半导体设备系列研究九：全球半导体设备并购史研究：以史为镜，可以知兴替.pdf

识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 33 专题研究 |机械设备 2018 年 08 月 24 日 证券研究报告 本报告联系人：王璐 021-60750632 wanglugf 周静 021-60750625 zhoujinggf Table_Title 半导体设备系列研究 九 全球半导体设备并购 史研究： 以史为镜，可以知兴替 Table_AuthorHorizontal 分析师： 罗立波 S0260513050002 分析师： 许兴军 S0260514050002 分析师： 代 川 S0260517080007 021-60750636 021-60750532 021-60750615 luolibogf xxj3gf daichuangf Table_Summary 核心观点 ： 总览全球半导体 设备企业并购史，呈现三重特征 在并购行为的推动下，半导体设备行业经历了从内生发展、外延调整和聚焦成熟三个主要时间，至今已形成了高度聚焦的市场。并购史具备三重特征，一是并购时点滞后于行业周期，二是在地域分布上以美国为核心向其他地区扩散，三是企业并购的数量和金额特征符合企业的发展战略。 并购动机归因，外延发展成效 显著 归纳半导体设备行业的并购行为，主要可以分为五类：一是跟随下游工艺节点的技术要求，捕捉行业前沿设备和技术的需求；二是丰富产品线，并通过管理、客户互补等实现协同效应；三是作为竞争手段直接挤出竞争对手，获取对应市场份额；四是延伸产品品类以拓展市场空间，提高企业高速增长的可能；五是纵向布局行业的上游，形成产业链的协同从而提升附加值。 并购反思录：行业法则与研发刚性 可以从两个角度理解并购行为：一是行业法则，保持前沿性是设备企业竞争力的重要来源，行业在制程与需求的共同催化下发展，并购作 为实现跟随性的重要途径是必然发生的，进而促成了高度聚焦的市场格局；二是研发刚性，研发与并购存在替代与互补的双重关系，研发是企业在中长期维度上实现技术可延展的重要手段，具有较强刚性。 以史为镜，看国内设备企业的破局之道 国内半导体设备行业体现出需求与供给的错配，需求持续增长，但先进设备的供给能力未发育完善。目前国内半导体领域正处于关键的破局时期，在许多领域尚有很多的发展和并购需求。可以从三个角度来观测企业在设备领域的破局可能性：能否通过外延式的方式切入半导体设备领域；在短期维度内是否能保持前沿性，是否能提供满 足国内下游产线需求的设备；在中长期维度是否可将研发投入转化为技术延展性。三者任一均有利于企业的破局。 投资建议 与风险提示 投资建议： 从并购和发展历程的经验来看，我们认为具有如下特征的企业将更加有望实现破局：通过外延式方式迅速切入设备领域；短期维度内保持跟随下游技术能力，提供“合意”设备的企业；中长期保持较高研发投入，并转化为技术可延展性的企业。对于个股而言，我们建议关注高端 IC工艺装备龙头北方华创（广发电子联合覆盖）、积极布局半导体前道和后道检测设备的某面板检测设备龙头、后道检测设备领先的长川科技、单晶设备龙头晶盛机电（与广发电新联合覆盖）和清洗设备企业至纯科技等。 风险提示 ：行业投资波动带来的收入不确定性；行业竞争加剧导致毛利率下滑；技术研发及国产化趋势推进不及预期；国家产业扶持政策变化或扶持力度不及预期； 并购机会稀缺及并购后整合不确定性 。 Table_Report 相关研究 ： 半导体设备系列研究八：从专利和 研发的视角看半导体设备企业的 成长溢价 2018-08-06 半导体设备系列研究七：半导体国产 装备迎来破局时刻 2018-07-24 半导体设备系列研究六：下游晶圆涨价，半导体 行业高景气度像设备端传导 2018-07-16 系列 之三： Cohu并购 Xcerra， 半导体检测设备行业格局重构 2018-06-21 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 33 专题研究 |机械设备 目录索引 总览全球半导体设备企业并购史，呈现三重特 征 . 