半导体设备巨头美国应用材料（AMAT）专题研究报告：不断迭代

1、应用材料深度报告 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。 1997-2013：外延并购调整，试图熨平行业波动 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

2、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

3、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，

4、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：行业发展初期，代表企业：应用材料、泛林半导 体；行业转移期：东京电子；行业成长期：阿斯麦 （3）产品选择：对于同一

5、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 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 2 页 共

6、46 页 应用材料深度报告 目录 目录 .3 图表目录 .4 1. 应用材料：世界上最大的半导体设备供应商之一 .6 （一）1972-2018 年营业收入复合增长率达 18.82%.6 （二）经营范围涉及半导体、泛半导体设备及解决方案业务.6 2. 19671979：行业起步，产业分工催生设备行业 . 12 2.1 半导体行业：集成电路、摩尔定律、硅外延平面工艺奠定行业民用基础.12 1.2 应用材料：研发外延沉积设备及解决方案业务，抢占市场份额.14 1.2.1 加州山景城起步，专注薄膜沉积设备.14 1.2.2 调整经营结构，取得初步成功.17 3.1979-1996：半导体行业扩张，应用

7、材料提前进行市场布局. 18 2.1 半导体行业：发生三次产业转移，正式进入大规模民用阶段.18 3.2 应用材料：进行全球布局，进入更多细分设备领域.21 2.2.1 进军日本、欧洲、韩国、台湾.22 2.2.2 设备精进，产线扩张 .22 4.1997-2013：半导体行业周期波动，应用材料进行并购调整. 27 4.1 半导体行业：PC 应用井喷后产生泡沫，新下游应用兴起.27 4.2 应用材料：进入泛半导体领域，试图熨平行业波动.29 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. 31 4.1 半导体行业：摩尔定律迭代放缓，技术要求进一步提升.31 5.2 应

8、用材料：另辟蹊径完成技术升级，保有创新活力.36 6.经验总结. 37 6.1 赛道选择：下游应用广、迭代快 .37 6.2 时机选择：在行业发展初期、成长期或行业转移期.39 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.40 6.4 客户关系：尽一切方法增加客户粘性 .43 风险提示：. 44 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 3 页 共 46 页 应用材料深度报告 图表目录 图表 1 1972 年-2018 年应用材料营业收入及增速.6 图表 2 2018 年应用材料业务构成占比 .7 图表 3 2018 年应用材料业务构成.7 图表 4 2008201

9、8 年应用材料主要客户构成.8 图表 5 晶圆制造流程图 .8 图表 6 晶圆生产线各类设备投资占比.9 图表 7 半导体细分产业行业龙头.9 图表 8 1972 年-2018 年应用材料营业收入及增速. 10 图表 9 应用材料发展阶段概述. 10 图表 10 应用材料大事记. 10 图表 11 世界上第一台商用计算机. 12 图表 12 摩尔定律及外延平面工艺. 12 图表 13 1960 年1979 年芯片制程变化. 13 图表 14 1976 年1979 年全球半导体市场规模. 13 图表 15 半导体产业链. 14 图表 16 麦克莱利的早期人物经历图. 15 图表 17 薄膜沉积设

10、备分类. 15 图表 18 应用材料早期薄膜沉积设备. 16 图表 19 应用材料外延沉积系统 . 16 图表 20 应用材料 1972 年招股说明书 . 17 图表 21 James.C.Morgan 入主 AMAT 后经营状况改善 . 17 图表 22 19751995 年芯片制程变化 . 18 图表 23 1980 年1996 年全球半导体市场规模. 19 图表 24 半导体生产模式变化. 19 图表 25 1993 年半导体设备市场竞争格局. 20 图表 26 1987 年1996 年全球半导体设备市场规模 . 20 图表 27 三次半导体产业转移. 21 图表 28 半导体产业转移导

11、致地区市场份额变化. 21 图表 29 应用材料进行全球布局 . 22 图表 30 19801996 年应用材料薄膜沉积产品创新. 22 图表 31 刻蚀设备分类. 23 图表 32 应用材料离子注入设备产品创新. 24 图表 33 应用材料第一台单晶圆多室系统. 25 图表 34 应用材料离单晶圆多室系统创新. 25 图表 35 应用材料单晶圆多室系统. 26 图表 36 1993 年半应用材料位列全球半导体公司第一位. 26 图表 37 19972013 年芯片制程变化 . 27 图表 38 1996 年2013 年全球半导体市场规模. 27 图表 39 1996 年2013 年全球半导体

