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龙头公司研究之应用材料(AMAT.O):不断迭代,寻找极限(下)

原标题:龙头公司研究之应用材料(AMAT.O):不断迭代,寻找极限(下)

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应用材料作为世界上最大的半导体设备公司之一,是如何从1967年加州山景城的一家无名小公司成长为半导体设备行业巨头,并持续在设备市场中创新,维持竞争优势的?

本篇报告通过回顾应用材料的发展历程,并对整个半导体行业及应用材料发展过程中的关键节点进行分析,并 对设备公司在赛道选择、时机选择、产品选择以及客户关系选择等问题进行探讨。我们认为应用材料的发展主要经历四个阶段:形成竞争优势的初创期、进行全球扩张和产线扩张的内生成长期、熨平行业波动的并购调整期以及专注技术提升的研发领跑期。

1967年至1979年是应用材料的初创期,也是半导体行业的发展初期:集成电路、摩尔定律、外延平面工艺的发明和发现改变了半导体行业的面貌,预示着下游可能大规模民用,市场空间巨大。到1979年,半导体制程由12um降到了3um,开始步入大规模集成电路时期,半导体行业市场空间已达106亿美金,这一阶段行业开始分工,设备公司进入了下游厂商的视野。应用材料凭借1971年的研发的旗舰设备——红外外延沉积系统及1975年的升级版,吸引了当时极富盛名的下游厂商英特尔、IBM等成为它的重要客户。另外,1979年提出的“解决方案”业务以创造客户真正的需求为目的,为应用材料带来了更大的市场份额。

1980年至1996年是半导体行业及应用材料的内生增长期,半导体下游经历了以家电为驱动(80年代)和以个人PC驱动(90年代)的两个时期,正式进入大规模民用阶段。行业表现出规模快速扩大以及性能快速提升两大特征,半导体市场规模在1996年达到1388亿美元,复合增长率15%,制程下降到0.35um,两大特征导致了行业的进一步分工。

一是生产环节的分工:在下游需求激增的情况下,如何研发出与制程、精度相匹配的生产技术,并提高产品生产效率成为半导体设备公司面临的关键问题,这意味着投资半导体设备有了更高的资金和技术壁垒。更多的下游器件厂商选择将让自己从“设备”产业链条上解放出来,甚至从生产环节上解放出来——生产模式由IDM模式向晶圆代工模式。

二是生产区域的分工,分别从美国转移到日本再转移到韩国,行业转移使得行业极具活力。

行业进一步的分工需求驱动下,半导体设备行业空间随之快速爆发,有1987年的50亿美元增长到1996年260亿美元,复合增长率20.1%,同时,生产规模以及效率的提升对于设备厂商提出了更高的要求,应用材料不满足于仅仅专注薄膜沉积设备领域,抓住机遇通过解决行业痛点逐步布局集成电路的整条生产线。 1981年应用材料克服了超大规模集成电路离子刻蚀的技术难题,进入刻蚀设备领域,开启了现代刻蚀时代。收购收购了英国Lintott Engineering, Ltd.,进入离子注入市场,应用材料创造性的构思了单晶圆多室平台系统,大大增加的生产效率,同时降低了投资成本。

同时,应用材料具备全球视野,领先于产业转移的步调进行全球市场布局。产线以及区域的扩张使得应用材料在1992年,超越TEL一跃成为世界最大的半导体设备制造企业。

1997年至2013年是应用材料的并购调整期,半导体行业一波三折,发展减缓。经历了1998年至2000年下游PC应用的爆发,2001年互联网泡沫破裂行业低迷,08年金融危机又使行业剧烈震荡;而04年消费电子、汽车电子和08年智能手机及平板进入市场为行业带去了新的活力。半导体行业的波动带来设备厂商更加剧烈的波动,在97年-2013年期间,01年行业下滑41.3%,08年下滑31.07%,复合增速仅为不到1%,市场规模在200亿美元-400亿美元之间波动。

