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Artificial Intelligence (AI) Chip Manufacturing
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The Next AI Chip Shortage May Be the Machines That Make HBM
247Wallst· 2026-11-10 23:26
文章核心观点 - 半导体行业AI投资周期此前主要通过英伟达、美光、SK海力士等处理器与存储供应商的收入增长来评估,但HBM(高带宽内存)产能扩张正在创造第二重投资机会,即负责制造日益复杂存储设备的半导体设备制造商 [1] - HBM制造与传统DRAM的区别在于其制造要求远超在硅晶圆上制造存储单元,多颗DRAM裸片需经过减薄、TSV垂直互连、堆叠、键合和检测等多道工序,每道额外工序都带来设备需求、加工成本和潜在良率损失 [2] - HBM制造创造两个设备需求来源:一是传统产能扩张,存储制造商增加晶圆加工和先进封装产能以满足AI需求;二是制造复杂度提升, successive generations of HBM需要更复杂的沉积、刻蚀、键合和过程控制技术 [3] - 核心问题在于这究竟是半导体资本支出的又一轮周期性增长,还是由日益苛刻的存储制造工艺驱动的更持续性设备支出扩张,日本和韩国设备制造商的近期财报提供了投资周期正延伸至美国最大晶圆制造设备公司之外的证据 [5] 美国上市HBM设备公司分析 - 美国上市的主要投资机会集中在Lam Research、KLA、Applied Materials和Camtek,这些公司参与HBM制造的不同阶段,形成设备支出、收入增长与盈利能力之间的不同关系 [6] - Lam Research主要通过刻蚀、沉积和晶圆清洗技术定位,HBM制造需要连接堆叠DRAM裸片的TSV结构,其制造涉及深硅刻蚀和薄膜沉积,公司同时受益于传统DRAM制造投资 [7] - Lam Research公布2026年9月季度收入82.2亿美元,同比增长54.4%,环比增长22%,GAAP营业利润率达到40.0%,高于上一季度的37.4%和去年同期的34.4%,公司将其环比收入增长归因于代工和存储客户的强劲需求,而非仅HBM [8] - KLA通过半导体检测、量测和过程控制提供不同投资机会,随着HBM制造商增加堆叠高度并缩小互连尺寸,制造缺陷代价更高,因为一个组件的故障可能降低整个存储堆叠的良率 [9] - KLA的检测和量测技术涉及关键尺寸、表面缺陷和工艺变化,其机会不仅限于额外加工的晶圆数量,因为更复杂的制造工艺可能需要额外的测量和检测步骤 [10] - Lam直接受益于刻蚀和沉积设备支出增加,而KLA受益于制造日益复杂器件相关的过程控制需求,这两个需求来源可能以不同速度增长,即使服务于相同的半导体制造商 [11] - Applied Materials参与多项HBM相关制造工艺,包括沉积、化学机械平坦化和先进互连技术,其设备涉及TSV制造、晶圆表面准备等步骤 [12] - Applied于2026年10月26日宣布协议将其在BE Semiconductor Industries(BESI)的持股增至约20%的流通股,BESI制造先进半导体组装设备,包括混合键合技术 [13] - 该投资扩展了始于2020年的战略关系,为Applied提供下一代半导体封装的额外敞口,约20%的持股为目标数字而非已完成交易,仍需满足监管要求 [14] - Applied投资BESI具有战略意义,因为随着半导体制造商追求更细互连间距和更先进芯片堆叠,混合键合可能日益重要,但该投资也引入财务考量,Applied正将资本投入一家未来增长部分取决于混合键合采用时机和经济性的专业设备制造商 [15] - Camtek提供更集中的先进封装检测和量测敞口,其设备涉及日益复杂半导体封装相关的制造缺陷和尺寸测量要求 [16] - Camtek 9月季度收入约1.61亿美元,同比增长28%,公司预计2027年收入超过8亿美元,而2026年预计约5.95亿美元,隐含增长率约35%,大幅高于更广泛半导体设备市场的增速 [17] - 