Top 5设备厂商:订单饱满,芯荒难缓

Top 5设备厂商:订单饱满,芯荒难缓
2022年06月08日 10:03 投资界

近年来,随着关键技术转型以及供不应求的市场环境,晶圆代工厂设备投资一直延续强劲表现,DRAM厂设备投资保持旺盛,再加上NAND Flash厂设备投资持续维持较高水准,芯片需求的不断上涨引发了一阵火热的扩产潮,推动全球晶圆厂设备(WFE)市场持续走强。

据Counterpoint晶圆厂设备收入跟踪报告显示,得益于设备领域NAND、DRAM和Foundry/Logic的发展速度和强大需求,2021年WFE收入达到创纪录的1100亿美元,同比增长33%。

2018-2022年WFE市场收入预测(图源:Counterpoint)2018-2022年WFE市场收入预测(图源:Counterpoint)

从上图可以看到,晶圆制造设备领域头部效应明显,已形成较为稳定的寡头垄断格局。前5大制造商的系统和服务收入,约占行业总收入的80%。

Top5 WFE厂商2021年收入数据(单位:十亿美元;图源:Counterpoint)Top5 WFE厂商2021年收入数据(单位:十亿美元;图源:Counterpoint)

2022年客户和设备制造商的研发投资和增加产能仍将是重中之重。据SEMI数据,2020年至2024年期间,全球将有86家新晶圆厂或大型晶圆厂扩建项目投产,2022年全球晶圆厂设备总支出将超过800亿美元,全球晶圆厂设备支出有望连续三年创下历史新高。

2011-2022年全球晶圆厂设备支出趋势(图源:SEMI)2011-2022年全球晶圆厂设备支出趋势(图源:SEMI)

处于半导体产业链上游的设备厂商,明显受益于此轮半导体超级周期,市场规模持续膨胀、新增订单堆积、营收快速增长,而当前缺芯依旧,代工厂晶圆产能尚未大规模落地,半导体设备需求保持强劲。据Counterpoint报告数据预测,全球晶圆厂设备制造商的收入将在2022年增长18%,超过1290亿美元,前5大WFE供应商的收入将超过1000亿美元。

作为产业上游的支撑环节,半导体设备与半导体市场的变化具有高度相关性。当前,全球化的钟摆转向、地缘冲突加剧,叠加疫情、经济/政策周期的各种影响,半导体行业迎来新的波动。

本文将围绕应用材料、ASML、东京电子、泛林半导体、科磊等WFE行业巨头的最新动态和行业预期,纵观半导体市场接下来的走势和变化。

一窥Top5 WFE制造商:

订单饱满、芯荒难缓

应用材料:市场需求前景乐观

应用材料(Applied Materials,AMAT)成立于1967 年,1972年在纳斯达克上市,1992年公司营收达7.5亿美金,成为全球最大的半导体设备厂商,并一直保持至今。其在薄膜沉积、离子注入、机械化学抛光(CMP)等设备市场份额占比第一。作为整体系统解决方案供应商,应用材料涵盖12类设备、10种工作平台以及11种解决方案,为客户提供从单体设备到解决方案的全品类服务。

近日,应用材料发布其2022财年第二季度财报,据财报披露,应用材料Q2季度营收为62.45亿美元,同比增长12%。

应用材料发布其2022财年第二季度财报(图源:应用材料财报)应用材料发布其2022财年第二季度财报(图源:应用材料财报)

分业务来看,半导体系统业务营收同比增12.2%至44.58亿美元。其中,营收主要来源于代工逻辑(65%)、DRAM(21%)和NAND闪存(14%)这三大终端市场。

应用材料按业务划分的营收占比(图源:格隆汇)应用材料按业务划分的营收占比(图源:格隆汇)

最近,消费者对智能手机、个人电脑和电视等产品的需求开始疲软。业内也有声音担心该行业会出现产能过剩的情况,进而导致供过于求。

对于未来市场发展趋势,应用材料表示:“需求前景依然乐观,但产品生产及出货均受限于供应链。预计晶圆厂2022年设备支出将同比增长25%达到1000亿美元,且2023年需求仍保持强劲,并高于2022年,这种需求甚至可能持续到2024年。关键问题是订单积压情况与供应链挑战能以多快的速度得到缓解,今年该行业实际上能出货多少,以赶上潜在的真正需求。”