行业波动期是龙头公司并购的好时机,2000年互联网泡沫破裂之后,为了熨平行业波动、适应新下游产品需求,应用材料通过12 次重要的并购进入泛半导体行业、补充公司公司业务,并提高了原有业务在设备市场中的份额。

2014至今:另辟蹊径完成技术升级,保有创新活力

受智能手机、物联网、可穿戴设备、云计算、大数据、新能源的带动,行业又迎来一波快速上涨,从2013年到2018年,全球半导体市场规模从3056亿美元迅速提升至4688亿美元,年均复合增长率达到8.93%,预计2019年全球半导体市场规模将超5000亿美元。但是13年至今制程和精度增长明显放缓,芯片制程由15年22纳米过渡到现阶段7纳米。

半导体设备市场规模也由318亿美元增加至645亿美元,年均复合增长率达到15.19%。同时设备行业集中度进一步提高,前十大半导体设备公司占总市场规模的96.10%。

前一轮的强势并购奠定了半导体设备行业竞争格局,由于反垄断法日渐严格,应用材料在13年并购东京电子宣告失败,标志着应用材料外延并购时期的结束,转而向行业新的技术挑战进行突破。2014年至今,行业挑战是摩尔定律迭代速度减缓,但是下游出现的新应用对技术要求却更高之间的矛盾。应用材料通过CPC解决生产过程中更复杂的品控问题,更新工艺系统整合新材料达到预期的芯片处理速度,逐步在超越摩尔器件领域进行技术研发。

设备厂商普遍面临天花板较低的问题,即使是全球体量最大专用设备厂商应用材料也仅有172亿美金的收入,回顾应用材料的发展路径, 我们认为应该做好如下选择:

(1)赛道选择:下游应用广、迭代快

(2)时机选择:①行业发展初期,代表企业:应用材料、泛林半导体;②行业转移期:东京电子;③行业成长期:阿斯麦

(3)产品选择:对于同一下游客户增加设备种类的销售是设备类厂商的增加收入的常用方法,但是多品类的扩张容易导致多而不精问题,不论是研发新设备还是并购,我们认为应该考虑的不仅是能够研发成功或者是并购之后收入的短期增长而是公司的资源能否支撑该产品的持续迭代、公司推出的上一个类型产品是否已经具备足够的竞争优势、以及公司是否配备相关领域的技术人才。

(4)客户关系:增加黏性。一是通过将服务增加到产品中,增加产品粘性,但是产品粘性会导致产品非标,会对规模的扩张产生负面影响;二是跟随客户转移,增加距离粘性。·

风险提示:技术发展不及预期;半导体下游市场需求不及预期

4.1半导体行业:PC应用井喷后产生泡沫,新下游应用兴起

1997年-2013年期间,半导体制程和精度进一步提升:97年时,芯片制程为0.25微米,而到了04、05年,制程突破了纳米级别的门槛,达到90纳米的水平,进一步,在08年达到了45纳米的水平,13年时已经能够满足32纳米的制程需求;主流硅片的尺寸确定在200mm和300mm。重要的技术界节点有03年左右推出的速龙64处理器和11年推出的酷睿i7-980x处理器,以及01年、04年推出的1GB、4GB DRAM甚至16GB DRAM存储器。

下游产品主要还是靠个人PC驱动,但是自93~95年,99年~2000年,PC、互联网周期爆发之后,整个行业进入了高速成长期后的平缓增长期,出现了两次行业市场规模的负增长——2001 年由于互联网投机泡沫破灭导致半导体行业迅速下滑 32%,以及2008年受金融危机和去库存影响导致的需求下行。04年左右消费电子、汽车电子进入市场、07年笔记本进入市场以及10年金融危机后需求回升成为该阶段新的重要增长点,为半导体行业带去了新的活力。行业平均复合约为5%,较之前放缓,市场规模在2000亿美元-2500亿美元之间波动,在2010年突破3000亿美元。

对于半导体设备行业来说,在97年-2013年这一阶段市场表现与整个行业一致,但是波动更为剧烈,增长率更低。01年行业下滑41.3%,08年下滑31.07%,复合增速仅为不到1%,市场规模在200亿美元-400亿美元之间波动。

