Live Kỷ nguyên vươn mình: Tổng quan về ngành công nghiệp bán dẫn

Tổng quan về công nghệ và thị trường cho các nhà cung cấp thiết bị vốn bán dẫn
Ngành thiết bị vốn bán dẫn (semicap) là một trong những ngành quan trọng nhất trên hành tinh và là ngành không được nhiều người ưa chuộng (ngoài ASML). Ngành này có một số lợi thế về mặt cấu trúc dẫn đến các đặc điểm đầu tư hấp dẫn đối với các nhà đầu tư dài hạn, tập trung vào chất lượng: lợi thế cạnh tranh sâu sắc, sự khác biệt về mặt kỹ thuật, lợi nhuận trên vốn cao và lượng tiền mặt trả cho cổ đông cao.

Đối với những ai đã đọc tác phẩm của tôi trong một thời gian dài, các bạn biết rằng tôi chịu ảnh hưởng rất lớn từ trường phái đầu tư giá trị. Một trong những niềm tin của tôi là việc tìm kiếm các công ty công nghệ chất lượng cao nhất với lợi thế cạnh tranh sâu sắc sẽ mang lại hiệu suất vượt trội theo thời gian.

Các công ty bán vốn hóa lớn có một số lợi thế cạnh tranh sâu sắc nhất về công nghệ, dẫn đến việc họ hoạt động trong các công ty độc quyền hoặc độc quyền nhóm. Rủi ro chính là tính chu kỳ, mối quan tâm về địa chính trị và sự nghiêm ngặt trong phân tích liên quan đến việc điều tra hai biến số đó. Ngành công nghiệp này không dành cho những người thiếu niềm tin.

Mục tiêu của tôi cho bài viết này là cung cấp một phần giới thiệu về quy trình sản xuất chất bán dẫn, thị trường bán vốn hóa và các xu hướng trong ngành này. Sau đó, tôi sẽ đi sâu hơn vào từng công ty trong các bài viết sau.

Tôi sẽ cấu trúc bài viết như sau:

1. Bối cảnh của ngành công nghiệp bán dẫn
2. Tổng quan về quy trình sản xuất chất bán dẫn
3. Tổng quan về thị trường Semicap
4. Suy nghĩ cuối cùng về Không gian

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: công nghệ semicap cực kỳ phức tạp. Tôi không cho rằng mình là chuyên gia về công nghệ này, chỉ là một sinh viên trong lĩnh vực này. Hai trong số những nguồn tài nguyên tốt nhất để đọc thêm là SemiAnalysis và Fabricated Knowledge (bạn có thể thoải mái thêm những nguồn khác vào phần bình luận).

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm x2: Tôi ngưỡng mộ lợi thế cạnh tranh của các công ty bán vốn hóa và tôi nghĩ một số công ty là những doanh nghiệp tuyệt vời. Điều đó không có nghĩa là chúng luôn là khoản đầu tư tuyệt vời (tức là định giá). Bài viết này chủ yếu là tích cực đối với các doanh nghiệp bán vốn hóa lớn, nhưng mọi người nên tự mình thẩm định về định giá.

1. Bối cảnh về thị trường bán dẫn​

Ngành công nghiệp bán dẫn cuối cùng được thúc đẩy bởi sự tăng trưởng chung của thị trường chất bán dẫn.

Các biến số khác trong đó bao gồm nhu cầu về chip, số lượng chip được sản xuất và độ phức tạp của những chip đó. Chúng ta có thể thấy giá trị chảy qua hệ sinh thái như thế nào tại đây:



Mô hình tinh thần cho ngành công nghiệp bán dẫn
Các công ty không có nhà máy như Nvidia hoặc AMD sẽ thiết kế chip của họ và hợp tác với các xưởng đúc như TSMC/Samsung để sản xuất chúng. Các nhà sản xuất thiết bị tích hợp (IDM) sẽ sản xuất chip của riêng họ tại các nhà máy của họ.

Các nhà máy sản xuất cần mua thiết bị siêu chuyên dụng cho từng giai đoạn của quy trình sản xuất và tùy chỉnh chúng cho phù hợp với loại chất bán dẫn cụ thể đang được sản xuất.

