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穿越周期!全球半导体测试设备龙头的锤炼之路——广发机械『全球视野』系列报告之五

2021-04-19 16:54:55


广发机械:罗立波  刘芷君 代川 王珂 周静

广发电子:许兴军 王亮 余高 王璐 叶浩 王帅 彭雾



核心观点


一、日本爱德万:执全球牛耳,半导体测试设备行业领军企业


六十多年来,爱德万测试致力研发、不断追求创新,凭借其优秀的经营理念和尖端的技术,已成为全球最大的集成电路自动测试设备供应商之一。公司产品能够覆盖存储器、SoC、LCD芯片、MCU以及传感器IC等几乎所有芯片的测试。公司业务遍布亚洲、欧洲和北美洲,并在日本、美国、德国和中国设立研发中心。根据公司年报披露,从市场份额看,近7年来公司测试设备收入均为行业第一,2016年公司在测试设备行业的市占率达38.98%。


二、自身成长的逻辑:前瞻性地调整产品和市场布局,因势择市,拾级而上


爱德万的成长历程与全球半导体产业紧密相连,主要体现在产品和市场布局两个维度。从产品布局维度看,公司抓住了半导体产业驱动力变化带来的机遇,其每一个阶段的产品特点均与时代需求紧密相关。在PC崛起催生的存储器时代,公司抢先布局并长期深耕存储器测试机领域,数十年来形成了多项技术优势和丰富的客户资源,市场份额遥遥领先。


在消费电子带动的SoC时代,公司紧跟时代潮流推出相应的测试系统,并率先推出首台开放式架构SoC测试机,市场份额逐渐稳步上升;从市场布局维度看,公司充分把握了半导体产业转移时机,完成了从崛起到海外扩张的一系列成长过程。在美国向日本的第一次产业转移中,公司凭借产业中心的区位优势跨足半导体测试领域,并迅速崛起。


在接下来的两次产业转移中,公司富有预见性地在相应的产业中心设立子公司,第一时间将业务拓展至海外新市场,为奠定日后的市场地位打下基础。自2011财年以来,公司海外市场的营收占比已持续高达近90%。


三、抵御外部投资周期波动:持续研发构筑源源不断的内生动力,外延扩张谋求多产品布局


半导体行业属于周期性行业,平均4-5年一个周期。设备厂商的业绩表现尤其依赖下游的投资规模。在行业上行期间,多数公司均能分享投资红利,而在行业下行期间的逆境中,方能彰显龙头公司的英雄本色。爱德万之所以能够顺利度过市场波动期,得益于三方面的措施:(1)危机时期的重组“瘦身”策略;(2)通过并购整合优势资源并扩大规模,从而更好地抵御风险;(3)注重长期研发投入,凭借其行业领先的技术和创新的产品及时化险为夷并获得下一轮高速增长的新动力。


投资建议:随着大陆晶圆厂投资加速,半导体设备需求大幅增加。国内优势企业经多年深耕研发,已经在技术门槛相对较低的测试设备领域取得一定突破,未来将充分受益巨大的国产替代空间。我们建议重点关注国内半导体测试设备企业中,注重研发创新,技术领先,未来核心竞争力持续强化的企业,当前上市公司中,正在切入半导体检测领域的企业包括精测电子、长川科技等。


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。


一、聚焦测试领域的半导体设备龙头



1.1 电子测量仪器厂商的华丽升级之路


爱德万测试公司(ADVANTEST)总部位于日本东京,成立于1954年,主要从事大规模集成电路自动测试设备及电子测量仪器的研发、制造、销售和服务。集成电路测试设备不仅可检测芯片功能合格性和确保终端产品品质,还可提供关于设计、制造过程的薄弱环节信息,有助于提高芯片制造水平。六十多年来,爱德万测试致力研发、不断追求创新,凭借其优秀的经营理念和尖端的技术,已成为全球最大的集成电路自动测试设备供应商之一。


1954年诞生之初,爱德万测试的前身武田理研工业株式会社仅是一家电子测量仪器制造商。公司主要销售的产品包括安培表、静电计、电子计数器、数字万用表、通用计数器等。


20世纪70年代初,日本半导体产业整体落后美国十年以上。日本政府为了扭转这一被动局面,“官产学”一体化研发孕育而生,从而大力发展本国半导体产业。正是在这一契机下,公司应日本机械振兴协会的要求研发日本第一台10MHz IC测试系统,随后于1972年成功发布日本首台LSI测试系统,并相继推出动态机械手和全球首台DRAM测试仪,自此公司正式进军半导体测试设备领域。


如今,爱德万已成长为全球半导体测试设备行业的领军企业。公司产品覆盖集成电路测试系统、电子束刻蚀系统、扫描电镜测量/成像系统、固态硬盘测试系统、太赫兹光谱分析/成像系统以及电子测量仪器.公司业务遍布亚洲、欧洲和北美洲,并在日本、美国、德国和中国设立研发中心。从市场份额看,公司自2003年起至今已共计11年跻身全球半导体设备厂商前十名;从客户满意度看,公司已经连续29年在VLSI调查中获得“十佳半导体设备供应商”。