5 并购历史回顾：推动行业走向高度聚焦 . 5 时机、地域、标 的选择三重特征塑型并购历史 . 7 并购动机归因，外延发展成效显著 . 10 动机一：跟随工艺节点，捕捉行业前沿 . 10 动机二：实现产品互补，追求协同效应 . 12 动机三：挤出竞争对手，强化市场优势 . 14 动机四：延伸产品品类，拓展市场空间 . 16 动机五：纵向布局上游，形成产业链协同 . 18 并购反思录：行业法则与研发刚性 . 22 反思一 ： 行业法则 保持前沿性是竞争力的重要来源 . 22 反思二 ： 研发刚性 并购与研发的替代 /互补关系 . 25 以史为镜，看国内设备企业的破局之道 . 28 投资建议与风险提示 . 32 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 / 33 专题研究 |机械设备 图表索引 图 1：半导体设备企业并购阶段回顾 . 5 图 2：企业现金及现金等价物（百万美元） . 6 图 3：各年前十半导体设备企业营业收入（百万美元）及前十市占率 . 6 图 4：行业并购数量与行业销售额增长率（并购时间为初次公告或新闻发布时间）. 7 图 5：半导体设备企业并购被并购方地域分布 . 8 图 6：各公司并购的数量和金额特征 . 9 图 7：化学机械平坦化设备结构 . 10 图 8： 1990-1999年全球化学机械平坦化设备收入 . 11 图 9：光学邻近校正（ OPC）示意图 . 11 图 10： KLA与 Tencor合并前后在各个细分领域的市场占有率对比 . 12 图 11：泛林与诺发系统的产品线协作 . 13 图 12：泛林与诺发系统：营业收入的协同效应 . 13 图 13：泛林与诺发系统：费用的协同效应 . 14 图 14： 1999年光刻机市场竞争格局 . 15 图 15：阿斯麦产品研发历程及产品比较 . 15 图 16：科天在过程工艺控制各细分领域的重要收购 . 16 图 17： 2017年 Xcerra收入结构 . 17 图 18： 2017 年 Cohu 收入结构 . 17 图 19： Cohu收购 Xcerra后业务布局情况 . 18 图 20： Cohu收购 Xcerra后面向的市场空间 . 18 图 21：阿斯麦光刻机结构 . 19 图 22： Cymer营业收入及毛利率 . 20 图 23： Cymer EUV专利累计量 . 20 图 24：卡尔蔡司半导体制造技术部门收入 . 21 图 25：卡尔蔡司 EUV相关专利数量 . 21 图 26：并购隐含企业对下游技术和需求的布局 . 22 图 27：制程与需求双向催化下的发展逻辑图 . 23 图 28：工艺节点发展与成本趋势 . 23 图 29：工艺节点发展下的芯片设计成本 . 24 图 30：迪恩士清洗设备细分领域收入及市占率 . 25 图 31：应用材料主要过程工艺控制设备发展历程 . 26 图 32：关键尺寸测量扫描电子显微镜市场份额 . 27 图 33：有图案晶圆检测市场份额 . 27 图 34：全球半导体设备龙头研发费用率 . 27 图 35：全球半导体设备需求占比 . 28 图 36： 2017 年中国大陆半导体设备国产化率 . 28 图 37：北方华创与全球半导体设备龙头研发费用率比较 . 31 图 38：北方华创与全球半导体设备龙头研发费用比较 . 31 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4 / 33 专题研究 |机械设备 表 1：细分领域市场的高度聚焦性（ 2016年数据） . 24 表 2：主要工艺的代表性国内半导体设备企业及其工艺节点 . 