12、设备市场规模 . 28 图表 40 2000 年及 2007 年半导体设备市场竞争格局 . 28 图表 41 泛半导体行业构成. 29 图表 42 19962013 年应用材料营业收入和全球半导体设备销售额 . 29 图表 43 19962013 年应用材料收购并购案例. 30 图表 44 应用材料外延扩张策略维持市场竞争力（对比泛林集团及东京电子）. 31 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 4 页 共 46 页 应用材料深度报告 图表 45 2013 年2018 年下游产品需求增加 . 31 图表 46 中游制造产业情况. 32 图表 47 2013 年2018 年全球半导体市场规模

13、. 32 图表 48 半导体设备地区市场份额. 33 图表 49 2013 年2018 年全球半导体设备市场规模 . 33 图表 50 2018 年半导体设备市场竞争格局. 33 图表 51 摩尔定律发展减缓. 34 图表 52 芯片制程即将到达“极限”. 34 图表 53 超越摩尔器件设备市场预测及关键设备技术应用路线图. 35 图表 54 超越摩尔领域主要设备供应商. 35 图表 55 SEMVISION G7 系统. 36 图表 56 支持更高精度的平台、系统. 37 图表 57 半导体生产设备占比. 37 图表 58 半导体生产设备支撑整个半导体行业. 38 图表 59 机械公司代表.

14、 39 图表 60 应用材料研发投入及占营业收入的比重. 40 图表 61 应用材料、泛林集团研发投入及离子刻蚀市场份额对比. 41 图表 62 应用材料、泛林集团、阿斯麦市场份额及营业收入对比. 41 图表 63 应用材料重要产品推出时间轴. 42 图表 64 全球十大晶圆厂商. 43 图表 65 应用材料客户分布. 43 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 5 页 共 46 页 应用材料深度报告 1.应用材料：世界上最大的半导体设备供应商之一 （一）1972-2018 年营业收入复合增长率达 18.82% 美国应用材料（AMAT）成立于 1967 年，并于 1972 年在纳斯达克上市

15、，总部位于加州硅谷圣克拉拉。 自 1992 年收入达到 7.5 亿美金后，应用材料至今都是世界上最大的半导体设备供应商之一。截止至 2018 年，公司的主营业务收入达到了 172.53 亿美元，位列全球半导体设备公司中的第一位；市值达到 462.8 亿 美元，位列全球第二；实现净利润 33.13 亿美元，拥有超过 21000 名员工，12500 项专利技术，并在全球 17 个国家拥有 93 个分支机构。从上市之初的 1972 年-2018 年，AMAT 的收入规模扩大了 2784 倍，复合增长 率达到了 18.82%。 图表1 1972 年-2018 年应用材料营业收入及增速 18000.00

16、 16000.00 14000.00 12000.00 10000.00 8000.00 6000.00 4000.00 2000.00 0.00 250.00% 200.00% 150.00% 100.00% 50.00% 0.00% -50.00% -100.00% 营业收入（百万美元）增长率（%） 数据来源：公司年报、广证恒生 （二）经营范围涉及半导体、泛半导体设备及解决方案业务 其主营业务主要分为 3 个模块：半导体系统（Semiconductor Systems）、应用材料全球服务（Applied Global Services）、显示及相关市场（Display and Adjace

17、nt Markets），分别占营业收入的 63%、22%、14%。 其中占据收入大头的半导体系统主要销售开发、制造和销售用于制造半导体芯片的各种设备，包括沉积 （CVD、PVD 等）、离子注入、刻蚀、快速热处理、化学机械平整、计量检验等。全球服务模块主要提供 一系列提高晶圆厂效率的解决方案以及软件服务，显示器相关业务主要生产用于制造 LED、OLED 和其他 显示器件的设备。 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 6 页 共 46 页 应用材料深度报告 图表2 2018 年应用材料业务构成占比 1% 14% 22% 63% Semiconductor Systems（半导体产品事业部）Ap

