海外半导体设备巨头巡礼系列：应用材料（AMAT）内生外延打造“半导体设备超市”，整线设备&高品质服务构筑护城河

首席证券分析师：周尔双执业证书编号：S0600515110002zhoues@dwzq.com.cn 证券分析师：李文意执业证书编号：S0600524080005liwenyi@dwzq.com.cn A M A T： 平 台 型 全 球 半 导 体 设 备 龙 头 内 生 外 延 推 出 整 线 式 设 备 生 产 ， 高 品 质 服务 巩 固 护 城 河 对 标 国 内 ， 看 好 北 方 华 创 引 领 国 产 替 代 风 险 提 示 1.1 AMAT是平台型全球半导体设备龙头，被誉为“半导体设备超市” ⚫AMAT是全球最大的半导体设备公司（光刻机除外）。自1967年成立以来至今，AMAT凭借其持续的技术引进、并购与创新能力，现为全球第一的半导体制造设备供应商（光刻机除外），被行业誉为“半导体设备超市”。作为美国最大的半导体设备制造商，AMAT目前市值高达1522亿美元（24/10/17）。在全球半导体设备市场的激烈竞争中，AMAT与日本的东京电子（TEL）、荷兰的阿斯麦（ASML）、美国泛林（LAM）以及美国科磊（KLA）一同被公认为全球半导体设备的顶级企业。2023年WFE（Wafer Fabrication Equipment（晶圆制造设备））设备全球市占率位居世界第二，市占率达25%，如按产品销售数量来看则市占率世界第一。 1.2发展历程：从硅谷走向世界，从单一品类设备商迈向平台型设备巨头 1.3产品布局：AMAT目前已完成除光刻机外核心半导体前道设备的全覆盖 1.4 AMAT内生外延现已形成三大业务布局 ⚫AMAT产品与服务已覆盖物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、原子层沉积（ALD）、刻蚀、快速热处理、离子注入、测量与检测、清洗等生产步骤；业务主要分为半导体设备、AGS设备服务、显示及相关业务三大类： ➢半导体设备：开发、制造和销售用于制造半导体芯片的各种制造设备。包括将集成电路转移到半导体器件，晶体管互连，计量检测及封装等设备，最后得到IC裸片。 ➢AGS（Applied Global Service）设备服务：包括集成解决方案，通过优化设备等来提升生产效率，包括备件制造、升级改造、服务及再制造的早期生产设备，以及半导体、显示器和太阳能产品的工厂自动化软件。设备服务业务持续稳定增长，能够培养用户黏性，平衡总收入波动。 ➢显示及相关业务：由制造液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、电视、个人电脑、平板电脑、智能手机和其他面向消费者的设备，以及加工柔性基板的设备组成。 1.5半导体设备龙头AMAT，连续多年位居全球半导体设备销售额榜首 ⚫AMAT自1992年起成为全球最大的半导体设备生产商并保持到2022年，2023年受光刻机龙头ASML快速发货影响，AMAT暂居第二。公司营收持续保持稳定增长，FY2014-2023年公司收入由91亿增长至265亿美元，CAGR为13%，2024Q1-Q3收入为201亿美元，同比增长2%。 1.6盈利能力稳中有升，费用率水平相对稳定 ⚫近年来公司毛利率、净利率分别稳定在47%和26%左右。分业务来看，半导体设备在三大业务中的利润率水平最高，FY2023的营业利润率为36%，但有稳步下滑的趋势；而设备服务业务的营业利润率则稳定在30%左右。 ⚫费用率方面，公司持续高研发投入，近年来研发费用率保持在11%-12%。近年来公司期间费用率稳定在20%以内，其中研发费用率保持在11%-12%范围内，管理和销售费用率均稳定3%左右。 1.7 AMAT研发投入力度在半导体设备TOP5厂商中处于中游水平 ⚫从全球半导体设备TOP5制造商研发费用对比来看，2023年AMAT的研发费用率为12%，高于除光刻机龙头ASML外的其他三家。