一、公司概况
（一）1972-2018年营业收入复合增长率达18.82%
美国应用材料（AMAT）成立于1967年，并于1972年在纳斯达克上市，总部位于加州硅谷圣克拉拉。自1992年收入达到7.5亿美金后，应用材料至今都是世界上最大的半导体设备供应商之一。截止至2018年，公司的主营业务收入达到了172.53亿美元，位列全球半导体设备公司中的第一位；市值达到462.8亿美元，位列全球第二；实现净利润33.13亿美元，拥有超过21000名员工，12500项专利技术，并在全球17个国家拥有93个分支机构。从上市之初的1972年-2018年，AMAT的收入规模扩大了2784倍，复合增长率达到了18.82%。
（二）经营范围涉及半导体、泛半导体设备及解决方案业务
其主营业务主要分为3个模块：半导体系统（Semiconductor Systems）、应用材料全球服务（Applied Global Services）、显示及相关市场（Display and Adjacent Markets），分别占营业收入的63%、22%、14%。其中占据收入大头的半导体系统主要销售开发、制造和销售用于制造半导体芯片的各种设备，包括沉积（CVD、PVD等）、离子注入、刻蚀、快速热处理、化学机械平整、计量检验等。全球服务模块主要提供一系列提高晶圆厂效率的解决方案以及软件服务，显示器相关业务主要生产用于制造LED、OLED和其他显示器件的设备。
按产品来看，应用材料主要有12类设备，包括CVD、ALD、CMP等，10种工作平台，和11中解决方案，为客户提供从单体设备到解决方案的全品类服务。
从客户来看，目前应用材料客户主要是半导体芯片、液晶和有机发光二极管（OLED）显示器以及其他电子设备的制造商，为他们提供所需的设备、解决方案服务和软件三类产品，公司最大的客户为三星电子、台积电、镁光科技、英特尔，都占到了营业收入的百分之十以上。
应用材料最核心的部门在于半导体系统模块。按半导体制造流程，可分为硅片制造、晶圆制造、封装测试三个环节，晶圆制造设备占比最高。根据SEMI的数据，设备中的70%以上是晶圆的制造设备，以一座投资规模为15亿元美金的晶圆厂为例，晶圆厂70%的投资用于购买设备（约10亿美金）。晶圆制造设备中，光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备为核心设备，分别占晶圆制造环节的约30%、25%和25%。
美国应用材料在离子刻蚀和薄膜沉积领域都是行业中的佼佼者，尤其是在早期就专注的薄膜沉积领域，其产品占全球PVD(Physical Vapor Deposition)设备市场近55%的份额，占全球CVD(Chemical VaporDeposition)设备市场近30%的份额。
半导体装备中价值最高的是光刻设备，占比高达30%，该设备占绝对优势的是荷兰公司阿斯麦，市占率为73.5%，其次以尼康、佳能等，其次为刻蚀设备，占比为20%，该领域由LAM、TEL以及AMAT三分天下，沉积设备价值占比为25%，属于应用材料传统领域。
半导体设备庞大的市场空间也催生了一系列高市值的上市公司，半导体设备领域除了阿斯麦位于荷兰以外，其余均来自于日本以及美国。
二、发展历程
总体而言，整个半导体行业和应用材料的发展历史阶段分为四个阶段：第一阶段是1967年至1979年，半导体行业处于发展初期，行业分工，应用材料取得竞争优势；第二阶段是1979年至1996年，半导体行业处于成长期，发生三次产业转移，市场规模迅速扩张，应用材料提前进行市场布局，持续形成技术竞争优势；第三阶段是1996年至2013年，半导体回落，发展放缓，应用材料进入泛半导体市场，试图熨平周期波动；第四阶段，半导体行业需求回升，但是技术迭代放缓，应用材料开始寻求新的技术增长点。
