ASML的壟斷地位

　　ASML是全球領先的半導體光刻系統(tǒng)供應商，每家主要半導體制造公司都有使用ASML的光刻機制造芯片。準確地說，ASML在半導體光刻市場擁有超過90%的市場份額，其余玩家為佳能和尼康。同時，ASML也是單價過億美元的EUV光刻機市場的壟斷者。

　　根據(jù)財報顯示，ASML 2021年三季度銷售額52.41億歐元，同比增長32.4%;凈利潤為17.40億歐元，同比增長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光刻機的訂單金額占據(jù)了近一半，達到了29億歐元。

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

　　展望未來，ASML預計2021年有望實現(xiàn)約35%的增長，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在光刻領域的競爭對手，佳能和尼康的光刻機業(yè)務規(guī)模與ASML相去甚遠。

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

　　先進制程投資快速增長，EUV系統(tǒng)采用率持續(xù)上升

　　當前，隨著PC和智能手機產品的持續(xù)升級迭代，以及人工智能、5G通信、自動駕駛、云服務等需求的快速增長，全球對于先進制程芯片的需求正快速成長。臺積電、三星、英特爾等頭部的先進制程芯片制造商之間的競爭也在加劇。

　　此前全球最大的晶圓代工廠臺積電已投資120億美元開始在美國建設新的5nm晶圓廠。今年的資本支出也提高到了280億美元，并宣布在未來三年的資本支出將達到創(chuàng)紀錄的1000億美元。臺積電表示，這種資本支出并非針對當前芯片短缺，而是一項長期投資，旨在利用未來幾年對先進芯片的預期需求增長。

　　作為全球第二大半導體廠商，三星今年對于存儲與晶圓代工等相關事業(yè)的資本支出也將達到近300億美元。另外，三星還宣布將投資170億美元在美國德克薩斯州新建一座新的先進制程晶圓廠。未來三年，三星計劃對其旗下三星電子公司和其他附屬企業(yè)投資高達240兆韓圓(相當于2050億美元)，借以鞏固未來的成長引擎，并擴大后疫情時代的科技領先地位。

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

　　隨著臺積電、三星、英特爾等頭部晶圓制造廠商對于先進制程工藝的追逐，對于EUV光刻機的需求更是快速上升。

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

　　作為全球第一家使用ASML EUV光刻機進行大批量生產的公司，臺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EUV晶圓生產量。

　　Source: Anandtech

　　臺積電計劃繼續(xù)保持在EUV光刻機數(shù)量上的領先地位，其已下訂單訂購的“至少”13臺EUV光刻機將會在今年交付。隨著其積極的資本支出計劃，臺積電似乎將繼續(xù)保持EUV產能領先地位，而其他芯片制造商也正努力迎頭趕上。

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

　　目前三星正使用EUV光刻機來制造一些DRAM和7nm/5nm邏輯芯片。憑借其在代工廠上的 EUV 經(jīng)驗，三星已于2020 年 8 月率先在 1z 節(jié)點上采用 EUV 進行DRAM生產。隨著三星在邏輯制程和DRAM制造中擴大EUV光刻機的使用，EUV光刻機的購買量在未來幾年將會持續(xù)增加。

　　英特爾也正在部署EUV系統(tǒng)用于其7nm節(jié)點生產芯片，預計將在未來幾年內進一步增加ASML的EUV光刻機訂單。

　　與此同時，DRAM巨頭SK Hynix和美光也計劃在量產中使用EUV光刻機。SK 海力士于今年7月開始量產基于 1a 節(jié)點的 8 Gb LPDDR4 移動 DRAM。今年7 月，由于 EUV 設施投資預付款，美光將其2021財年的資本支出指導從 90 億美元上調至 95 億美元。

　　未來幾年，隨著對高端芯片(例如 5G智能手機芯片、高性能計算芯片、先進DRAM)的需求增加，EUV光刻機的滲透率將不斷提高，ASML將成為半導體升級周期的主要受益者。

　　根據(jù)日本瑞穗銀行(Mizuho)的預測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 每年的生產能力僅為50多個EUV光刻系統(tǒng)，其EUV光刻機一直處于供不應求當中。據(jù)了解，僅去年一年，三星就訂購了20臺ASML EUV光刻機，以實現(xiàn)其2022上半年量產3nm芯片的計劃。此前三星副會長李在镕還親自飛往 ASML 總部敦促其加快EUV光刻機的交付。這也凸顯了AMSL在EUV光刻領域的壟斷地位。

　　2nm爭奪戰(zhàn)的關鍵：ASML新一代EUV光刻機

　　由于EUV光刻系統(tǒng)中使用的極紫外光波長(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。可以幫助芯片制造商繼續(xù)向7nm及以下更先進制程工藝推進的同時，進一步提升效率和降低曝光成本。

　　自2017年ASML的第一臺量產的EUV光刻機正式推出以來，三星的7nm/5nm工藝，臺積電的第二代7nm工藝和5nm工藝的量產，乃至未來的3nm工藝都是由ASML的NXE:3XXX系列EUV光刻機提供的助力。

　　目前，臺積電、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的3nm、2nm技術，以滿足高性能計算和5G通信的先進芯片需求。而2nm工藝的實現(xiàn)則需要依賴于ASML新一代的EXE:5000系列EUV光刻機。

