ASML的壟斷地位

　　ASML是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體光刻系統(tǒng)供應(yīng)商，每家主要半導(dǎo)體制造公司都有使用ASML的光刻機(jī)制造芯片。準(zhǔn)確地說(shuō)，ASML在半導(dǎo)體光刻市場(chǎng)擁有超過(guò)90%的市場(chǎng)份額，其余玩家為佳能和尼康。同時(shí)，ASML也是單價(jià)過(guò)億美元的EUV光刻機(jī)市場(chǎng)的壟斷者。

　　根據(jù)財(cái)報(bào)顯示，ASML 2021年三季度銷售額52.41億歐元，同比增長(zhǎng)32.4%;凈利潤(rùn)為17.40億歐元，同比增長(zhǎng)63.8%。三季度新增訂單金額61.79億歐元，而在這61.79億歐元的新增訂單中，EUV光刻機(jī)的訂單金額占據(jù)了近一半，達(dá)到了29億歐元。

　　ASML也表示，三季度，EUV光刻機(jī)系統(tǒng)的出貨量和收入創(chuàng)下歷史新高。目前，ASML主力EUV光刻機(jī)是TWINSCAN NXE:3600D，其在客戶那里也達(dá)到了每小時(shí)加工160片晶圓的創(chuàng)紀(jì)錄效率。另外，在DUV(深紫外)光刻機(jī)方面，ASML已經(jīng)累計(jì)完成出貨1000臺(tái)ArF系統(tǒng)(氟化氬浸沒(méi)式光刻系統(tǒng))。

　　展望未來(lái)，ASML預(yù)計(jì)2021年有望實(shí)現(xiàn)約35%的增長(zhǎng)，第四季度凈銷售額在49-52億歐元區(qū)間，毛利率為51%-52%;研發(fā)成本約為6.7億歐元，銷售和管理成本約為1.95億歐元。

　　相比之下，ASML在光刻領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，佳能和尼康的光刻機(jī)業(yè)務(wù)規(guī)模與ASML相去甚遠(yuǎn)。

　　資料顯示，2020年全球光刻機(jī)總銷售量為413臺(tái)。其中ASML銷售258臺(tái)占比62%，佳能銷售122臺(tái)占比30%，尼康銷售33臺(tái)占比8%。按照銷售額來(lái)計(jì)算的話ASML的份額高達(dá)91%，佳能只有3%、尼康也僅有6%。

　　先進(jìn)制程投資快速增長(zhǎng)，EUV系統(tǒng)采用率持續(xù)上升

　　當(dāng)前，隨著PC和智能手機(jī)產(chǎn)品的持續(xù)升級(jí)迭代，以及人工智能、5G通信、自動(dòng)駕駛、云服務(wù)等需求的快速增長(zhǎng)，全球?qū)τ谙冗M(jìn)制程芯片的需求正快速成長(zhǎng)。臺(tái)積電、三星、英特爾等頭部的先進(jìn)制程芯片制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)也在加劇。

　　此前全球最大的晶圓代工廠臺(tái)積電已投資120億美元開(kāi)始在美國(guó)建設(shè)新的5nm晶圓廠。今年的資本支出也提高到了280億美元，并宣布在未來(lái)三年的資本支出將達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的1000億美元。臺(tái)積電表示，這種資本支出并非針對(duì)當(dāng)前芯片短缺，而是一項(xiàng)長(zhǎng)期投資，旨在利用未來(lái)幾年對(duì)先進(jìn)芯片的預(yù)期需求增長(zhǎng)。

　　作為全球第二大半導(dǎo)體廠商，三星今年對(duì)于存儲(chǔ)與晶圓代工等相關(guān)事業(yè)的資本支出也將達(dá)到近300億美元。另外，三星還宣布將投資170億美元在美國(guó)德克薩斯州新建一座新的先進(jìn)制程晶圓廠。未來(lái)三年，三星計(jì)劃對(duì)其旗下三星電子公司和其他附屬企業(yè)投資高達(dá)240兆韓圓(相當(dāng)于2050億美元)，借以鞏固未來(lái)的成長(zhǎng)引擎，并擴(kuò)大后疫情時(shí)代的科技領(lǐng)先地位。

