半导体设备专题研究：探讨海外半导体设备长牛底层逻辑，看好A股硬科技资产估值修复

半导体设备专题研究： 探讨海外半导体设备长牛底层逻辑，看好A股硬科技资产估值修复 【华西机械团队】 分析师：黄瑞连SACNO：S1120524030001邮箱：huangrl@hx168.com.cn 2024年7月22日 核心观点 半导体行业复苏+AI产业趋势驱动下，24年海外设备龙头估值持续新高。2023年以来美股科技股资产迎来牛市，SOX指数累计涨幅+130%，其中半导体设备表现出色，优于SOX指数，AMAT、LAM、TEL、KLA、ASML股价持续新高，累计涨幅达到+163%/+173%/+146%/+136%/+95%，封装设备和后道测试设备龙头DISCO、爱德万等股价表现更为出色。股价持续走强使得海外半导体设备估值历史新高，整体上看，2024年前道/封装/后道测试设备环节整体PE均值38x/43x/55x，PS均值10x/11x/9x，背后的底层逻辑主要有：1）全球半导体行业加速复苏，2023年2月全球半导体销售额触底后，连续15个月环比持续改善，进入新一轮上行周期；2）AI驱动全球存储进入史诗级扩产周期，HBM等成为重要增长点，三星、海力士、美光等加速布局，SEMI预计23-27年存储设备支出CAGR为29%。3）高算力需求拉动下，AI芯片大厂加速先进封装下单，台积电积极扩充CoWoS产能，24Q2台积电法说会预计2025年依旧供给紧张，产能有望翻倍，2026年后每年复合增速超60%，全球先进封装的产业趋势已经确立。 行业高成长性+竞争格局出色，海外半导体设备走出了长牛。中长期维度看，海外半导体设备同样走出了长牛，18-24年AMAT、LAM、TEL、KLA、ASML股价涨幅达到+400%/+523%/+503%/+803%/+501%，封装和后道测试设备龙头DISCO、爱德万涨幅+727%/+1246%，支撑全球半导体硬科技资产长牛的背后逻辑：1）半导体设备除了周期性外，受益芯片需求持续扩容，还具有较强的成长性，以两轮周期低点计算，2019-2023年全球半导体设备市场规模从600亿增长至1063亿美元，期间CAGR为15.5%。2）“半导体行业的未来，制造设备是关键”，高技术门槛使得全球半导体设备格局较为出色，以价值量占比较高的光刻机、刻蚀设备、薄膜设备为例，ASML全球光刻机占率约80%，LAM/AMAT/TEL合计全球刻蚀设备、CVD市占率分别为91%、70%。3）极佳的竞争格局加持下，全球半导体设备呈现高盈利水平特质，2023年板块平均净利率达22.3%，ASML、AMAT、KLA、LAM净利率均超过25%，在制造业较为少见。 A股半导体设备估值存在低估，高成长性有望带来修复。2024年A股主要半导体设备公司PE均值30-40x，低于海外设备公司的40-55X，且24年A股设备公司业绩大部分高增长，横向对比，A股半导体设备估值存在一定低估。先进制程产业趋势确立+国产替代，A股设备公司估值有望迎来修复：1）大基金三期落地彰显国家解决半导体“卡脖子”决心，先进逻辑+存储将是主要投资方向。此外，以海思等为代表的国内企业也积极布局AI芯片，AI驱动下先进制程扩产的产业趋势已经确立。2）对于中国大陆，先进封装除了受益AI的推动，也是解决制程瓶颈的重要手段，华为陆续公布相关专利，通富微电、盛合晶微等龙头纷纷扩产，先进封装扩产的弹性强于晶圆制造。3）以销售口径测算，2023年半导体设备整体国产化率仍不足20%，量测、光刻机等国产化率仅为个位数，国产替代空间大。4）硬科技带来高门槛，国内半导体设备竞争格局逐渐明朗；A股半导体设备毛利率保持在45%，甚至优于海外设备龙头，高盈利特征凸显。 投资建议：前道受益标的：北方华创、拓荆科技、中微公司、华海清科、中科飞测、精测电子、芯源微、京仪装备、万业企业、至纯科技、盛美上海等；后道测试设备受益标的：长川科技、华峰测控、金海通；零部件受益标的：正帆科技、富创精密、新莱应材、江丰电子、英杰电气等。 