　　相比第一代的EUV光刻機(NXE:3XXX系列)來說，新一代的EUV光刻機的物鏡的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2nm及以下更先進制程的芯片，并且圖形曝光更低的成本、生產效率更高。

　　據(jù)了解，新一代的EUV光刻機大約有一輛公共汽車那么大，整個機器包含10萬個部件和2公里長的電纜。每臺機器發(fā)貨需要40個集裝箱、3架貨機或者20輛卡車。造價相比第一代的EUV光刻機也更高，據(jù)說達到了3億美元。

　　ASML新一代EUV光刻機的原型機，將在2022年進行測試，預計將會在2023年投入運行。

　　三星在10月初初已宣布，將在2022年上半年量產3nm工藝，并計劃在2025年搶先臺積電量產2nm。不過，臺積電在近日的法說會上回應稱，2025年臺積電2nm制程不論是密度或是效能，都將是最領先的技術。

　　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線上發(fā)布會”上，英特爾已宣布將在2024年量產20A工藝(相當于臺積電2nm工藝)，并透露其有望率先獲得業(yè)界第一臺High-NA EUV光刻機(即ASML新一代EUV光刻機)，同時也將是業(yè)界首家將ASML新一代High-NA EUV光刻機應用到量產環(huán)節(jié)的廠商。

　　顯然，搶先獲得ASML新一代EUV光刻機，也正是英特爾篤定其制程工藝能夠超越臺積電、三星重回領先地位的關鍵。

　　成熟制程產能持續(xù)增長，DUV光刻系統(tǒng)需求旺盛

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

　　臺積電在給客戶的一封信中說，該公司的晶圓廠產能利用率已經(jīng)超過了100%，但是市場需求仍超過供應。雖然芯片制造商都已通過提高容量利用率和軟件升級，以提高短期產量，但從長遠來看，全球晶圓廠將不得不擴建或建造新的晶圓廠來增加產能，以滿足芯片的需求增長，單靠提高利用率已無法滿足。

　　而在此輪的晶圓制造產能緊缺當中，尤其以28nm及以上的成熟制程產能最為緊缺。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、顯示驅動芯片、CIS、WiFi和藍牙芯片等。這其中來自于電動汽車市場對于各類車用芯片的需求占據(jù)了相當大的一部分。

　　Gartner 估計，每輛車的平均半導體含量將從 2020 年的 489 美元上升到 2025 年的 719 美元，汽車半導體收入需求將在 2020-2025 年間以 14% 的復合年增長率從 387 億美元增長到 755 億美元，超過其他關鍵需求領域的增長。整個半導體市場，例如智能手機 (7% CAGR)、消費電子 (7% CAGR)、PC (0% CAGR) 和整個半導體行業(yè) (7% CAGR)。

　　根據(jù)Gartner的預測，在370億美元的增量需求中，成熟工藝制程節(jié)點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題，歐美政府甚至還要求臺積電優(yōu)先為汽車廠商生產車用芯片。根據(jù)臺積電的數(shù)據(jù)，其今年車用MCU的產出相比去年將提升60%。

　　此外，為應對市場對于成熟制程旺盛的需求，今年4月，臺積電宣布將投入28.87億美元資本支出擴充成熟制程，預計將在南京廠建置月產4萬片的28nm成熟制程產能。

　　近日臺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454億元人民幣，其中日本政府可能將提供一半的補貼。臺積電還表示，該晶圓廠的投資并不包含在未來三年1000億美元的資本支出當中。

　　今年3月初時，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，對美國、新加坡和德國的三座晶圓廠工廠進行擴產。而這14億美元的投資，有1/3的資金是來自于客戶。6月，格芯又宣布進一步將對產能擴建的投資增加到60億美元，其中40億美元將用于在新加坡新建新的晶圓廠，該工廠計劃于2023年開工。剩下的20億美元，將分別投入到德國和美國工廠的擴產當中。隨后砸7月，格芯正式宣布，將在美國紐約州馬耳他的園區(qū)內新建一座工廠，同時將投資10億美元擴大已有的Fab 8晶圓廠的產能。擴產完成后，將新增15萬片晶圓的年產能。

　　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元億新臺幣(36億美元)，擴充在臺南科學園區(qū)的 12吋廠Fab 12A P6廠區(qū)的28nm產能，預計每個月將增加2.7萬片。

　　根據(jù)SEMI預計，2021年和2022年將有29座晶圓廠動工，其中15座為晶圓代工廠，月產能達3萬至22萬片約當8吋晶圓;4座為存儲晶圓廠，每月可制造10萬至40萬片約當8吋晶圓。這些新建晶圓廠當中，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，在持續(xù)的芯片短缺下，DUV光刻機需求激增。作為占據(jù)全球90%市場份額的光刻機廠商，ASML自然也將成為這輪成熟制程擴產潮當中的最大受益者之一。

　　小結：

　　目前ASML正處于一個“甜蜜點”，領先的邏輯半導體及DRAM制造商，正在由DUV向EUV工藝過渡。在完成這一過渡之前，EUV光刻機的需求將作為前端半設備支出的重要組成部分長期增長。同時，成熟制程產能的大幅擴建，也將繼續(xù)帶動對于ASML DUV光刻機需求的增長。

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