这一时期,应用材料、东京电子、科天、泛林半导体、阿斯麦是毋庸置疑的行业龙头,竞争格局趋于稳定,市场集中度越来越高,前十大设备公司市场份额由2000年的63.63%升高至2007年的78.72%。

值得注意的是,随着行业发展速度放缓,2000 年之后许多原来的 IDM 厂商无力继续承担晶圆制造所需的巨额资金投入,Fabless 模式成为最受欢迎的生产模式,整个半导体由原先的 IDM 模式转变为专业的垂直代工模式。创立于1987年的台积电成为晶圆代工领域的行业龙头。与此同时,半导体的商业模式发生转变,行业更多由库存驱动。在专业的垂直分工模式下,晶圆代工厂根据客户下单情况来决定生产情况:当需求开始增加时,订单随之增加。晶圆代工厂需要花费长达两个月的时间进行生产,产能不可能瞬间增加。库存成为最关键的行业驱动因素,半导体行业每一次库存建立都是新产品带动市场需求,对下游需求的变化更加敏感。此外,半导体设备公司的客户也更多的变成新模式下的晶圆代工厂商。

有效投资泛半导体行业一定程度上能够缓解周期波动带来的负面影响。泛半导体行业由半导体照明(LED)、半导体显示(液晶)、半导体能源(光伏)和半导体IC(芯片)构成,与传统的微处理器、存储芯片驱动增长的半导体行业有一定区分,在互联网泡沫破裂,笔记本消费电子进入需求增长周期之后,泛半导体行业快速发展,带动了半导体进入新一轮景气周期。

4.2应用材料:进入泛半导体领域,试图熨平行业波动

90年代末期至2000年,正巧是“互联网泡沫”时期,下游个人电脑和笔记本电脑的强势需求直接将半导体设备销售额由200亿美元推升至400亿美元。与此同时,技术的突破也带动了新型设备需求——0.35微米制程带来了新设备——化学机械平坦化设备的需求,也对检测设备提出了更高的要求。因此,一直以提供全流程的有竞争力的设备产品为核心战略之一的应用材料。

在继续推进原有半导体生产设备的研发创新之余,还收购以色列opal、orbot、Obsidian等企业进一步拓展了其半导体设备供应链,增加了掩模板制造、CMP等设备的供应,既在新领域站稳了脚跟,也实现了高额创收。

2000年之后“互联网泡沫”破裂,应用材料就将收购并购的目光转向了泛半导体领域,试图熨平半导体周期。应用材料在2006年收购Applied Films公司,顺利进军光伏领域的晶体硅市场;在2007年收购HCT Shaping Systems SA公司,有助于进一步削减制造光电电池的成本;在2008年收购意大利公司Baccini,扩大了公司在太阳能面板制造设备市场的影响力。08年金融危机之后,应用材料找准时机,在2009年收购Semitool公司,进入快速增长的先进封装设备领域;在2011年收购Varian公司重回离子注入市场并获得生产太阳能电池板和发光二极管的技术。经过这个阶段的铺垫,显示器和太阳能设备销售模块成为应用材料一个收入占比达到总营收25%的重要部门。

总而言之,在1996年-2013年应用材料通过13次重要并购,成功熨平半导体周期,拓宽了经营范畴,维持行业龙头地位。

5.2013至今:半导体行业技术迭代减缓,应用材料寻找新的技术增长点

5.1半导体行业:摩尔定律迭代放缓,技术要求进一步提升

13年至今制程和精度增长明显放缓,芯片制程由15年22纳米过渡到现阶段10纳米/7纳米,重要的技术节点有14、15年出现的14纳米处理器,以及同年出现的3D NAND储存器,17年出现的64L 3D NAND,18年出现的96L 3D NAND。在经历了上一周期的市场回落之后,在以智能手机、物联网、可穿戴设备、云计算、大数据、新能源、医疗电子、安防电子、5G通讯等为主的新兴应用领域强劲需求的带动下,这一时期存储芯片需求增加,全球半导体产业恢复增长。