1.2 聚焦三大业务领域板块,产品枝繁叶茂


2016财年爱德万营业收入达1559.16亿日元(折合美元约14.42亿),净利润达142.01亿日元(折合美元约1.31亿)。目前爱德万的业务涵盖半导体和器件测试系统、机电一体化系统以及新兴业务和服务领域,2016财年年三项业务领域收入分别占总收入的64.95%、16.13%和18.92%。除了2001、2008两个财年,公司近20年来综合毛利率均保持在40%以上,近三年毛利率高达55%以上。



(1)半导体和器件测试系统


半导体和器件测试系统旨在为半导体和电子元器件产业提供测试机产品,包括存储器测试机和非存储器测试机。测试机是检测芯片功能和性能的专用设备,测试机对芯片施加输入信号,采集被检测芯片的输出信号与预期值进行比较,判断芯片在不同工作条件下功能和性能的有效性。作为公司最主要的业务领域,2016财年营收规模达1012.66亿日元。自2002财年以来,半导体和器件测试系统业务营收占比均保持在60%以上。



公司存储器测试机测试对象主要为动态随机存取存储器(DRAM)和闪存(Flash Memory)。动态随机存取存储器(DRAM)是在个人计算机、服务器、智能手机和平板设备等领域最常用的标准型存储器,主要用来做电脑内存(如DDR)、手机内存(LPDDR)和电脑显卡(GDDR)等


闪存(Flash Memory)被广泛应用数字消费产品和通讯工具中,可分为NOR型闪存和NAND型闪存。由于NAND闪存具备更大的存储容量、更快的写入和擦除速度等优势,其应用领域更加广阔。如低密度NAND闪存是机顶盒和数字电视等应用领域的首选,高密度NAND闪存则广泛应用于固态硬盘、手机闪存以及USB闪存驱动器在内的数据密集型产品。


公司存储器测试机产品主要包括T5500系列、T5300系列、T5700系列、HSM系列和T5800系列。T5500系列,该系列主要针对DRAM的后道成品测试;T5300系列,该系列主要针对DRAM的前道晶圆测试和Flash Memory的后道成品测试;


T5700系列,该系列可适用于NAND Flash的研发测试和量产测试;HSM系列,该系列是业界领先的高速存储器后道成品测试平台,并可兼顾研发测试和量产测试;


T5800系列,该系列是可扩展存储器件测试平台,可应对快速发展的移动设备及网络产品对存储器的最新要求。该平台可测试所有的存储器类型,包括DRAM、闪存/MCP、非易失存储器(MRAM、RRAM和PCM)以及下一代移动和客户端存储器。

非存储器测试机的测试对象可分为SoC芯片、LCD驱动芯片、图像传感器和汽车电子等。根据测试对象的不同,公司非存储器测试机产品主要分为T2000、V93000系列、T6300系列和EVA100系列。

SoC测试系统:


T2000。2003年,公司首次推出了基于开放式架构的T2000 SoC测试系统,该系统成功具备测试系统集成度高、灵活配置、自由升级、测试能力强大、使用寿命周期长等特点。T2000拥有丰富多样、功能强大的测试模块,包括数字测试、电源测试、模拟测试、功率器件测试,图像传感器测试和射频测试等。用户可以根据特定的测试需求来组合不同的测试模块,将T2000配置成完备的SoC器件测试方案、RF测试方案、CMOS图像测试方案、大功率器件测试方案以及IGBT测试方案。


V9300系列。V93000 Smart Scale,可满足从最简单的模拟/数字芯片到最复杂的SoC产品中所有的性能测试需求,用户可以在成本和性能之间找到最符合自己需要的组合方案。该平台按配置不同可分为A、C、S、L四个等级,所有结构板组和软件均可互相兼容。除了具有可扩展性、可升级性和灵活性等特点,V9300还具有最低的测试成本。其中,V93000-A和V93000-C配置以其极高的性价比,解决了低端应用中的成本控制问题。总体而言,V93000 Smart Scale是市场上多功能、高性能、低成本的测试设备的标杆。


此外,为了紧随5G无线通信技术的发展,公司还推出了新款Wave Scale系列测试板卡,该系列包括V93000 Wave Scale RF及V93000 Wave Scale MX 测试板卡设计,这两款测试板卡可实现高并行,多芯片同测及芯片内并行测试。对于如今的射频半导体器件而言,该系列将从根本上降低测试成本,并缩短产品进入市场的时间,同时为未来5G芯片的测试开辟出一条新的路径。


LCD驱动芯片测试系统:


T6300系列。T6391测试系统,主要用于测试新一代显示驱动集成电路(DDI)及这些集成电路中用于控制高分辨率LCD面板的嵌入式功能。该系统可应对新一代DDI市场中的三大趋势——显示器驱动设备上的管脚数目不断增加、接口速度不断加快,以及多种功能高度集成。T6391测试机具有三大优势。


第一,它是目前市场上唯一有能力测试整合在显示驱动IC中的触控传感器功能与电源管理I(PMIC)功能的测试平台;


第二,T6391测试系统的高速总线可实现高产出测试,可并行测试多达32个DDI;第三,它能够适应拥有多达3584个管脚数目的高分辨率DDI,故其完全可以测试目前市场上管脚数量最多的LCD,包括全高清(Full HD),QHD和4K显示器等。截至2016财年,公司LCD驱动芯片测试系统出货数超过1500台,市场占有率领先。