29 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 / 33 专题研究 |机械设备 总览全球半导体设备企业并购史，呈现三重特征 并购 历史 回顾： 推动 行业走向高度聚焦 考虑到 半导体设备市场的 高 集中度 和 设备种类的 多样 性， 本文 选取 排名靠前且设备种类覆盖 各种 工艺设备到检测设备的十家企业 作为行业代表 ，讨论其发展过程中的并购行为 ， 具体 包括应用材料（ Applied Materials）、泛林（ LAM Research）、阿斯麦（ ASML）、东电电子（ Tokyo Electron）、科天 半导体 （ KLA-Tencor）、迪恩士（ Dainippon Screen）、爱德万（ Advantest）、泰瑞达（ Teradyne）、日立高新（ Hitachi High-Technologies）和尼康（ Nikon） 十家 。 且 本文仅考虑半导体业务 相关 部门的收购，如迪恩士在可得资料中仅有一次收购，标的为 Alpha MED Scientific，归属于生命科学业务部门，不 属于 讨论范畴。 并购是半导体设备企业发展史上不可绕过的命题。 回顾设备企业的 并购发展 历史，我们认为可以分为 三 个阶段。 第一阶段为 1995年之前 的内生增长期 。 自 上世纪 60年代 ， 半导体设备行业从半导体 行业垂直 一体化的结构 剥离出来后， 作为半导体行业的重要上游不断发展， 但 市场体量较小，直到 1995年达到 200亿美元 ，此阶段市场的发展主要依赖于许多公司的 内生性增长 。 竞争格局相对激励，但 后期 龙头企业已经初显锋芒，应用材料作为代表性企业开始 引领 设备企业的 先进发展方向 。 图 1： 半导体设备企业并购 阶段 回顾 数据来源： SEMI， 各公司 官网历史 ， 各 公司 收购 公告 ，广发证券发展研究中心 第二阶段为 1996年 至 2012年 的外延调整期 。 市场体量 有所提升，但在整个区间内维持在 200-400亿美元的周期性波动中， 区间重点为 保持周期性内生增长的同时寻求外延发展的机会， 以应用材料收购 Opal和 Orbot公司为起始点 正式 拉开 了 并购浪潮 序幕 ，0246810120100200300400500600700半导体设备销售额（亿美元） 并购数量（次），右轴内生增长期市场体量较小200亿以下基本依赖内生增长市场体量提升200亿 -400亿内生增长同时有充分的外延机会并购行为活跃外延调整期100亿200亿400亿聚焦成熟期600亿市场体量冲击 600亿市场竞争格局基本定型协同效应和马太效应显现并购数量波动识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 / 33 专题研究 |机械设备 成功调整了 主要 半导体设备企业的 产品结构 ， 基本形成了当前的市场格局 。此轮并购浪潮的 环境 基础 在于前一阶段积累了较多的 并购标的，并且龙头企业的 不断 成长孕育 了 实施 并购的能力 ，现金流较为充沛 。 图 2： 企业 现金及现金等价物 （百万美元） 数据来源： Bloomberg，广发证券发展研究中心 第三阶段为 2013年至今的聚焦成熟期 。 并购行为逐渐不活跃，但 市场体量 完成 400亿周期 的突破 ， 根据 SEMI的预测，市场份额有望 向 600亿 美元 冲击 。 市场格局在经历前一轮的积极并购后已经基本定型，并购标的逐渐稀缺，大型企业的相互并购 （如应用材料和东电电子、泛林与科天）在反垄断的要求下难以实现， 使得并购行为逐渐冷静和沉寂 ， 数量小幅波动 。 同时， 龙头企业在合并后的协同效应和 马太效应开始显现， 伴随着下游资本开支的提升， 表现出龙头企业强劲的聚焦增长能力 。 图 3： 各年前十半导体设备企业营业收入（百万美元）及前十市占率 数据来源： Gartner，广发证券发展研究中心 020004000600080001000012000140001600018000FY1987FY1988FY1989FY1990FY1991FY1992FY1993FY1994FY1995FY1996FY1997FY1998FY1999FY2000FY2001FY2002FY2003FY2004FY2005FY2006FY2007FY2008FY2009FY2010FY2011FY2012FY2013FY2014FY2015FY2016FY2017应用材料 泛林 