集微咨詢：研發與利潤：揭開半導體設備供應商的“財富密碼”

集微咨詢（JW insights）分析認為：

- 全球頂尖的半導體設備供應商基本和營收排名前10名的半導體企業（IDM和Fabless）在研發/營收占比上齊頭并進，均維持在14.5%左右；

- 半導體設備供應商的研發占比下降有風向標的意義，2019年的全球半導體產業總營收下滑是典型案例；

- 綜合過去五年數據，只有ASML和KLA基本能保持年均兩位數的研發投入增長率，僅從研發/營收占比這個數據上看，兩家企業也同樣領先同行；

- 后道設備商的總的研發投入增長度低于前端設備商，凈收益起伏波動大。

在全球半導體的歷史上，從未有哪個時刻如當今這般賦予設備領域的增速有如此多的附加意義。每個產品線工藝節點的市場規模和應用場景，代工廠的訂單量和交付時間，甚至缺貨和產能過剩在極短時間范圍內的微妙轉換，都和每個月、每個季度的設備的出貨量息息相關。風潮之下，甚至二手設備市場也充當了某種程度的產能指示燈。按照世界半導體行業協會（SEMI）7月份的計算模型，全球原始設備制造商的銷售額預計將在幾年同比增長34%至953億美元（去年為711億美元），預計明年將超過1000億美元，創下新高。

集微咨詢（JW insights）認為，檢尋全球領先的半導體設備企業研發狀況，從上游端“俯視”整個半導體產業鏈，有助于增進我們對產能和市場需求的理解。

本文選取全球領先的四家WFE晶圓制造前道設備供應商ASML、應用材料（以下簡稱為AMAT）、泛林科技（以下簡稱為Lam）和科磊（以下簡稱為KLA），以及后道檢測設備的龍頭企業泰瑞達和愛德萬作為對比，對其研發狀況、營收和毛利率逐一分析，初步評估設備領域和整個半導體產業走勢和動態的相關性。

需要說明的是，由于這幾家最有代表性的半導體設備企業的自然年和財年的時間跨度互有差異，本文不再對其做特別區分，也不對選取的時間跨度（2016年-2020年）區間內的動態匯率做加權換算（比如ASML財報采用歐元計算，愛德萬則是日元），出于客觀性考慮，只強調和突出縱向的研發投入增長率和占比，且本文所有有關研發支出、研發支出/營收占比、凈收入（net income）的數據均來自企業公開財報，數據的可靠性可以得到有效保障。

根據全球半導體知名分析機構IC Insights的數據，全球半導體企業的總研發支出在2020年創下歷史最高的684億美元，今年有望繼續以4.7%的年增率增至714億美元，這個數字差不多等同于2020年全球半導體設備的總銷售額，該報告還指出了半導體行業研發總支出和銷售額的正相關聯，比如研發支出占全球行業銷售額的百分比從2019年的14.6%下滑至 2020 年的14.2%，當時全球半導體總研發支出下降了1%，半導體行業總收入下降了12%。

然而，如果拉長足夠長的時間段，這個研發占比與整個半導體行業銷售額的關系則顯得比較復雜，多數情況下，較低的研發與銷售比率更多地與總收入增長的力量有關，而未必能代表半導體供應商的研發支出呈疲軟態勢。

根據各家企業公布的公開財報的數據，我們把這幾家頭部半導體設備公司的研發占比、研發總投入增長率、以及凈收益（net income）做圖如下：

我們可以從圖中總結出如下現象：

一，2020年全球半導體前10名的研發/銷售比率（包含所有IDM和Fabless企業）為14.5%，而2019年為 15.0%，所以總體來看，設備供應商基本和這些前10名的企業在這個數據上大體上齊頭并進，沒有明顯的差異；

二，半導體設備供應商的研發占比下降有風向標的意義，在2019年全球半導體企業研發占比反常性下降之前（1970年來該現象只發生過四次），2018年設備商就已經集體性出現下降，無論是偏重前端WFE設備的4家企業還是主打后道檢測的兩家企業，研發/營收占比都有不同程度的下降，反映出了從上游到下游傳遞的時間差；所以說，無論從研發支出占比，還是從凈收益上看，2019年全球半導體都處于一個相對的低潮期；

三，綜合過去五年數據，只有ASML和KLA基本能保持年均兩位數的研發投入增長率，僅從研發/營收占比這個數據上看，兩家企業也同樣領先同行。

值得注意的是，在自己的核心競爭力領域，ASML和KLA有著相當高的市場份額（前者EUV超過80%，后者過程控制接近70%）且近乎于壟斷。ASML首席財務官兼執行副總裁Roger Dassen在4月底的財報會議中透露，該季度ASML共交付了9套EUV光刻機系統，并從7套系統中獲得了11億歐元，約占光刻系統銷售額的36%；各大晶圓廠在前沿節點制造工藝以及領先的設計公司的制程方面進行比拼，推高了ASML的研發動力，Roger Dassen還預計2021年公司的研發費用將占營收的14%-15%，這也是該公司近五年的一個平均值。

按照知名半導體分析機構Gartner的WFE市場概覽，KLA占晶圓制造環節檢測設備市場58%的銷售額份額，并且在前道檢測多數環節的銷售額市占率超40%。目前半導體行業幾乎所有的5納米光罩都由KLA的檢測系統檢測。KLA的下一代基于電子束的掩模檢測平臺已開始為3納米及以下應用提供客戶資格。

KLA的重要客戶三星的主要資本支出將重點砸向新架構的GAA和3D結構，需要新材料的高性能、更復雜的光罩和復雜的工藝步驟。KLA的過程控制和良率檢測在很大程度上是終端市場半導體制造的先決條件。該企業的營收占比中的兩大客戶分別是臺積電和三星，均超過了10%，這兩家的邏輯代工和存儲的產能擴充成為上游半導體設備市場蓬勃發展的關鍵所在，這就是為何KLA能在2019年這個低谷期依然保持相對強勢的原因，即維持住了過程良率控制（metrology）近乎“贏者通吃”局面。

四、后道設備商的總的研發投入度低于前端設備商，凈收益起伏波動大。ASML、應用材料、泛林和KLA五年來研發總投入分別增長200%、145%、154%、179%，相比之下愛德萬和泰瑞達均增長130%左右，即便如此，后兩者的凈收益5年內分別增長了800%和490%。主要原因是后兩者的主打業務是 SoC 測試系統和分選機，技術演進路徑相對穩定，所需的耗材演化周期長，很顯然，和前道工藝相比，并不突出的研發總投入和占比率就可以取得相當不錯的財務業績。

余論

半導體設備供應商過去五年來雖然研發投入占比總體相當穩定，起伏不大，但凈利潤均有不同程度的起伏，2019年前后出現了零增長和大面積的負增長，究其原因，有一點不可忽視，即受到了存儲類芯片的生產周期的影響。ASML 2020年營收的邏輯芯片類占比為52.8%，而這個數字在2016年為34%，存儲芯片（包括NAND和DRAM）設備供應從2016年的高達42%跌至2020年的31%，是眾多設備類供應商中受存儲產業周期相對最小的一個，而應用材料、泛林和KLA的營收占比中，存儲類芯片的營收均超過40%，而這幾家企業，2018-2019年存儲類利潤率均超過150%的同比下跌，這也可以解釋，為何在研發占比增長甚至恒定的情況下，利潤率依然會出現較大起伏。（薩米）

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