模拟/混合信号/传感器IC测试系统:


EVA100系列。EVA100是爱德万测试新进推出的低成本集成电路测试平台,适合测试低管脚数的模拟、混合信号及传感器产品,例如电源IC、放大器、传感器,音频编解码IC(Audio Codec)等。这款测试平台采用可扩展的架构设计,能灵活执行多种测量功能。操作界面非常直观,使用者不必具备高级编程能力即可操作,能同时进行多功能测试,是中小型IC设计公司测试设备的首选。


此外,EVA100系统在工程研发和量产测试中采用相同的测试程序,有助于用户在其业务运营的全过程中建立标准化的测试环境。EVA100使半导体制造商无需投入时间和精力对来自不同系统的测试数据进行关联性分析,有助于大幅缩短产品的上市时间。


(2)机电一体化系统


机电一体化系统包括分选机、设备接口、扫描电镜测量/成像系统以及电子束刻蚀系统。分选机和设备接口等外围设备的销量情况与测试系统销量密切相关。纳米技术业务则为公司带来了新的利润增长点。


分选机。分选机是在后道成品测试环节中与测试机配合使用的机器。分选机在测试过程中会像机械手一样把芯片传送到指定测试位置,然后通过电缆接受测试机的控制,在测试结束后分选机会自动根据测试结果对被测试芯片进行标记、分选、收料或编带,从而对芯片进行高效的测试。根据分选对象的不同,公司分选机产品分为适用于存储器的分选机和适用于非存储器的分选机。


设备接口。由于当今半导体芯片趋向于高速,高密度发展,同时客户对芯片测试精度,可靠性及生产率方面的要求不断提高,设备接口的重要性也与日俱。与此同时,诸如全速测试,内建自测以及高电压、高速测试等新兴技术,对芯片测试领域带来了新的挑战与改变。应对这一趋势,公司不断提高自身芯片测试接口设计能力,发展出了一系列新的接口产品和解决方案,包括探针卡、IC测试座、交换置具等,以满足日益增长的不同的市场需求。


电子束刻蚀系统。电子束刻蚀是一种无需使用掩膜而直接在基板上蚀刻纳米级电路图的技术。公司该系列产品包括F7000、F5113和F3000。10纳米级电子束刻蚀系统F7000支持包括掩膜、晶圆、纳米压印模板等不同材料、不同尺寸和不同性质的基底,可应用于先进大规模集成电路、半导体器件加工、微纳光子学、微机电系统和其他纳米工艺。它在小批量状况下具备成本优势,具有出色的分辨率和吞吐量。


扫描电镜测量/成像系统。该系列包括E3310晶圆多维影像测量扫描电镜、E3640光罩多维影像测量扫描电镜以及E5610光罩缺陷检测扫描电子显微镜。E3640光罩多维影像测量扫描电镜拥有市场上最佳的图样缺陷检测能力,并可为标准光罩、极紫外光光罩与纳米压印模板等应用带来高产量;E3310晶圆多维影像测量扫描电镜可以测量晶圆的图案关键尺寸、高度、侧壁角和缺陷三维观测,实现晶圆三维测量和成像;E5610光罩缺陷检测扫描电子显微镜拥有高度稳定、全自动的影像撷取功能,不仅可检测光罩基材中超细微缺陷,还能加以分类。E5610的缺陷检验功能精确性高且产能效率高,将能提升下一代光罩产品品质,缩短制造周期。


(3)服务、支持与新兴业务领域


在服务与支持方面,公司致力于为客户提供全方面的解决方案,主要包括为客户提供设备安装、维护以及租赁服务。此外,近年来公司还积极切入新兴业务领域,为无法通过现有技术解决的测试提供创新的解决方案。



2010年4月公司推出可广泛用于医药、化学、食品等领域样品分析的太赫兹光谱分析/成像系统,此后又相继在云测试服务、无线通讯的系统级测试、固态硬盘系统级测试、无限数据记录器以及光声显微镜等领域拓展了新的业务和服务。自2009财年以来,公司该项业务的收入稳步增长,2016财年营业收入达295亿日元,占总收入的18.92%。



从半导体测试设备销售额的角度来说,公司是无可置疑的行业龙头。近7年来,公司测试设备收入均为行业第一,高于另一龙头泰瑞达。从细分市场而言,目前公司在测试机市场的主要竞争对手有泰瑞达、科利登、UNITEST以及美国国家仪器(NI)等,分选机市场的主要竞争对手有科休、科利登、爱普生,探针台市场的主要竞争对手有东京精密、东京电子、SEMES等。随着竞争的加剧和并购浪潮的掀起,半导体测试设备市场的集中度逐步提升。根据SEMI及Bloomverg数据统计,2006年,爱德万、泰瑞达这两家公司的市场份额为46.6%,而2016年该比例已提升至76.7%。




二、因势择市,拾级而上


2.1 成长历史回顾:循行业发展,顺势而为


从公司推出产品的时间线来看,公司的发展可以划分为1950-1970年的起步电子测量仪器阶段、1970-1980年的初涉半导体测试领域阶段、1980-2000年领军存储器测试机阶段和2000年-至今的存储器与SoC测试机双管齐下阶段。每一个阶段的产品特点均与时代需求紧密相关。