2014年智能手机出货量增长幅度较大达到23.17%,尽管今年增速有所下滑但出货量仍保持14亿以上的出货量,预计未来有15亿左右的出货量;15~18年全球IOT设备安装量增速达到40%左右,预计18-20 年物联网设备安装量将带来 140 亿、180 亿、200 亿美元增量空间。对于中游制造产业,集成电路仍占80%左右市场份额,而传感器增速表现最好。

根据WSTS统计,从2013年到2018年,全球半导体市场规模从3056亿美元迅速提升至4688亿美元,年均复合增长率达到8.93%,预计2019年全球半导体市场规模将超5000亿美元。

其中亚太地区市场规模占比达60.34%,为半导体产业中心。半导体设备市场规模由318亿美元增加至645亿美元,年均复合增长率达到15.19%,SEMI预计2019年半导体设备市场规模会有所回落,至2020年会再度攀升。

现阶段设备行业的龙头主要有应用材料、东京电子、泛林半导体、科天、阿斯麦等,设备行业集中度进一步提高,前十大半导体设备公司占总市场规模的96.10%。

在半导体行业进入新一轮增长周期后,半导体行业的技术增长出现衰落,摩尔定律正逼近物理极限,晶圆制造商的先进工艺已经推进到7纳米,不断遭遇成本上升、功耗增加、工艺复杂度提升、成品率下降等方面的挑战。

半导体设备公司如何能在接下来的竞争中脱颖而出,除了在传统制造工艺方面继续延续摩尔定律之外,最重要的是抓住新的技术成长机会——推进超越摩尔定律、精进良率控制、提供新的芯片制造材料和工艺技术的可行性。

首先,是在超越摩尔定律方向上进行突破。下游5G无线技术、电动汽车和先进移动设备等大趋势应用需要小型化和多功能的半导体器件,由此衍生的超越摩尔定律成为技术突破的重要方向——不是在一个芯片上挤满更多的电路,而是要在一个芯片上挤满更多的功能。据麦姆斯咨询报道,2017 年,超越摩尔设备W2W永久键合、临时键合和解键合设备的市场规模约为4亿美元,到 2023 年预计超过7.5亿美元,2017~2023 年增长近13.4%,加上光刻设备市场空间还将进一步扩大。超越摩尔产业与遵从摩尔定律的主流半导体行业设备在分辨率、套刻精度、焦深(DOF)、晶圆弯曲度和背面对准等方面有很大不同,为键合和光刻设备市场带来了新商机。

二是进一步增进品控,增加产品良率方面进行突破。从半导体刚进入民用阶段之后,如何增加生产效率就成为重要命题,在下游驱动的新成长周期到来之际,适应下游产品生产商提出的技术要求,缩减下游生产商生产成本仍然是一个重要的技术突破方向。举例而言,就是在设备中增进软件、算法、机器学习功能,对复杂的半导体生产过程进行控制,实现快速准确的自动缺陷检测和根本原因分析。

三是进一步增进品控,增加产品良率方面进行突破。从半导体刚进入民用阶段之后,如何增加生产效率就成为重要命题,在下游驱动的新成长周期到来之际,适应下游产品生产商提出的技术要求,缩减下游生产商生产成本仍然是一个重要的技术突破方向。举例而言,就是在设备中增进软件、算法、机器学习功能,对复杂的半导体生产过程进行控制,实现快速准确的自动缺陷检测和根本原因分析。

四是提供新的芯片制造材料和工艺系统。下游人工智能领域的发展受制于芯片的计算能力、算法的处理速度、能耗,实现人工智能和大数据的巨大潜能需要在端和云计算的性能、能耗和成本方面进行重大改进。半导体行业需要通过创新的材料和微缩方法实现新的计算架构。例如,在制造适应人工智能需求的新型储存期的过程中,对制造设备如何硅上沉积和整合新兴材料的能力有严格要求。