　　處理器大廠英特爾今年開(kāi)始也大幅加大了對(duì)于半導(dǎo)體制造的投資。在今年3月，英特爾新任CEO基辛格上臺(tái)之后，就推出了IDM 2.0計(jì)劃，不僅加速自身更先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝制程的推進(jìn)，同時(shí)還重啟了晶圓代工業(yè)務(wù)，并宣布投資200億美元在美國(guó)新建兩座晶圓廠。今年9月，英特爾還宣布未來(lái)10年將在歐洲投資800億歐元，建至少兩座先進(jìn)晶圓廠。

　　隨著臺(tái)積電、三星、英特爾等頭部晶圓制造廠商對(duì)于先進(jìn)制程工藝的追逐，對(duì)于EUV光刻機(jī)的需求更是快速上升。

　　例如，臺(tái)積電今年已承諾資本支出 280 億美元，其中約 80% 將用于公司最先進(jìn)的芯片制造工藝——7nm、5nm 和 3nm。而臺(tái)積電第二代7nm及后續(xù)的5nm先進(jìn)制程都是基于EUV工藝的。

　　作為全球第一家使用ASML EUV光刻機(jī)進(jìn)行大批量生產(chǎn)的公司，臺(tái)積電聲稱其擁有全球50%以上的EUV光刻系統(tǒng)安裝量和60%的累計(jì)EUV晶圓生產(chǎn)量。

　　Source: Anandtech

　　臺(tái)積電計(jì)劃繼續(xù)保持在EUV光刻機(jī)數(shù)量上的領(lǐng)先地位，其已下訂單訂購(gòu)的“至少”13臺(tái)EUV光刻機(jī)將會(huì)在今年交付。隨著其積極的資本支出計(jì)劃，臺(tái)積電似乎將繼續(xù)保持EUV產(chǎn)能領(lǐng)先地位，而其他芯片制造商也正努力迎頭趕上。

　　其中一個(gè)奮力追趕的是三星，該公司目前在EUV光刻機(jī)安裝量方面落后于臺(tái)積電。據(jù)業(yè)內(nèi)官員稱，三星之擁有臺(tái)積電一半的數(shù)量。

　　目前三星正使用EUV光刻機(jī)來(lái)制造一些DRAM和7nm/5nm邏輯芯片。憑借其在代工廠上的 EUV 經(jīng)驗(yàn)，三星已于2020 年 8 月率先在 1z 節(jié)點(diǎn)上采用 EUV 進(jìn)行DRAM生產(chǎn)。隨著三星在邏輯制程和DRAM制造中擴(kuò)大EUV光刻機(jī)的使用，EUV光刻機(jī)的購(gòu)買量在未來(lái)幾年將會(huì)持續(xù)增加。

　　英特爾也正在部署EUV系統(tǒng)用于其7nm節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)芯片，預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年內(nèi)進(jìn)一步增加ASML的EUV光刻機(jī)訂單。

　　與此同時(shí)，DRAM巨頭SK Hynix和美光也計(jì)劃在量產(chǎn)中使用EUV光刻機(jī)。SK 海力士于今年7月開(kāi)始量產(chǎn)基于 1a 節(jié)點(diǎn)的 8 Gb LPDDR4 移動(dòng) DRAM。今年7 月，由于 EUV 設(shè)施投資預(yù)付款，美光將其2021財(cái)年的資本支出指導(dǎo)從 90 億美元上調(diào)至 95 億美元。

　　未來(lái)幾年，隨著對(duì)高端芯片(例如 5G智能手機(jī)芯片、高性能計(jì)算芯片、先進(jìn)DRAM)的需求增加，EUV光刻機(jī)的滲透率將不斷提高，ASML將成為半導(dǎo)體升級(jí)周期的主要受益者。

