應用材料 AMAT：AI 全在漲，何時輪到 AI Capex「全家桶」？

（來源：海豚投研）

　　應用材料（AMAT.O）是美國半導體行業中的老牌公司，成立於 1967 年，至今依然是全球半導體設備行業中的龍頭之一。如果把時間線拉長來看，應用材料 AMAT 無疑是一個長牛的公司，也一直是半導體產業鏈中的重要一環。

　　而經歷 50 多年的行業沉浮，應用材料為何能 「常青不倒」，站穩在千億美元市值以上？

　　海豚君將從發展歷程、產品能力、行業地位和業務情況等方面對$應用材料(AMAT.US) 進行梳理，並對公司進行相應的業績測算和投資判斷。

本文主要回答應用材料 AMAT 的以下問題：

1）應用材料 AMAT 的核心產品有哪些，市場競爭力如何？

　　2）應用材料 AMAT 的收入與晶圓製造廠資本開支之間的關係，以及公司產品在邏輯市場和存儲市場的表現如何？

　　應用材料 AMAT 能持續成長，穩定的管理層是一個重要因素，公司近 50 年來總共經歷了 3 任 CEO，這保證了公司發展戰略的一貫性。從 1970 年代以來，公司一直都聚焦於半導體設備領域。

　　憑藉數十年的積累，應用材料 AMAT 已經在薄膜沉積設備和 CMP 設備等領域都具備市場領先的水平，同時也與臺積電、三星等晶圓製造大廠建立了長期、穩健的合作關係。

　　公司通過優勢產品打入客户，並打造 「設備全家桶」，逐步增加在晶圓廠中的設備種類和份額，從而佔到了晶圓製造廠 1-2 成的資本開支，進一步綁定了晶圓廠。應用材料 AMAT 受益於每一輪的半導體周期，每當半導體制造行業提高資本開支的時候，公司都會迎來再一次業績的提升。

　　詳細情況請閲讀本文具體內容，而海豚君也會在下篇對應用材料 AMAT 進行業績測算和投資判斷。

海豚君對應用材料 (AMAT.O) 財報的具體分析，詳見下文：

一、應用材料的 「前世今生」

　　從應用材料 (AMAT.O) 的業務構成看，公司依然是一個純粹的半導體設備公司。目前公司近 8 成的收入來自於半導體、顯示面板等相關設備，而其余的 2 成是設備維護、零部件用量管理等相關服務收入。因而實際上，應用材料的全部收入都圍繞於設備的銷售和售后相關服務。

　　通過應用材料的發展歷程來看，公司的管理層相對比較穩定。公司近 50 年來總共經歷 3 任 CEO，並且每位 CEO 的任期都達到 10 年以上。

　　①James C. Morgan（1975 年-2003 年）時期：1970 年代中期半導體行業 「衰退危機」 中 AMAT 的救火員，砍掉晶圓製造業務，聚焦半導體設備領域。在薄膜沉積設備的基礎上，公司陸續收購了 Opal（化學拋光設備 CMP）、Orbot（檢測），進入 CMP 和檢測領域，逐步成為半導體行業的綜合設備商；

　　②Michael R. Splinter（2003 年-2013 年）時期：James 奠定了應用材料的業務基本版圖，而 Splinter 時期主要是業務的平穩過渡。此外，公司還收購半導體離子注入龍頭 Varian，強化了離子注入的市場地位；

　　③Gary E. Dickerson（2013 年 - 至今）時期：隨着半導體產業進入先進製程領域，該時期公司推出了 Endura 平臺（集成半導體薄膜沉積三大馬車 PVD/ALD/CVD），佈局先進封裝設備。公司投資 50 億美元建 EPIC 研發中心，聚焦於 GAA 晶體管、背面供電、3D DRAM 等領域的研發。

　　而應用材料的發展，本身就是一部 「半導體產業的發展史」。在 1970s-1980s 年代，應用材料的收入增量主要來自於日本地區。在當時的全球前二十的半導體企業中，日本擁有其中的 12 家。而伴隨着三星、海力士以及臺積電的崛起，在 1990s 年代韓國和中國臺灣地區逐漸成為應用材料收入來源的前兩位。而在中國大陸地區半導體產業發展的推動下，近年來已經成為應用材料的最大收入來源，收入佔比達到 3 成以上。