5.2应用材料:另辟蹊径完成技术升级,保有创新活力

前一轮的强势并购基本奠定了半导体设备行业的竞争格局,并购标的逐渐稀缺,且由于反垄断法日渐严格,美国应用材料在13年并购东京电子宣告失败,标志着应用材料外延并购时期的结束,转而向行业新的技术挑战进行突破。应用材料延续了旧有的团队研发策略,结合新时期与高校合作、积极引进人才的战略,不遗余力地进行高研发投入,仍然保有行业龙头的地位。

应用材料采取CPC来利用生产中的大数据解决晶圆制造过程中复杂的品控问题。CPC在软件、算法以及机器学习基础上展开的对数据的分析,将分析的结果应用到生产过程中,对复杂的半导体生产过程进行控制。依据CPC做出的决策加速了机器的学习过程,有助于芯片制造商更快对缺陷进行分类,找出根本原因并解决良率问题。其最新发布的SEMVISION G7采用最新成像技术和增强的机器学习能力,是目前市面上唯一具有高分辨率成像,以及经生产验证的、具有先进机器学习自动缺陷分类能力的系统。

在工艺系统更新方面,在2011年,公司研发Centura系统原子沉积技术(ALD),一次可只沉积一层原子;2014年,公司研发Endura系统,能够完成连续薄的阻挡层和种子层的硅通孔沉积。在2018年,公司推出采用全新设计的新型CENTURA 200毫米常压厚硅外延反应室PRONTO,该反应室专为生产工业级高质量厚硅(厚度为20~150微米)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)。且在刻蚀领域,公司研发的Etch系统以前所未有的功能特性,能够实现先进FinFET的原子级刻蚀控制,进一步缩减 3D 逻辑和存储芯片尺寸。

此外,考虑到由人工智能和大数据所推动的新计算需求,新的硬件平台、架构与设计被认为是提升计算效率的关键,因此出现了对MRAM、ReRAM 和 PCRAM 等新型存储器的需求。从MRAM的角度看,它有超过10种材料,超过30层薄膜堆叠沉积。部分薄膜层的厚度仅达数埃,相近于一颗原子的大小。控制这些薄膜层的厚度、沉积均匀性、界面品质等参数是关键所在,因为在原子层任何极小的缺陷都会影响器件效能。这些新型存储器装置的效能和可靠性,取决于硅上沉积和整合新兴材料的能力。应用材料公司的全新整合式材料解决方案-- 制造MRAM 的 Endura® Clover™ MRAM PVD、制造PCRAM 和 ReRAM 的 Endura® Impulse™ PVD、以及其内建的机载计量技术,皆可支援这些新型器件的量产制程。

在芯片制造材料方面,2018年11月,应用材料宣布在纽约州奥尔巴尼的纽约州立大学理工学院,设立材料工程技术推动中心(Materials Engineering Technology Accelerator, META中心)。应用材料在材料工程上持续突破,有望解除7纳米级以下晶圆制造制程的瓶颈,更进一步的,预计可增进未来世代人工智能(AI)芯片效能的15%。

对于新兴超越摩尔器件部分,为了支持客户对当前以及未来晶圆尺寸的需求,应用材料在整个公司内部共享不同设备产品组所获得的专业积累,例如在200mm组中MEMS或分立功率器件,是可以共享给300mm组,以确保晶圆加工技术到更大尺寸发展的连续性。除此之外的布局较少,但是考虑到整个设备市场中晶圆加工设备仍然占据绝大部分市场份额,应用材料在未来仍然能够保持竞争优势。

6.经验总结

对于设备公司来说,选择具有发展前景的赛道、在合适的时机进行行业布局是成功的前提,形成自己的技术精湛优势、积极投入技术创新是成功的关键,探索与客户的互动及服务模式是成功的助推力。

