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Applied Materials (AMAT): Catena di Fornitura dei Semiconduttori Made In USA

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Perché i semiconduttori sono il nuovo ‘olio’ dell’economia digitale

Nearly every electronic device today utilizes some semiconductor components. From washing machines to cars to computers and phones, virtually every manufactured device or machine contains a chip or an electronic board of some sort.

Questo rende i semiconduttori una delle forniture più importanti nell’economia moderna. E una preoccupazione strategica per le grandi potenze. Il mercato dei semiconduttori è cresciuto in ondate successive, spinto prima dai computer, poi da Internet, poi dal Cloud & dagli smartphone, e ora da AI e IoT (Internet of Things).

Fonte: Applied Materials [securities_stock_price_tag symbol="AMAT" exchange="NASDAQ"]

Un modo per investire nel settore dei semiconduttori è con le aziende che producono i chip, come TSMC (TSM ) o Intel (INTC ) (segui i link per un rapporto dettagliato su ciascuna di queste aziende).

Un altro modo è investire nell’azienda che fornisce le attrezzature, i materiali e i macchinari alle fonderie di semiconduttori, le quali dipendono da fornitori specializzati, in grado di fornire le migliori e più affidabili apparecchiature per produrre chip e altri semiconduttori su larga scala.

Poiché la produzione di semiconduttori è una scienza così precisa, i produttori di chip vogliono solo gli strumenti migliori disponibili. E poiché è un’impresa così complessa, ciò può essere realizzato solo da una manciata di fornitori molto specializzati.

Di conseguenza è emerso un ecosistema complesso, con ogni compito nel processo di fabbricazione di un chip realizzato da aziende ultra‑specializzate.

Ciò conferisce a questi fornitori un grande potere di prezzo e un forte fossato economico. Aziende come TSMC rimarranno fedeli ai loro fornitori consolidati o rischieranno di interrompere le proprie operazioni.

Crea anche un volano positivo in cui le vendite esistenti generano denaro per più R&D, il che a sua volta garantisce che qualsiasi potenziale nuovo concorrente fatichi a raggiungere gli stessi risultati tecnici.

Quindi, con i semiconduttori che diventano un bene strategico, può avere senso investire nei fornitori di attrezzature, poiché beneficeranno dell’espansione delle fonderie di chip, indipendentemente da quale produttore di chip (TSMC, Nvidia (NVDA ), Intel, ecc.) ne trarrà il maggior vantaggio dalla crescente domanda di semiconduttori.

Tra le più grandi aziende di attrezzature per semiconduttori c’è ASML (ASML ), con il suo monopolio sulla litografia EUV (Extreme UltraViolet), e un’altra azienda la cui attrezzatura è presente in molti altri passaggi del processo di produzione di chip & altri semiconduttori: Applied Materials.

Applied Materials (AMAT) in sintesi

AMAT Grafico dei prezzi

Applied Materials è al centro dell’innovazione nella produzione di semiconduttori sin dalla sua fondazione nel 1967 e dalla sua quotazione in borsa nel 1971.

È ancora oggi con sede nella Silicon Valley, ed è il più grande produttore statunitense di attrezzature per semiconduttori, una posizione invidiabile mentre il Paese cerca di rilocalizzare domesticamente la sua catena di fornitura di semiconduttori. Per rispondere a questa crescente domanda, ha investito fino a 600 milioni di dollari in nuove strutture negli USA negli ultimi 5 anni.

Applied Materials è stata una delle prime aziende americane di semiconduttori a internazionalizzarsi, aprendo per esempio un centro tecnologico in Giappone nel 1984 ed essendo la prima azienda a aprire un centro tecnologico in Cina.

L’azienda impiega circa 35 700 persone in 24 paesi e 207 città. Ha registrato un fatturato di 27,18 miliardi di dollari e un utile netto GAAP di circa 7,18 miliardi di dollari.

Detiene non meno di 22 000 brevetti, frutto di oltre 3,2 miliardi di dollari di investimenti in R&D solo nel 2024.

Applied Materials ha una competenza centrale nella modifica dei materiali a livello atomico e su scala industriale con qualità costante, illustrata dal motto dell’azienda:

Building a Better Future—One Atom at a Time

Inizialmente ha iniziato vendendo prodotti chimici all’emergente industria dei semiconduttori, per poi aggiungere progressivamente macchinari sempre più avanzati, a partire dal 1987 con una macchina di deposizione chimica da vapore (CVD) chiamata Precision 5000.

La gamma moderna di macchine di Applied Materials comprende una moltitudine di prodotti a supporto della produzione di semiconduttori.

