电子行报告：从海外龙头发展历程看国内半导体设备企业投资价值

报告出品/作者：东方证券、蒯剑、李庭旭

以下为报告原文节选
 

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1.回顾海外半导体设备龙头厂商的发展之路

全球半导体设备市场高度集中，海外龙头企业处于垄断地位。美国的半导体厂商主要有应用材料、泛林半导体和科磊，应用材料是全球最大的半导体设备制造厂商，产品覆盖除光刻以外的半导体前道工艺，占全球半导体设备的21%；泛林半导体是全球第三的半导体设备厂商，按照“先专后全”的路线，先专注于刻蚀设备的研发制造，逐步发展薄膜沉积、清洗以及检测业务；科磊在半导体检测设备领域长期占有50%以上的市场份额，2021年占全球半导体设备8%。日本的半导体厂商主要包括东京电子和迪恩士，东京电子的产品覆盖非常全面，在全球半导体设备市场占15%份额，迪恩士的清洗设备处于全球领先地位，在全球半导体设备厂商中排名第六；荷兰的半导体厂商主要为阿斯麦，阿斯麦垄断了全球的高端光刻机市场，在半导体设备市场中占有21%的份额。

ASML是全球光刻机龙头，占据75%份额；LAM（泛林半导体）是全球刻蚀领域龙头，占据50%份额；AMAT（应用材料）是薄膜沉积、离子注入、CMP多领域龙头，分别占据85%(PVD)/30%(CVD)、50%、50%市场份额；DNS（迪恩士）是全球清洗机龙头，占据45%份额；TEL是全球涂胶显影机、原子层沉积（ALD）龙头，占据87%、30%份额；KLA（科磊）是全球检测量测设备龙头，占据54%份额。

1.1 应用材料：平台型龙头，外延并购成就版图

应用材料成立于1967年，1992年成为全球最大的半导体设备制造厂商，一直蝉联至今。1970财年AMAT主营业务收入为730万美元，1972年上市时为630万美元，到2021财年（2020.10.26-2021.10.31）主营业务收入已达231亿美元，比上市时增长3660倍。

AMAT长期以来重视技术创新，保持高研发投入。公司历年研发投入占营业收入比重平均在15%左右。

AMAT不断推出新品，引领行业发展步伐。AMAT1976年推出第一台商用等离子化学气相沉积设备，1987年推出革命性的单晶圆多反应腔平台Precision 5000，分别于1989年和1997年成为全球第一家推出200mm和300mm晶圆制造设备的企业；2005年发布Centura Advant Edge系统，采用了最先进的硅片刻蚀技术；2006年发布ProducerGT，是当时最高效、投入产出比最高的CVD平台。

外延扩张，打造“半导体设备超市”。半导体设备技术门槛高、研发投入大且周期长，此外客户验证复杂，通过收购能够快速集成技术，发展客户，抢占市场。AMAT1997年收购两家以色列公司Opal Technologies（验证临界尺寸的高速计量系统）和Orbot Instruments（成品率提高系统），开启了并购之路。以后相继通过并购扩展了公司的CMP、晶圆检测、清洗、薄膜沉积、离子注入等业务。同时公司积极拓展泛半导体领域，2007年收购HCT，帮助太阳能领域客户降低制造光伏电池的成本，扩展了光伏电源领域的业务。

紧抓半导体产业转移机遇，进行全球布局。早在1971年AMAT就开始全球化布局的尝试，在欧洲设立了第一个海外办事机构。20世纪70年代后期，半导体产业由美国向日本转移，80年代向韩国、中国台湾转移。AMAT紧抓产业转移的机遇，在全球各地设立办事处。进入21世纪之后，随着半导体产业转移到中国大陆，AMAT也在加强在大陆的布局。1984年AMAT就在北京设立了技术服务中心，成为第一家进入中国的外资半导体设备厂商。2001年和2007年，分别在北京和西安设立技术中心和全球开发中心。

1.2ASML：光刻龙头，突破性技术变革助力崛起

ASML是全球光刻机的领跑者，垄断EUV光刻技术。ASML成立于1984年，由电子巨头飞利浦和半导体设备制造商ASMI共同成立。如今ASML在全球光刻机领域处于绝对的霸主地位，占据全球约75%的光刻机市场，更是垄断了全球7nm 及以下工艺的EUV 光刻机技术。2021财年（2021.1.1-2021.12.31）ASML出货309台光刻机，主营业务收入186亿美元，同比增长33%。

革命性技术突破成就ASML的霸主地位。ASML一直重视研发创新，2021年研发投入25亿美元，占主营的14%。ASML成立以来，四项技术突破帮助其成为光刻龙头企业。1991年，推出突破性平台PAS5500，凭借其领先的生产力和分辨率，奠定了客户基础。2001年，推出TWINSCAN系统及其双平台技术，最大限度地提高了系统地生产力和准确性。紧接着，ASML于2003年推出第一台浸润式机器，这一技术成为此后65、45和32nm制程的主流，推动摩尔定律往前跃进了三代。2010年，ASML运送了第一台EUV光刻原型机，成为全球唯一使用极紫外光的光刻机制造商，开启了光刻机的新时代。