6.1赛道选择:下游应用广、迭代快

对于设备公司来说,主要任务是服务于下游器件生产商。举例而言,设备产品销售量取决于下游是否有新进入的器件厂商,以及已有下游设备厂商是否准备扩张;设备产品的技术水平和下游器件厂商的技术水平相互促进;设备产品的设计和功能也要与下游器件厂商的需求相契合。因此设备厂商选择行业赛道的时候,首先考虑的是下游的增长空间、成长性,选择的下游市场技术迭代速度要快,未来技术发展的空间要大,且“同一类”设备可以解决行业中大部分的“生产问题”。

下游市场技术迭代速度快以及技术发展的空间大,是指所选择的行业有技术进步的空间,否则容易遇到技术创新的瓶颈。以半导体行业为例,摩尔定律的提出无疑保证了技术更迭的持续性,它预言当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。下游器件厂商跟随摩尔定律,研发出集成度更高的存储器、处理器;设备厂商则跟随下游进行技术更迭,缩小晶圆制程,提高精度,保有市场活力。

“同一类”设备可以解决行业中大部分的“生产问题”,指的是生产的“元器件”可以应用在多个下游细分市场中,且这些元器件在制造流程上具有相似性,可以使用同类设备和同类生产流程完成制备。举例而言,在半导体行业中非常重要“元器件”就是集成电路。集成电路几乎与所有电子产品挂钩,包括手机、个人电脑、音响、照相机等,还频繁地被应用于通信领域,因此集成电路下游应用市场十分广阔。集成电路制造流程规律性的分为氧化、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、抛光几个步骤,尽管下游器件厂商在购买设备时,根据晶圆尺寸、设备精度、以及光刻图案等有不同的需求,但是设备的性能不会发生变化,这意味着同一类设备可以应用在多种产品的生产中,在一类设备上进行技术创新的“性价比”很高。

20世纪60年代时,应用材料就是从半导体行业中发掘了这些特质,选择进入半导体设备行业。回顾应用材料公司创立的背景,首先是集成电路的发明,预示着未来电子器件向小型便携式方向发展,电子器件将不再因为庞大的体积龟缩在某几个军用或商用办公室的角落,将走进千家万户成为个人消费电子产品;其次,平面工艺的发明使集成电路量产成为可能,大规模生产电子器件不再像之前那么困难,预示半导体器件即将实现民用。这些都说明半导体行业在未来具备极大的市场空间。而在技术层面,摩尔定律在60年底刚刚被提出,对半导体行业做了非常乐观的预测。

事实上,现在美股市场上非常突出的设备公司,除了极少部分基础建设设备公司(如卡特比勒)之外,大多都在赛道选择上和应用材料异曲同工之妙。比如丹纳赫公司主要的业务领域测试与测量、环境、生命科学和诊断、牙科和工业技术,其中生命科学与诊断设备部门下游的临床医学与应用行业具有非常明显的技术迭代特质,且技术发展空间巨大;另外丹纳赫的测试测量仪器部门则在下游具有多个细分应用领域,如电力、铁路、食品、医疗等等,是世界电子测试工具生产、分销和服务的领导者。除了丹纳赫以外,还有阿斯麦(半导体光刻系统),派克汉尼汾(运动与控制技术和系统,下游涉及航空航天、环境控制、电动机械、过滤、流体和气体处理、液压、气动、过程控制、密封和屏蔽等细分市场,动力和机电系统技术更新换代快,且具有较高的技术增长空间),伊利诺伊(汽车原始设备、食品设备、测试测量和电子设备),这些公司所处行业都具有技术发展空间大、下游应用管饭的特点。与之相反的是,在中国的一些技术迭代水平较低的公司(如各种提供挖掘机、数控机床、钢铁冶炼器械重工业的设备公司,沈阳机床、渤海钢铁等)相继面临破产的窘境,证明某些领域在技术水平难以再度更新,下游应用趋于饱和的状况之下很难再作为一个合适的新晋赛道选择对象。