公司的诞生起源于日本电子产业的高速发展。二战后,日本综合国力大幅下降,为了尽快走出危机的泥潭,日本政府采取了积极的经济政策和稳健的发展战略。其中,电子产业成为日本的战略性产业之一。在政府的大力扶持下,上世纪50-70年代成为了日本电子产业高速发展的时期,这无疑也带动了日本国内对于电子仪表需求的大幅增长。顺应这一趋势,公司于1954年成立并相继推出了微型安培表、电子计数器、静电计、数字万用表、通用计数器以及频谱分析仪等产品,其中很多产品荣膺“首台日本制造”、“全球性能最佳”、“十大新产品”等美誉。


尔后随着日本半导体产业的崛起,公司的成长历程便自此与全球半导体产业紧密相连,其成长史堪称是一部全球半导体产业发展史。回顾半导体产业驱动力的变化,大致可分为四个阶段,分别是1950-1970年由军工和原始计算机带动的初创发展期、1970-1980年基于家电的快速发展期、1980-2000年基于PC的民用发展期和21世纪以来的基于消费电子的成熟期。爱德万则牢牢把握住了半导体产业驱动力变化所带来的机遇,调整业务布局并通过强大的技术实力掌控着测试设备的主要市场,成为全球最大的半导体测试设备供应商。


公司初涉半导体测试领域的契机来自于日本国内半导体产业的崛起。20世纪70世纪初,日本半导体产业整体落后美国十年以上。不同于美国军工带动半导体产业发展,日本作为二战战败国,不得发展军事项目,故其转而利用家电市场兴起而带动的半导体需求,快速切入半导体市场。同时日本政府开始实施具有里程碑意义的,超大规模集成电路的共同组合技术创新行动项目(VLSI)。


正是在这一契机下,公司应日本机械振兴协会的要求研发日本第一台10MHz IC测试系统,随后成功发布日本首台LSI测试系统t -320/ 20(1972年)、动态机械手(1975年)以及存储器测试机T-320/70(1975年)等产品,自此公司正式进军半导体测试设备领域。


公司领军存储器测试机领域来源于对半导体产业驱动力转变的提前把握。80年代半导体产业从家电进入PC时代,随后整个半导体市场基本围绕PC发展,特别是存储器。PC的崛起催生了DRAM的大量需求。此时日本凭借在家电时代的技术积累和出色的生产管理能力,实现DRAM的大规模量产,迅速取代美国成为DRAM主要供应国。


凭借对全球半导体产业需求变化敏锐的嗅觉和处于产业转移中心的区位优势,爱德万抢先布局存储器测试领域,于1976年推出了全球首台DRAM测试机T310/31,并于1980年形成一套测试速度完备(20MHZ到100MHZ)的存储器测试机系列产品。公司长期在存储器测试机领域占领绝对优势,市场份额遥遥领先。


公司进入SoC测试设备市场源于21世纪以来SoC芯片的快速发展。进入新世纪以来,互联网大范围推广。同时,苹果推出智能手机、谷歌推出安卓系统,移动通讯进入爆发期,迅速取代PC成为新的驱动力。不同于台式电脑,人们对智能手机等消费类电子产品提出了轻薄短小、多功能和低功耗等新要求。


在20世纪90年代中期诞生的SoC技术满足了人们这一需求,反过来对于消费类电子产品日益增长的需求也促使着SoC芯片产业的发展。而SoC芯片的快速发展也带来了对SoC测试设备的大量需求,SoC测试设备逐渐成为自动测试设备市场新的增长驱动力。爱德万紧跟时代潮流,继泰瑞达、惠瑞捷之后进军SoC测试设备市场。作为后进入者,爱德万凭借其优异的产品性能并加以不断地升级创新,奋起直追,其市场份额逐渐稳步上升。


未雨绸缪,公司仍在积极布局新兴领域。随着云计算、物联网、AI人工智能、5G、VR/AR等领域的兴起,爱德万也正积极地在这些新兴领域进行探索,并率先推出物联网测试方案、5G芯片测试方案、光收发芯片测试方案、SSD测试方案、移动系统测试方案以及云测试服务等,随着公司业务的不断扩张,测试产品线从晶圆、光罩再到系统级测试,已涵盖了整个芯片的生态系统。


2.2 战略布局:迎产业转移,谋全局而动


从半导体三次产业转移维度看,爱德万具有前瞻性的战略布局,完成了从崛起到海外扩张的成长过程。



第一次产业转移是1970s末期美国向日本的转移,公司作为日本本土电子测量仪器厂商及时地抓住了千载难逢的历史机遇,在上世纪70年代初期跨足半导体测试设备制造领域。正是基于前瞻性的技术研发,使得公司能够充分受益于日本半导体产业在1980s的崛起,凭借市场份额成为世界领先的半导体测试设备供应商。


第二次产业转移是1990s初期日本向韩国、台湾、新加坡的转移,针对这一趋势,公司对则已提前于1986年在韩国、新加坡建立子公司,于1990年在台湾建立子公司,将业务拓展至未来的产业中心。而这一极富预见性的布局也提前巩固了公司在这几个地区的市场地位,如今台湾、韩国两地仍是公司前两大销售收入来源地。