与Lam、KLA和Applied不同,Camtek收入基数小得多且更集中于先进封装检测,随着先进封装投资扩张,这提供更强百分比收入增长潜力,但也增加对客户支出决策和设备认证时间表的敏感性 [19] - 表1显示主要HBM相关设备公司最新季度收入:Lam Research 2026年9月季度82.2亿美元同比增长54.4%,KLA 41.4亿美元同比增长28.9%,Applied Materials 2026年7月季度91.2亿美元同比增长25.0%,Camtek 1.61亿美元同比增长28.0% [20] 日本TOWA订单增长 - 日本半导体设备制造商TOWA公布2026年7-9月季度订单329.7亿日元,较2025年同期增长125.8%,季度销售额增长14.1%至175.3亿日元,大幅低于订单增长 [21] - TOWA订单销售比达到约1.88,意味着季度新订单接近公司确认收入的两倍,尽管订单不会立即转化为出货,但该比率表明客户承诺增长快于当前设备交付 [22] - TOWA将截至2027年3月财年的收入预测从640亿日元上调至710亿日元,上调幅度10.9%,营业利润预测从102.4亿日元上调至131.5亿日元,上调28.4% [23] - 两个增长率之间的差异尤为重要,额外70亿日元预计收入伴随29.1亿日元额外营业利润,隐含增量营业利润率41.6%,表明设备销售增长带来显著经营杠杆 [24] - TOWA财务披露将AI和数据中心投资扩张(包括HBM)确定为重要需求驱动因素,公司也服务于其他半导体封装应用,因此订单增长不应完全归因于HBM,但结果证明更广泛先进封装设备市场正经历大量投资活动 [25] 韩国Wonik IPS存储设备投资 - Wonik IPS总部位于韩国平泽,制造用于DRAM、NAND和其他半导体应用的半导体加工设备,产品包括等离子增强化学气相沉积、原子层沉积和热处理系统 [27] - 与提供下游半导体封装敞口的TOWA不同,Wonik IPS主要参与前道晶圆加工,其财务表现提供存储制造商如何在半导体制造流程中分配资本的额外指示 [28] - Wonik IPS公布2026年第三季度初步收入约3378亿韩元,同比增长25.8%,营业利润约667亿韩元,同比增长142.0%,营业利润率约19.7% [29] - 公司半导体设备业务占收入大部分,半导体设备销售额从第二季度1896亿韩元增至第三季度3066亿韩元,环比增长61.7% [30] - 年度预测同样值得注意,半导体设备收入预计从2025年7073亿韩元增至2026年10492亿韩元和2027年14080亿韩元,两年累计增长99.1% [31] - 表2显示Wonik IPS半导体设备收入2026年预计增长48.3%,2027年再增34.2%,显示设备收入预计从2025年2026亿韩元降至2026年1233亿韩元后于2027年恢复至1781亿韩元 [33] - 收入结构变化显著,半导体设备2025年占Wonik IPS总收入的77.7%,预计2026年占89.5%、2027年占88.8% [33] - 这些数据表明半导体制造投资而非显示设备需求是公司预期增长的驱动力,但Wonik IPS供应传统DRAM和NAND制造以及HBM相关应用的设备,财务预测代表更广泛存储投资周期而非HBM设备支出的直接预测 [34] - 与TOWA的对比尤为相关,Wonik IPS正经历与前道制造相关的更强半导体设备销售,而TOWA获得大幅更高的下游封装设备订单,两者共同表明存储投资正在半导体制造的多个阶段扩张 [35] 全球HBM设备供应链 - HBM投资机会不限于美国设备制造商,日本、韩国和欧洲供应商在晶圆减薄、键合、成型和其他先进封装工艺中占据重要位置 [36] - 表3列出全球主要设备制造商及其HBM相关设备敞口:Lam Research(美国弗里蒙特)涉及TSV刻蚀、沉积、清洗;KLA(美国米尔皮塔斯)涉及检测、量测、过程控制;Applied Materials(美国圣克拉拉)涉及沉积、CMP、先进键合及增持BESI至约20%;Camtek(以色列)涉及先进封装检测和量测;Wonik IPS(韩国平泽)涉及PECVD、ALD、热处理;TOWA(日本京都)涉及成型、封装;Hanmi