　　從應用材料的地區收入變化看，遵循了半導體制造業的產業轉移的節奏，依次是 「日本 - 韓國及中國臺灣 - 中國大陸」 的過程。而這也反映了公司的產品力，在各個階段，分別都得到了不同地區客户的青睞。

二、應用材料與半導體設備

　　在半導體產業鏈中，半導體設備主要是位於產業鏈的上游。下游客户基本上都是臺積電、中芯國際等半導體制造廠，半導體設備覆蓋了製造環節的整個工序。

　　根據 SEMI 的數據，如果要投資建造一座晶圓製造廠，半導體設備是最大的成本項，大致將佔到總成本的 70-80%。作為半導體制造的核心設備，光刻機在設備支出中佔 30%，刻蝕設備佔比約 25%，薄膜設備佔比約 20% 左右。換算之下，這三類設備在總成本中就超過了 50%。

　　從晶圓製造的過程來看，其中主要有 「硅片製造 - 薄膜沉積 - 光刻 - 刻蝕 - 摻雜 - 金屬互連 - 封裝」 這七個環節。

　　如果用更形象地方式，將晶圓製造比成 「造大樓」。以上過程可以理解為 「打好地基 - 鋪設防水膜/保温層 - 畫圖紙 - 挖圖案 - 做開關 - 裝電線 - 做防護」。其中的薄膜沉積（做保温層）、光刻（畫圖紙）和刻蝕（挖圖案），是晶圓製造中最為核心的環節。

　　除光刻以外，應用材料 AMAT 的設備基本覆蓋了晶圓製造的中間環節，尤其是公司能提供產業鏈中價值量較高的刻蝕設備和薄膜沉積設備。

　　在半導體設備行業中，應用材料 AMAT 和阿斯麥 ASML 是全球最大的兩家半導體設備企業，佔全球半導體設備總銷售額的兩成以上。其中阿斯麥的光刻機領域，本身就是半導體設備中價值量最大的一塊。而應用材料則主要是憑藉完善的產品矩陣，多個環節設備的佈局讓公司佔據了半導體設備領域前二的位置。

2.1 薄膜沉積設備 - 「鋪設防水膜/保温層」

　　薄膜沉積是晶圓製造環節的重要一環，主要是在晶圓上生長出各種導電膜層和絕緣薄膜層。

　　具體的過程是，在硅片襯底上沉積一層待處理的薄膜材料，所沉積薄膜材料可以主要有幾類：介質材料（二氧化硅、氮化硅、多晶硅等）、金屬材料（銅、鎢、鈦、氮化鈦等）和半導體材料（單晶硅、多晶硅等）。

　　對於不同的材料和場景，當前主要的薄膜沉積方法有物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）和原子層沉積（ALD）三類。

　　從最終的沉積效果來看，PVD 是指向性強（精準覆蓋），適合沉積金屬材料；CVD 和 ALD的沉積覆蓋性較好，適合沉積介質材料，其中 ALD 對薄膜厚度的要求精準度高，但沉積速度較慢。

　　應用材料 AMAT 本身就是以薄膜沉積設備起家，這也是公司主要的收入來源。當前公司依然在薄膜沉積領域佔據領先的位置，在 PVD、CVD 和 ALD 領域都有佈局。

　　①物理氣相沉積 PVD 設備：類似 「用噴槍把金屬熔化后噴在硅片上」，適合鍍金屬。應用材料 AMAT 一家獨大，優勢明顯。全球的 PVD 設備市場空間約有 45 億美元，其中應用材料的市場份額佔據 8 成以上，市場中的競爭對手有 Ulvac（日）、Evatec（瑞士）等廠商。

　　應用材料 AMAT 自 1980 年代起主導 PVD 技術研發，擁有 1200+ 項 PVD 相關專利，覆蓋磁控濺射、離子束沉積等核心工藝，其射頻（RF）PVD 技術專利佈局直接限制競爭對手進入高端市場。

　　②化學氣相沉積 CVD 設備：類似 「用氣體在硅片表面 ‘吹’ 出薄膜」，適合鍍絕緣層。應用材料 AMAT 處於第一梯隊，相對領先。全球的 CVD 設備市場空間約 130 億美元，應用材料的市場份額約為 30%，與 LAM（21%）、TEL（19%）同處於第一梯隊，仍有一定的優勢。

