Applied Materials (AMAT): Halvlederforsyningskjede laget i USA

Hvorfor halvledere er den nye «oljen» i den digitale økonomien

Nesten alle elektroniske enheter i dag bruker halvlederkomponenter. Fra vaskemaskiner til biler til datamaskiner og telefoner inneholder så godt som alle produserte enheter eller maskiner en brikke eller et elektronisk kort av noe slag.

Dette gjør halvledere til en av de viktigste forsyningene i den moderne økonomien. Og en strategisk bekymring for stormakter. Halvledermarkedet vokste i suksessive bølger, først drevet av datamaskiner, deretter internett, deretter skyen og smarttelefoner, og nå AI og IoT (tingenes internett).

kilde: Anvendte materialer

En måte å investere i halvlederindustrien på er hos selskaper som produserer brikkene, som TSMC (TSM ) or Intel (INTC ) (følg lenkene for en detaljert rapport om hvert av disse selskapene).

En annen måte er å investere i selskapet som leverer utstyr, materialer og maskiner til halvlederstøperiene, som er avhengige av spesialiserte leverandører som er i stand til å tilby det beste og mest pålitelige utstyret for å produsere brikker og andre halvledere i stor skala.

Fordi halvlederproduksjon er en så eksakt vitenskap, ønsker brikkeprodusenter bare de beste verktøyene som er tilgjengelige. Og fordi det er et så komplekst foretagende, kan dette bare oppnås av en håndfull svært spesialiserte leverandører.

Som et resultat oppsto et komplekst økosystem, der hver oppgave i prosessen med å lage en brikke ble utført av ultraspesialiserte selskaper.

kilde: Generativ verdi

Dette gir disse leverandørene stor prisfasthet og en sterk økonomisk gevinst. Selskaper som TSMC vil holde seg til sine etablerte leverandører eller risikere å forstyrre driften.

Det skaper også et positivt svinghjul der eksisterende salg genererer penger til mer FoU, noe som igjen garanterer at enhver potensiell ny konkurrent vil slite med å oppnå de samme tekniske resultatene.

Så, siden halvledere blir en strategisk ressurs, kan det være fornuftig å investere i utstyrsleverandører, ettersom de vil dra nytte av oppbyggingen av brikkeprodusenter, uansett hvilken brikkeprodusent (TSMC, Nvidia, Intel osv.) som til slutt drar mest nytte av den økende etterspørselen etter halvledere.

Blant de største selskapene innen halvlederutstyr er ASML (ASML ), med sitt monopol på EUV (Extreme UltraViolet) litografi, og et annet selskap hvis utstyr er til stede i mange andre trinn i produksjonsprosessen for brikker og andre halvledere: Applied Materials.

kilde: Teknisk innsikt

Oversikt over anvendte materialer (AMAT)

Applied Materials har vært i sentrum for innovasjon innen halvlederproduksjon siden grunnleggelsen i 1967 og børsnoteringen i 1971.

Den har fortsatt hovedkontor i Silicon Valley den dag i dag, og er den største amerikanske produsenten av halvlederutstyr, en misunnelsesverdig posisjon ettersom landet ønsker å flytte sin forsyningskjede for halvledere innenlands. For å møte denne økende etterspørselen investerte de så mye som 600 millioner dollar i nye amerikanske anlegg de siste fem årene.

kilde: Anvendte materialer

Applied Materials var et av de første amerikanske halvlederselskapene som internasjonaliserte seg, særlig ved å åpne et teknologisenter i Japan i 1984 og være det første selskapet som åpnet et teknologisenter i Kina.

Selskapet har rundt 35,700 24 ansatte i 207 land og 27.18 byer. Selskapet hadde en omsetning på 7.18 milliarder dollar og en GAAP-nettoinntekt på ~XNUMX milliarder dollar.

Den har ikke mindre enn 22,000 3.2 patenter, som stammer fra mer enn 2024 milliarder dollar i FoU-investeringer bare i XNUMX.

Applied Materials' kjernekompetanse ligger i å modifisere materialer på atomnivå og i industriell skala med jevn kvalitet, illustrert av selskapets motto:

Bygg en bedre fremtid – ett atom om gangen

Det startet med å selge kjemikalier til den gryende halvlederindustrien, og la deretter gradvis til mer og mer avansert og komplekst maskineri til tilbudet sitt, og startet i 1987 med en kjemisk dampavsetningsmaskin (CVD) kalt Precision 5000.