Molti saranno difficili da comprendere per chi non è ingegnere, ad esempio “Film barriera di metallo e ossido”, “Film a cambiamento di colore e olografici”, o “Strati metallici patternati in camera”. Ma sono strumenti cruciali per gli specialisti della produzione di semiconduttori, con pochi o nessun concorrente serio (almeno per ora, vedi più avanti la sezione sulla catena di fornitura cinese).

Modello di business di Applied Materials

Mentre la vendita di macchinari e strumenti è il fulcro dell’azienda, gran parte dei suoi ricavi è in realtà ricorrente, circa il 60 % del totale.

Ciò perché queste macchine estremamente precise richiedono molta manutenzione, consumabili, riparazioni, ecc. In media, questi contratti durano 2,6 anni e vengono rinnovati in più del 90 % dei casi, a testimonianza della stabilità delle vendite una volta vinto il contratto.

Applied Materials fornisce anche servizi e assistenza per l’avvio di nuove fonderie di semiconduttori o per l’upgrade di quelle esistenti. Quindi, in qualità di esperto di riferimento, può esercitare una forte influenza sul design finale di una fonderia.

Questo conferisce all’azienda un vantaggio unico in termini di R&D e vendite, poiché le fornisce una profonda conoscenza delle sfide tecniche, delle esigenze e degli obiettivi strategici a lungo termine dei clienti.

Segmenti di Applied Materials

L’azienda suddivide le proprie attività in 3 segmenti: sistemi per semiconduttori, servizi globali e display. Di gran lunga il segmento più importante è quello dei sistemi per semiconduttori, responsabile della maggior parte dei ricavi.

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Segmento Ruolo Principale Prodotti/Servizi Tipici Note sul Modello di Business
Sistemi per Semiconduttori Strumenti per la lavorazione dei wafer e l’imballaggio avanzato Deposizione, incisione, impianto, CMP, ispezione eBeam, interconnessione, imballaggio Ordini grandi e ciclici legati alla costruzione di fab e ai nodi tecnologici
Servizi Globali Supporto e ottimizzazione della base installata Manutenzione, ricambi, SmartFactory, analisi AIx, consulenza Alti tassi di rinnovo; contratti pluriennali; ~60% di mix di ricavi ricorrenti
Display Attrezzature per la produzione di OLED/LCD Soluzione MAX OLED, deposizione su larga area Crescita secolare tramite pannelli più grandi e adozione OLED IT

Sistemi per Semiconduttori

Gli strumenti di Applied Materials sono presenti in quasi ogni fase, dalla creazione di un wafer di silicio fino alla trasformazione in decine di chip avanzati, memorie, ecc.

Questi passaggi includono:

  • Deposizione di Materiale: la creazione di film sottili di materiali molto puri come nitruro di silicio, conduttori come rame e tungsteno, e composti, come materiale ferromagnetico.
    • Questi materiali precursori vengono depositati con precisione controllando variabili quali temperatura, pressione, campi elettrici e magnetici, plasma, portata e tempo.
  • Rimozione di Materiale: La rimozione selettiva di atomi mirati deve essere precisa per non danneggiare il wafer di semiconduttore. Utilizza chimiche a base di radicali per rimuovere il materiale target senza danneggiare i materiali circostanti, e può operare anche senza linea di vista.
  • Modifiche al Materiale: Il materiale ora correttamente sagomato deve ancora essere pienamente funzionale. Può richiedere riscaldamento, raffreddamento, bombardamento e iniezione di ioni, trattamenti chimici e impianto di ioni (detto anche doping).
  • Analisi: Una volta prodotto il componente semiconduttore secondo il protocollo stabilito, è comunque importante verificare che tutto sia andato come previsto. Perciò è fondamentale scansionare i wafer ad alta velocità per identificare particelle potenziali, difetti di pattern e altri problemi.
  • Connessioni: Una volta che i chip sono completati e confermati funzionanti, devono essere “incapsulati”. Questo collega il chip al resto del sistema, aiuta a dissipare il calore e lo protegge da danni fisici e minacce ambientali, inclusi umidità e radiazioni.

PPCAt

L’attuale focus di Applied Materials nella produzione di semiconduttori è il cosiddetto “playbook PPACt” (Potenza, Prestazioni, Area, Costo, Tempo di Commercializzazione).

L’idea centrale è che la Legge di Moore, l’idea che i chip raddoppiano di capacità ogni 2 anni, sta rallentando.

Quindi l’industria ha bisogno di nuovi modi per aumentare le prestazioni dei chip. Inoltre, aumentare le prestazioni dei chip riducendo il consumo energetico è una sfida crescente, poiché la generazione di energia diventa tanto un problema quanto i chip avanzati per le ultime applicazioni AI.