　　應用材料 AMAT 的 CVD 設備覆蓋 PECVD、LPCVD 等全技術路線，其 Endura 平臺通過模塊化設計支持銅互連、鈷薄膜、鎢栓塞等多種工藝，在 3nm 節點中實現金屬柵極沉積厚度偏差<0.1nm。

　　③原子層沉積 ALD 設備：精度最高，像 「一片一片疊原子」，適合超薄的膜（比如 3nm 以下節點，應用材料有一定的市場份額。全球的 ALD 設備市場空間約 30 億美元，其中應用材料的市場份額預估在 1 成左右。公司曾經計劃併購東京電子，然而收購併未成功（如果順利將與阿斯麥國際 ASMI 的市場份額相當）。

　　由於 ALD 設備需與製程工藝深度綁定，阿斯麥國際 ASMI、TEL 通過與臺積電、三星的聯合研發早早鎖定先進製程訂單，而應用材料 AMAT 的 ALD 設備更多作為其 「沉積 + 刻蝕」 綜合解決方案的補充，未能建立獨立的客户粘性，導致在先進製程招標中屢屢錯失份額。

2.2 刻蝕設備 - 「挖圖案」

　　光刻環節類似於給硅片 「畫設計圖」，而在這方面主要是由阿斯麥 ASML 等光刻設備廠商壟斷，應用材料 AMAT 並未涉及該領域。

　　而在光刻之后，需要按圖紙將多余的部分挖掉，這便是刻蝕環節。刻蝕環節，主要是用化學氣體或等離子體（類似 「高壓電產生的帶電粒子流」）對着硅片 「吹」，把光刻膠上 「變軟的部分」 和下面的薄膜一起 「腐蝕掉」，剩下的就是所需要的電路圖案。

　　應用材料 AMAT 目前在刻蝕領域是追隨者的角色，大致佔據 15% 的市場份額。在刻蝕市場中，LAM 和東京電子都是市場的領先者。

　　應用材料的刻蝕設備在 TSV 工藝中的優勢體現在金屬填充和介質層沉積環節，其 Endura 平臺整合了物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD），與刻蝕工藝形成互補，能夠通過設備組合提供整體解決方案。

　　雖然應用材料 AMAT 的 Centura 刻蝕設備能與公司品牌的薄膜沉積等設備協同，但技術能力上仍落后於 LAM。LAM 在低温介質蝕刻（如 Lam Cryo 3.0）和高深寬比（HAR）刻蝕技術方面處於領先地位，擁有 Sense.i 平臺通過 AI 驅動優化刻蝕均勻性。

2.3 CMP 設備 - 化學機械拋光設備

　　化學機械拋光 CMP 設備可以應用在晶圓材料製造、半導體制造以及封裝測試環節。而在晶圓製造過程中，CMP 設備主要用於去除表面多余的材料，以確保后續工藝的順利進行。CMP 設備作用類似一個 「超級壓路機」，能把晶圓表面打磨得極其平整，保障后續工藝的精準進行。

　　在 CMP 設備領域，應用材料 AMAT 也是擁有絕對領先的地位，佔據了 60% 以上的市場份額。競爭對手主要是日本荏原 EBARA，兩家公司合計佔據了 9 成以上的市場份額。

　　將兩家公司的 CMP 產品進行對比，可以看出應用材料 AMAT 的 CMP 設備更為領先。公司能提供 Mirra（專注於 150-200mm）、Reflexion（專注於 300mm）兩大技術平臺，基本可以滿足各類型材料的需求，並能應用於最先進的 3nm 製程工藝，而日本 EBARA 的 CMP 產品只能適用於部分材質。