　　根據(jù)日本瑞穗銀行(Mizuho)的預(yù)測(cè)2022年和2023 年，主要邏輯廠商資本支出的 EUV 部分將分別上升至13% 和15%。

　　然而，目前ASML 每年的生產(chǎn)能力僅為50多個(gè)EUV光刻系統(tǒng)，其EUV光刻機(jī)一直處于供不應(yīng)求當(dāng)中。據(jù)了解，僅去年一年，三星就訂購(gòu)了20臺(tái)ASML EUV光刻機(jī)，以實(shí)現(xiàn)其2022上半年量產(chǎn)3nm芯片的計(jì)劃。此前三星副會(huì)長(zhǎng)李在镕還親自飛往 ASML 總部敦促其加快EUV光刻機(jī)的交付。這也凸顯了AMSL在EUV光刻領(lǐng)域的壟斷地位。

　　2nm爭(zhēng)奪戰(zhàn)的關(guān)鍵：ASML新一代EUV光刻機(jī)

　　由于EUV光刻系統(tǒng)中使用的極紫外光波長(zhǎng)(13nm)相比DUV 浸入式光刻系統(tǒng)(193 nm)有著顯著降低，多圖案 DUV 步驟可以用單次曝光 EUV 步驟代替?？梢詭椭酒圃焐汤^續(xù)向7nm及以下更先進(jìn)制程工藝推進(jìn)的同時(shí)，進(jìn)一步提升效率和降低曝光成本。

　　自2017年ASML的第一臺(tái)量產(chǎn)的EUV光刻機(jī)正式推出以來(lái)，三星的7nm/5nm工藝，臺(tái)積電的第二代7nm工藝和5nm工藝的量產(chǎn)，乃至未來(lái)的3nm工藝都是由ASML的NXE:3XXX系列EUV光刻機(jī)提供的助力。

　　目前，臺(tái)積電、三星、英特爾等頭部的晶圓制造廠商也正在大力投資更先進(jìn)的3nm、2nm技術(shù)，以滿足高性能計(jì)算和5G通信的先進(jìn)芯片需求。而2nm工藝的實(shí)現(xiàn)則需要依賴于ASML新一代的EXE:5000系列EUV光刻機(jī)。

　　相比第一代的EUV光刻機(jī)(NXE:3XXX系列)來(lái)說(shuō)，新一代的EUV光刻機(jī)的物鏡的NA(數(shù)值孔徑)將從0.33提升到0.55，使得芯片制造商能夠生產(chǎn)2nm及以下更先進(jìn)制程的芯片，并且圖形曝光更低的成本、生產(chǎn)效率更高。

　　據(jù)了解，新一代的EUV光刻機(jī)大約有一輛公共汽車那么大，整個(gè)機(jī)器包含10萬(wàn)個(gè)部件和2公里長(zhǎng)的電纜。每臺(tái)機(jī)器發(fā)貨需要40個(gè)集裝箱、3架貨機(jī)或者20輛卡車。造價(jià)相比第一代的EUV光刻機(jī)也更高，據(jù)說(shuō)達(dá)到了3億美元。

　　ASML新一代EUV光刻機(jī)的原型機(jī)，將在2022年進(jìn)行測(cè)試，預(yù)計(jì)將會(huì)在2023年投入運(yùn)行。

　　三星在10月初初已宣布，將在2022年上半年量產(chǎn)3nm工藝，并計(jì)劃在2025年搶先臺(tái)積電量產(chǎn)2nm。不過(guò)，臺(tái)積電在近日的法說(shuō)會(huì)上回應(yīng)稱，2025年臺(tái)積電2nm制程不論是密度或是效能，都將是最領(lǐng)先的技術(shù)。