应用材料指出,芯片行业正以疯狂的速度向应用材料及同行订购设备,2023 年半导体设备需求仍将保持强劲,客户当前应关注如何确保2023年设备供应:(1)硅含量随着新趋势、新应用增长推动下持续增长;(2)晶圆厂利用率一直非常高,现在是过去10 年行业利用率最高的时候,且产能持续在增加;(3)客户以前所未有的速度启动新产能扩张,未来半导体设备需求将持续受益于集成电路的新架构、新3D结构、新材料、新微缩方式及先进封装。

应用材料总裁兼CEO Gary Dickerson表示:“在考虑需求的可持续性时,我们也会考虑晶圆厂设备支出的构成。2022年,预计代工逻辑业务将占WFE总投资的60%以上。这笔支出将相对平均地分配给最先进的节点和ICAPS——用于loT、通信、汽车、电力电子和传感器市场的生产。其中,在前沿和ICAPS节点中,代工/逻辑芯片的增长速度快于内存。

在过去的几年中,ICAPS的需求显著增长。以汽车电子为例,目前一辆汽车的半导体含量平均为600美元,几乎是2015年的两倍。而且随着电动汽车的普及,这一数字还将继续增长;另一个例子是5G手机比4G手机多40%的射频器件;在电池供电的边缘应用中,由材料和结构的创新实现了对电力效率的需求,并推动了层数和工艺步骤的增加。从长期来看,先进封装和异构集成也将带来可持续的需求。

Dickerson指出,新型设备中越来越多地使用半导体,正在减少该行业对个人电脑和智能手机等消费电子市场的依赖,这意味着对芯片和芯片制造设备的需求将更加持久和可预测。由于技术的复杂性正在增加,我们预计设备需求将保持当前的水平,或在此期间进一步增加。因此,WFE的增长速度将超过整个半导体市场。

ASML:积压订单创历史新高

ASML是全球光刻机龙头,占有45nm以下高端光刻机80%的市场,也是唯一一家能够生产EUV光刻机的厂商。

笔者在此前文章中梳理了ASML近年来光刻设备的出货、研发进展、创新方向等,有兴趣的读者可以点击查看。

ASML光刻系统的发展一直是通过减少波长和增加数值孔径来进行演进。多年来,ASML做了几个波长步长,DUV光刻系统范围从365 nm (i-line), 248 nm (KrF)到193 nm (ArF) ,而EUV光刻机的光波波长仅为13.5nm。

在波长步进到EUV之后,ASML正在开发下一代EUV系统,称为EUV 0.55 NA (HighNA),将数值孔径从0.33提高到0.55。

目前,TWINSCAN NXE:3600D是ASML最新一代EUV 0.33 NA光刻系统,支持5nm和3nm逻辑节点和领先DRAM节点的EUV量产。

有数据显示,自EUV推出以来至2021年底,ASML的EUV光刻机生产了超过5900万片晶圆。ASML预计,EUV的采用将继续增长,到2024年所有先进节点芯片制造商预计将在生产中使用EUV。下一代EUV 0.55 NA平台将继续为未来节点实现经济高效的扩展,具有更高数值孔径的新型光学设计,有望使芯片尺寸减小1.7倍,进一步提高分辨率,并将微芯片密度提高近3倍。

对于下一代EUV 0.55 NA光刻机的时间表,据最新消息透露,原型机有望在2023年上半年完成,以供Imec和ASML客户开展相关研发工作。预计客户将在2024-2025年开始研发,2025-2026年进入客户的大批量生产。

ASML首席执行官Peter Wennink在今年4月透露,目前已经开始集成第一个High-NA系统。今年第一季度收到了多个EXE:5200系统的订单,4月还收到了额外的EXE:5200订单。目前,ASML收到了来自三个逻辑厂商和两个存储厂商的 High-NA订单。

截至目前,唯一确认使用 ASML High-NA工具的,还只有英特尔的18A工艺节点。后者曾披露在2025年转入量产,大致可以赶上ASML开始交付其生产的 High-NA EUV 系统的时间。Wennink补充道:“我们还在与供应链合作伙伴展开讨论,以确保在中期达成约20套EUV 0.55 NA系统的产能”。