　　雖然日本 EBARA 的產品具有一定的價格優勢，但憑藉技術領先優勢，應用材料更能獲得晶圓製造大廠（臺積電等）的認可。

2.4 應用材料在半導體設備領域的優勢

　　應用材料 AMAT 之所以能成長為半導體設備行業的 Top2，主要是基於以下幾點優勢：

　　a）細分領域的領先地位：應用材料 AMAT 在沉積（PVD、CVD）和拋光（CMP）設備市場都是全球第一的位置，尤其是 PVD 設備和 CMP 設備方面都明顯領先於第二位。在這幾類設備的領先優勢上，有助於公司收穫全球大型晶圓製造廠類型（臺積電、三星等）的客户；

　　b）豐富完善的產品體系：在半導體制造環節中，應用材料 AMAT 能提供一系列的產品，包括擴散爐、刻蝕設備、CVD、PVD、ALD、CMP、離子注入設備等，覆蓋了從材料的創建、成型到改性、分析等工藝步驟，是全球唯一能提供整線解決方案的設備商。

　　c）產線兼容能力：應用材料 AMAT 的設備能實現整線兼容，同公司的不同設備之間的參數、接口、工藝、操作系統更為一致。通過整線兼容性，能提高產線良率、降低整體生產成本。公司推出的 IMS 系統就是能在一套系統中完成不同的生產工藝，提升生產效率的同時，也能降低客户的相應開支；

　　d）廣泛的客户資源：基於公司近 50 年來的半導體設備經驗，公司本身已經覆蓋了眾多主要半導體制造廠，如臺積電、三星、英特爾等。大客户需要公司在 PVD、CMP 方面領先產品的同時，公司優秀的設備整合能力，下游客户纔會採購公司更多的半導體設備。

　　綜合來看，應用材料 AMAT 當前業務重心集中於半導體設備領域，尤其是薄膜沉積、刻蝕和 CMP 設備方面。公司在薄膜沉積設備和 CMP 設備優勢的基礎上，繼續豐富產品種類和拓展產線整合能力，逐漸坐穩了半導體設備領域的領先位置。

三、應用材料的下游 - 邏輯 + 存儲

　　應用材料 AMAT 的半導體設備收入，主要受下游製造廠資本開支的影響。而將公司的半導體設備下游市場進行拆解，可以看出公司半導體設備業務中將近 7 成來自於晶圓代工廠等邏輯類客户（臺積電、英特爾等），而其余主要來自於存儲類客户（三星、海力士等）。

3.1 邏輯類市場

　　晶圓代工及邏輯類市場是公司最大的收入來源，主要是由於半導體中邏輯類的市場需求更為廣泛。臺積電、英特爾、中芯國際等廠商每年都有大額的資本開支，其中大約有 70-80% 用於半導體設備購買，包括應用材料 AMAT 的薄膜沉積設備、刻蝕設備和 CMP 設備等。

　　海豚君整理了全球核心邏輯類七大廠商的年度資本開支情況，其中涵蓋了臺積電、中芯國際、英特爾、三星晶圓代工業務、聯電、格羅方德等公司。

　　在 2021-2022 年，主要是受到半導體大周期的帶動，核心邏輯類廠商的資本開支提升明顯。而隨后半導體周期開始下行，整體的資本開支也有所回落（即使是臺積電年度資本開支也從 360 億美元收縮至 300 億美元）。

　　在 AI 芯片需求，尤其是英偉達 GPU、博通 ASIC 等相關需求的帶動下，臺積電將 2025 年的資本開支進一步提升至 400 億美元左右（年增近百億美元）。然而由於其他客户資本開支削減力度較大，臺積電的拉昇也只是扭轉了下滑的頹勢，並沒有帶動邏輯類資本開支的大幅提升。

　　半導體設備市場需求仍受到了 「英特爾掉隊」 和 「三星低迷」 的影響，前者將資本開支下降至 180 億美元，后者更是將晶圓代工部門的資本開支砍半（至約 35 億美元）。

　　整體來看，海豚君預期七大核心邏輯芯片廠商的資本開支合計爲 760 億美元左右，同比增長 1.9%。

　　如果將應用材料 AMAT 的晶圓代工及邏輯類收入與上述的邏輯類核心七大公司的資本開支擬合，大致可以看到，應用材料半導體設備在邏輯類晶圓製造廠的總資本開支中大約佔比在 1-2 成。