科天50%60%70%80%050001000015000200002500030000350001998 1999 2004 2005 2006 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2015 2016应用材料 泛林 阿斯麦 东电电子 科天爱德万 尼康 泰瑞达 日立高新 佳能迪恩士 诺发系统 ASM国际 前十占比识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 / 33 专题研究 |机械设备 根据 对 各公司网站 历史 及 收购相关 公告的整理， 样本中的 十家公司自 1996年起至今共发起了 87次并购。 在高技术壁垒的基础上， 并购 行为助力 半导体设备市场逐渐成为 高度聚焦的市场。根据 Gartner的数据，前十家半导体设备企业的市场占有率不断提升， 1998年 为 58.2%， 2016年达到 77.2%。 时 机 、 地域 、标的 选择 三重特征塑型并购 历史 特征 1：并购时机选择 半导体设备行业的并购 时期 通常滞后于行业周期。 并购时点的选择通常基于对收购方 自身 、被收购方、行业的综合考量。在行业上升期，半导体设备公司有扩张市场的动力和较为充沛的现金流，会积极推动并购行为以追求市场占有率的上升和管理、研发的协同效应。但并购不是瞬时发生的行为，而是在寻找标的、交流、谈判中不断演进的过程，所以必然会存在一定的滞后期间。即使在行业的衰退期，也会有已经谈判好的交易进行正式公告 和并购。 但随着行业的下行，并购的动力和能力会逐渐缩减， 在行业刚复苏时 并购案例较少， 也体现出滞后性。 在半导体设备企业的 外延调整 阶段，这一趋势十分明显。当半导体销售额上升时，如 1996-1997年、 2002-2004年，景气度通过设备订单传导至设备企业，设备企业开始寻求并购，根据相应初次公告或新闻的日期，并购数量的上升要滞后于行业 1年左右。而当半导体销售额下降时，尤其是 2001年互联网泡沫破灭的低谷，当年仍有并购发生，但 2002年未发生任何并购行为。而在市场逐渐 进入聚焦成熟期后 ，由于交易数量变少，每年交易数小幅波动，未显示出明显 时间 趋势性。 图 4： 行业并购数量与行业销售额增长率（并购时间为初次公告或新闻发布时间） 数据来源： SEMI， 各公司官网历史，各公司收购公告 ，广发证券发展研究中心 特征 2：并购 地域选择 并购 以美国为核心，向欧洲 和 日本扩散 ，全球性 持续增强 。87次并购中，共有 85次被收购方的国 别或 地区 可查，其中美国是绝对的重心，共有56家美国半导体设备企业或业务部门被收购 。 欧洲公司有 16家， 主要分布在德国、瑞士和 英国 。日本 则有 6家公司被收购 ，以色列有 3家公司被收购，此外， 中国 台湾也有 2家公司被收购 。 -40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%0246810121996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018并购数量（次） 半导体销售额增长率（右轴）外延调整期体现出明显的滞后特征 聚焦发展期 小幅波动识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 / 33 专题研究 |机械设备 在地域 范围 上，未来并购 有望 持续扩散。 美国作为当之无愧的半导体行业先行者，聚集了大量的优质半导体设备企业，是 并购标的选择 的集中 区域。但同时不可否认，全球范围内有着许多充满潜力的企业值得收购 ， 如 日本、欧洲在技术追赶后都有许多成熟的设备企业 。 以色列的检测设备 技术也在全球处于领先地位，应用材料收购的检测设备企业 Opal和 Orbot即为以色列公司，基于此， 其 过程工艺控制部门 也布置在以色列境内 。 图 5： 半导体设备企业并购 被并购方地域分布 （单位：次） 数据来源： 各公司官网历史，各公司收购公告 ，广发证券发展研究中心 特征 3：并购标的选择 并购 标的 的数量和金额 特征 适应于 公司发展战略。 