Đây là một bài viết tuyệt vời về quá trình đó diễn ra như thế nào.

Điều này dẫn đến việc sản xuất năm loại chip chính: CPU, GPU, bộ nhớ, analog và ASIC. Sau đây là phần giới thiệu về chất bán dẫn để hiểu rõ hơn.

Quy mô thị trường tương đối có thể được tìm thấy tại đây (lưu ý rằng Memory đã bị nghiền nát hoàn toàn vào năm ngoái nhưng thường là thị trường lớn thứ hai):



WSTS: https://www.wsts.org/76/Recent-News-Release
Cũng quan trọng khi phân tích ngành theo thị trường cuối. Hai thị trường lớn nhất cho chất bán dẫn là thiết bị (điện thoại thông minh/máy tính) và trung tâm dữ liệu. Ngoài ra, chip công nghiệp, ô tô và truyền thông là những thị trường lớn. Đối với các nút tiên tiến, TSMC cho chúng ta biết doanh thu đến từ đâu:



Phân tích doanh thu của TSMC (HPC = Máy tính hiệu suất cao như GPU, DCE = Thiết bị điện tử tiêu dùng kỹ thuật số như TV thông minh)
Kết nối những điểm này lại với nhau, ngành công nghiệp bán dẫn được thúc đẩy bởi nhu cầu tính toán của người dùng cuối, dẫn đến nhu cầu về chip, dẫn đến nhu cầu về xưởng đúc, cuối cùng dẫn đến CapEx được chi cho các nhà cung cấp bán dẫn. Một lưu ý khác là độ phức tạp và sự thay đổi của chip cũng giúp ích cho các công ty bán dẫn vì chip càng phức tạp thì càng cần nhiều bước/thiết bị để sản xuất.

---

A Primer on Semiconductor Capital Equipment

Overview of technology and markets for the semiconductor capital equipment providers

www.generativevalue.com

​

2. Tổng quan về Semicap và quy trình sản xuất chất bán dẫn​

Các công ty thiết bị bán dẫn cung cấp các thiết bị cần thiết để sản xuất, thử nghiệm và đóng gói chất bán dẫn.

Trong bối cảnh này, năm công ty bán vốn hóa lớn tạo ra tỷ lệ lớn doanh thu của ngành: ASML, Applied Materials, Lam Research, KLA và Tokyo Electron.

Sản xuất chất bán dẫn​

Để hiểu được ngành công nghiệp này, chúng ta phải phân tích quy trình sản xuất chất bán dẫn.

Tôi thích phép so sánh về tòa nhà chọc trời từ Fabricated Knowledge. Bạn xây dựng từng con chip một: thiết kế, xây dựng, loại bỏ những gì bạn không cần, hoàn thiện tầng đó và xây dựng tầng tiếp theo.

Ở cấp độ cao hơn, đồ họa này từ ASML rất hữu ích để xem quá trình này:



Nguồn.
Các bước sau đây được lặp lại cho đến khi lớp cơ sở của chất bán dẫn hoàn thành:

1. Lắng đọng: Vật liệu được lắng đọng lên tấm wafer, với các đặc điểm cụ thể dựa trên mục đích của bước đó.
2. Lớp phủ: Tấm wafer được phủ một lớp vật liệu nhạy sáng gọi là chất cản quang.
3. In thạch bản: Chất cản quang được tiếp xúc với ánh sáng, chiếu qua một lưới ngắm, in một hoa văn cụ thể trên tấm wafer.
4. Khắc: Tấm wafer được nung và tráng (giống như phim). Sau đó, khắc loại bỏ các vùng cần thiết để cung cấp các đặc điểm mong muốn.
5. Cấy ion: Các ion dương hoặc âm có thể được “bắn phá” vào tấm wafer để cung cấp các tính chất điện cụ thể.
6. Vệ sinh và đánh bóng: Các tấm wafer sẽ được vệ sinh thường xuyên để loại bỏ mọi chất gây ô nhiễm tiềm ẩn. Một quy trình gọi là đánh bóng cơ học hóa học sau đó sẽ “đánh bóng” tấm wafer để nó sẵn sàng cho một lớp vật liệu khác

Điều này sẽ tạo ra một tấm wafer có bóng bán dẫn, tụ điện, MOSFET, hệ thống dây điện và các tính chất điện khác.

