半導體設備之王應用材料(Applied Materials)是如何賺錢的?

應用材料

簡介

公司介紹

應用材料公司(中文簡稱應材,美股代碼:AMAT)創立於1967年,是全球最大的半導體製造裝置和服務供應商。主要產品為晶片製造相關類產品,例如原子層沉積、物理氣相沉積、化學氣相沉積、電鍍、侵蝕、離子注入、快速熱處理、化學機械拋光、測量學和矽片檢測等,並包含配套的軟體、質檢服務提供給營運客戶,例如晶圓廠與螢幕工廠的各式半導體製造商。

半導體設備供應鏈

由於在半導體先進製程的資本⽀出當中,前段製程設備占比⾼達80∼90%,主要由五⼤設備供應商提供,除了應⽤材料之外,還有艾司摩爾(美股代碼:ASML)、科林研發(美股代碼:LRCX)、東京威⼒科創(美股代碼:TOELY)、科磊(美股代碼:KLA)。

這五大半導體設備商以其領先的技術、強大的資金支援占據著全球半導體裝置製造業超過70%的份額。

台灣本地廠商因技術的差距,在前段製程設備著墨較少,主要切入點為設備代⼯、廠務⼯程、後段製程設備、零組件維修與通路等業務,相關供應鏈如京鼎、帆宣、翔名、瑞耘與公準等。

關於半導體設備供應鏈的完整說明,請各位參見:

產品範圍

應⽤材料主要是提供物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、原⼦層沉積(ALD)、化學機械研磨(CMP)、熱處理(RTP)、離⼦植入、蝕刻與檢測等設備,在全球擁有極⾼市占率。

最著名的產品Producer

Producer平台於1998 年7 ⽉推出,藉由將晶片的⾦屬層配線由鋁改為更理想的導體─銅,協助晶片加快執⾏速度。Producer平台⾃20 年前上市以來至2018年為止的平台20週年間,Produce平台出貨量⾼達5000台。

這套製造系統協助製造全球幾乎所有的晶片,也就是說,全球幾乎所有電腦晶片,都是使⽤Producer平台製造。已經處理過19億平⽅公尺的矽晶圓,⾯積相當於30個美國紐約曼哈頓的⼤⼩,⽬前可⽀援從180奈米 到5奈米的10 個技術節點。

20 年來協助推動各項業界技術轉折,其中包括銅、應變⼯程、⾼介電⾦屬閘極、FinFET 及3D NAND;現今Producer 平台能夠專⾨配置組合,以因應摩爾定律不斷增加的挑戰。

Producer 平台原先是專為執⾏化學氣相沉積的單⼀製程系統,並成為業界標竿。這些年來,應⽤材料公司不斷擴⼤平台的技術功能,包括蝕刻、選擇性移除及薄膜處理技術。現今愈來愈多材料瀕臨傳統摩爾定律微縮的物理極限。現在的這個平台可以做為⼀套整合式製程平台,在同⼀套真空系統中,提供諸如沉積與薄膜處理、沉積與蝕刻,或者是沉積與選擇性移除的多種組合。

半導體製程必備

在市值被艾司摩爾(ASML)超越之前,應⽤材料是任何製造半導體晶片無法替代的設備商,這一點到目前為止還是成立。

只不過進入更先進的半導體晶片的節點後,先進製程製造設備DUV和EUV光刻機的重要性變成不可或缺,使得艾司摩爾搶了應⽤材料持續了幾十年來的半導體製程設備之王的風采。這一部份,請參見我的另一篇貼文的詳細分析:《真正掐住台積電脖子的企業艾司摩爾(ASML)》。

三大部門

應用材料公司分為三個主要業務部門:半導體產品、應用材料全球服務、顯示器和鄰近市場。

半導體產品

該公司開發和製造用於製造半導體裝置的晶圓製造步驟的設備,包括原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、快速熱處理(RTP)、化學機械拋光( CMP)、蝕刻、離子注入和晶圓檢查。[32]該公司於 2009 年底收購了該集團的 Semitool。2019 年,應用材料公司同意以 22 億美元收購半導體製造商 Kokusai。

應用全球服務

應用全球服務 (AGS) 團隊提供設備安裝支援和保固延長支援以及維護支援。 AGS 還提供新設備和翻新設備,以及已安裝基礎設備的升級和增強。該部門還包括用於製造環境的自動化軟體。