　　而近年來應用材料的佔比有所提升，主要是受臺積電及中國大陸地區的晶圓製造廠資本開支增加的帶動。

3.2 存儲類市場

　　在晶圓代工廠以外，存儲類 IDM 廠也是應用材料 AMAT 的主要客户，大致佔據了公司 2-3 成的收入份額。

　　由於存儲行業本身就具有明顯的周期性，各公司也會根據行業周期調整資本開支計劃。海豚君整理了核心三大存儲廠商（三星存儲部門、海力士、美光）的資本開支情況，2022 年時上輪存儲行業投資的高點，隨着周期下行，三大存儲廠商的合計資本開支有所回落。

　　在 AI 存儲需求的帶動下，三大存儲廠商的合計資本開支在 2025 年有望實現 50% 的提升，達到 600 億美元左右。

　　在獲得英偉達等公司相關的 HBM 訂單后，海力士和美光在 2025 年都大幅提升了資本開支目標。而三星由於產品迟迟無法打入英偉達供應鏈，存儲部門的資本開支保持相對平穩。

　　如果將應用材料 AMAT 的存儲類收入（DRAM 和 Flash memory）與上述的存儲核心三大公司的資本開支擬合，大致可以看到，應用材料半導體設備在存儲類 IDM 廠的總資本開支中大約佔比在 1 成。相比而言，應用材料 AMAT 的設備在存儲類工廠的佔比略低於邏輯類工廠。

　　應用材料的半導體設備側重於邏輯類需求，而 LAM 更聚焦於存儲領域。比如，LAM 的刻蝕設備還開發了 Lam Cryo 3.0 低温刻蝕技術的優勢，尤其是對 3D NAND 存儲芯片的製造更為重要，能夠滿足存儲單元垂直堆疊更多層的需求，從而在相同芯片面積上實現更高的存儲容量。

　　整體來看，海豚君在本文中主要對應用材料 AMAT 的產品能力、行業地位和業務情況等方面進行梳理：

　　a）應用材料的地區收入變遷，本質是半導體制造產業轉移的縮影。從 1970s 日本、1990s 韓台到如今中國大陸，其始終貼合核心產能區需求，既憑藉產品力適配不同階段客户（如臺積電、中芯國際），又借產能轉移實現收入增長，中國大陸 3 成以上的收入佔比，印證其對產業趨勢的精準把握；

　　b）在阿斯麥壟斷光刻設備的格局下，應用材料聚焦刻蝕、沉積、CMP 等關鍵環節，以 PVD（市佔超 80%）、CMP（市佔 64%）在細分賽道構建壁壘，避開紅海競爭的同時，通過 「多設備協同 + 整線解決方案」，成為晶圓廠除光刻機外的 「剛需選擇」，印證細分賽道深耕的戰略價值；

　　c）邏輯與存儲雙輪驅動：面對半導體周期性波動，應用材料以邏輯市場（佔 7 成收入）為基本盤，對衝存儲市場（佔 2-3 成）的強周期風險。2025 年邏輯端借臺積電 AI 芯片需求穩增長，存儲端受 HBM 相關開支反彈的帶動，雙市場互補佈局，使其在行業波動中保持相對穩健。

　　綜合（a+b+c）來看，應用材料 AMAT 在半導體設備行業中的地位在短期仍難以被取代，具有明顯的稀缺性和穩健性。

　　但半導體市場成熟的情況下，公司的性質更多是一個行業地位穩固的周期股，明顯受半導體晶圓廠和存儲廠資本開支周期的影響。當半導體周期較弱時，應用材料的業績更多是沉寂期；而當半導體周期上升時，應用材料將迎來再一次的躍升。

　　而這波 AI 周期帶來的下游需求爆發，在覈心客户——晶圓廠當中，由於產能複用（AI 芯片可以複用原手機芯片的產線），整體需要增加的資本開支更不多。

　　AI 對上游晶圓、存儲廠的資本開支帶動，主要還是在新的 HBM 存儲產線、新的 COWOS 封裝產線。應用材料在存儲設備領域並沒有優勢，優勢在拉姆研究，而支柱客户——晶圓代工的產線上，其實主要複用手機 「拉練」 過的存量產能就差不多了，因此在這波的 AI 周期當中，AMAT 並沒有表現出很強的景氣度。

　　海豚君將在下篇文章中具體對應用材料 AMAT 進行業績測算和估值判斷，歡迎繼續關注。