三、应用材料：进入泛半导体领域
90年代末期至2000年，正巧是“互联网泡沫”时期，下游个人电脑和笔记本电脑的强势需求直接将半导体设备销售额由200亿美元推升至400亿美元。与此同时，技术的突破也带动了新型设备需求——0.35微米制程带来了新设备——化学机械平坦化设备的需求，也对检测设备提出了更高的要求。因此，一直以提供全流程的有竞争力的设备产品为核心战略之一的应用材料。
2000年之后“互联网泡沫”破裂，应用材料就将收购并购的目光转向了泛半导体领域，试图熨平半导体周期。应用材料在2006年收购Applied Films公司，顺利进军光伏领域的晶体硅市场；在2007年收购HCTShaping Systems SA公司，有助于进一步削减制造光电电池的成本；在2008年收购意大利公司Baccini，扩大了公司在太阳能面板制造设备市场的影响力。08年金融危机之后，应用材料找准时机，在2009年收购Semitool公司，进入快速增长的先进封装设备领域；在2011年收购Varian公司重回离子注入市场并获得生产太阳能电池板和发光二极管的技术。经过这个阶段的铺垫，显示器和太阳能设备销售模块成为应用材料一个收入占比达到总营收25%的重要部门。
四、半导体行业技术迭代减缓，应用材料寻找新的技术增长点
1半导体行业：摩尔定律迭代放缓，技术要求进一步提升
13年至今制程和精度增长明显放缓，芯片制程由15年22纳米过渡到现阶段10纳米/7纳米，重要的技术节点有14、15年出现的14纳米处理器，以及同年出现的3D NAND储存器，17年出现的64L 3D NAND，18年出现的96L 3D NAND。在经历了上一周期的市场回落之后，在以智能手机、物联网、可穿戴设备、云计算、大数据、新能源、医疗电子、安防电子、5G通讯等为主的新兴应用领域强劲需求的带动下，这一时期存储芯片需求增加，全球半导体产业恢复增长。
2014年智能手机出货量增长幅度较大达到23.17%，尽管今年增速有所下滑但出货量仍保持14亿以上的出货量，预计未来有15亿左右的出货量；15～18年全球IOT设备安装量增速达到40%左右，预计18-20 年物联网设备安装量将带来140 亿、180 亿、200 亿美元增量空间。对于中游制造产业，集成电路仍占80%左右市场份额，而传感器增速表现最好。
根据WSTS统计，从2013年到2018年，全球半导体市场规模从3056亿美元迅速提升至4688亿美元，年均复合增长率达到8.93%，预计2019年全球半导体市场规模将超5000亿美元。
现阶段设备行业的龙头主要有应用材料、东京电子、泛林半导体、科天、阿斯麦等，设备行业集中度进一步提高，前十大半导体设备公司占总市场规模的96.10%。
首先，是在超越摩尔定律方向上进行突破。下游5G无线技术、电动汽车和先进移动设备等大趋势应用需要小型化和多功能的半导体器件，由此衍生的超越摩尔定律成为技术突破的重要方向——不是在一个芯片上挤满更多的电路，而是要在一个芯片上挤满更多的功能。据麦姆斯咨询报道，2017 年，超越摩尔设备W2W永久键合、临时键合和解键合设备的市场规模约为4亿美元，到2023 年预计超过7.5亿美元，2017~2023 年增长近13.4%，加上光刻设备市场空间还将进一步扩大。超越摩尔产业与遵从摩尔定律的主流半导体行业设备在分辨率、套刻精度、焦深（DOF）、晶圆弯曲度和背面对准等方面有很大不同，为键合和光刻设备市场带来了新商机。
二是进一步增进品控，增加产品良率方面进行突破。从半导体刚进入民用阶段之后，如何增加生产效率就成为重要命题，在下游驱动的新成长周期到来之际，适应下游产品生产商提出的技术要求，缩减下游生产商生产成本仍然是一个重要的技术突破方向。举例而言，就是在设备中增进软件、算法、机器学习功能，对复杂的半导体生产过程进行控制，实现快速准确的自动缺陷检测和根本原因分析。