展示及鄰近市場

AGS 將現有業務部門與2006 年中期收購的 Applied Films Corporation的顯示業務部門合併。電腦顯示器和電視中常用的TFT LCD (薄膜電晶體液晶顯示器)的製造流程與積體電路的製造流程類似。在無塵室環境中,TFT-LCD 和積體電路生產均使用光刻、化學和物理氣相沉積以及測試。

業務分析

2023年度

2023財年,應用材料公司公佈獲利68.56億美元,年營收265.17億美元,營收成長率0.88%。以 GAAP 計算,公司毛利率為 46.7%,營業收入為 76.5 億美元,佔淨銷售額的 28.9%,每股收益為 8.11 美元。

2023年第3季概況

從各項業務指標來看,應用材料在晶圓代工、邏輯及其他半導體系統方面業績表現良好,營收佔據半導體系統總營收的79%,高於去年同期的66%;在記憶體晶片領域的業務營收則稍顯疲軟,其中DRAM設備佔據半導體系統總營收的17%,NAND Flash設備佔4%,這是因為記憶體晶片客戶的支出正處於十多年來的最低水準所致。

客戶

幾乎全球所有半導體製造商都是應材的客戶,而長期以來英特爾(美股代碼:INTL)是第⼆⼤客⼾,占應材總銷售比重約為12 %,台積電(美股代碼:TSM)則是最⼤客⼾,銷售占比高達14%。

地域

2022年,中國市場佔應用材料、科磊及泛林集團的營收約三成。應材2020 年對中國的銷售額就價值50億美元。

挑戰和風險

主要的挑戰

應材想搶回全球半導體設備市值的王座,主要的挑戰就必需找出艾司摩爾的光刻機的替代方案才行。

關於艾司摩爾的討論,詳見我先前的貼文:《真正掐住台積電脖子的企業艾司摩爾(ASML)

艾司摩爾的光刻機

艾司摩爾的光刻機可讓晶片儲存和存取數據的電路圖案是燒在晶圓上,接著⽤其他⾦屬和其他物質填滿。這種製程中的微影階段已變得愈來愈困難,原因是電路尺⼨縮⼩,⼩到比多數光源的波⻑還要⼩。艾司摩爾的極紫外光設備(EUV)能夠處理這些先進半導體的製程,EUV機台更是該公司的「搖錢樹」,其銷量⾃2019年來已增加近⼀倍。

艾司摩爾的機台是半導體設備裡最貴的機台。但艾司摩爾的⽅法有其缺陷,晶片的某些部分需要多重曝光,必須進⾏兩次以上的曝光才能達到預期的效果。

應材的新微影技術

應材的CenturaSculpta機器是所謂的圖案成形系統,讓客⼾減少必須花在微影製程的時間。應材的新機器則利⽤電⼒活化化學技術來完成製程的這⼀部分,不再需要⼀些多重曝光。應材表⽰,這樣的想法是要「補充」紫外光微影,同時處理先進晶片製造的經濟與環境問題。

這種新設備有望為應材年營收增加2億⾄3億美元,但短期內不會削弱艾司摩爾的EUV營收。採⽤這套新系統的晶片業者,在運作每⽉處理10萬片晶圓的產線規模情況下,可節省多達2.5億美元的資本費⽤,每片晶圓能節省50美元的成本、節能效益達15度電、省下15公升的⽔,減少排出0.35公⽄的⼆氧化碳。

這項新產品主要⽤於⽣產先進邏輯晶片,例如輝達⽤於AI的繪圖處理器。世界上⽬前只有台積電、三星和英特爾專精這類型晶片的⽣產。而英特爾是已經採用應材這項新機台的第一家公司。

地緣政治的風險

受到美對中國半導體禁令的影響,2022年10月,應材、科磊與科林已開始撤離其在長江存儲的駐廠員工,並且暫停其在中國的業務。

2023年11月,應用材料因違反出口中國限制,遭美國政府刑事調查,受此衝擊,股價立即暴跌7.61%。2024年2月,美國再度調查應材的中國事業,應材股價立即重挫2%反映。

由於中國的營收佔比高達公司的三成以上,投資人必需考量美國政府對中國的半導體禁令,在可見的未來,都只會加強,不可能會鬆綁。

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