對於台股投資人而言，要掌握台股動態，觀察美股的走勢非常重要。
為何這麼說？台灣主要的產業都是外銷全世界，而美國是台灣最大外銷對象之一，台、美產業連動相當緊密，要了解台股公司就必須理解美國市場，要了解美股公司也無法忽略台灣供應鏈。無論投資台股或美股，從來就不是「台股歸台股，美股歸美股」，這也是財報狗決定協助投資人分析美股企業的主因。
台美股的關係密切，「護國神山」台積電就是最好的例子。作為全球半導體指標型企業，台積電不只最大客戶來自於美股的蘋果(AAPL)、高通(QCOM)，連重要設備也都向美股廠商採購。因此，台積電與半導體設備美股之間的緊密關係，是最適合做為台股、美股連動的範例。
半導體設備：台積電的競爭優勢基礎
就在今年4月，台積電在法人說明會中宣布，今年預計購買設備廠房的預算金額，將由原本的 270 億美元調高至 300 億美元。這麼大的天文數字，其中的 7~8 成都花在購買半導體設備，廠房興建只佔約 2 成而已
事實上，不只是台積電，國外的巨頭三星、英特爾 (INTC)、美光 (MU) 的預算規劃也與台積電相去不遠，7、8成都拿來購買半導體設備。半導體設備是什麼仙丹妙藥，讓這些科技巨擘每年都不惜花鉅款搶購？
晶圓製造為資本密集產業，昂貴的設備添購築起高進入門檻
生產晶圓，最講究的莫過於精密度。台積電最先進製程的線寬僅5奈米，大約是人類頭髮的萬分之一，單憑人力無法完成，擴大產能的唯一辦法就是購買大量設備，方能同時達成夠高的精密度、夠大的產能。
然而半導體設備製造門檻高，單價非常昂貴。以 EUV 曝光機為例，一台要價近 30 億元台幣，一般公司根本負擔不起。昂貴的半導體設備使得晶圓製造產業有大者恆大的現象，資金不足的中小企業難以和這些有錢的大廠競爭。
半導體設備是晶圓製造技術領先的關鍵因素
對台積電這樣的晶圓製造業者而言，購買半導體設備也是在技術上領先對手的重要手段。舉例來說，當晶圓製程走到 5 奈米以下，必須仰賴極紫外光 EUV 曝光機，才能實現高效率的量產，但 EUV 曝光機生產難度極高，目前全球只有艾司摩爾 (ASML) 可以量產，每年產量有限，誰先搶到 EUV 機台，就有可能在製程技術上領先對手。
由於台積電、三星、英特爾等大廠都有入股投資 ASML，故 EUV 曝光機通常會優先供應給這三家公司，這也是為什麼現階段只有台積電、三星兩家公司俱備 5 奈米量產的門票，其他晶圓製造公司在 10 奈米以下製程都無法與這三家公司匹敵。
競爭力強大的五大半導體設備巨頭
雖然全球晶圓製造第一大廠台積電是台灣公司，但重要的半導體設備公司並不在台灣，而是以美國、日本業者為主。去年（2020）全球半導體設備產業產值約 712 億美元，其中前五大公司就佔了其中 71％ ，這五大公司在整體半導體設備的市占率如下：
- 應用材料 (AMAT)：美國公司，年營收 172 億美元，市占率約 19％
- 艾司摩爾 (ASML)：荷蘭公司，年營收 160 億美元，市占率約 18％
- 東京威力科創：日本公司，年營收 127 億美元，市占率約 14％
- 科林研發 (LRCX)：美國公司，年營收 120 億美元，市占率約 14％
- 科磊 (KLAC)：美國公司，年營收 61 億美元，市占率約 6.5％
若根據製程環節區分，半導體設備可以再細分為五大類，每一類設備都被單一公司寡佔：
- 薄膜沈積設備：佔整體產值約 18％，應用材料 (AMAT)市占率高達 58％
- 曝光設備：佔整體產值約 23％，艾司摩爾 (ASML)市占率高達 70％