18、plied Global Services（全球应用服务事业部） Display and Adjacent Markets（显示和相邻市场） 其他 数据来源：公司年报、广证恒生 按产品来看，应用材料主要有 12 类设备，包括 CVD、ALD、CMP 等，10 种工作平台，和 11 中解决 方案，为客户提供从单体设备到解决方案的全品类服务。 图表3 2018 年应用材料业务构成 12 类 ALD、CMP、CVD、ECD、Epitaxy、Etch、Ion implant、Metrology、Inspection、PVD、 Rapid、therma、Processing 设备 10 种工 Centr

19、is、Centura、Endura、NokotaTM、OlympiaTM、Producer、Raider、Reflexion、 Vantage、VIISta 作平台 11 种解 Transistor、Interconnect、Patterning、Photomask、Wafer-Level、Packaging、Memory、 MEMS、Analog、Power、Fab Environmental、Solutions 决方案 数据来源：公司官网、广证恒生 从客户来看，目前应用材料客户主要是半导体芯片、液晶和有机发光二极管（OLED）显示器以及其 他电子设备的制造商，为他们提供所需的设备、解决方案

20、服务和软件三类产品，公司最大的客户为三星电 子、台积电、镁光科技、英特尔，都占到了营业收入的百分之十以上。 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 7 页 共 46 页 应用材料深度报告 图表4 20082018 年应用材料主要客户构成 FY三星电子 16% 台积电 10% 10% 11% 英特尔 10% 12% 合计 32% 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 10% 14%10% 10%12%10% 16%20%10% 10% 10% 10% 11% 40% 13%27% 12%21% 18%15% 13%16%

21、23%15%10% 11% 35%13%11% 数据来源：公司年报、广证恒生 应用材料最核心的部门在于半导体系统模块。按半导体制造流程，可分为硅片制造、晶圆制造、封装 测试三个环节，晶圆制造设备占比最高。根据 SEMI 的数据，设备中的 70%以上是晶圆的制造设备，以一 座投资规模为 15 亿元美金的晶圆厂为例，晶圆厂 70%的投资用于购买设备（约 10 亿美金）。晶圆制造设 备中，光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备为核心设备，分别占晶圆制造环节的约 30%、25%和 25%。 图表5 晶圆制造流程图 氧化光刻刻蚀离子注入薄膜沉积抛光 扩散炉光刻机刻蚀设备离子注入CVD/PV D CMP AMAT

22、Thermco LAM TEL AMAT LAM TEL AMAT ASML Nikon Canon AMATAMAT 数据来源：CNKI、广证恒生 美国应用材料在离子刻蚀和薄膜沉积领域都是行业中的佼佼者，尤其是在早期就专注的薄膜沉积领域， 其产品占全球 PVD(Physical Vapor Deposition)设备市场近 55%的份额，占全球 CVD(Chemical VaporDeposition) 设备市场近 30%的份额。 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 8 页 共 46 页 应用材料深度报告 图表6 晶圆生产线各类设备投资占比 5% 5% 5% 30% 10% 10% 2

23、0% 15% 扩散设备diffusion抛光设备CMP离子注入设备 IMPLANT 物理气相沉积设备 PVD量测设备 METROLOGY 刻蚀设备 ETCH 化学气相沉积设备 CVD 光刻设备 LITHOGRAPHY 数据来源：SEMI、广证恒生 半导体装备中价值最高的是光刻设备，占比高达 30%，该设备占绝对优势的是荷兰公司阿斯麦，市占 率为 73.5%，其次以尼康、佳能等，其次为刻蚀设备，占比为 20%，该领域由 LAM、TEL 以及 AMAT 三分 天下，沉积设备价值占比为 25%，属于应用材料传统领域。 图表7 半导体细分产业行业龙头 ASML Nikon Canon 其他 LAM T

24、EL 光刻刻蚀 AMAT 其他 AMAT Evatec Ulvac 其他 AMAT TEL CVD LAM 其他 数据来源：SEMI、广证恒生 半导体设备庞大的市场空间也催生了一系列高市值的上市公司，半导体设备领域除了阿斯麦位于荷 兰以外，其余均来自于日本以及美国。 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 9 页 共 46 页 应用材料深度报告 图表8 1972 年-2018 年应用材料营业收入及增速 证券代码 AMAT.0 ASML.0 8025.T 厂商 应用材料 阿斯麦 国家 美国 荷兰 日本 美国 美国 日本 日本 美国 日本 日本 总市值（亿美元） 462.80 总营收（18FY，