Applied Materials' moderne maskinsortiment inkluderer et mylder av produkter som støtter produksjonen av halvledere.

De fleste vil være vanskelige å forstå fullt ut for ikke-ingeniører, for eksempel, «Metal- og oksidbarrierefilmer», «Fargeskiftende og holografiske filmer» eller «In-kammermønstrede metalllag«Men de er avgjørende verktøy for spesialister innen halvlederproduksjon, og mange har liten eller ingen seriøs konkurranse (i hvert fall foreløpig, se avsnittet om Kinas forsyningskjede for halvledere nedenfor).

kilde: Anvendte materialer

Forretningsmodell for anvendte materialer

Selv om salg av maskiner og verktøy er kjernen i selskapet, er mye av inntektene faktisk tilbakevendende, rundt 60 % av de totale inntektene.

Dette er fordi disse svært presise maskinene trenger mye vedlikehold, forbruksvarer, reparasjoner osv. I gjennomsnitt varer disse kontraktene i 2.6 år og fornyes i mer enn 90 % av tilfellene, noe som gjenspeiler stabiliteten i selskapets salg når en kontrakt er vunnet.

Applied Materials vil også tilby tjenester og assistanse for etablering av nye halvlederstøperier eller oppgradering av eksisterende. Som referanseekspert kan de derfor ha sterk innflytelse på den endelige utformingen av et støperi.

Dette gir også selskapet et unikt fortrinn innen forskning og utvikling og salg, ettersom det gir dem dyp kunnskap om kundenes tekniske utfordringer, behov og langsiktige strategiske mål.

Applied Materials-segmenter

Selskapet delte aktivitetene sine inn i tre segmenter: halvledersystemer, globale tjenester og skjermer. Det desidert viktigste segmentet er halvledersystemer, som står for hoveddelen av selskapets inntekter.

kilde: Anvendte materialer

Sveip for å bla →

Halvledersystemer

Applied Materials-verktøy er til stede i nesten hvert trinn, fra produksjonen av en silisiumskive og omdanning av den til dusinvis av avanserte brikker, minner osv.

kilde: Anvendte materialer

Disse trinnene inkluderer:

• Materialavsetning: dannelsen av tynne filmer av svært rene materialer som silisiumnitrid, ledere som kobber og wolfram, og forbindelser, som ferromagnetisk materiale.
  • Disse forløpermaterialene avsettes presist ved å kontrollere variabler som temperatur, trykk, elektriske og magnetiske felt, plasma, strømningshastighet og tid.
• MaterialfjerningSelektiv fjerning av målrettede atomer må være presis for ikke å skade halvlederskiven. Den bruker radikalbaserte kjemikalier for å fjerne et målmateriale uten å skade omkringliggende materialer, og kan fungere selv når det ikke er noen siktlinje.
• Materielle modifikasjonerDet nå riktig formede materialet må fortsatt være fullt funksjonelt. Det kan kreve oppvarming, avkjøling, ionebombardement og -injeksjon, kjemiske behandlinger og ioneimplantasjon (også kalt doping).
• AnalyseNår halvlederdelen er produsert i henhold til den etablerte protokollen, er det fortsatt viktig å sjekke at alt gikk som planlagt. Derfor er det viktig å skanne wafere i høy hastighet for å identifisere potensielle partikler, mønsterfeil og andre problemer.
• TilkoblingerNår brikkene er ferdige og bekreftet at de fungerer, må de «pakkes». Dette kobler brikken til resten av systemet, bidrar til å avlede varme og beskytte den mot fysisk skade og miljøtrusler, inkludert fuktighet, fuktighet og stråling.

kilde: Anvendte materialer

PPCAT

Det nåværende fokuset til Applied Materials innen halvlederproduksjon er den såkalte «PPACt playbook«(Kraft, ytelse, areal, kostnad, tid til marked).»

Kjerneideen er at Moores lov, ideen om at brikker dobler sin kapasitet hvert andre år, avtar.

kilde: The Economist

Så industrien trenger nye måter å øke brikkens ytelse på. I tillegg er det å øke brikkens ytelse samtidig som strømforbruket reduseres en økende utfordring, ettersom strømproduksjon blir et like stort problem som avanserte brikker for de nyeste AI-applikasjonene.

«KIs naturlige grense er elektrisitet, ikke brikker. USA alene kan trenge ytterligere 92 gigawatt med strøm for å opprettholde sine KI-ambisjoner – en etterspørsel som tilsvarer å bygge 92 kjernekraftverk.»