风险提示：AI产业发展不及预期、先进封装产业化不及预期、封测行业景气度下滑、设备新品产业化不及预期等。 目录 投资建议与风险提示 1.1美国科技股资产牛市，海外半导体设备表现亮眼 整体上看，2023年以来美国科技股资产走出牛市行情：①以衡量美股半导体行情的费城半导体指数（SOX）为例，2023年以来累计涨幅+130%，大幅跑赢全球主流资产。②横向比较，SOX相对SP500的超额收益持续拉大，目前已超过80%，是美国股市表现最好的资产。 1.1美国科技股资产牛市，海外半导体设备表现亮眼 细分来看，海外半导体设备龙头表现出色，整体表现优于SOX指数：①我们重点选取ASML、AMAT、LAM等十家海外龙头设备公司，分析设备商涨幅情况，2023年以来平均涨幅+167%，整体跑赢费半指数。②进一步分析发现，海外半导体设备板块内部涨幅出现明显分化：其中封装设备商大幅领涨，平均涨幅+229%，DISCO/ONTO累计涨幅分别高达340%/244%，ASMPT为港股上市企业，23年以来港股深陷流动性危机叠加经济复苏不及预期，资金面持续收紧，而ASMPT涨幅仍达100%。前道次之，平均涨幅+147%，各家涨幅差异相对较小；后道测试设备平均涨幅+128%，仍有不俗表现。 1.2股价不断上涨，海外半导体设备估值处在历史高位 海外半导体设备龙头股价持续新高，驱动相关公司估值持续提升，已经处在历史高位： 前道设备：24年整体业绩承压，24年PE均值38倍，PS均值10倍，平均PEG为1.7，均处于历史相对高位。前道设 备 中ASML的PE最 高 达53倍，PS达15倍，最 低 的AMAT的PE为29倍，PS为7倍。 封装设备：24年业绩受封测行业复苏改善明显，24年PE均值43倍，PS均值11倍，平均PEG为1.5，均处于历史高位。封装设备中DISCO的PE最高达53倍，PS达17倍，最低的ASMPT的PE为31倍，PS为3倍。考虑到港股整体风格同美股相差较大，我们认为ASMPT的估值存在一定低估。 后道测试：24年PE均值55倍，PS均值9倍，平均PEG为0.7，均处于历史相对高位。测试机设备中爱德万的PE最高达59倍，PS达9倍，泰瑞达的PE为50倍，PS为9倍。 1.3行业复苏+AI产业趋势共同驱动了海外半导体设备牛市行情 ①行业景气度指标进一步转好：2024年以来半导体销售数据同环比呈现加速修复，复苏逻辑不断得到验证。 ②产业趋势预期强化：AI产业趋势驱动下，HBM等存储进入新的一轮扩产周期，设备直接受益。 1.3.1全球半导体行业景气拐点确认，2024年进入新一轮上行周期 逻辑一：全球半导体行业景气拐点确认，2024年进入新一轮上行周期： （1）从全球范围内来看，2023年2月全球半导体单月销售额触底，为3970亿美元，同比-21%，此后连续15个月出现环比改善，拐点信号明显；2024年5月全球销售额为4915亿美元，同比+19%，环比+4%，整体复苏呈现加速态势。后续伴随下游需求市场回暖以及去库存结束进入补库周期，全球半导体行业有望进入新一轮上升周期。 （2）作为主要消费国，中国大陆同样呈现复苏迹象，自2023年3月以来同样连续15个月环比为正，考虑到中国市场下游新能源等领域发展较快，看好中国半导体市场加速复苏弹性。 1.3.2 AI驱动下对HBM需求提升，全球存储进入扩产上升周期 逻辑二：AI驱动下对HBM需求提升，全球存储进入扩产上升周期 （1）AI对内存带宽的要求大幅提升，HBM技术优势快速放大：GPU对大规模并行计算的速率要求在持续提升，但计算过程本身需要算力、存力、运力三者同时匹配，通常存储的读取速度和计算的处理速度之间存在一定时间差，HBM就是为提高传输速率和存储容量应运而生的重要技术路线。相较传统DDR、GDDR内存，HBM传输速度明显提升，同时具备更低功耗和更小尺寸。 （2）高算力GPU陆续推出，高性能HBM需求增长有望提速：①英伟达：H100供不应求背景下，2023年11月推出全新GPU平台NVIDIAHGX™H200，采用更加先进的HBM3或HBM3e；②AMD：2023年12月发布MI300X，包含8组HBM3，AI性能约为H100的1.3倍。受益于英伟达、AMD等高算力GPU放量，HBM3及更高端系列产品需求将快速放量。 1.3.2 AI驱动下对HBM需求提升，全球存储进入扩产上升周期 （3）三星、海力士、美光加速布局，HBM进入扩产浪潮：根据集邦咨询，HBM市场主要由海力士、三星、美光三家存储龙头主导，2023年市场占比分别为53%、38%、9%。 ①海力士：根据华尔街见闻，公司称计划到2028年投资103万亿韩元(约合748亿美元)，其中80%(约为600亿美元)将用于HBM芯片的研发和生产。根据《首尔经济新闻报道》和公司官网，海力士于2024年3月开始大规模量产HBM3E芯片，并将下一代HBM4芯片的量产时间提前到2025年。 ②三星：根据三星在CES 2024上表示，公司近两年HBM产能已售馨，已将超过20%的DRAM产线转换为HBM产线，预计2026年HBM的出货量将是2023年的13.8倍；2028年HBM的年产量将增至2023年的23.1倍。 ③美光：2023年11月在台中开设新工厂，致力于大规模生产HBM3E等产品，计划2024年初开始大规模出货HBM3E。 ④台积电将加入HBM4竞争市场：根据爱集微官网，台积电将使用其12FFC+（12nm级）和N5（5nm级）制程工艺制造HBM4接口芯片。根据科创板日报，台积电2024年资本支出或达到上限值320亿美元，2025年有望进一步升至370亿美元，主要用于提前部署2nm工艺量产，采购先进设备。 1.3.2 AI驱动下对HBM需求提升，全球存储进入扩产上升周期 根据SMEI数据，AI驱动下全球存储扩产势头迅猛，2023-2027年存储设备支出CAGR约20%，而同期晶圆代工的CAGR为7.6%，显著低于存储扩产增速。其中DRAM设备支出预计2027年达到252亿美元，23-27年CAGR为17.4%；而3DNAND设备投资预计2027年达到168亿美元，23-27年CAGR为29%。可见AI驱动下，全球存储进入新的扩产上升周期。 1.4CoWoS等先进封装扩产迅猛，封装设备股价强于前道核心逻辑 上文我们已经做过分析，一方面AI驱动下，三星、海力士、美光加速布局，HBM有望迎来扩产高峰；另一方面高算力需求拉动下，AI芯片大厂加速先进封装下单，台积电积极扩充CoWoS产能。2023年底台积电CoWoS的月产能仅为1.5万片晶圆，相较于前道晶圆制造，台积电先进封装产能较为有限，已成为客户扩产的一大约束因素。受益于AI、HPC等领域旺盛需求，台积电正在修改InFO（集成扇出型）的部分设备，以支持CoWoS生产，根据光纤在线报道，台积电2024Q1月产能有望达到1.7万片晶圆。此外，台积电还为CoWoS生产分配更多晶圆厂产能，2024年CoWoS封装的月产能有望逐季增加；根据半导体业界消息透露，台积电最终或可达到3-3.4万片晶圆。24Q2台积电业绩会称预计2025年依旧供给紧张，产能有望翻倍，2026年后每年复合增速超60%。往后来看，CoWoS扩产弹性快速放量，有望成为2.5D封装领域重要增长分支。 1.4CoWoS等先进封装扩产迅猛，封装设备股价强于前道核心逻辑 对于传统的后道封装设备类别，先进封装增量主要体现在技术路线迭代、技术指标升级等维度，有望带动相关设备需求提升。1）划片设备：刀轮切割仍为主流技术路线，先进封装背景下激光渗透率有望快速提升；2）键合设备：仍以引线键合为主，先进封装由wire bond变为die bond，带动倒装键合、晶圆键合需求快速放量；3）固晶设备：先进封装对于贴片的精度、效率提出更高技术要求；4）塑封/切筋成型设备：压塑封装工艺适用于大面积封装，在晶圆级封装领域应用