25、亿美元） 172.53 125.13 115.55 110.77 40.37 1004.57 309.99东京电子 泛林集团 科天 LRCX.0 KLAC.0 6857.0 329.42 240.44 爱德万75.4725.53 7735.0SCREEN 泰瑞达 30.3032.92 TER.095.3121.01 6756.T日本国际电器 日立高 30.84 8036.776.7066.09 数据来源：公司年报、广证恒生 应用材料的发展与整个半导体行业的发展高度相关，在形成技术和服务的核心竞争力的同时，应用 材料善于抓住行业发展机遇，最终成长为半导体设备行业巨头。 图表9 应用材料发展阶段概

26、述 发展阶段具体事件 1967-1979 初创期公司于危难时进行业务改革，成功度过初创时期。对公司产线进行精简，关停或者卖掉了近一 半以上的部门，将公司的核心业 务集中到半导体设备生产。 公司紧随产业转移趋势经历了内生增长时期，公司制定了跟随产业转移，向海外市场扩张的战 略。 1979-1996 增长期 1996-2013 并购期 2013-至今 技术期 公司处于并购调整时期，在此期间成功将其业务领域拓展到晶圆加工检测、半导 体掩模板制 造、清洗设备、先进封装、太阳能和面板显示器等领域 公司处于产品研发领跑时期，将技术创新作为公司长期发展的战略要求，增加研发费用支出， 不断取得关键技术的突破，

27、通过强劲的创新能力支撑企业在高水平营收的基础上继续实现 业 绩增长。 数据来源：公开资料整理、广证恒生 总体而言，整个半导体行业和应用材料的发展历史阶段分为四个阶段：第一阶段是 1967 年至 1979 年，半导体行业处于发展初期，行业分工，应用材料取得竞争优势；第二阶段是 1979 年至 1996 年，半 导体行业处于成长期，发生三次产业转移，市场规模迅速扩张，应用材料提前进行市场布局，持续形成 技术竞争优势；第三阶段是 1996 年至 2013 年，半导体回落，发展放缓，应用材料进入泛半导体市场， 试图熨平周期波动；第四阶段，半导体行业需求回升，但是技术迭代放缓，应用材料开始寻求新的技术

28、增长点。 图表10 应用材料大事记 时间 1967 1971 主要事件 公司成立，从加州山景城的一家小工厂起步。 研制出反应器外延系统，开始全球布局的尝试。在欧洲设立了第一个海外办事机构，也向日本客户出售 了第一台外延设备。但是由于全球半导体产业的衰退而减慢了全球拓展的步伐。 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 10 页 共 46 页 应用材料深度报告 1972 1976 1977 公司上市，营业收入为 630 万美元，而市值仅为 300 万美元。 第一台商用等离子体 CVD 系统诞生。 James C.Morgan 入主 AMAT 并担任公司 CEO，对公司产线进行精简，关停或者卖掉了

29、近一半以上的部 门，将公司的核心业 务集中到半导体设备生产，使公司成功度过危机。 进军日本市场，在日本建立子公司 AMJ，成为第一家进入日本市场的外国半导体设备厂商。 在日本投资 920 万美元建立技术中心，在北京设立了客户服务支持中心，为中国本土的半导体制造商 提供系统支持和服务，成为第一家在中国开设服务中心的海外半导体设备公司。 设立韩国办事处，并太平洋地区总部设立香港，还在设立苏格兰（Livingston）和德国（Stuttgart）设立 办事处。 1979 1984 1985 1987 1989 1990 研制出 Applied Precision 5000 单晶圆多室系统。 设立台湾

30、办事处，设立德国 Boeblingen 和法国 Grenoble 办公室。 研制出 Endura 单晶圆多室系统，成立 Applied Materials (Israel) Ltd.，同时在日本 Hachioji 成立新的服务 中心，在台湾台北成立新的办公室。 1992研发出 Centura 单晶圆多室系统，成为世界上第一大的半导体设备企业并保持至今，营业收入达到 7.51 亿美元，设立新加坡销售和服务中心，并在韩国、欧洲等地强化布局。 AMAT 成为全球第一个营业收入破 10 亿美元的半导体设备供应商。 在上海成立办事处。 1993 1994 1995 1996 1997 2000 2003