For å sette det i perspektiv, har bare to slike anlegg blitt bygget i USA i løpet av de siste tre tiårene.

Eric Schmidt – tidligere Google-sjef

Så det å håndtere både å fortsette å øke ytelsen og strømforbruket er en viktig faktor.

«Areal» og «kostnad» er de to andre viktige tekniske faktorene, der fysisk plass til å stappe inn alle nødvendige transistorer, sensorer og strømforsyning blir et problem på nanoskala, i det minste på en kostnadseffektiv måte, slik at produksjonen kan skaleres opp og bli lønnsom.

Til slutt er evnen til å raskt distribuere disse nye løsningene også viktig (Time to Market). Raskere oppsett av nye produksjonslinjer og utrulling av nye og mer avanserte design kan være verdt milliarder av dollar for Applied Materials' kunder.

Til slutt er det også viktig å redusere miljøpåvirkningen fra halvlederproduksjon, og det skaper et ekstra salgsargument for selskapet.

Alle nyproduserte deler er konstruert for større reparasjonsmuligheter, og vi bruker renoverte deler når det er mulig for reparasjon og reproduksjon, noe som bidrar til bærekraft og kostnadseffektivitet.

Globale tjenester

Dette segmentet bruker Applieds Actionable Insight Accelerator (AI)^x) for å tilby avanserte løsninger til kundene sine for å optimalisere teknologioverføring, rampe og enhetsytelse.

I hovedsak jobber Applied Materials her som konsulent og ekspert som gir råd til halvlederstøperier om hvordan de best kan nå målet sitt.

Dette segmentet inkluderer også «forsyningskjedeløsninger«, som leverer sertifiserte og rengjorte deler for vedlikehold og minimerer maskinens nedetid ved å plassere deler nær kundens fabrikker.

Denne rådgivningen kan integreres med selskapets smarte fabrikkløsning, med AI-drevet automatisering, avanserte planleggingsteknologier, forbedret produktivitet på nesten alle målinger: utbytte, risikoer, defekter, nedetid på utstyr, høyere gjennomstrømning, forbedret syklustid osv.

kilde: Anvendte materialer

Viser

Applied Materials leverer også maskinen for produksjon av OLED-skjermer (organiske lysdioder) (skjermer, TV-er osv.), MAX OLED-løsning.

kilde: Anvendte materialer

Ved å bringe OLED-teknologi til større skjermer på TV-er, nettbrett og PC-er, er sluttresultatet bedre enn andre skjermteknologier.

Denne proprietære produksjonsmetoden muliggjør utmerket pikselplasseringsnøyaktighet, og mer enn dobler blenderåpningsforholdet. Resultatet er større skjermer med opptil 3 ganger høyere lysstyrke og oppløsning på opptil 2,000 piksler per kvadrattomme.

MAX OLED-løsningen reduserer også skjermens strømforbruk med opptil 30 % og gir opptil 5 ganger lengre levetid.

FoU og EPIC-senteret

Applied Materials' suksess er bygget på teknisk dyktighet og ekspertise, drevet av flere tiår med forskning og utvikling for å fremme det som er mulig innen produksjon av elektronikk.

En viktig bidragsyter til FoU-innsatsen i fremtiden vil være det nye EPIC-senteret (Equipment and Process Innovation and Commercialization), som forventes å starte driften våren 2026.

kilde: Anvendte materialer

Dette vil bli verdens største og mest avanserte anlegg for samarbeidende forskning og utvikling innen halvlederprosessteknologi og produksjonsutstyr, lokalisert på Applied campus i Silicon Valley.

Milliardanlegget er designet for å tilby en unik bredde og skala av muligheter med mer enn 180,000 XNUMX kvadratmeter med toppmoderne renrom for samarbeidende innovasjon med brikkeprodusenter, universiteter og økosystempartnere.

Målet er å radikalt fremskynde overgangen fra akademisk oppdagelse til industriell utrulling av ny teknologi, og dermed forkorte prosessen med flere år.

Anvendt virksomhet

I tillegg til intern FoU-innsats investerer Applied Materials også i lovende oppstartsbedrifter og teknologi gjennom sitt Applied Venture-merke.

Dette VC-segmentet investerer rundt 100 millioner dollar per år, og har til dags dato gitt finansiering til over 90 selskaper i 19 land, hvorav over 10 allerede er børsnotert.