Các lớp đầu tiên của quá trình này được gọi là “quan trọng”, trong đó các bóng bán dẫn có các đặc điểm nhỏ nhất, các lớp ở giữa được gọi là “bán quan trọng” và các lớp cuối cùng là “không quan trọng”. Điều này rất quan trọng vì các lớp quan trọng đòi hỏi những cỗ máy phức tạp nhất, nhưng các lớp sau thì có thể không.

Trong suốt quá trình này, máy móc và tấm wafer sẽ được kiểm tra thường xuyên để tìm lỗi. Quá trình này được gọi là đo lường; nếu phát hiện lỗi, lỗi sẽ được kiểm tra để tìm nguyên nhân gốc rễ. Những công cụ này được coi là phần "kiểm soát quy trình" của semicap.

Kết quả cuối cùng là một con chip trông như thế này:



Nguồn: https://www.semiconductor-digest.co...at-the-vlsi-symposia-in-june-include-intel-4/
Tấm wafer trông như thế này:



Công dụng của tấm wafer silicon mỏng
Sau khi wafer này hoàn thành, nó cần được đóng gói hoặc cắt thành từng khuôn riêng lẻ và gắn vào đế. Một phân khúc khác của bao bì được gọi là bao bì tiên tiến bao gồm các kỹ thuật đóng gói trước khi cắt khuôn và đóng gói nhiều chip vào một đế. Điều này (cụ thể là một kỹ thuật được gọi là CoWoS) đã trở thành nút thắt cổ chai đối với TSMC trong các nút tiên tiến. Khi CEO của TSMC được hỏi về CoWoS trong cuộc gọi thu nhập quý trước, đây là câu trả lời của ông:

“Tôi cũng đã cố gắng đạt được sự cân bằng cung cầu, nhưng hiện tại tôi không thể. Nhu cầu quá cao. Tôi phải làm việc rất chăm chỉ để đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Chúng tôi tiếp tục tăng. Tôi hy vọng vào một thời điểm nào đó trong năm 2025 hoặc 2026, tôi có thể đạt được sự cân bằng.”

Bấm để mở rộng...

Mục tiêu chung của bao bì tiên tiến là kết nối các chất bán dẫn theo cách cải thiện hiệu suất mà không cần bóng bán dẫn nhỏ hơn. “Chiplets” là cốt lõi của phong trào này.

Cuối cùng, chip sẽ trải qua quá trình thử nghiệm và đóng gói. Theo truyền thống, việc này được giao cho các công ty lắp ráp và thử nghiệm thuê ngoài (OSAT); tuy nhiên, khi quá trình đóng gói trở nên phức tạp hơn, các nhà máy đã đưa ngày càng nhiều chức năng này vào trong công ty.

Tóm tắt về sản xuất chip

Chất bán dẫn được tạo ra bằng cách phủ các lớp vật liệu lên các tấm wafer, chiếu các thiết kế lên các tấm wafer đó, khắc các thành phần không cần thiết và đánh bóng các tấm wafer. Mỗi chất bán dẫn tiên tiến sẽ cần hơn 1000 bước trước khi sẵn sàng để đóng gói.

Chỉ một số ít công ty trên thế giới cung cấp thiết bị cần thiết để hoàn tất quy trình này, chúng ta sẽ thảo luận về điều này sau.

3. Tổng quan về thị trường Semicap​

Đối với mỗi kỹ thuật được liệt kê ở trên, một số công cụ chuyên dụng hơn sẽ hoàn thành các bước đó. Ví dụ, lắng đọng bao gồm lắng đọng hơi vật lý, lắng đọng hơi hóa học, lắng đọng điện hóa và lắng đọng lớp nguyên tử.