31、 2008 2009 2010 在天津和无锡设立办事处。 研发出 Optima 和 Producer 单晶圆多室系统，首次挤入全球 500 强。 先后收购两家以色列公司，进入计量晶圆、光罩检测领域。 得益于 IT 产业达到当时的顶峰，AMAT 当年营收大幅提升 97% ，收购 Etec systems,inc。 Michael R.Splinter 接任公司 CEO 一职，他主持公司开展积极的外延并购活动并拓展产品的业务范围。 收购意大利公司 Baccini。 完成收购 Semitool 公司,在中国陕西西安开设太阳能技术中心，入选财富，全球最受尊敬公司名单。 首创唯一以高质量介电薄膜隔离 2

32、0nm 及以下存储器和逻辑器件中高密度晶体管的薄膜沉积技术。在 新加坡成立半导体设备全球生产中心，名列全球最受推崇的公司第四名。 以 105.17 亿美元的营业收入首次突破 100 亿美元大关，创造了半导体设备制造商单个财年有史以来 的最高营业收入，公司 Centura 产品中运用的原子沉积技术(ALD)实现了一次可以只沉积一层原子。收 购 Varian 公司，重回离子注入领域，为公司半导体核心业务的战略发展起到强劲的推动作用，而且成 功收购 Varian 还将会为公司每年带来 15 亿美元的市场机遇，并促进其他业务的协同发展。收购以色 列 ORAMIR 半导体。 2011 2013 2014

33、 2015 2018 2019 在高性能晶体管的生产中引入新的外延技术。 公司研发的 Endura 设备，能够完成种子层的硅通孔沉积。 公司研发的 Olympia 原子层沉积已经开始为 3D NAND 芯片厂商提供最为先进的原子层沉积技术。 公司推出的外延反应室 PRONTO 能使当前的外掩膜生产效率最大化。 现任 CEO Gary E.Dickerson 曾任 Varian 和 KLA-Tencor 的总裁，拥有超过 30 年的半导体设备公司的领 导经验，自上任后扭转了公司营业额下滑的状况，使 AMAT 至今依旧保持着增长的趋势。 数据来源：公开资料整理、广证恒生 应用材料的发展与半导体行业

34、的发展息息相关，半导体设备的技术迭代带来设备更新换代的需求， 同时设备厂商的技术进步也进一步推动了半导体行业的发展，接下来通过对于半导体行业发展回顾以及 在行业发展的背景下，作为设备厂商的应用材料如何进行应对来分析，应用材料是如何成长的以及应用 材料的护城河是如何构建的。 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 11 页 共 46 页 应用材料深度报告 2.19671979：行业起步，产业分工催生设备行业 2.1 半导体行业：集成电路、摩尔定律、硅外延平面工艺奠定行业民 用基础 半导体的历史起步 1947 年晶体管的发明。之后的 10 年内，最早的半导体应用收音机、全晶体 管计算机等诞生，证

35、明了半导体器件在电子应用方面的实用性，但是从技术上不能实现低成本量产，同 时也受制于体积大的烦恼，半导体还只是军方和政府部门的专利，没有形成行业、市场的概念。 图表11 世界上第一台商用计算机 数据来源：公开资料整理、广证恒生 1957 年开始的又一个十年内，三个重要的发明和发现解决了上述问题，预示半导体应用未来即将开 始走向商用、民用，为半导体行业发展奠定了基础。 （1）集成电路的发明（1960 年）：众所周知集成电路是最重要的半导体元件，它把一个电路中所需 的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上， 然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功

36、能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体， 使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。 （2）摩尔定律的提出（1965 年）：摩尔定律预测每过 18 个月硅芯片的集成度就会翻一倍，意味着 未来规模更小但是功能更强大的器件很可能被发明，半导体行业的发展具有十足推动力。 （3）硅外延平面工艺的发明（1966 年）：该工艺使得集成电路的量产成为可能。 图表12 摩尔定律及外延平面工艺 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 12 页 共 46 页 应用材料深度报告 数据来源：公开资料整理、广证恒生 在这三个重要发明、发现的基础上，到了 60 年代末 70 年代初，半