第三次产业转移是2000s以来产业向中国大陆的转移。中国大陆凭借低廉的劳动力成本和强大的电子产品消费能力等优势,逐渐成为半导体市场增长的新引擎。但是在中国市场受到聚焦之前,爱德万就以其敏锐的目光抢先谋篇布局。1993年公司在北京建立事务所,1995年在上海成立子公司,1996年建立北京、上海、苏州三地支持服务体系,1997年在苏州成立子公司,这一系列的布局意味着开启了公司进军中国市场的新篇章。而近年来公司在中国大陆的销售额也是稳步上升,逐渐缩小与日本、美国等地区销售额的差距,在2013财年成为仅次于台湾、韩国两地的第三大销售市场。


流动的市场,永恒的赢家。回顾半导体产业发展史,不难发现,每一次产业转移都会孕育出全新的市场。唯有跟上市场转移的脚步,富有预见性地调整全球战略布局,方能充分利用产业转移带来的机遇,并在每个转变的时代都屹立不倒。自1982年在美国新泽西州设立第一个海外子公司以来,公司目前已拥有23个海外子公司,主要分布在美国、欧洲、韩国、台湾、中国、东南亚等地。自2011财年以来,海外市场的营收占比已持续高达近90%,其中台湾、韩国牢牢占据地区销售收入排行榜的前两名。




2.3 存储器领域:从抢占先机到与时俱进


爱德万长期深耕存储器测试机市场,数十年来形成了多项技术优势和丰富的客户资源。在产品性能保持优异的前提下,抢占先机、与时俱进、产品丰富三大因素的叠加奠定了爱德万在存储器测试设备市场长期一枝独秀的地位。根据公司财报,在2000-2014的14个财年里(不包括2009财年),公司在该领域的市场份额均保持在50%以上,其中2004、2005、2007财年这一比例高达70%。



抢占先机,爱德万是最早进入存储器测试机领域的公司。公司最大的竞争对手泰瑞达于1996年才推出第一款存储器测试机Marlin,Nextest于2004年才推出Magnum系列(后被泰瑞达收购,成为其主打存储器测试机系列产品)。而爱德万早在1976年就推出了存储器测试机T-320/70和T310/31,其中T310/31是当时全球唯一的DRAM测试机。


随后公司于1979-1980两年间相继推出存储器测试机T-3370、T-3331和T310/31E,形成了一套测试速度完备(20MHZ到100MHZ)的存储器测试机系列产品,成为当时为数不多的能够提供满足不同测试速度要求的存储机系列产品的公司。而在上世纪80年代,受益于日本汽车产业和全球大型计算机市场的快速发展,DRAM需求剧增,这又随之带来了DRAM测试设备的大量需求。在这一契机下,公司凭借领先而又完备的产品占据了极大的市场份额,成为当时全球DRAM测设设备的主要供应商。


与时俱进,爱德万紧跟技术潮流变化。以DRAM测试设备为例,公司DRAM测试机产品紧跟DRAM技术的演变历程。早期DRAM存在多种规格,大致包含FP DRAM,EDODRAM,RDRAM,以及SDRAM。随着FPRAM、EDODRAM不断达到技术瓶颈,1993年三星推出了SDRAM新一代存储技术。


爱德万则马上于1995年推出新一代存储器测试仪T5581,可用于SDRAM的测试。随着SDRAM由早期的66MHZ发展到133MHZ之后,再次达到技术瓶颈,这时在1995年和1996年分别出现了两种新的技术:RDRAM和DDR RAM。


公司迅速反应,于1997推出了适用于RDRAM的测试机T5591,并于1999年推出适用于DDR RAM的测试机T5585。随后第二代、第三代、第四代DDR RAM于2002、2005和2011年相继问世,公司分别均于当年立即推出适应各代产品的测试机T5593、T5588和T5511,产品开发的响应速度变得更快。



产品丰富,爱德万能够提供市场上最完备的存储器测试设备种类。相比泰瑞达目前仅有Magnum系列的存储器测试设备,爱德万则有T5500、T5300、T5700、HSM、V6000和V5800六个系列的存储器测试机产品。


从测试对象来看,公司产品能够满足几乎所有类型的DRAM、NAND Flash、NOR Flash的前道晶圆测试和后道成品测试的需求;从测试阶段来看,公司既有能满足量产阶段大批量测试需求的测试方案,也会兼顾工程研发初期或小规模量产验证的测试需求。


2.4 SoC领域:依靠技术实现弯道超车


我们从三个方面分析为何爱德万选择进入SoC测试设备市场。


巨大的市场空间。自21世纪以来,SoC随着芯片高度集成的需求与半导体整体技术层次的提升而逐渐成为产业发展的重要趋势。SoC芯片可使系统级产品具有高可靠、实时性、高集成、低功耗等优点,广泛应用于工业控制、航空航天、移动通信、消费类电子、汽车电子、医疗电子设备等领域。随着各种系统级芯片的不断面试,巨大的SoC测试设备市场孕育而生。2016年全球SoC测试设备市场规模已达19.23亿美元,是存储器测试设备市场规模的4倍。