三是进一步增进品控，增加产品良率方面进行突破。从半导体刚进入民用阶段之后，如何增加生产效率就成为重要命题，在下游驱动的新成长周期到来之际，适应下游产品生产商提出的技术要求，缩减下游生产商生产成本仍然是一个重要的技术突破方向。举例而言，就是在设备中增进软件、算法、机器学习功能，对复杂的半导体生产过程进行控制，实现快速准确的自动缺陷检测和根本原因分析。
四是提供新的芯片制造材料和工艺系统。下游人工智能领域的发展受制于芯片的计算能力、算法的处理速度、能耗，实现人工智能和大数据的巨大潜能需要在端和云计算的性能、能耗和成本方面进行重大改进。半导体行业需要通过创新的材料和微缩方法实现新的计算架构。例如，在制造适应人工智能需求的新型储存期的过程中，对制造设备如何硅上沉积和整合新兴材料的能力有严格要求。
2应用材料：另辟蹊径完成技术升级，保有创新活力
前一轮的强势并购基本奠定了半导体设备行业的竞争格局，并购标的逐渐稀缺，且由于反垄断法日渐严格，美国应用材料在13年并购东京电子宣告失败，标志着应用材料外延并购时期的结束，转而向行业新的技术挑战进行突破。应用材料延续了旧有的团队研发策略，结合新时期与高校合作、积极引进人才的战略，不遗余力地进行高研发投入，仍然保有行业龙头的地位。应用材料采取CPC来利用生产中的大数据解决晶圆制造过程中复杂的品控问题。CPC在软件、算法以及机器学习基础上展开的对数据的分析，将分析的结果应用到生产过程中，对复杂的半导体生产过程进行控制。依据CPC做出的决策加速了机器的学习过程，有助于芯片制造商更快对缺陷进行分类，找出根本原因并解决良率问题。其最新发布的SEMVISION G7采用最新成像技术和增强的机器学习能力，是目前市面上唯一具有高分辨率成像，以及经生产验证的、具有先进机器学习自动缺陷分类能力的系统
在工艺系统更新方面，在2011年，公司研发Centura系统原子沉积技术（ALD），一次可只沉积一层原子；2014年，公司研发Endura系统，能够完成连续薄的阻挡层和种子层的硅通孔沉积。在2018年，公司推出采用全新设计的新型CENTURA 200毫米常压厚硅外延反应室PRONTO，该反应室专为生产工业级高质量厚硅（厚度为20～150微米）外延膜而设计，能使当前的外延膜生产效率最大化（一次只对一个晶圆实施外延工艺）。且在刻蚀领域，公司研发的Etch系统以前所未有的功能特性，能够实现先进FinFET的原子级刻蚀控制，进一步缩减3D 逻辑和存储芯片尺寸。
此外，考虑到由人工智能和大数据所推动的新计算需求，新的硬件平台、架构与设计被认为是提升计算效率的关键，因此出现了对MRAM、ReRAM 和PCRAM 等新型存储器的需求。从MRAM的角度看，它有超过10种材料，超过30层薄膜堆叠沉积。部分薄膜层的厚度仅达数埃，相近于一颗原子的大小。控制这些薄膜层的厚度、沉积均匀性、界面品质等参数是关键所在，因为在原子层任何极小的缺陷都会影响器件效能。这些新型存储器装置的效能和可靠性，取决于硅上沉积和整合新兴材料的能力。应用材料公司的全新整合式材料解决方案--制造MRAM 的Endura® Clover™MRAM PVD、制造PCRAM 和ReRAM 的Endura® Impulse™PVD、以及其内建的机载计量技术，皆可支援这些新型器件的量产制程。