- 蝕刻設備：佔整體產值約 22％，科林研發 (LRCX)市佔率超過 50％
- 化學機械研磨設備：佔整體產值約 13％，應用材料 (AMAT)市占率高達 50％
- 檢測設備：佔整體產值約 13％，科磊 (KLAC)市占率高達 52％
為何每一類設備生產，都只有單一公司獨大呢？可以歸納為三大原因：
半導體設備技術門檻極高
每一種半導體設備技術突破，都仰賴多種不同基礎科學的研發整合。以EUV曝光機為例，廠商必須同時對光、電、化學、機械等領域有深入理解與研發能力，耗時15到20年才能達到量產的水準。
由於每種半導體設備的技術門檻都很高，必然只有少數業者具備關鍵生產技術，大量技術專利被既有業者把持，技術突破難度高，少數業者寡佔大部分市占率
半導體設備資金要求極高
由於每一種半導體設備研發必須對光、電、化學、機械等領域有深入理解與研發能力，每個領域都需要投入大量人力與資金研發，這導致半導體設備資金門檻極高。以應用材料為例，每年光是研發費用就達到 600 億台幣，比台灣 95% 上市櫃公司的年營收還高。由於每一種設備研發的資金門檻都很高，自然很難有單一公司有這麼多資金可以投入所有設備的研發，大部分公司只專注少數類別的設備研發和生產。
轉換成本高，一旦採用某家公司設備後，客戶不會隨意更換供應者
由於半導體設備非標準產品，而且部分解決方案甚至會有客製化成分，所以客戶一旦採用特定廠商設備，能理解其產品規格的通常也只有該廠商，後續維修、組件的替換能都依賴原本廠商支援。
由此可知，對業者來說，更換設備供應商的風險過高，所以都會傾向與既有業者持續採購。美國、日本的半導體發展較早，兩地業者的技術、資本、客戶轉換成本有明顯的領先優勢，才有現在關鍵半導體設備由美、日業者寡佔的局面。
半導體設備未來 5～10 年的成長性依然值得期待
台積電在過去 10 年獲利亮眼，這些半導體設備業者的營運表現也不遑多讓。截至今年 5 月 4 日，台積電營收十年內增加2.2倍，以還原權息來看股價漲了 11倍；同期間，這些設備廠商的表現如下：
- 艾司摩爾 (ASML)營收增加1.67倍，股價漲 12.6倍
- 科林研發 (LRCX) 營收十年內增加3倍，股價漲 11倍
- 應用材料 (AMAT) 營收增加0.8倍，股價漲 8.8倍
- 科磊 (KLAC) 營收增加1.45倍，股價漲 6.9 倍
這些業者過去表現優異，但未來表現還能這麼好嗎？就我們的觀點：在未來 5～10 年內，半導體設備產業的營運成長力道依然值得關注。我們下面分別從中期和長期角度來分析其營運成長性。
中期趨勢：地緣政治風險升溫，半導體自主化刺激設備採購需求
未來 5 年，估計中、美兩大強國的競爭態勢將會持續，並對半導體設備產業影響重大，加速歐美「半導體自主化」的腳步。
半導體自主化是什麼？原本基於成本考量，美、歐將晶圓製造委外交給台灣、南韓、中國代工，這種「歐美設計、亞洲代工」的模式已運作了30年，如今西方國家卻想重新將晶圓拉回自己國內生產。
為何有這種現象？這是因為隨著中美競爭越來越激烈，歐美除了怕中國崛起外，也越來越擔心位於中國旁邊的台灣和南韓的安危。以晶圓代工來說，台灣這個蕞爾小島就強佔全球產值的65％，韓國佔18％，兩者合計逾八成，萬一中、美爆發衝突，且不慎讓台、韓被捲入，全球可能有多達 6～7 成電子產品無法生產。
於是，2020 下半年開始，美國發起了一系列政策，企圖改變半導體供應鏈偏重於亞洲的局面：