技术壁垒保障盈利能力。与传统芯片不同,SoC芯片将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器集成在单一芯片上,内部结构十分复杂。因此,SoC测试机是与以往传统的单一功能测试机完全不同的产品,在单一平台上实现多功能的全面综合测试且有效控制测试时间其技术难点所在,存在非常高的技术壁垒。由于产品难以复制,客户愿意支付更高的溢价购买设备,因而保障了公司的盈利能力。



市场波动更小。公司已有的优势市场—存储器测试设备市场波动性较大,这是因为存储器是一个周期性极强的产业,强于半导体产业整体周期性。下游需求的周期波动、市场份额集中的格局、产品的标准化属性导致存储器行业历史上容易出现大幅的波动。相比而言,SoC芯片的应用范围更广泛,且标准化程度低,故SoC测试设备市场波动性更小。公司布局SoC测试市场能在一定程度上减弱因存储器测试市场剧烈波动带来的风险,平衡的产品系列使公司在面临半导体行业周期性衰退阶段时仍能获得较为稳定的收入。



由于进入时间、客户分布以及客户黏性三方面的因素,使得爱德万想要在SoC测试设备领域拔得头筹面临着极大的挑战。


从进入市场时间角度来看,爱德万晚于泰瑞达、惠瑞捷等公司。泰瑞达于1997率先发布其第一款SoC测试系统Catalyst、随后又发布针对低成本消费类SoC测试平台J750和针对高性能SoC的测试平台Tiger。惠瑞捷则在1999年推出了能够满足SoC、SIP和高速存储器测试需求的V9300。而爱德万于21世纪初才陆续推出SoC测试系统T6673、T6577等产品。


从客户分布角度来看,初期SoC测试的客户基础基本上在美国,有利于泰瑞达等美国公司抢占先机并发挥本土服务商优势,比如更好地理解和掌握客户个性需求,并提供更加快捷高效技术支持和售后服务。爱德万作为日本厂商则不具备这一地域优势。


从客户黏性角度看,考虑到产品质量和系统兼容性,客户一般不会轻易更换设备供应商,市场订单具有黏性。因此,在泰瑞达和惠瑞捷已获得大部分市场订单的情况下,爱德万的市场份额增长十分缓慢,在2000-2003财年的市场份额均只能维持在10%左右。


虽然困难重重,但爱德万直面挑战迎难而上。通过率先推出开放式架构的SoC测试设备和收购SoC测试设备龙头惠睿捷两个里程碑式的决定使其在该领域后来者居上。近年来公司逐步缩小与SoC测试设备龙头泰瑞达的差距,市占率已稳定在40%左右。


弯道超车,爱德万率先推出全球首个开放式架构的SoC测试设备T2000。随着SoC芯片的多样化、复杂化,其对测试系统提出了更多新的要求。比如,如何满足由SoC所提出的与日俱增的多变的测试功能;如何解决伴随着测试系统功能扩充而导致的测试成本增加;如何避免由于愈来愈短的SoC研发周期而招致的原测试系统功能废退。针对这些问题,以各种单体测试模块为基础的开放式体系结构的理念应运而生。


公司在2003年率先推出全球首个真正实现开放式架构的测试系统T2000,通过切换不同的模块可使客户拥有灵活的配置,从而实现测试不同芯片的功能。同时,T2000不仅能满足客户当前的需求,更能延伸至未来的测试需求,其能使客户用最小的投资,最短的时间来实现新产品的量产化,并推向市场。致力于降低综合测试成本的T2000的推出使得爱德万在SoC测试设备领域的市场份额大幅上升,从2003财年的11.3%迅速上升至2004财年的16.8%。


如虎添翼,爱德万通过收购惠睿捷将全球最成功的高性能测试系统V9300纳入自身产品体系。自惠睿捷在1999年推出V9300平台后的12年以来,交付使用的数量超过2500台,当之无愧地成为业界最为成功的高性能SoC测试系统。完成收购后,爱德万又在原平台基础上推出了新一代V9300 Smart Scale机台,成为凝聚爱德万和惠瑞捷强大测试技术的最新测试系统。


同时,公司将V9300从主打高端市场拓展延伸至低端市场,实现了低成本与高性能的完美结合,其可延伸性及拓展性极大地延长了测试机的使用周期。V9300的加入,使得爱德万在SoC测试设备领域的市场份额实现了历史性的突破,市占率从2010财年的18%一举提升至2011财年的47%。




三、周期波动,何以抵御


半导体行业属于投资周期性行业。一般来说,平均4-5年一个周期。设备厂商的业绩表现尤其依赖下游的投资规模。在行业上行期间,多数公司均能分享投资红利,而在行业下行期间的逆境中,方能彰显龙头公司的英雄本色。爱德万作为半导体测试设备的领军企业,也曾历经数次投资低迷的寒冬期,但总能屹立不倒并日益强大。爱德万之所以能够在市场波动期泰然处之,得益于其危机时期的重组、有效成功的并购和长期的内生技术研发。

 

3.1 投资冲击,龙头也非一帆风顺


半导体资本支出与半导体行业整体景气程度密切相关。当市场不景气时,制造厂商通常会削减资本支出。通常而言在市场迅速衰落的时期,相比半导体销售额,半导体制造商的资本支出下降速度更快;而当半导体市场复苏趋势明显时,制造厂商则会扩大产能,增加资本支出增加。过去34年来(1983-2016年),半导体产业曾经6次出现资本支出连续1~2年的衰退期,分别是1985-1986年、1992年、1997-1998年、2001-2002年、2008-2009年以及2012-2013年。