在芯片制造材料方面，2018年11月，应用材料宣布在纽约州奥尔巴尼的纽约州立大学理工学院，设立材料工程技术推动中心(Materials Engineering Technology Accelerator，META中心)。应用材料在材料工程上持续突破，有望解除7纳米级以下晶圆制造制程的瓶颈，更进一步的，预计可增进未来世代人工智能(AI)芯片效能的15%。对于新兴超越摩尔器件部分，为了支持客户对当前以及未来晶圆尺寸的需求，应用材料在整个公司内部共享不同设备产品组所获得的专业积累，例如在200mm组中MEMS或分立功率器件，是可以共享给300mm组，以确保晶圆加工技术到更大尺寸发展的连续性。除此之外的布局较少，但是考虑到整个设备市场中晶圆加工设备仍然占据绝大部分市场份额，应用材料在未来仍然能够保持竞争优势。
五、对于设备公司的经验
1赛道选择：下游应用广、迭代快
对于设备公司来说，主要任务是服务于下游器件生产商。举例而言，设备产品销售量取决于下游是否有新进入的器件厂商，以及已有下游设备厂商是否准备扩张；设备产品的技术水平和下游器件厂商的技术水平相互促进；设备产品的设计和功能也要与下游器件厂商的需求相契合。因此设备厂商选择行业赛道的时候，首先考虑的是下游的增长空间、成长性，选择的下游市场技术迭代速度要快，未来技术发展的空间要大，且“同一类”设备可以解决行业中大部分的“生产问题”。
事实上，现在美股市场上非常突出的设备公司，除了极少部分基础建设设备公司（如卡特比勒）之外，大多都在赛道选择上和应用材料异曲同工之妙。比如丹纳赫公司主要的业务领域测试与测量、环境、生命科学和诊断、牙科和工业技术，其中生命科学与诊断设备部门下游的临床医学与应用行业具有非常明显的技术迭代特质，且技术发展空间巨大；另外丹纳赫的测试测量仪器部门则在下游具有多个细分应用领域，如电力、铁路、食品、医疗等等，是世界电子测试工具生产、分销和服务的领导者。除了丹纳赫以外，还有阿斯麦（半导体光刻系统），派克汉尼汾（运动与控制技术和系统，下游涉及航空航天、环境控制、电动机械、过滤、流体和气体处理、液压、气动、过程控制、密封和屏蔽等细分市场，动力和机电系统技术更新换代快，且具有较高的技术增长空间），伊利诺伊（汽车原始设备、食品设备、测试测量和电子设备），这些公司所处行业都具有技术发展空间大、下游应用管饭的特点。与之相反的是，在中国的一些技术迭代水平较低的公司（如各种提供挖掘机、数控机床、钢铁冶炼器械重工业的设备公司，沈阳机床、渤海钢铁等）相继面临破产的窘境，证明某些领域在技术水平难以再度更新，下游应用趋于饱和的状况之下很难再作为一个合适的新晋赛道选择对象。
2时机选择：在行业发展初期、成长期或行业转移期
应用材料刚起步的时候正值半导体行业发展初期，此时的设备公司只有赫格尔工业公司(HugleIndustries)和新泽西州的回声实验室(Echo Labs)两家，薄膜沉积领域更是一片空白。应用材料在行业起步阶段就抢先进入化学沉积领域，因此只要后期积极跟进下游大客户的需求，拓宽产品线，不在技术和客户服务上被竞争对手打败，就能维持竞争地位。事实上，应用材料在20世纪70年代凭借红外外延沉积系统让IBM、英特尔成为自己的大客户，由此有了稳定的收入来源。此外，随着半导体工艺技术的发展，离子刻蚀逐渐取代传统的化学刻蚀，80年代初泛林半导体公司也是瞄准离子刻蚀市场尚处于行业起步阶段这一特点，专注离子刻蚀领域，目前是该领域最大的赢家