Semiconductor(韩国仁川)涉及热压键合;DISCO(日本东京)涉及研磨、减薄、切割;BESI(荷兰Duiven)涉及混合键合、先进组装 [37] - 设备供应商的分布也说明为何增加HBM生产并非同等惠及所有制造商,向更先进存储结构的过渡可能增加对特定技术的需求,而不会在所有设备类别中产生成比例支出增长 [38] - 例如更高HBM堆叠数量增加裸片减薄和键合的重要性,更小互连尺寸对检测、量测和表面准备提出额外要求,前道DRAM产能扩张则惠及供应刻蚀、沉积和热处理系统的设备制造商 [39] - 机会取决于正在扩张或升级的制造工艺,而非仅仅是生产的HBM器件数量 [40] 混合键合技术转型 - 最重要的技术转型之一涉及未来HBM制造中混合键合的潜在采用 [41] - 当前HBM生产主要使用成熟键合工艺连接垂直堆叠的DRAM裸片,这些工艺支持了日益复杂HBM器件的商业生产,但更高堆叠数量和更小互连尺寸在封装厚度、电气性能和制造良率方面带来额外挑战 [42] - 混合键合通过直接键合制备表面(包括铜-铜连接)实现更细间距互连,可减少对传统微凸点的依赖并支持更先进半导体集成 [43] - 混合键合引入自身制造挑战,工艺需要异常平坦和清洁的表面、精确对准以及对键合缺陷的严格控制,这些要求可能增加表面准备、量测、检测和专用键合设备的支出 [44] - 这为供应混合键合所需技术的公司创造机会,但商业采用时机仍不确定,设备成本、制造良率和工艺认证要求将影响存储制造商从成熟键合技术过渡的速度 [45] - Applied Materials计划增持BESI为这一技术转型提供战略连接,BESI开发先进键合和组装设备,Applied供应与表面准备和半导体互连形成相关的材料工程技术 [46] - 投资者应区分当前设备收入与混合键合相关的前瞻性需求,现有热压键合设备继续支持商业HBM生产,而混合键合的更广泛采用取决于未来制造要求和经济考量 [47] - 两种技术可能长期共存,特别是如果不同HBM配置需要不同键合方法 [48] 设备需求可能超越当前HBM产能扩张 - HBM制造的财务影响超出当前存储产能扩张,随着半导体制造商推出更复杂存储器件,可能需要额外支出来升级现有设备、提高制造良率和认证新工艺 [49] - 这与传统半导体产能扩张的重要区别在于,存储制造商可通过增加晶圆加工产能提高产量,但制造更先进HBM器件可能还需要新设备,即使现有晶圆产能充足 [50] - 然而制造复杂度增加并不保证设备支出成比例上升,设备吞吐量、工艺集成和制造良率的改善可减少所需额外系统数量,如果存储价格走弱或AI基础设施投资增长慢于预期,制造商也可能推迟设备采购 [51] - 这一区别对2027年和2028年展望尤为相关,存储制造商正响应强劲需求扩张产能,但新设施和设备安装最终可能增加可用供应,如果HBM产能增长快于需求,由此产生的存储价格压力可能使制造商放缓资本支出 [52] - 因此设备投资周期不应被视为独立于更广泛半导体市场,HBM制造复杂度可支持额外设备支出,但不会消除存储供应、定价、盈利能力和资本投资之间的传统关系 [53] 投资要点总结 - HBM制造扩张正在整个半导体设备行业产生可衡量的财务收益,TOWA季度订单增长125.8%和Wonik IPS 2025至2027年半导体设备收入预计增长99.1%证明先进封装和前道晶圆制造的投资都在加速,机会不仅限于键合设备,还延伸至刻蚀、沉积、晶圆减薄、检测和量测 [54] - 美国上市主要设备制造商中,KLA提供过程控制技术与日益苛刻半导体制造要求的引人注目组合,Lam Research更直接参与DRAM晶圆制造和TSV加工并获得强劲近期收入增长和营业利润率扩张支撑,Applied Materials参与多项制造工艺且计划增持BESI提供混合键合额外敞口,Camtek提供更集中的先进封装检测机会,管理层预计2027年收入增长约35% [55] - 更广泛的结论是HBM正在改变半导体资本支出的构成,日益复杂的存储器件需要额外制造能力,为那些技术能提高加工精度、互连密度和生产良率的设备制造商创造机会,对投资者而言最佳受益公司不一定是HBM产能扩张敞口最大的,而是那些随着存储制造通过 successive technology generations 推进其设备仍不可或缺的公司 [57]