37、导体行业才正式被定义，有了市 场规模、产业链分工、细分市场的概念，开始进行成长性和周期性并存的发展。顺应摩尔定律，60 年代 -70 年代，半导体行业由小规模集成电路步入大规模集成电路时期，芯片制程由 12 微米转向 3 微米，英 特尔推出 16 位微处理器 8086 以及 64KDRAM 存储器是这一时期重要的技术节点。在大规模集成电路走 上历史舞台后，主要兴起的下游应用为内存和微处理器，二者成为未来驱动半导体行业周期轮转的两大 主要因素。 图表13 1960 年1979 年芯片制程变化 196019651975 特征尺寸12 微米3 微米 存储器1KB16KB,64KB 8086微处理器（

38、以 Intel 为例） 集成电路规模 4004 小规模集成电路中规模集成电路 元件数 100999 个 2in 大规模集成电路 元件数 100099999 个 4in 元件数1 亿个 2010-2013 90nm32nm 8、16GB 特征尺寸0.35 微米 存储器16MB,64MB 微处理器（以 Intel 为例） 集成电路规模 奔腾处理器酷睿处理器 1 亿个特大、巨大规模集成电路 元件数 1 千万、1 亿个 150mm,200mm主流硅片尺寸200mm,300mm200mm,300mm 数据来源：Intel 官网、Samsung 官网、Wind、广证恒生 下游产品主要还是靠个人 PC 驱动

39、，但是自 9395 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。 图表38 1996 年2013 年全球半导体市

40、场规模 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% -10.00% -20.00% -30.00% -40.00%0 全球半导体销售额（亿美元）增速（%） 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 27 页 共 46 页 应用材料深度报告 数据来源：WSTS、Wind、广证恒生 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

41、不到 1%，市场规模在 200 亿美元- 400 亿美元之间波动。 图表39 1996 年2013 年全球半导体设备市场规模 700 600 500 400 300 200 100 0 200.00% 150.00% 100.00% 50.00% 0.00% -50.00% -100.00% 全球半导体设备销售额（亿美元）增速（%） 数据来源： Wind、Bloomberg、广证恒生 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%。 图

42、表40 2000 年及 2007 年半导体设备市场竞争格局 2000 年 销售额（亿美 元） 2007 年 销售额（亿 美元） 85.2 排名厂商市占率排名厂商市占率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 应用材料 东京电子 尼康 104.1 51.4 24.3 20.4 20.2 20.0 18.7 16.3 14.2 13.9 303.5 21.82% 10.78% 5.09% 4.28% 4.23% 4.19% 3.92% 3.42% 2.98% 2.91% 63.63% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 应用材料 东京电子 阿斯麦 科天 19.91% 62.914.70%

43、12.02% 6.50% 6.13% 5.02% 3.87% 3.63% 3.38% 3.11% 78.72% 51.5 泰瑞达 阿斯麦 科天 27.8 泛林集团 尼康 26.2 21.5 爱德万 泛林集团 佳能 爱德万 Novellus 日立高 SCREEN 前十大 16.6 15.6 14.5 SCREEN 前十大 13.3 合计合计 半导体设备市场 335.0 428 亿美元半导体设备市场477 亿美元 数据来源：Wind、广证恒生 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 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 28 页 共 4

44、6 页 应用材料深度报告 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。

45、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。 图表41 泛半导体行业构成 半导体照明LED半导体显示液晶 泛半导体 半导体能源光伏半导体IC芯片 数据来源：公开资料整理、广证恒生 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

46、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。 图表42 19962013 年应用材料营业收入和全球半导体设备销售额 600 500 400 300 200 100 0 35.00% 30.00% 25.00% 20.00% 15.00% 10.00% 5.00% 0.00% 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 200

47、4 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 全球半导体设备销售额（亿美元） AMAT营业收入（亿美元） 占比（%） 数据来源：WSTS、Wind、Bloomberg、广证恒生 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 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 29 页 共 46 页 应用材料深度报告 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 图表43 19962013 年应用材料收购并购案例 时间公司名称国籍说

48、明 1997Opal Technologies以色列1.75 亿美元；生产用于检查图案化硅晶片以提高产量的系统，以及用于检 测图案化过程中的掩模的系统 1997 1998 1999 1999 Orbot Instruments Coinsilium 以色列1.1 亿美元；高速计量系统来验证集成电路生产过程中的关键尺寸 通过 MES 系统来提高生产效率，推动软件技术与设备操作系统相结合 CMP 技术Obsidian Inc. AppliedKomatsu成为广泛应于与平板显示领域的化学气相沉积系统的主要供应商 Technology Etec Systems Schlumberger 2000 2