并购 的目的 始终 是 促进 公司更好、更快地发展，故在企业的微观决策中，必然 将公司的发展战略及目标作为并购标的选择的重要考量 ，以追求 可得 利益的最大化。 历史数据较好地佐证了这一点。 回顾设备企业并购史 ， 十家企业中 应用材料和 科天 半导体 的收购行为最为积极， 收购次数分别达到 20次和 26次； 而 阿斯麦的平均单次收购金额最高， 达到了 17.3亿元 ，远超其他企业， 体现出企业 发展模式的区别 。应用材料 的 核心发展 战略 之一为 提供全流程的 有竞争力的 设备产品，除了光刻产品基本由阿斯麦垄断外，其他产品基本均有布局，故其 并购行为也表现出 积极 、广泛的特征 ，尤其 会选择 并购自身不具备的产品线，或者能够改进其现有产品的技术。 科天作为过程工艺控制设备的龙头 ，在各个细分领域均希望保持强劲的竞争力，因此其并购标的覆盖了七个主要细分领域 ，表现为并购 数量较多 。 阿斯麦 则 专注于技术壁垒很高的光刻设备，收购标的均为围绕光刻的高附加值补充技术和上游关键子系统供应商， 表现为 收购的次数较少，但 平均交易价格 高 昂 。 美国 , 56日本 , 6德国 , 3瑞士 , 3以色列 , 3英国 , 3 其他 , 13识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 9 / 33 专题研究 |机械设备 图 6： 各公司 并购的数量和金额特征 数据来源： 各公司官网历史，各公司收购公告 ，广发证券发展研究中心 0510152025300200400600800100012001400160018002000平均单次金额（百万美元） ,仅计算披露金额的交易 并购数量（次），右轴识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 10 / 33 专题研究 |机械设备 并购 动机 归因 ， 外延发展 成效 显著 整体而言，半导体设备 行业 的并购事件较多， 企业进行并购的动机也较为多样 。我们认为，可以从跟随工艺节点，捕捉行业前沿；实现产品互补，追求协同效应； 挤出竞争对手，强化市场优势； 延伸产品品类，拓展市场空间； 纵向布局上游，形成产业链协同 五 种动机 维度来归纳半导体设备企业的并购行为，理解并购作为一种外延式的发展策略，是如何影响到企业的 产品、技术乃至盈利空间和能力的。 动机一：跟随工艺节点，捕捉 行业前沿 半导体和半导体设备行业的发展离不开工艺节点的进步。在工艺 节点不断缩小的过程中， 半导体制造的解决方案不断发展变化 ，形成了新的设备 和技术 需求 。 新设备和技术需求兴起时，在相应领域的及时布局可以使设备企业有着较强的先发优势和竞争能力， 充分受益于需求红利。而并购正是企业跟随工艺节点，迅速且有效地捕捉行业前沿趋势，享受需求红利的重要手段。 案例 1： 0.35微米制程带来了 新 设备 化学机械平坦化 设备 的需求， 各公司发起并购以 布局行业前沿设备 。 化学机械平坦化（ CMP）技术是通过化学研磨液与机械研磨结合的方式，对晶圆进行表面处理，以使晶圆表面满足一定平坦精度要求的技术。CMP设备一般由研磨头、研磨垫、研磨液和研磨平台组成，其中研磨液（浆料） 为消耗量较大的耗材，且会污染晶圆片，因此 CMP工艺后必须进行特殊的 CMP后清洗。 图 7： 化学机械平坦化设备结构 数据来源： SEMI，广发证券发展研究中心 1995年以前， 在 大于 0.35微米的制程中， 极少应用到 CMP技术。 当时 ，非全局性的平坦化手段，如加热流动或回刻蚀制程，可以达到光刻的景深要求，顺利完成光刻环节以制作芯片。但 1995年 当工艺节点发展到 0.35微米时 ， 非全局性的平坦化手段基本失效，只有 CMP能够提供光刻所需要的平滑度。 因此 CMP设备需求迅速爆发，成为各类设备中市场空间与需求增长速度最快的设备。 CMP设备收入从 0开始，至1995年已达到 1.7亿美元，并 1995至 1999年内持续增长，至 1999年达到 9.3亿美元。 研磨液压力旋转晶圆研磨垫研磨平台