除了在行业发展初期进入有关行业，在行业发生转移时进入市场也是一种选择。行业在国际间转移之时往往意味着在新的中心会涌现出一批产业链的领导者，各地政府都将进行扶持，此时将是争夺新市场的一个重要时期。在半导体第一次由美国转移至半导体转移时期，东京电子于1975年决定从衰退的汽车收音机等民生电子产品领域撤退，专注于可以长期获得高收益的半导体制造设备、以及相关的电子产品领域，之后又通过与美国公司合作和自主研发双管齐下的方式，引入了先进的技术，最终在1981年成功成为日本最大的半导体设备厂商，甚至在日本占领全球半导体中心地位期间，成为了全球最大的半导体设备供应商。在半导体第二次由日本转移到韩国、台湾等区域的时候，1993年SEMES成立了，主要业务是供给晶圆制造设备，到现在Semes是韩国最大的预处理半导体设备与显示器制造设备生产商；此外，90年代三星电子从日本手中接过了产业专业的接力棒，加紧研发复合消费电子特征的存储器和处理器，成为了第二次产业转移中最耀眼的明星；再有，台积电也成立于第二次产业转移期间，创新了半导体行业生产模式，现在是全世界最大的晶圆厂。
3产品选择：综合考虑资金分配、旗舰产品行业地位、是否具备技术人才
应用材料的研发投入在行业内处于领先水平，占公司营业收入的10%以上。以06年到18年为例，研发支出年均超过十亿美元，研发投入占营收比保持12%以上，拥有超过12500项专利技术，团队成员中30%为专业研发人员。高额的资金投入才使得应用材料能够在每次技术迭代时紧跟时代、领先于时代：其最知名的技术研发战略之一就是“英特尔交付”——将英特尔的设计周期与系统设计师的设计周期相匹配，每增加4倍比特，就引入新一代存储器，以此领先于摩尔定律
回顾应用材料的发展历程，还有两次失败也与资金投入不足相关。1974年应用材料想进入硅片制造设备领域，但是当时市值仅有500万美元-1000万美元、营业收入只有1000-2000万美元的应用材料还只是一间小公司，并不能负担其研发并持续研发硅片制造设备的成本；1980-1984年应用材料同时在进行光刻机和离子刻蚀市场的布局，但是由于应用材料规模仍然不够支撑两类产品的研发，缺失技术人才的光刻机市场布局也宣告失败了。而两次令人惊喜的成功则都发生在营业收入爆发之后的阶段：70年代后期摩根接管应用材料后其收入表现迅速转好，离子刻蚀的研发处在应用材料收入相继突破6000万美元和1亿美元的关口；而1996年后成功的并购调整，是应用收入突破40亿美元之后。
4 客户关系：尽一切方法增加客户粘性
传统设备公司往往将重心放在产品研发和推出，应用材料却将“服务”放在了和产品几乎同等重要的位置上，一直不只是以满足客户需求为标准，更多考虑的是创新客户的需求，其与客户的互动模式值得借鉴。（1）创造增加客户粘性的产品模式：20世纪70年代，应用材料当时的首席执行官吉姆提出，“设备厂商比客户更了解客户的需求”，创立“解决方案”部门，将服务附加到设备中形成更具粘性的解决方案产品。最终成为整个行业争相学习的服务模式。现在应用材料能够根据不同厂家的需求为他们设计产品，提供咨询、备件、服务和自动化软件，以提高设备和工厂运营的性能和生产力；还能够提供供应链解决方案服务，从交易性备件到提供专家重建和预测性零件管理的综合计划，全面优化的全球零件网络支持当今和未来半导体和显示器制造业的额外复杂性。这使得客户在购买应用材料产品时能够配套完整的运输、使用、质控流程，培养了客户黏性。（2）跟随客户转移，增加距离粘性：应用材料对如何成为一个好的设备厂商有一个清晰的认识，那就是能够让客户在需要的时候找到你。应用材料在全球范围内在全球17个国家拥有93个分支机构，能够在最短时间内提供维修、咨询或帮助，以缩短客户产能爬坡时间，提高设备性能和产量，优化生产线的输出及降低运营成本
70年代应用材料的客户就是当时最负盛名的IBM、英特尔，当半导体产业发生转移且半导体公司开始将晶圆制造外包给晶圆厂时，应用材料又获得了台积电、三星等的信任。目前应用材料最大的三个客户——台积电、英特尔和三星电子中，台积电是世界上最大的晶圆代工厂，他们为应用材料带来稳定的收入。
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