从ASML今年Q1财报来看,ASML实现营收35亿欧元,同比下降20%,环比下降30%,主要是快速出货模式下部分订单推迟至22 Q2验收。

其中,Q1共确认62台光刻机收入,其中包括3台EUV设备,逻辑和存储订单分别占比66%和34%。按技术平台划分,EUV营收占比达26%,ArFi设备占比达 47%。

针对订单积压,ASML首席执行官Peter Wennink称,半导体行业对光刻机的强劲需求,导致了过去几个季度大量的预定订单,其积压订单金额约290亿欧元,创历史新高。

ASML预计,由于逻辑芯片需求和内存市场增长的推动,预计2022年净销售额将比2021年增长约20%。

逻辑芯片部分:不断扩大的应用空间和长期的增长动力转化为对新建和成熟节点的强劲需求,预计逻辑系统的收入将同比增长20%以上;

内存方面:随着系统利用率的提高,结合客户正在进行技术转型,预计还需要额外的产能增加。因此,2022年内存市场对光刻设备的需求强劲,系统收入将同比增长25%左右;

EUV设备:随着客户对EUV的采用以及信心的增加,2022年预计将发货55个EUV系统(其中6个系统的收入将推迟到2023年确认),预计2022年EUV系统的收入将增长25%;

非EUV系统:除了先进节点,DUV 系统成熟细分市场的需求也不断增长,例如模拟、电源和传感器。在DUV和应用业务中,ASML预计浸没式和干式系统都将增长,同时对计量和检测系统的需求也将持续增长,预计非EUV出货收入增长超过20%。

Wennink指出:“市场对于光刻系统的强劲需求一如既往超过了当前的产能。2022 年公司 DUV需求有600台,但预计只能满足不到 60%。公司预计强劲订单需求至少持续到2023年。”

为了满足客户的需要,ASML提供高生产率的升级解决方案,预计到2024年产能扩张25%左右,预计到 2025 年形成90台 0.33 NA EUV 和约600台 DUV 产能。公司计划增加干法和浸没式DUV产能并以干法为重,同时确保在2025年之前拥有大约20台0.55 High-NA EUV,并继续通过快速发货流程来缩减工厂周期。

此外,还与供应链伙伴一起努力扩大产能。考虑到市场需求和增加产能的计划,ASML将重新评估公司2025年的预期和之后的增长机会,计划在今年下半年公布最新进展。

从数据来看,今年和明年半导体市场仍处于供不应求的状态,而且目前公司客户的需求没有任何减弱的迹象。展望后市,ASML预计第二季度净销售额将在51亿欧元至53亿欧元之间,毛利率将在49%至50%之间。同时,维持全年净销售额增长20%的预期。

展望2025到2030年,近十年都将围绕分布式计算,让云更接近边缘设备,通过连接,计算能力将为所有人提供“设备上”的计算能力,从而实现一个连接的世界。根据不同的市场场景,ASML认为2025年有望实现240亿-300亿欧元左右的年销售额

ASML 2025年市场预期(图源:ASML)ASML 2025年市场预期(图源:ASML)

东京电子:逻辑/代工与存储需求旺盛

东京电子是日本最大的半导体制造设备提供商,也是世界第三大半导体制造设备提供商。东京电子的产品几乎覆盖了半导体制造流程中的所有工序。其主要产品包括:涂布/显像设备、热处理成膜设备、干法刻蚀设备、CVD、湿法清洗设备及测试设备。

东京电子是涂胶显影设备领域的行业龙头,涂布设备在全球占有率达到87%。另外,FPD制造设备中,蚀刻机设备占有率达到71%。其他设备的占有率也有相当的份额。

现阶段,日本在全球半导体设备领域占据了很大的话语权,在半导体设备市场中举足轻重。在全球市场占有率超过50%的半导体设备种类当中,日本的半导体设备有十种之多。在多个品种的半导体设备领域,日本的设备企业几乎处于垄断地位,这也使得这些厂商在半导体设备领域掌握一定的定价权和市场优势。

前不久,东京电子公布了2021/22财年(2021年4月1日至2022年3月31日)财报,该财年营收20038亿日元,同比增长43.2%;营业利润为5992亿日元,同比增长86.9%;净利润为4370亿日元,同比增长79.9%。其营收、获利皆创下历史新高纪录。