　　值得注意的是，今年7月底的“英特爾加速創(chuàng)新：制程工藝和封裝技術(shù)線上發(fā)布會(huì)”上，英特爾已宣布將在2024年量產(chǎn)20A工藝(相當(dāng)于臺(tái)積電2nm工藝)，并透露其有望率先獲得業(yè)界第一臺(tái)High-NA EUV光刻機(jī)(即ASML新一代EUV光刻機(jī))，同時(shí)也將是業(yè)界首家將ASML新一代High-NA EUV光刻機(jī)應(yīng)用到量產(chǎn)環(huán)節(jié)的廠商。

　　顯然，搶先獲得ASML新一代EUV光刻機(jī)，也正是英特爾篤定其制程工藝能夠超越臺(tái)積電、三星重回領(lǐng)先地位的關(guān)鍵。

　　成熟制程產(chǎn)能持續(xù)增長(zhǎng)，DUV光刻系統(tǒng)需求旺盛

　　多年來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)一直處于蓬勃發(fā)展當(dāng)中，過(guò)去兩年芯片制造商一直在提高產(chǎn)能利用率。特別是自去年下半年全球晶圓產(chǎn)能出現(xiàn)緊缺以來(lái)，各大晶圓制造廠商的產(chǎn)能利用一直在持續(xù)提升。

　　臺(tái)積電在給客戶的一封信中說(shuō)，該公司的晶圓廠產(chǎn)能利用率已經(jīng)超過(guò)了100%，但是市場(chǎng)需求仍超過(guò)供應(yīng)。雖然芯片制造商都已通過(guò)提高容量利用率和軟件升級(jí)，以提高短期產(chǎn)量，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，全球晶圓廠將不得不擴(kuò)建或建造新的晶圓廠來(lái)增加產(chǎn)能，以滿足芯片的需求增長(zhǎng)，單靠提高利用率已無(wú)法滿足。

　　而在此輪的晶圓制造產(chǎn)能緊缺當(dāng)中，尤其以28nm及以上的成熟制程產(chǎn)能最為緊缺。包括大量的基于成熟制程的車用芯片、MCU、功率器件(MOSFET、IGBT等)、電源管理芯片、傳感器、顯示驅(qū)動(dòng)芯片、CIS、WiFi和藍(lán)牙芯片等。這其中來(lái)自于電動(dòng)汽車市場(chǎng)對(duì)于各類車用芯片的需求占據(jù)了相當(dāng)大的一部分。

　　Gartner 估計(jì)，每輛車的平均半導(dǎo)體含量將從 2020 年的 489 美元上升到 2025 年的 719 美元，汽車半導(dǎo)體收入需求將在 2020-2025 年間以 14% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率從 387 億美元增長(zhǎng)到 755 億美元，超過(guò)其他關(guān)鍵需求領(lǐng)域的增長(zhǎng)。整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)，例如智能手機(jī) (7% CAGR)、消費(fèi)電子 (7% CAGR)、PC (0% CAGR) 和整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè) (7% CAGR)。

　　根據(jù)Gartner的預(yù)測(cè)，在370億美元的增量需求中，成熟工藝制程節(jié)點(diǎn)將占汽車半成品需求增量的67%，即250億美元。

　　在今年年初，為解決車用芯片緊缺問(wèn)題，歐美政府甚至還要求臺(tái)積電優(yōu)先為汽車廠商生產(chǎn)車用芯片。根據(jù)臺(tái)積電的數(shù)據(jù)，其今年車用MCU的產(chǎn)出相比去年將提升60%。

　　此外，為應(yīng)對(duì)市場(chǎng)對(duì)于成熟制程旺盛的需求，今年4月，臺(tái)積電宣布將投入28.87億美元資本支出擴(kuò)充成熟制程，預(yù)計(jì)將在南京廠建置月產(chǎn)4萬(wàn)片的28nm成熟制程產(chǎn)能。