6.2时机选择:在行业发展初期、成长期或行业转移期

应用材料刚起步的时候正值半导体行业发展初期,此时的设备公司只有赫格尔工业公司(Hugle Industries)和新泽西州的回声实验室(Echo Labs)两家,薄膜沉积领域更是一片空白。应用材料在行业起步阶段就抢先进入化学沉积领域,因此只要后期积极跟进下游大客户的需求,拓宽产品线,不在技术和客户服务上被竞争对手打败,就能维持竞争地位。事实上,应用材料在20世纪70年代凭借红外外延沉积系统让IBM、英特尔成为自己的大客户,由此有了稳定的收入来源。此外,随着半导体工艺技术的发展,离子刻蚀逐渐取代传统的化学刻蚀,80年代初泛林半导体公司也是瞄准离子刻蚀市场尚处于行业起步阶段这一特点,专注离子刻蚀领域,目前是该领域最大的赢家。

除了在行业发展初期进入有关行业,在行业发生转移时进入市场也是一种选择。行业在国际间转移之时往往意味着在新的中心会涌现出一批产业链的领导者,各地政府都将进行扶持,此时将是争夺新市场的一个重要时期。在半导体第一次由美国转移至半导体转移时期,东京电子于1975年决定从衰退的汽车收音机等民生电子产品领域撤退,专注于可以长期获得高收益的半导体制造设备、以及相关的电子产品领域,之后又通过与美国公司合作和自主研发双管齐下的方式,引入了先进的技术,最终在1981年成功成为日本最大的半导体设备厂商,甚至在日本占领全球半导体中心地位期间,成为了全球最大的半导体设备供应商。在半导体第二次由日本转移到韩国、台湾等区域的时候,1993年SEMES成立了,主要业务是供给晶圆制造设备,到现在Semes是韩国最大的预处理半导体设备与显示器制造设备生产商;此外,90年代三星电子从日本手中接过了产业专业的接力棒,加紧研发复合消费电子特征的存储器和处理器,成为了第二次产业转移中最耀眼的明星;再有,台积电也成立于第二次产业转移期间,创新了半导体行业生产模式,现在是全世界最大的晶圆厂。

6.3产品选择:综合考虑资金分配、旗舰产品行业地位、是否具备技术人才

对于设备公司来说,面临的最重要的选择之一是是否应该进入新的产品领域,以及进入哪一个新的产品领域。综合应用材料的产品线扩张路径分析,我们认为应该综合考虑三个问题:一是设备公司是否有充足的是否有足够的资金投入研发并持续研发该产品;二是其开发的上一类产品是否已经取得行业龙头地位,且技术前沿,短期内不会被超越;三是它是否有相关领域的人才储备。

对于第一个问题,技术是半导体设备厂商最核心的竞争力,只有当产品能够实现特定功能、满足下游器件厂商的生产需求时,设备公司才有可能生存下去。此外,还要求设备厂商几乎每年都进行技术突破,以适应制程更小、精度更大的芯片制造需求。而整个行业具有较高技术壁垒和资金壁垒,因此研发一款新的产品并维持其后续的更新都需要耗费大量的资金。

应用材料的研发投入在行业内处于领先水平,占公司营业收入的10%以上。以06年到18年为例,研发支出年均超过十亿美元,研发投入占营收比保持12%以上,拥有超过12500项专利技术,团队成员中30%为专业研发人员。高额的资金投入才使得应用材料能够在每次技术迭代时紧跟时代、领先于时代:其最知名的技术研发战略之一就是“英特尔交付”——将英特尔的设计周期与系统设计师的设计周期相匹配,每增加4倍比特,就引入新一代存储器,以此领先于摩尔定律。

对于第二个问题,当设备公司的旗舰产品短期内无竞争对手能够超越,研发资金余裕,则可以布局新的产品线。举例而言,在74年进入硅片制造行业时,应用材料的薄膜沉积设备还未形成完全的技术竞争优势,未与大客户建立紧密联系,此时又受到了竞争对手西部太平洋设备公司的打击,可谓是“腹背受敌”:尚未在新领域展位脚跟,又流失了在龙头领域的市场份额。而在81年进入离子刻蚀行业时,应用材料在薄膜沉积领域有所建树,推出了旗舰产品7600 epi reactor,甚至在当时被当作业界标准,因此有足够的时间和资金开拓新产品线。此外,应用材料在85年进入离子注入行业时,离子刻蚀刚推出旗舰款Precision Etch 8300;在96年开始一轮收并购时,应用材料刚凭借单晶圆多室平台革新行业生产模式,公司的离子刻蚀、薄膜沉积、离子注入均为行业领先水平,是世界上最大的半导体公司。