此外，五家设备商的研发费用率存在明显的同向变动趋势，反应对半导体下游景气度的预期，研发费用率约领先半导体设备销售额增速1-2年的时间。2024Q1-Q3除AMAT外，其他四家公司的研发费用率均有明显提升，或表明全球半导体及设备行业正迎来新一轮上行周期。 ⚫FY2023 AMAT资本开支达到11亿美元，主要围绕大客户与研究院小设立EPIC研发和服务中心，一方面便于协同研发，另一后面也便于设备的安装/调试/升级/维保等服务。 1.8 AMAT半导体设备随行业波动，服务业务助力公司穿越周期 ⚫FY2024Q1-3，AMAT的半导体设备、设备服务和显示相关业务收入分别为147/46/1亿美元，分别同比-1%/+8%/+18%，占比分别为73%/23%/3%。长周期来看，（1）公司半导体设备的收入随行业波动性较大，收入占比已从FY2014-FY2020的65%左右水平提升到FY2021至今的70+%；（2）设备服务业务收入持续增长，占比稳定在20%-25%范围内，主要系随着公司设备累计销售量的不断提升，在订阅化服务战略加持下该业务稳定贡献增量现金流；（3）显示业务的收入占比不断收缩。 数据来源：Bloomberg，东吴证券研究所 1.9近期AMAT DRAM领域半导体设备收入高增，反映存储扩产高景气 ⚫AMAT的半导体设备业务可按照下游应用场景进一步拆分为代工/逻辑和其他、DRAM和闪存三大类，按照下游划分的AMAT半导体设备收入可在一定程度反映下游晶圆厂的未来扩产力度。FY24Q1-3，AMAT在DRAM领域的设备收入为44亿元，同比大增113%，主要由DDR5、HBM等存储器市场需求高速增长带动；而代工/逻辑和其他领域作为AMAT半导体设备收入的第一大来源，FY24Q1-3的收入为97亿美元，同比-18%。 1.10 23Q4以来AMAT来自中国大陆的营收同比高增，占比大幅提升至40% ⚫2023Q4以来AMAT来自中国大陆的营收快速增长，营收占比大幅提升。按地域划分，FY24Q1-3 AMAT来自中国大陆地区的营收达80亿美元，同比+86%，占比显著提升到40%。一方面是受到中国大陆先进设备进口管制不断升级的风险影响，来自中国大陆的部分在手订单或已提前交付；另一方面也预示着未来中国大陆晶圆厂扩产的需求旺盛。 A M A T： 平 台 型 全 球 半 导 体 设 备 龙 头 内 生 外 延 推 出 整 线 式 设 备 生 产 ， 高 品 质 服 务 巩固 护 城 河 对 标 国 内 ， 看 好 北 方 华 创 引 领 国 产 替 代 风 险 提 示 2.1内生外延丰富公司产品线，构筑公司核心壁垒 ⚫回顾AMAT发展历程，总结成功经验，“研发创新+适时并购”双管齐下是AMAT成功的核心原因： ➢持续高效的研发投入：一方面公司每年投入超过二十亿美元、占营收比重超过10%的研发经费支出，使得核心设备技术领先全球，抢占市场，建立起技术壁垒；另一方面积极与大学和科研院所等+自创孵化器EPIC平台进行技术研发，培养人才，提高创新效率。 ➢开展并购拓展产品品类：当产业趋势或新的技术变革来临时，积极开展并购活动，降低研发风险，开拓市场空间。 2.1.1高效的EPIC研发模式造就公司全而强的产品线 ⚫实现快速有效研发是AMAT保持其“全而强”的产品线的核心原因，满足客户需求与公司现有产品迭代。公司2023年开始在北美与亚洲共开设四处EPIC（Equipment and Process Innovation and Commercialization）Centre用于设备研究与产业化。 ⚫对比传统分散式研发流程，EPIC平台整合了基础性研究+设备开发+设备调试；缩短设备从0-1的过程近一倍时间。传统研发模式是各流程分开研发：1.开展基础性研究（5-7年）2.开发设备与工艺（2-3年）3.再把设备送上试线（1-2年），总计需要8-12年时间，而AMAT的EPIC研发模式能够使得客户与公司、学者同时研发，能够将研发时长缩短近2倍至5-7年内。 