“Il limite naturale dell’AI è l’elettricità, non i chip. Solo gli Stati Uniti potrebbero aver bisogno di ulteriori 92 gigawatt di potenza per sostenere le loro ambizioni AI — una domanda equivalente alla costruzione di 92 centrali nucleari.

Per contestualizzare, solo due di tali centrali sono state costruite negli USA negli ultimi tre decenni.

Eric Schmidt – Ex‑CEO di Google

Gestire simultaneamente l’aumento delle prestazioni e il consumo energetico è quindi un fattore importante.

“Area” e “Costo” sono gli altri due fattori tecnici cruciali, poiché lo spazio fisico necessario per inserire tutti i transistor, i sensori e l’alimentazione diventa un problema a livello nanometrico, almeno in modo economicamente sostenibile, affinché la produzione possa essere scalata e redditizia.

Infine, la capacità di distribuire rapidamente queste nuove soluzioni è altrettanto importante (Tempo di Commercializzazione). Un avvio più veloce di nuove linee di produzione e il deployment di design più avanzati può valere miliardi di dollari per i clienti di Applied Materials.

Infine, ridurre l’impatto ambientale della produzione di semiconduttori è anche importante, e costituisce un ulteriore punto di vendita per l’azienda.

Tutte le parti appena prodotte sono progettate per una maggiore riparabilità, e utilizziamo parti ricondizionate quando possibile per la riparazione e la rimessa a nuovo, contribuendo alla sostenibilità e alla convenienza.

Servizi Globali

Questo segmento utilizza l’Actionable Insight Accelerator di Applied (AIx) per fornire soluzioni avanzate ai clienti, ottimizzando il trasferimento tecnologico, il ramp‑up e le prestazioni dei dispositivi.

In sostanza, Applied Materials agisce qui come consulente ed esperto, consigliando le fonderie di semiconduttori su come raggiungere al meglio i loro obiettivi.

Questo segmento include anche le “soluzioni per la catena di fornitura”, che forniscono parti certificate e pulite per la manutenzione e riducono i tempi di inattività delle macchine posizionando le parti vicino alle fonderie dei clienti.

Questa consulenza può essere integrata con la soluzione di smart factory dell’azienda, con automazione basata su AI, tecnologie avanzate di scheduling, migliorando la produttività su quasi tutti i parametri: rendimento, rischi, difetti, tempi di inattività delle attrezzature, throughput più elevato, tempi di ciclo migliorati, ecc.

Display

Applied Materials fornisce anche la macchina per la produzione di display OLED (organic light‑emitting diode) (schermi, TV, ecc.), la soluzione MAX OLED.

Portando la tecnologia OLED a schermi più grandi di TV, tablet e PC, il risultato finale è superiore rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione.

Questo metodo proprietario di produzione consente un’eccellente accuratezza di posizionamento dei pixel, più che raddoppiando il rapporto di apertura. Il risultato sono display più grandi con fino a 3 volte più alta luminosità e risoluzione fino a 2 000 pixel per pollice quadrato.

La soluzione MAX OLED riduce anche il consumo energetico del display fino al 30 % e offre un aumento fino a 5 volte della durata del display.

R&D e il Centro EPIC

Il successo di Applied Materials è basato sulla sua eccellenza tecnica e competenza, alimentata da decenni di R&D per spingere oltre i limiti della produzione di elettronica.

Un importante contributo agli sforzi di R&D futuri sarà il nuovo EPIC Center (Equipment and Process Innovation and Commercialization), previsto per iniziare le operazioni nella primavera 2026.

Sarà la più grande e avanzata struttura al mondo per la ricerca collaborativa su processi di semiconduttori e attrezzature di produzione, situata nel campus di Applied nella Silicon Valley.

La struttura multimiliardaria è progettata per offrire una gamma unica di capacità con più di 180 000 piedi quadrati di cleanroom all’avanguardia per l’innovazione collaborativa con produttori di chip, università e partner dell’ecosistema.

L’obiettivo è accelerare radicalmente il passaggio dalla scoperta accademica al deployment industriale di nuove tecnologie, riducendo il processo di diversi anni.

Applied Venture

Oltre agli sforzi interni di R&D, Applied Materials investe anche in promettenti startup e tecnologie attraverso il suo marchio Applied Venture.

Questo segmento VC investe circa 100 milioni di dollari all’anno, e ha finora fornito finanziamenti a oltre 90 aziende in 19 paesi, di cui più di 10 hanno già effettuato l’IPO.