- 去年下半年在美國壓力下，台積電宣布前往美國亞利桑那州太陽城設廠，預計資本額 35 億美元，2023年正式裝機試產5奈米、2024年量產
- 去年下半年，美國國會首先提出兩項補助國內半導體生產的法案
- 今年1月，國會通過 《2021國防授權法案》，授權聯邦政府對美國本土半導體製造及相關研發投資祭出獎勵措施
- 今年3月，新任美國總統拜登提出第二輪大基建財政刺激方案，其中包含 1000 億和半導體自主化相關的補助措施
誠如上述，晶圓製造的 7~8 成投資都花在半導體設備，所以這些半導體製造業者拿到鉅額的政府補助後，相關設備業者成為「躺著賺」的最大受惠者。
長期利多：晶片微縮難度持續提升，市場對半導體設備依賴度續增
觀察半導體設備龍頭業者的近 20 年營收後，會發現一項有趣的共同點：這些業者 2015 年後的營收成長性，遠遠高於2001～2015年的表現。這是為什麼？
若要提升晶片效能，必須仰賴晶片尺寸縮小，亦即把電晶體愈做愈小，讓相同面積的晶片可以塞進更多電晶體運算單位，提升每單位面積的預算效能，但隨著製程進入 28 奈米後難度大幅提高。為了克服瓶頸，晶片製造廠商發展出下列技術：
- 垂直堆疊：如果一層樓只能 10 個人住，100 層樓就可以增加 100 倍共 1000 人居住。晶片垂直堆疊概念也差不多，單位面積不變下，晶片垂直堆疊層數愈多，可容納電晶體數量也就愈多。每增加一層堆疊，製程程序步驟就會等比增加，每個程序的設備需求量自然等比提升。目前NAND Flash 晶片容量升級，主要仰賴就是垂直堆疊技術，隨著 NAND Flash 需求暴增，垂直堆疊層數每年持續成長，對半導體設備需求有增無減。
- 多重曝光：透過曝光次數增加，使電晶體尺寸得以再進一步縮小。從 28～10 奈米製程微縮，靠的是二次、三次、甚至四次曝光達成，但每多一次曝光，相關製程程序（薄膜沈積、蝕刻、擴散、研磨、清洗、檢測）就等比增加。多重曝光目前主要使用在為 Logic IC、DRAM 的先進製程，隨著 Logic IC、DRAM 需求穩定成長，也帶動近 8 年半導體設備需求。
所以，無論是多重曝光、垂直堆疊，都讓晶圓製造程序增加，展望未來 10 年，以 DUV/EUV 曝光搭配多重曝光、垂直堆疊的混合手段，估計仍將是製程微縮的主流手段，市場對曝光、蝕刻、薄膜沉積等半導體設備之需求將持續暢旺。
總結
前面我們聊了許多對於台積電和半導體設備業者的觀點，可以總結如下：
- 台積電的競爭力，很大部分來自半導體設備業者的支援
- 五大半導體設備巨頭：應用材料 (AMAT) 、艾司摩爾 (ASML)、東京威力科創、科林研發 (LRCX) 、科磊 (KLAC) 在半導體設備的不同領域獨霸一方，具備強大競爭優勢
- 歐美半導體自主化政策，將刺激未來 5 年半導體設備採購需求增加，這使得半導體設備龍頭未來 5～10 年成長性值得期待，是不錯的長期投資標的
- 晶片微縮難度持續提升，將刺激未來 10 年對先進但昂貴的曝光、蝕刻、薄膜沉積設備採購需求增加，這使得半導體設備龍頭未來 5~10 年成長性值得期待，是不錯的長期投資標的
不過這些半導體設備公司的目前股價是高或低？要追蹤這些半導體設備公司營運變化，應該關心哪些重點資訊？這些內容我們將在下一篇文章說明。最後，如果想了解這些美股半導體設備龍頭財務表現，可以到下面連結進一步查詢
作者：財報狗
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