Với những điều đã nói ở trên, ASML, Applied Materials, Lam Research, KLA và Tokyo Electron là những công ty dẫn đầu thị trường trong hầu hết các danh mục này (trừ một số ngoại lệ như Atomic Layer Deposition). Chúng ta có thể hình dung thế mạnh của họ ở đây:

Top 5 công ty bán vốn hóa​

Mỗi nhà cung cấp Thiết bị chế tạo wafer (WFE) lớn đều nắm giữ độc quyền hoặc độc quyền nhóm trong các ngành dọc cụ thể. Xem thị phần tại đây (được đăng vào năm 2023 nhưng không có thay đổi lớn nào xảy ra):



Nguồn.

1. ASML (Vốn hóa thị trường khoảng 350 tỷ đô la)​

Dẫn đầu thị trường về in thạch bản, độc quyền về máy móc tiên tiến. Phần lớn, họ chịu trách nhiệm thúc đẩy định luật Moore và giảm kích thước bóng bán dẫn trong thập kỷ qua.

2. Vật liệu ứng dụng (Vốn hóa thị trường khoảng 174 tỷ đô la)​

Nhà cung cấp thiết bị “làm tất cả” nổi tiếng nhất về lắng đọng nhưng cũng dẫn đầu về CMP, Ion Implant và thiết bị đóng gói tiên tiến. Vị trí đáng nể trong lĩnh vực khắc và đo lường. AMAT cung cấp danh mục đầu tư rộng nhất trong ngành và tiếp thị chiến lược “fab in a fab”.

3. Lam Research (Vốn hóa thị trường khoảng 120 tỷ đô la)​

Được biết đến nhiều nhất là nhà cung cấp khắc và là người hỗ trợ chính cho việc dọc hóa chip bộ nhớ. Họ cũng được coi là người hưởng lợi từ việc dọc hóa chip logic:

Bình luận từ CFO của họ tại đây: “Khi tôi xem xét sự tiến hóa của kiến trúc trong hầu hết các ngành công nghiệp, mọi thứ đang diễn ra theo chiều thứ ba. Đó chủ yếu là những gì Lam Research làm cho ngành công nghiệp, phải không? Khi mọi thứ chuyển sang 3D, giống như NAND đã làm cách đây một thập kỷ, thị trường có thể tiếp cận của chúng tôi đã tăng gấp đôi đối với wafer.”

4. KLA Corp (Vốn hóa thị trường khoảng 103 tỷ đô la)​

Gã khổng lồ kiểm soát quy trình với hơn 50% thị phần trong lĩnh vực đo lường và kiểm tra. Họ phân tích các tấm wafer để tìm lỗi ở mỗi giai đoạn của quy trình sản xuất. Sau đó, họ tổng hợp dữ liệu đó để phân tích lỗi phát sinh từ đâu, cho phép xưởng đúc giải quyết các vấn đề đó và tăng cường sử dụng. Hoạt động kinh doanh của họ được thúc đẩy bởi sự phức tạp của chip, các nhà máy mới đang tăng tốc, nhiều thiết kế mới bắt đầu (như chip tùy chỉnh) và nhu cầu chip thị trường cuối khi các công ty cần tối đa hóa việc sử dụng.

5. Tokyo Electron (Vốn hóa thị trường khoảng 90 tỷ đô la)​

Một nhà cung cấp thiết bị “làm tất cả mọi thứ” khác. Vị thế mạnh nhất của họ là trong lĩnh vực tráng phủ, nơi họ gần như độc quyền. Chúng ta có thể thấy thị phần của họ trên các ngành dọc tại đây:

Họ phân tích chi tiết hơn về vị trí của mình tại đây:



Để cung cấp thêm bối cảnh, chúng ta có thể xem doanh thu và vốn hóa thị trường theo thời gian bên dưới.



Doanh thu Semicap theo thời gian


Vốn hóa thị trường Semicap theo thời gian
Ngành công nghiệp này đã mang lại lợi nhuận đặc biệt trong thập kỷ qua và dữ liệu này không bao gồm cổ tức và mua lại cổ phiếu mà một công ty như AMAT đạt trung bình ~5% một năm. Một số công ty bán vốn hóa cũng đã cam kết trả lại 80-100% FCF cho các cổ đông dưới hình thức cổ tức và mua lại.