值得注意的是,除了2012-2013年,其余每次半导体产业资本支出呈现衰退之后的两年之内,就会出现连续两年复合增速在30%以上的大幅成长。除了2010年,衰退之后第二年的资本支出增速,往往比第一年更强劲,这是因为大多数半导体制造商在市场恢复初期仍旧延续相对保守的策略,等到至少看到3~4季的业务运作良好成果之后,才会再一次大幅提高资本支出。


对自动化测试设备的需求与半导体制造商生产的芯片数量和其资本支出决定密切相关。作为测试设备企业,爱德万自21世纪以来随半导体市场波动历经三次重大危机。分别是2000-2001年的互联网泡沫破裂、2008-2009年的金融危机以及2011-2012年的欧债危机、美国量化宽松、日本地震等多重事件。


随着互联网泡沫破裂,PC行业销售水平和通信基础设施投资持续走低,2001年半导体市场呈现低迷态势并逐步加深,全球半导体市场销售额下跌32%。相应地,2001和2002年全球半导体资本支出同比分别下降37%和29%。根据爱德万财报显示,2001财年公司销售额骤降至952.44亿日元,同比下降63.7%,公司经历了自上市以来的首次亏损。


2008、2009年受到金融危机的影响,半导体投资随半导体产业进入萧条期而紧缩,全球半导体资本支出同比分别下降30%和40%。根据爱德万财报显示,2008财年和2009财年公司销售额同比下降58.1%和30.1%,2009财年销售额仅为532亿日元,达到自1992年以来的最低点。同时公司在2008财年经历了历史上最大的亏损,亏损额高达749亿日元。


2011-2012年受欧债危机、美国量化宽松、日本地震及终端电子产品需求下滑影响,半导体销售增速分别下降为0.4%和-2.7%,2012和2013年全球半导体资本支出同比分别下降12%和6%。而2012财年和2013财年公司销售额同比分别下降5.8%和15.8%,经历了自2011-2013连续3个财年的亏损。




3.2 重组改革,加强内部治理


行业下行期间销售下滑的趋势不可避免,优化运营模式和采用“瘦身”策略是抵御危机的重要措施。


在面临上市以来首次亏损时,公司开始在危机中进行彻底的改革。2003年3月公司果断出售了专门从事通用测量仪器研发和制造的子公司,业务结构的重组使公司能够将资源集中于更富有市场前景的半导体测试设备和通信测量设备,并提高资产运营效率。为了能够有效联合各生产过程,提高产品生产效率。


在随后的一年间公司经过多次合并重组,最终将生产电子测量仪器的Advantest Instruments Corporation、生产自动化测试设备的Advanelectron Co., Ltd.以及生产配件的Advanmicrotec Co., Ltd.三个子公司合并为Advantest Manufacturing, Inc一个子公司。


在2009年面临历史上最大的亏损时,公司进一步加强了重组和改革力度。2009年4月,公司将原来生产不同产品的四个制造子公司合并为一个全资子公司,使整个制造过程更加顺畅,大大提高了生产效率。


同时,公司也将原有的四个软件研发子公司合并为一个,达到了促进资源整合、提高运营效率和提升客户满意度的目的。在2010年7月,公司又进一步合并了Advantest Manufacturing, Inc.和Advantest Customer Support Corporation两家子公司,使研发、制造、销售以及售后维护服务与客户需求能够保持紧密一致,并加强供应链管理以追求更大的商业效率。

 

3.3 外延扩张,收购谋求多元布局


由于半导体测试设备通常较昂贵,用户选购时除了考虑设备的技术和价格等因素,还会对设备及其供应商进行风险评估,如技术开发的可持续性、供应商的技术支持和服务水平等。故在测试设备行业,规模较大的企业才能更好抵御风险并立足于不败之地。因此,近年来半导体测试设备市场的并购愈演愈烈,各大厂商竞相扩大规模,整合优势资源以发展壮大。


自21世纪以来,爱德万相继收购了亚洲电子公司的半导体测试设备部门、汽车半导体测试厂商Credence Systems GmbH、半导体测试设备供应商惠瑞捷、无线通讯系统级自动测试产品供应商W2BI公司等。


总体而言,爱德万的并购富有针对性,通过收购与自己产品重合度较低、市场互补性强的企业,成为测试设备领域拥有多元产品布局的制造商。其中,最为成功的当属公司和惠瑞捷的联姻,此次收购也改变了ATE市场由爱德万、泰瑞达以及惠瑞捷构成的三足鼎立的旧格局,进入了爱德万、泰瑞达两强争霸的新局面。



惠瑞捷是高性能数字、复杂混合信号及视频系统级芯片测试市场的领导者之一。2005年8月惠瑞捷从安捷伦(前身为安捷伦的半导体测试解决方案事业部)分离出来,独立从事半导体测试业务。次年6月,惠瑞捷在纳斯达克上市。