　　近日臺(tái)積電還宣布將在日本建一座新的22/28nm成熟制程晶圓廠，總投資或達(dá)454億元人民幣，其中日本政府可能將提供一半的補(bǔ)貼。臺(tái)積電還表示，該晶圓廠的投資并不包含在未來(lái)三年1000億美元的資本支出當(dāng)中。

　　今年3月初時(shí)，成熟制程工藝晶圓代工大廠格芯宣布，今年將投資14億美元，對(duì)美國(guó)、新加坡和德國(guó)的三座晶圓廠工廠進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)。而這14億美元的投資，有1/3的資金是來(lái)自于客戶。6月，格芯又宣布進(jìn)一步將對(duì)產(chǎn)能擴(kuò)建的投資增加到60億美元，其中40億美元將用于在新加坡新建新的晶圓廠，該工廠計(jì)劃于2023年開(kāi)工。剩下的20億美元，將分別投入到德國(guó)和美國(guó)工廠的擴(kuò)產(chǎn)當(dāng)中。隨后砸7月，格芯正式宣布，將在美國(guó)紐約州馬耳他的園區(qū)內(nèi)新建一座工廠，同時(shí)將投資10億美元擴(kuò)大已有的Fab 8晶圓廠的產(chǎn)能。擴(kuò)產(chǎn)完成后，將新增15萬(wàn)片晶圓的年產(chǎn)能。

　　今年5月，成熟制程工藝晶圓代工大廠聯(lián)電也宣布投資1000元億新臺(tái)幣(36億美元)，擴(kuò)充在臺(tái)南科學(xué)園區(qū)的 12吋廠Fab 12A P6廠區(qū)的28nm產(chǎn)能，預(yù)計(jì)每個(gè)月將增加2.7萬(wàn)片。

　　根據(jù)SEMI預(yù)計(jì)，2021年和2022年將有29座晶圓廠動(dòng)工，其中15座為晶圓代工廠，月產(chǎn)能達(dá)3萬(wàn)至22萬(wàn)片約當(dāng)8吋晶圓;4座為存儲(chǔ)晶圓廠，每月可制造10萬(wàn)至40萬(wàn)片約當(dāng)8吋晶圓。這些新建晶圓廠當(dāng)中，成熟制程占據(jù)了大部分的份額。

　　而成熟制程芯片的制造則主要依賴于DUV光刻機(jī)，在持續(xù)的芯片短缺下，DUV光刻機(jī)需求激增。作為占據(jù)全球90%市場(chǎng)份額的光刻機(jī)廠商，ASML自然也將成為這輪成熟制程擴(kuò)產(chǎn)潮當(dāng)中的最大受益者之一。

　　小結(jié)：

　　目前ASML正處于一個(gè)“甜蜜點(diǎn)”，領(lǐng)先的邏輯半導(dǎo)體及DRAM制造商，正在由DUV向EUV工藝過(guò)渡。在完成這一過(guò)渡之前，EUV光刻機(jī)的需求將作為前端半設(shè)備支出的重要組成部分長(zhǎng)期增長(zhǎng)。同時(shí)，成熟制程產(chǎn)能的大幅擴(kuò)建，也將繼續(xù)帶動(dòng)對(duì)于ASML DUV光刻機(jī)需求的增長(zhǎng)。

　　另外，ASML如今能夠擁有在EUV光刻領(lǐng)域的壟斷地位，除了花費(fèi)了數(shù)十年和上百億美元的研發(fā)，還得益于臺(tái)積電、三星、英特爾等頭部的晶圓廠多年來(lái)的持續(xù)大力支持。而在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，恐怕沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手能夠威脅ASML 近乎壟斷的地位。隨著芯片變得越來(lái)越先進(jìn)，芯片制造市場(chǎng)的份額，將越來(lái)越集中在少數(shù)能夠持續(xù)維持高昂的資本支出以在快速發(fā)展的半導(dǎo)體技術(shù)中保持競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)手中。