最后,值得一提的是,面对半导体这个高技术行业,进入新产线必定要有高技术人才的储备,形成“一核心小团队”的研发模式。首先,创始人麦克莱利本人就是是化学领域的专家,因此选择了化学相关度极高的薄膜沉积设备作为突破,成功进入了半导体设备市场,并在之后的许多年一直作为技术总监参与新产品的研发。而在80年代进入离子刻蚀领域时,公司请来了贝尔实验室可是领域专家——丹梅尔作为主要研发员,在公司内选了部分技术人员一同组成了一个以突破离子刻蚀技术为核心的技术研发团队,成功突破了当时的技术难题,使应用材料顺利进入离子刻蚀市场,而后又以丹为核心,进行了许多技术创新。而在光刻机领域,应用材料则很明显地缺乏了物理、光刻领域相关的人才,使得产品的研发搁浅。

因此如何获得人才成为了设备厂商的又一个重要命题。应用材料重视对技术人才的选拔:在硅谷,应用材料吸引了许多半导体领域的物理、化学专家,加入到研发团队中;它还积极与高校进行合作,注重全球不同地区的本土人才培养从源头吸引人才,为技术创新注入活力。举例而言,目前中国是重要的半导体生产基地之一,应用材料在中国进行了不少战略布局:在西安设有全球培训中心,设立了400多门课程,涵盖公司全系列产品,并集中全球培训力量;为中国的大学、研究机构、研发团体、民间组织和慈善组织捐赠可观的资金和设备,参与了30多个项目;针对高校优秀学子的新锐计划(New Star Program),旨在通过专业培训与活动,为公司注入新鲜活力。

6.4 客户关系:尽一切方法增加客户粘性

传统设备公司往往将重心放在产品研发和推出,应用材料却将“服务”放在了和产品几乎同等重要的位置上,一直不只是以满足客户需求为标准,更多考虑的是创新客户的需求,其与客户的互动模式值得借鉴。

(1)创造增加客户粘性的产品模式:20世纪70年代,应用材料当时的首席执行官吉姆提出,“设备厂商比客户更了解客户的需求”,创立“解决方案”部门,将服务附加到设备中形成更具粘性的解决方案产品。最终成为整个行业争相学习的服务模式。

现在应用材料能够根据不同厂家的需求为他们设计产品,提供咨询、备件、服务和自动化软件,以提高设备和工厂运营的性能和生产力;还能够提供供应链解决方案服务,从交易性备件到提供专家重建和预测性零件管理的综合计划,全面优化的全球零件网络支持当今和未来半导体和显示器制造业的额外复杂性。这使得客户在购买应用材料产品时能够配套完整的运输、使用、质控流程,培养了客户黏性。

(2)跟随客户转移,增加距离粘性:应用材料对如何成为一个好的设备厂商有一个清晰的认识,那就是能够让客户在需要的时候找到你。应用材料在全球范围内在全球17个国家拥有93个分支机构,能够在最短时间内提供维修、咨询或帮助,以缩短客户产能爬坡时间,提高设备性能和产量,优化生产线的输出及降低运营成本。

70年代应用材料的客户就是当时最负盛名的IBM、英特尔,当半导体产业发生转移且半导体公司开始将晶圆制造外包给晶圆厂时,应用材料又获得了台积电、三星等的信任。目前应用材料最大的三个客户——台积电、英特尔和三星电子中,台积电是世界上最大的晶圆代工厂,他们为应用材料带来稳定的收入。

风险提示

半导体投资不及预期

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