东京电子表示,业绩大涨主要得益于逻辑晶圆代工厂的设备投资旺盛,DRAM厂设备投资复苏,带动了半导体设备销售增长。

图源:TEL财报图源:TEL财报

对于逻辑/代工,随着ICT行业的发展,TEL之前预期20%以上的增长,如今向上修正为同比增长约25%;

对于DRAM,5G移动通信的普及、更高的数据中心需求和DDR5的采用将推动高水平的投资,TEL预计价格将上涨15%左右;

对于非易失性存储器,固态硬盘的不断采用和内存容量的不断增加推动了持续的投入,TEL将之前5%的增长上调至10%左右。

TEL认为WFE市场仍处于增长的早期阶段。预计前沿和成熟节点的逻辑/代工将获得稳健的投资。在物联网、人工智能、5G和元宇宙的推动下,对半导体的需求将进一步扩大。纵观未来5-10年的技术路线图,技术创新将继续,半导体制造商将积极投资以满足市场需求。

由于对成熟设备节点的强劲需求,改装业务的销售额也出现了显著的同比增长。东京电子预估今年半导体制造设备销售额将年增18.1%至22950亿日圆,2023年以后可以进一步期待。

泛林集团:消费市场疲软,存储市场起量

泛林集团(Lam Research,简称Lam,又称拉姆研究)创立于 1980年,总部位于美国加州,致力于在刻蚀、薄膜沉积、去胶和清洗等环节为全球客户(如英特尔、台积电、三星、美光、海力士等)提供顶级设备与相应的解决方案。

泛林集团尤其擅长高精度的复杂工序,在利用化学反应形成微细电路的“蚀刻设备”领域占据了约50%的市场份额,并在薄膜沉积设备领域仅次于应用材料。

从业务占比来看,内存市场(NAND&DRAM)表现较为强劲,FY22Q3贡献了66%的系统收入。本季内存领域的增长主要来自DRAM细分市场,占总营收比重首次达到创纪录的27%,DRAM的投资主要用于1z和1-alpha节点的应用及转换。NAND细分市场占收入39%(,NAND客户正在投资128层到192层设备的工具。

拉姆研究近10个季度按终端市场划分的营收结构(图源:格隆汇)拉姆研究近10个季度按终端市场划分的营收结构(图源:格隆汇)

Lam认为,在需求方面,环境仍然非常强劲。尽管供应链紧缺可能会限制2022年晶圆制造设备的投资规模,但WFE支出的长期驱动因素没有发生改变,即终端更大的半导体使用量、不断增加的器件复杂性和更大的芯片面积,都有助于实现可持续强大的WFE水平。

即使智能手机领域由于通胀驱动的消费市场疲软,单位增长可能同比持平,但NAND和DRAM含量同比增长约20%,;在服务器方面,每个CPU的服务器 DRAM 比上一年增长了20%。

Lam绝大部分的营收源于存储领域,受内存价格影响较大,而受益于智能手机、服务器的更新换代,DRAM、NAND密度得到提升,加上电动汽车ADAS的加速采用,以及DDR5的推广应用,市场对DRAM、NAND的需求将进一步提升。同时,美光还预计,2022年NAND需求将增长30%左右,DRAM需求也将保持中高双位数增长。

Lam特定增长的驱动因素也没有改变,蚀刻和沉积是将半导体制造转变为内存、代工/逻辑和先进封装中更高性能和可扩展3D架构所需的关键技术。据SEMI信息,20nm工艺需要的刻蚀步骤约为50 次,而10nm工艺和7mn工艺所需刻蚀步骤则超过100次。因此,刻蚀设备和薄膜沉积设备逐步成为更关键且投资占比最高的半导体设备,Lam在这两大细分领域均占据垄断地位,且在马太效应加持下继续保持寡头垄断格局。

同时,Lam 2022年营收将持续受益于全球半导体设备投资额的扩张以及DRAM、NAND需求的提升。尽管近期受加息预期、通胀、反垄断及疫情等宏观因素影响,半导体设备板块跟随大盘调整,但短期回调不改中期向好趋势。

科磊:2022年需求将继续超过供应

科磊(KLA-Tencor)于1997 年由KLA 仪器公司和Tencor 仪器公司合并创立,自成立起便深耕于半导体前道量检测设备行业,目前其产品种类已经覆盖加工工艺环节的各类前道光学、电子束量检测设备。根据VSLI Research统计,科磊在检测与量测设备的合计市场份额占比为50.8%。三星电子、台积电、Intel、海力士、华虹、中芯国际、东芝、美光等均是其重要客户。