L’obiettivo degli investimenti è la produzione avanzata (stampa 3D, robotica, automazione), materiali avanzati, AI & big data, tecnologie energetiche (batterie, solare, termoelettrici, acqua), scienze della vita, tecnologia dei semiconduttori e display.

Geopolitica, Controlli all’Esportazione e Rischio Cina

Per tutte le fonderie di semiconduttori e i produttori di attrezzature, le tensioni geopolitiche tra Cina e USA rappresentano una minaccia.

La conseguenza immediata è l’impossibilità di vendere in Cina le attrezzature più avanzate, poiché gli USA bloccano generalmente le esportazioni di queste macchine contenenti IP americani al loro arcinemico, nel tentativo di indebolire l’industria locale di semiconduttori e la ricerca AI.

Ciò significa anche che la Cina sta riversando centinaia di miliardi di dollari in sussidi, acquisti preferenziali e altri supporti per la sua industria domestica. Questo include le fonderie di chip, ma soprattutto la creazione di alternative a società come ASML, Applied Materials o Lam Research (LRCX ), le cui macchine sono la pietra angolare della produzione di semiconduttori.

Nel lungo periodo (5‑10 anni), questi sforzi potrebbero rappresentare una minaccia per l’azienda se avessero successo:

  • Il business perso con le fonderie cinesi è probabilmente perduto per sempre.
  • I chip provenienti da nuove fonderie che utilizzano tecnologie domestiche potrebbero competere con le fonderie internazionali/occidentali, riducendo la domanda di attrezzature Applied Materials.
  • Paesi alleati della Cina (come la Russia) o neutrali (la maggior parte del Sud‑Est asiatico) potrebbero impiegare macchine di deposizione thin‑film cinesi o altre attrezzature invece di quelle di Applied Research nelle loro future fonderie.

Sebbene serio, questo rischio non dovrebbe essere sopravvalutato.

In primo luogo, gli sforzi per duplicare l’intero stack tecnologico, i brevetti e l’expertise tecnica dell’industria dei semiconduttori guidata dall’Occidente sono un’impresa colossale. Quindi, sebbene probabilmente avrà un certo successo, ci vorrà ancora tempo per raggiungere un ecosistema che ha richiesto più di 60 anni per costruirsi, e che continua a innovare rapidamente.

In secondo luogo, la vastità di Applied Materials è un’altra protezione. Così, anche se un breakthrough nell’EUV potesse creare problemi a un’azienda a tecnologia singola come ASML, Applied Materials probabilmente continuerà a guidare in molte tecnologie nei prossimi 10‑20 anni, rimanendo la scelta migliore per tutte le fonderie in paesi neutrali.

Infine, la scala della base installata di Applied Materials genera più flusso di cassa per R&D e per vincere una eventuale guerra dei prezzi con i concorrenti cinesi. Quindi, anche se la tecnologia dell’azienda non fosse più unica, non è certo che il suo vantaggio commerciale di lunga data non si riveli un fossato sufficiente per le fonderie al di fuori della Cina.

Finanze: Crescita, Margini, Ritorni di Capitale

La crescita dei ricavi di Applied Materials è principalmente guidata dal segmento dei semiconduttori, sebbene a lungo termine potrebbe portare anche a una crescita del segmento servizi.

I margini operativi sono stati complessivamente stabili nei principali segmenti, e in crescita nel segmento display.

L’azienda ha aumentato costantemente i dividendi negli anni, con una netta accelerazione nel 2018, e i dividendi del 2024 sono quasi 5 volte superiori rispetto a quelli del 2017.

L’azienda sta anche riacquistando azioni, avendo ridotto il numero di azioni in circolazione dal 2014.

Conclusione

Applied Materials è un’azienda essenziale nell’ecosistema globale dei semiconduttori, con macchine chiave presenti in ogni fase del processo di trasformazione della sabbia (silicio) in incisioni complesse a livello nanometrico che formano chip informatici avanzati.

L’azienda trarrà beneficio da diverse tendenze a lungo termine, come la rilocalizzazione della produzione di semiconduttori negli USA, la crescente domanda da parte di AI e IoT, e la tendenza globale verso una maggiore digitalizzazione ed elettrificazione.

È inoltre ben posizionata per affrontare minacce competitive, inclusi i nuovi concorrenti cinesi sostenuti da sussidi e dall’interesse strategico nazionale della Cina.

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Jonathan è un ex ricercatore di biochimica che ha lavorato nell'analisi genetica e nei trial clinici. Ora è un analista di mercato e scrittore di finanza con un focus su innovazione, cicli di mercato e geopolitica nella sua pubblicazione The Eurasian Century.