Fokuset for investeringen er avansert produksjon (3D-printing, robotikk, automatisering), avanserte materialer, AI og stordata, energiteknologier (batterier, solenergi, termoelektrisk energi, vann), biovitenskap, halvlederteknologi og skjermer.

Geopolitikk, eksportkontroll og Kina-risiko

For alle produsenter av halvlederstøperier og utstyr er de geopolitiske spenningene mellom Kina og USA en trussel.

Den umiddelbare konsekvensen er umuligheten av å selge det mest avanserte utstyret til Kina, ettersom USA generelt blokkerer eksport av disse maskinene som inneholder amerikanske IP-er til sin erkerival, i et forsøk på å undergrave den lokale halvlederindustrien og AI-forskningen.

Dette betyr også at Kina pøser ut hundrevis av milliarder dollar i subsidier, fortrinnskjøp og annen støtte til sin innenlandske industri. Dette inkluderer brikkefabrikker, men enda mer etableringen av alternativer til selskaper som ASML, Applied Materials eller Lam Research, hvis maskiner er hjørnesteinen i halvlederproduksjon.

På lang sikt (5–10 år) kan disse tiltakene utgjøre en trussel for selskapet hvis de lykkes:

• Forretningstapet med kinesiske støperier er sannsynligvis tapt for alltid.
• Brikker fra nye støperier som bruker innenlandsk teknologi kan konkurrere med internasjonale/vestlige støperier, noe som reduserer etterspørselen etter Applied Materials-utstyr.
• Land alliert med Kina (for eksempel Russland) eller nøytrale (store deler av Sørøst-Asia) kan ta i bruk kinesiske tynnfilmsmaskiner eller annet utstyr i stedet for Applied Researchs maskiner i sine fremtidige nye støperier.

Selv om denne risikoen er alvorlig, bør ikke overvurderes.

For det første er arbeidet med å duplisere hele teknologistakken, IP-ene og den tekniske ekspertisen til den vestlig ledede halvlederindustrien et kolossalt foretak. Så selv om det sannsynligvis vil lykkes til en viss grad, vil det fortsatt ta tid å ta igjen et økosystem som tok mer enn 60 år å bygge, og som fortsatt innoverer raskt.

For det andre er bredden i Applied Materials en annen beskyttelse. Så selv om et gjennombrudd innen EUV kan bety problemer for et enkeltteknologiselskap som ASML, vil Applied Materials sannsynligvis fortsatt være ledende innen mange teknologier om 10–20 år, noe som gjør dem til det beste valget for alle støperier i nøytrale land.

Til slutt betyr omfanget av Applied Materials' installerte base mer kontantstrøm til forskning og utvikling og til å vinne en eventuell priskrig med kinesiske konkurrenter. Så selv om selskapets teknologi ikke lenger er unik, er det langt fra sikkert at det veletablerte kommersielle fortrinnet ikke vil vise seg å være en tilstrekkelig vollgrav for støperier utenfor Kina.

Finans: Vekst, marginer, kapitalavkastning

Applied Materials' omsetningsvekst er hovedsakelig drevet av halvledersegmentet, selv om dette på lang sikt også kan føre til vekst i tjenestesegmentet.

Driftsmarginene har generelt vært stabile i hovedsegmentene, og økende i displaysegmentet.

kilde: Anvendte materialer

Selskapet har økt utbyttet sitt jevnt over årene, med en netto akselerasjon i 2018, og utbyttet for 2024 er nesten fem ganger så høyt som i 5.

kilde: Anvendte materialer

Selskapet kjøper også tilbake aksjer, etter å ha redusert antall utestående aksjer siden 2014.

kilde: Anvendte materialer

Konklusjon

Applied Materials er et viktig selskap i det globale halvlederøkosystemet, med nøkkelmaskiner til stede i hvert trinn i prosessen med å omdanne sand (silisium) til kompleks gravering på nanoskala som danner avanserte databrikker.

Selskapet vil dra nytte av flere langsiktige trender som relokalisering av halvlederproduksjon i USA, økt etterspørsel fra AI og IoT, og den globale tendensen til økt digitalisering og elektrifisering.

Det er også i siste instans godt posisjonert til å håndtere konkurransetrusler, inkludert fra nye kinesiske konkurrenter støttet av subsidier og Kinas nasjonale strategiske interesser.

Siste nytt og utvikling for Applied Materials (AMAT)-aksjer