2.1.2多次并购让公司从单一品类设备商迈向平台型设备巨头 ⚫AMAT历史上多次通过收并购方式丰富产品线、提升产品竞争力。根据半导体行业观察，AMAT 1996-2022年共发起22次收购。公司为半导体制造厂商提供全流程设备产品，除光刻机基本由ASML垄断外，其余核心设备均有所布局。收并购为公司带来了新技术，使其能够紧跟市场需求变化提供广泛的设备产品，不断强化自身竞争力、增厚利润。 2.1.3薄膜沉积设备PVD龙头，通过自研+并购在CVD、ALD领域领先 ⚫由于不同沉积设备技术差异较大，在子类别中存在明显的市场格局的差异，因此，市场上呈现多家供应商共存的局面，每家供应商都有其擅长的技术领域。 ➢PVD市场是AMAT一家独大，市占率长期占据约80%以上，PVD业务支撑了AMAT的初期发展。 ➢CVD市场为AMAT、泛林半导体和东京电子三大寡头垄断，分别市占率达27%/23%/20%（2022年）。PECVD是AMAT最具竞争力的CVD产品，2022年全球市占率51%。 ➢在ALD市场，东京电子和ASM公司占据主导地位，经历多次收购业务失败使得AMAT的ALD业务稍显落后。AMAT曾寻求通过收购扩大其ALD业务，包括2013年试图并购东京电子和2017年计划收购日本日立旗下的Kokusai Electric，但均未成功。2022年，AMAT成功收购芬兰PicosunOY，其ALD技术被整合进AMAT产品线，并与AMAT的IMS系统完全兼容。 2.1.3通过自研+并购全面布局薄膜沉积，成为全球PVD龙头 ⚫AMAT的PVD产品线几乎完成了对半导体生产所需工艺的全覆盖，还积极拓展到微机电系统（MEMS）、CMOS图像传感器、封装技术（如硅通孔TSV）等新兴领域。这些应用推动了对氮化铝（AlN）、氧化铟锡（ITO）、氧化铝（Al2O3）和锗（Ge）等薄膜的PVD发展，让AMAT能够获得2023年全球86%市占率。 ⚫AMAT最主要的PVD设备来自Endura、Centura、PIKA平台等。（1）Endura平台能够完成连续薄的阻挡层和种子层的硅通孔沉积，支持150mm和200mm晶圆，专注于沉积更厚、高度均匀、低温兼容性的薄膜，以应对功率器件市场的需求。（2）Cenura平台：2018年公司推出采用全新设计的新型Cenura 200毫米常压厚硅外延反应室PRONTO（该平台也可拓展EPI）。该反应室专为生产厚度为20～150微米的外延膜而设计，能使当前的外延膜生产效率最大化（一次只对一个晶圆实施外延工艺）。（3）PIKA：具备体积小与即插即用的优势。 2.1.3通过自研+并购全面布局薄膜沉积，成为全球PVD龙头 ⚫公司CVD品类2022年全球市占率27%，其中PECVD是最具竞争力的CVD产品，全球市占率达51%。自1998年推出以来，公司的Producer CVD平台已成为多种材料薄膜沉积的基础，并支持从150毫米到300毫米的晶圆。该平台广泛应用于逻辑器件、DRAM、NAND以及MtM市场中的MEMS、光电器件、物联网和功率器件等领域。 ⚫AMAT所有CVD设备都基于Producer、Endura与Centura三大通用平台，其中Producer平台应用最广。Producer平台适用于高温PECVD、硅锗和非晶硅等多种CVD应用，并能可靠地处理三代/3.5代半导体，包括碳化硅晶圆。此外，平台的模块化设计带来的可扩展性为客户提供了灵活性，允许他们将Producer工具组件应用于多种设备类型和工艺节点。同时，为满足现代晶圆厂生产效率需求，Producer系统新增了Twin Chamber（双腔体）设计，使Producer平台能够同时处理六片晶圆，显著提升生产效率，并通过陶瓷加热器、腔室组件和远程等离子体源降低CVD膜的缺陷率。◆图：Twin Chamber双腔体另一大优势在于其能够共 2.1.4全面覆盖ICP+CCP工艺，与公司全线设备实现高兼容 ⚫AMAT通过自研完成了ICP+CCP全布局，自2000年推出Cent