ASML重要转折之一：开发浸没式光刻技术。ASML最大的弯道超车，发生在193nm制程到157nm制程的升级过程，当时业内大部分企业选择在原有技术路径上改进，比如尼康、佳能都选择研发157nm波长的光源。这时，台积电科学家林本坚提出，利用水的折射，使进入光阻的波长缩小到134nm，由于浸没式光刻技术研发难度大，且需要推翻原有设计重新开始研发，只有ASML愿意选择浸没式光刻技术，2003年，ASML和台积电合作研发出首台浸没式光刻设备，2004年尼康才终于宣布157nm的干式光刻机产品样机出炉，此后，ASML 快速占领光刻机市场份额。

ASML重要转折之二：率先研发出EUV光刻机。1997 年，英特尔和美国能源部牵头组建EUV LLC 前沿技术组织，论证EUV技术的可行性，成员主要包括英特尔、摩托罗拉、AMD以及美国能源部(DOE) 的劳伦斯·利弗莫尔、桑迪亚和伯克利国家实验室。ASML以出资在美国建工厂和研发中心，并保证55%的原材料都从美国采购的条件，挤进EUV LLC，而尼康、佳能却被排除在外。EUV LLC的研究成果大大加快了ASML的EUV研发速度，成为目前唯一掌握EUV光刻机技术的厂商。

战略并购和开放式创新平台助力ASML技术创新。ASML通过战略并购快速占领技术优势，收购MicroUnity的MaskTool部门（光学临近矫正技术）、Brion Technologies（计算光刻技术）、HMI（电子束检测）、Mapper（电子束光刻）和SVG（微激光系统）。此外，ASML还于上下游厂商、研究机构、同业合作伙伴搭建了开放式创新平台，相互推动创新，并提供对各种技术的大型前沿知识库的访问。

推出整体光刻系统，集成工艺，共同优化性能。半导体行业受到缩小制造成本和提高设备性能的推动。然而，随着半导体特征尺寸的缩小，工艺窗口（生产可行芯片所需的精度公差）也在缩小，对套刻精度和临界尺寸均匀性(CDU) 等参数提出了严格的要求。2009 年ASML推出整体光刻系统，集成了计算光刻技术、晶圆光刻技术和工艺控制，可以实现优化生产精度公差、提高良率、降低客户时间成本。

ASML通过收购布局上游，提出客户联合投资计划携手下游，打造上下游利益共同体。ASML通过收购Cymer、berliner glas、Wijdeven Motion以及蔡司半导体24.9%的股份，布局上游零部件，包括紫外光源、光学组件、电机和光学镜头组。2012年，ASML提出“客户联合投资计划”，与客户建立密切关系，共同承担研发费用，为入股客户提供优先供货权，从而构成了庞大的利益共同体。

1.3 泛林半导体：深耕刻蚀，合并诺发助力平台化

LAM立足刻蚀设备，逐渐向工艺前端和后端扩展业务。泛林集团成立于1980年，是全球领先的综合性半导体设备龙头企业。泛林半导体成立第二年便推出了第一款刻蚀设备AutoEtch。LAM在刻蚀设备领域市场份额最大，占据47%的市场份额，公司立足刻蚀设备领域，逐步向前端薄膜沉积和后端清洗设备延伸，通过并购不断提升竞争能力，构建技术壁垒和扩充产品线。泛林半导体2021财年（2020.6.29-2021.6.27）的主营业务收入达到146亿美元，同比增长46%。

LAM专注于刻蚀设备，不断进行技术升级。1981-1982年，LAM推出了支持1.5μm制程的刻蚀设备AutoEtch，1989年开发了支持0.8微米制程的刻蚀设备。1992年推出业内首款ICP刻蚀设备，开始引领行业发展。LAM首创ALE技术，在2014年推出ALE刻蚀设备FLEX系列和KIYO系列。ALE技术凭借其在原子层级别的可变控制性和能实现业内最高生产率和选择比而有望成为新一代刻蚀设备的产业趋势。

LAM通过并购扩充产品线。早在1997年，泛林就通过收购CMP清洗领域的市场领导者OnTrakSystems，弥补在清洁领域产品链的不足。2012年，LAM兼并收购了诺发，其刻蚀和单晶圆清洗设备方面的领先地位与诺发的薄膜沉积技术互补，合并后LAM不仅能够拥有更广泛的市场，而且有助于公司技术团队加强相邻工艺之间的的集成，未来有望开发“集簇”设备，以提高工艺效率、降低成本，提升设备竞争力。

技术变革驱动泛林业绩增长。随着芯片制程不断缩小、芯片结构3D化发展，相关设备的加工步骤增多，刻蚀和薄膜沉积设备成为占比最高的设备。LAM2012年起主营业务收入呈现快速增长的态势，除收购诺发的因素之外，另一个关键驱动力是2014年3DNAND的量产和多重曝光技术的应用，3D NAND层数的增加将持续增加对刻蚀技术的依赖，多重曝光技术则是增加了刻蚀工艺密度，因此对刻蚀设备的需求大幅增长，拉动刻蚀设备龙头LAM营收增长。

1.4东京电子：紧抓产业转移机遇，受益政府扶持

东京电子是日本第一的半导体设备厂商。东京电子成立于1963年，是日本最大的半导体设备制造商，也是全球第四大半导体供应商。东京电子成立之初主要从事汽车收音机的出口和半导体设备的进口业务，1975年开始专注于半导体设备制造，1989年成为全球营收额第一的半导体设备制造商，并且连续三年蝉联。之后东京电子开始向全球扩展业务，并加强研发，一直至今，东京电子仍然是第一梯队的半导体设备制造商。2022财年（2021.4.1-2022.3.31），东京电子营收178亿美元，同比增长35%。