49、001 2004 成功切入光照图案生成解决方案 电子束晶圆检测业务 Orqmir Semiconductor 以色列2100 万美元；半导体晶圆激光清洗技术，对公司现有的晶片检测系统进 行补充 2005SCPGlobal收购湿法工艺和硅片去污部门，促使 AMAT 巩固湿法设备领先地位 Technologies 部门 Broolks Software Semitool 2007 2009 软件解决方案 美国 美国 3.64 亿美元；提高在晶圆封装和存储器铜互联工艺这两大光速增长市场 上的地位 2011Varian40 亿美元；提高在离子注入系统和晶体管生产方面的技术；第二年 AMAT 推出了 2

50、0nm 设备 数据来源：公司年报、广证恒生 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

51、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。 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 30 页 共 46 页 应用材料深度报告 图表44 应用材料外延扩张策略维持市场竞争力（对比泛林集团及东京电子） 12000.00 10000.00 8000.00 6000.00 4000.00 2000.00 0.00 199819992000200120022003200420052006200720082009 AMAT营业收入（百万美元）LAM营业收入（百万美元）TEL营业收入

52、（百万美元） 数据来源：公司年报、广证恒生 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 4.1 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

53、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。 图表45 2013 年2018 年下游产品需求增加 2000 1500 1000 500 0 25.00% 20.00% 15.00% 10.00% 5.00% 300 250 200 150 100 50 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% 0.00% 0 2015 2016 2017 2018 2019 2020 -5.00% 2013 201

54、4 2015 2016 2017 2018 2019E 2020E 全球IOT设备安装量（亿台） 增长率（%） 全球智能手机出货量（十万） 增长率（%） 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 31 页 共 46 页 应用材料深度报告 数据来源：IDC、Bl Intelligence、广证恒生 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；1518 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。

55、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。 图表46 中游制造产业情况 2018年市场占比（%）2011-2018年全球半导体细分产业增速对比(%) 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% 20112012201320142015201620172018 -10.00% -20.00% 集成电路 分立器件 光电器件 传感器 集成电路分立器件光器件传感器 数据来源：前瞻经济学人、广证恒生 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

56、 2019 年全球半导体市场规模将超 5000 亿美元。 图表47 2013 年2018 年全球半导体市场规模 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% -10.00% -20.00% -30.00% -40.00%0 全球半导体销售额（亿美元）增速（%） 数据来源：WSTS、Wind、广证恒生 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

57、 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。 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 32 页 共 46 页 应用材料深度报告 图表48 半导体设备地区市场份额 2018年市场规模占比（%） 2011-2017半导体设备销售前三地区份额变化 （%） 40.00% 20.00% 0.00% 2011201220132014 亚太 美国 欧洲 日本韩国台湾大陆 数据来源：WSTS、广证恒生 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%。 图表49 2013

58、年2018 年全球半导体设备市场规模 700 600 500 400 300 200 100 0 200.00% 150.00% 100.00% 50.00% 0.00% -50.00% -100.00% 全球半导体设备销售额（亿美元）增速（%） 数据来源：Wind、Bloomberg、广证恒生 图表50 2018 年半导体设备市场竞争格局 2018 年 排名厂商销售额（亿美元）市占率 1 2 3 4 应用材料 阿斯麦 140.221.73% 19.8%127.7 109.2 108.7 东京电子 泛林集团 16.92% 16.85% 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 33 页 共 4

59、6 页 应用材料深度报告 5科天42.16.53% 4.02% 3.45% 2.31% 2.30% 2.18% 96.10% 6爱德万 SCREEN 泰瑞达 Kokusai 日立高 前十大 25.9 722.3 814.9 914.9 1014.0 合计619.8 645 亿美元半导体设备市场 数据来源：Wind、广证恒生 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。 图表51 摩尔定律发展减缓 数据来源：公开资料整理、广证恒生 半导体设

60、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。 图表52 芯片制程即将到达“极限” 2017 2018 20nm7nm+ 敬请参阅最后一页重要声明证券研究报告 第 34 页 共 46 页 应用材料深度报告 数据来源：公开资料整理、广证恒生 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