作为全球领先的半导体测试公司,惠瑞捷以三驾马车齐驱半导体测试市场。在中高端SoC市场,惠瑞捷的V9300可用于测试SOC、SIP和高速存储器件,是全球最为成功的高性能测试机台,在其发布的12年时间里交付使用的机台数超过2500台;在高低端的存储器测试市场,有V6000和V9300 HSM覆盖DRAM、闪存以及多芯片封装(MCPs)等存储器件的测试;在低端IC市场,V101专为微控制器和其他成本敏感型集成电路进行测试。


2011年7月4日,公司以每股15美元的交易价取得惠瑞捷的全部流通股,收购总额约11亿美元。次年4月,公司对包括惠瑞捷在内的子公司进行重组。这次目的性并购的成功之处体现在产品与技术的互补、市场的优势互补以及客户类型的互补三方面。


技术和产品的互补性。爱德万擅长于存储器测试领域,惠瑞捷则在SoC测试系统上有明显的优势。2011财年,公司SoC测试设备的收入快速增长至1200.73亿日元,同比增长102.7%,市场份额也由2010财年的18%跃升至2011财年的47%。通过这次强强联合,爱德万将原本在存储器测试领域的优势一举扩展到SoC领域,产品线更加多元化,技术应用更加全面。


值得一提的是,爱德万并非简单地惠瑞捷的设备纳入产品体系,而是在原有产品基础上结合两家公司强大的技术优势,推出性能更佳的产品。以V93000 Smart Scale为例,这是两家公司合并后首次推出的产品,凝聚了爱德万测试和惠瑞捷强大测试技术的最新测试系统,在测试速度、密度、功耗、体积以及成本等方面都比原V9300具备更大的优势。



市场的优势互补。爱德万的业务主要布局在亚洲地区,而惠瑞捷的产品在美国和欧洲有着较大的影响力。收购完成后,公司在美国的销售收入激增至297.42亿日元,在美国的市场份额由2010财年的16%跃升至2011财年的63%;公司在欧洲地区的收入也增长至70.15亿日元,在欧洲的市场份额由2010财年的8%提升至2011财年的40%。


通过此次收购,爱德万得以加速扩大其全球范围的客户基础,使其在美国、欧洲乃至全球的产业竞争力大幅增强。



客户类型的互补性。爱德万的主要客户为垂直整合制造厂商(IDM),而惠瑞捷的服务对象涵盖IC设计厂商(Fabless)、晶圆代工厂商(Foundry)、封装测试厂商(OSAT),且两家公司的主要客户重叠率较低。通过这次并购,爱德万得以扩大客户群,增加客户覆盖面。

 

3.4 持续研发,构筑持续的技术壁垒


爱德万之所以能够持续走在测试设备行业前列,长期的研发创新是其源源不断的内生动力。一方面,随着摩尔定律的不断演进,半导体工业不断突破制造极限,对于半导体设备的升级换代要求极高。换言之,对于半导体设备公司而言,其生产设备的技术水平是其核心竞争力。另一方面,领先的核心技术可以极大的提高产品附加值,带来产品的高溢价,从而提高公司的盈利能力。


注重研发投入。不论是在欣欣向荣的行业上行周期,还是在萧条低迷的下行周期,爱德万始终保持高水平的研发支出,近17个财年年均研发投入达273亿日元,并在日本、美国、德国以及中国建立共计12个研发中心。近年来公司研发人员数已达1500余人,占比高达35%以上。对比其他测试设备公司,爱德万的研发支出始终处于高位。


技术前瞻。作为行业龙头,必须要具备前瞻性目光和为之而进行的技术研发和储备,以技术先驱替代技术追随,唯有如此公司才能提前积聚充足的动力和能量。爱德万恰是一名技术先驱者,充分了解未来的技术趋势并在市场出现强劲的需求之前,积极研发新的技术和产品,引领测试技术转型。目前,公司仍在积极地对各个新兴领域进行布局,以迎接下一波潮流。


历经下行周期,仍保持充分研发投入。高技术壁垒带来的不仅是高利润率,还有遭遇投资冲击后重获新生的资本。自21世纪以来,公司经历过三次投资冲击,但仍旧维持20%以上的研发支出,08、09年的研发费用占比甚至超过30%。正因此,凭借其行业领先的技术和创新的新产品,爱德万总能及时化险为夷并获得下一轮高速增长的新动力。


四、投资建议与风险提示


投资建议:随着大陆晶圆厂投资加速,半导体设备需求大幅增加。国内优势企业经多年深耕研发,已经在技术门槛相对较低的测试设备领域取得一定突破,未来将充分受益巨大的国产替代空间。


爱德万的发展模式值得国内半导体测试设备厂商借鉴和学习,我们认为主要包括两个层面的逻辑:(1)自身成长的逻辑:前瞻性地调整产品和市场布局,精准把握产业驱动力和产业转移变化带来的机遇,不仅仅是受益于产业投资红利,更多要发挥企业的产品红利;(2)抵御外部投资冲击的逻辑:主要依靠内生的持续研发获得源源不断的技术壁垒和增长动力,此外通过外延扩张内部重组改革等综合措施度过行业投资低迷期。我们建议重点关注国内半导体测试设备企业中,注重研发创新,技术领先,未来核心竞争力持续强化的企业,当前上市公司中,正在切入半导体检测领域的企业包括精测电子、长川科技等。


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。



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