科磊公布的2022财年第三季度业绩显示,总收入为22.89亿美元,同比增长了27%。

2022财年Q3财报数据(图源:科磊财报)2022财年Q3财报数据(图源:科磊财报)

科磊表示,受益于几乎所有主要终端市场的实力,季度收入不断增长。科磊的市场领导地位展示了“组合的力量”,其光学计量业务继续推动公司的市场领导地位,并在前沿技术开发和容量监测中越来越多地采用计量应用,在EUV和关键的下一代架构,包括GAA和多堆栈160+层3D NAND方面发挥着重要作用。

当前,数字化转型正成为行业的长期需求驱动因素,先进存储器和逻辑器件、新工艺和日益复杂的先进封装和PCB技术等需求日益增长。科磊预计2022年所有终端市场的行业增长势头将推动WFE增长,其中最强劲的增长来自Foundry/Logic客户,而Memory投资将由3D NAND主导,但仍受到零部件供应紧缺的限制。

在Foundry/Logic中,多个节点的同时投资和不断上升的资本密集度将继续成为有利因素。而内存领域,多个客户的需求仍然强劲。

展望未来,受到当前强劲需求状况和可持续性的鼓舞,结合其预订势头和大量积压订单,科磊认为2022年需求将继续超过供应,并预计在2022年之前季度收入将会连续增长,全年整体收入增长将超过20%。为此,科磊将在全球制造范围内战略性地增加产能,以支持这一前景和客户不断增长的过程控制要求。

谁在拖设备厂商的后腿?

从当前市场现状来看,半导体设备产能仍不能满足行业需求。

至于半导体设备短缺的关键原因,抛开全球晶圆厂扩产带来的半导体设备需求大涨之外,半导体设备零部件产能增长不匹配是最大原因。这些行业龙头在其最新季度的财报会议中,也均提到了其零部件供应存在问题。

应用材料近日表示,由于零部件供应延迟,应用材料2022财年第二季度的销售额减少了1.5亿美元;ASML说到了关键部件短缺导致的订单积压,以及收入递延的情况;泛林半导体强调,由于缺乏关键组件,该季度公司有20亿美元收入将无法确认;科磊也指出行业供应问题似乎将增加下半年的负荷...

应用材料、ASML、Lam、KLA等半导体设备制造商最近已警告其客户,部分关键机台需要等待18个月,因为从镜头、阀门和泵到微控制器、工程塑料和电子模块等零件全都缺。

据韩媒报道,如今半导体核心部件的交货期为6个月以上,而此前通常为2-3个月,交货时间已是此前的两倍。SEMI数据显示,如今某些晶圆厂设备的交付时间甚至超过2年。

半导体设备公司订单饱满,零部件交付延迟“拖后腿”。芯片制造厂纷纷扩产,设备公司订单增多。但受全球供应链紧张及疫情影响,零部件交付周期一再延长,导致半导体设备交付难度加大,成为了半导体设备供应的瓶颈。

写在最后

作为产业链的关键一环,半导体设备也把脉着全球芯片产业。可以说,设备交付周期直接影响了芯片交付周期,在芯片需求不断提升的当下,半导体设备产业的景气度也将持续上升。

反过来看,半导体设备市场持续景气的信号,也代表着芯片需求的持续旺盛。

另一方面,半导体设备市场火热的背后,其实也是各国想要赢下“芯片竞赛”的强烈动机。全球各国的芯片自主供应意识都在提升,美国、欧洲、韩国、中国、新加坡等芯片制造大国目前纷纷出台了支持半导体产业发展的政策,并且在芯片制造环节加大投入、积极扩产,全球由此进入了“芯片大战”的热战期。

随着芯片竞赛的愈演愈烈,全球半导体设备厂商在营收和利润方面有望继续刷新历史纪录。

尽管当前一些终端市场需求疲软,以及芯片制造产能的持续释放,半导体行业将供过于求的声音此起彼伏,不绝于耳。但从设备厂商的动态和对未来的预测来看,他们不相信长夜将至,因为火把就在他们手中。

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