全球MPU市场规模超过千亿美金 Chiplet方案是继续提升大芯片算力的主要方案之一,将伴随高性能算力需求的爆发而强势增长。根据Yole,2021年先进封装市场收入达374亿美元,预计2027年将达到650亿美元,CAGR为10%。其中2.5D/3D的市场规模预计27年将达到150亿美元,21-27年CAGR为14%。 图14:27年先进封装市场空间将突破650亿美元 3.TCB/先进封装设备加速迭代,公司深度受益AI大 趋势 3.1.公司产品设备类型覆盖先进封装工艺流程 先进封装设备产品组合完善 ,全面覆盖解决方案 。ASMPT在先进封装解决方案的产品组合涵盖多种芯片封装工艺,设备类型包括沉积方案、激光切割与开槽、Fan-out固晶、热压式固晶(TCB)、混合键合式固晶以及检查、测试与封装。其中Apollo和Stratus系列属于PVD、ECD,可应用于bumping; NUCLEUS和SIPLACECA系列属于WLP Fan-out技术;AD8312FC为flip-chip全自动覆晶焊接机;FIREBIRD系列使用T C B,新推出的LITHOBOLT使用混合键合技术(HB)。TCB与HB是目前芯片键合的主流技术和主流发展方向,技术研发紧贴市场需求,保证产品组合全覆盖。 图15:ASMPT先进封装产品布局丰富 产品设备主要关注固晶与Bumping环节。在先进封装的工艺流程中,激光切割产品LASER系列可用于晶圆处理,沉积方案产品Apollo和Stratus系列主要用于UBM。对于晶圆级封装Bumping一般采用fan-in或fan-out技术,产品型号为SUNBIRD和NUCLEUS。FIREBIRD的TCB系列用于固晶环节,LITHOBOLT采用的混合键合技术是在T C B的基础上的升级。市场主流关注的2.5D和3D封装在基板层叠工序时还需要用到TSV和UBM。当前,先进封装领域的技术要点在Bump、键合和TSV通道,公司近年研发主要集中在键合TCB、HB设备与Bump设备,TSV领域暂未涉及。 图16:先进封装产品应用环节 先进封装深度受益于生成式AI与算力升级趋势。生成式AI与算力升级需要更加高效的芯片,更高的信息密度,给半导体先进封装带来了新的需求动力。ASMPT在AI需求拉升的先进封装产业链条中多处受益。23年下半年生成式AI浪潮使得先进封装产品订单增多,AI服务器对SMT Placement设备订单稳定增长 ,MR设备订单持续增长并且与memory&OSAT客户联系增强,TCB设备来自晶圆铸造厂和逻辑芯片客户的订单大幅上涨,与客户在HBM方面合作进一步深入。未来AI热潮将继续赋能先进封装设备订单增长。 图17:先进封装受益于HPC案例 3.2.TCB设备加速迭代,有望进入增长快车道 TCB C2S设备主导基本安装量,C2W系列精度速度双提升。ASMPT现有的TCB设备均为自动化热压键合,第一代TCB设备采用的是Chip-to-Substrate的模式,具有灵活的物料处理能力,专门处理异质整合2D、2.5D及3D封装。TCB C2S使用单一键合头,键合精度可以达到+/-2μm。第二代TCB设备采用Chip-to-Wafer的模式,适用双键合头,在原有基础上提高了2倍的吞吐量和精度,达到了+/-0.8μm。TCB设备主要应用领域为CPU / GPU / Hybrid Memory with TSV (HBM & HMC)。自C2W设备交付以来,已获得大量OSAT和逻辑芯片客户订单,目前正处于快速增长期。 C2W Ultra-Fine Pitch TCB助力摩尔定律实现。2021年,晶圆制造厂90%以上的晶圆节点都在 4nm 到 10nm 之间,C2W能够处理 3nm - 10nm 的先进晶圆节点,在先进封装初期获得了大量的订单。随着半导体芯片密度进一步增大,据ASMPT预计,预计到2025年,约25%的晶圆节点会达到 3nm 及以下,C2W不再适用,因此公司抢先开发了C2W Ultra-Fine Pitch TCB,可以处理 3nm 以下节点,精度在15μm以下。C2W Ultra-Fine Pitch TCB目标客户定位next-gen HBM,23年Q1已经向晶圆厂交付,在HBM客户中已有回购订单。 图18:TCB Firebird系列迭代路径 TCB在更薄基板的键合上比Flip-chip位置更精准,效率更高。传统的Flip-chip使用Mass Reflow技术,融化凸点使芯片和基板之间形成reflow完成焊接,但在薄基板产品引入后,回流焊接容易出现变形,非接触性断开,局部桥接等问题。TCB利用bond head吸起芯片,对位后施加压力并加热使得锡球溶解,连接完成后解除bond head真空。相比之下,TCB比Mass Reflow更精准也更高效。ASMPT的AD8312FC和Firebird系列性能数据展现了TCB多方面的优势。精确度上,TCB可以达到2μm以下,是AD8312FC的五分之一;可应用的Die Size和厚度范围更广并且可以实现多芯片键合。在应用范围上,TCB更为广泛,在2.5/3D封装上更受客户欢迎。 表1:Flip-chip与TCB性能对比 同行业竞争者中,ASMPT的TCB设备性能具有综合优势。目前TCB设备领域世界领先的企业主要有ASMPT、Besi和K&S。通过对比已公开的性能数据,三者在TCB设备开发初期的性能指标相近,在精度和生产速度上ASMPT都有稳定的发挥,处于三者中游,可处理的晶圆尺寸在行业中领先,多项性能没有明显短板,ASMPT整体具有综合优势。 ASMPT最早于2014年与英特尔合作开发TCB设备,经过多年的发展,ASMPT在TCB设备性能上有明显进步。TCB最好的Placement Accuracy可以达到<1μm;Next-gen C2W配备Ultra fine pitch bonding,精度<15μm;Multi die format最高达到100x100mm。 表2:TCB设备企业间性能