Đây chủ yếu là một điều tích cực, nhưng nó cũng cho thấy có sự suy giảm cơ hội tái đầu tư vốn với tỷ lệ lợi nhuận cao. Như Warren Buffett đã nói,

"Doanh nghiệp tốt nhất để sở hữu là doanh nghiệp có thể sử dụng lượng vốn gia tăng lớn với tỷ lệ lợi nhuận rất cao trong thời gian dài."

Bấm để mở rộng...

Ngành công nghiệp này đã chứng kiến mức độ hợp nhất và đầu tư trong thập kỷ qua dẫn đến lợi nhuận không thể tin được; tôi không rõ họ có thể đạt được mức lợi nhuận đó trong thập kỷ tới như thế nào. Những doanh nghiệp này có nhiều khả năng là các doanh nghiệp tăng trưởng chậm hơn, theo chu kỳ và mang lại nhiều tiền mặt cho các cổ đông.

Dữ liệu ngành​

Hai điểm dữ liệu bổ sung quan trọng đối với từng công ty vốn hóa nhỏ:

1. Cường độ vốn chung của ngành
2. Cường độ vốn của mỗi bán vốn theo chiều dọc

Cường độ vốn của ngành so với tổng doanh thu bán dẫn là một trong những động lực thúc đẩy tăng trưởng trong thập kỷ qua. Theo truyền thống, ngành này chiếm 10-13% doanh thu bán dẫn; hiện tại, con số này là 15-16%. Giám đốc tài chính của Lam có bình luận thẳng thắn nhất mà tôi từng nghe về lĩnh vực này:

“Được rồi, nếu doanh thu bán phần là 1 nghìn tỷ đô la, thì WFE là gì? Nếu tôi thành thật với bạn, tôi không biết chắc. Tuy nhiên, cường độ vốn đang tăng lên. Khi tôi xem xét chi phí của các tấm wafer tiên tiến nhất hiện nay trong cả NAND, DRAM, trong xưởng đúc và logic, thì chi phí này đang tăng lên trên mỗi tấm wafer. Một số liệu lập kế hoạch hoặc một số liệu suy nghĩ có thể không phải là vô lý khi nghĩ đến 15% doanh thu, có thể cao hơn, có thể thấp hơn một chút, phần lớn không quan trọng.”

Bấm để mở rộng...

Đối với các nhà máy sản xuất hàng đầu, chúng ta có thể thấy cường độ vốn của WFE tại đây:



Nguồn.
Trong semicap, SemiAnalysis có một biểu đồ tuyệt vời làm nổi bật quy mô chung của từng ngành dọc tại đây:



Nguồn.
Tất nhiên, có nhiều công ty mà tôi không đề cập đến. ASM là công ty dẫn đầu thị trường về lắng đọng lớp nguyên tử, BESI là một công ty quan trọng trong lĩnh vực đóng gói tiên tiến, Entegris cung cấp hóa chất và bộ lọc cho các nhà máy. Mỗi công ty đều là một công ty quan trọng trong hệ sinh thái. Chúng ta có thể thấy tất cả các công ty đó cùng nhau ở đây:



Tóm lại phần này, ngành này do 5 công ty thống trị. Thành công của họ chủ yếu được thúc đẩy bởi sự tăng trưởng chung của ngành bán dẫn, cường độ vốn ngày càng tăng của semicap và sự tiếp xúc của từng công ty với các điểm uốn cong về kiến trúc trong bán dẫn.

4. Một số suy nghĩ cuối cùng dành cho các nhà đầu tư​

Tôi thường kết thúc những bài viết này bằng suy nghĩ của mình về ngành này (tôi có thể làm điều đó một cách đơn giản: Tôi tin tưởng vào lĩnh vực này trong dài hạn, nhưng cần có biên độ an toàn do những khó khăn trong phân tích).

Thay vào đó, tôi sẽ thảo luận về những biến số chính mà tôi cho là sẽ định hình ngành công nghiệp trong thập kỷ tới.

1. Thị trường bán dẫn đang phát triển

Đầu tiên và quan trọng nhất, nhu cầu về điện toán phải tăng lên. Các ứng dụng và nhu cầu mới về điện toán phải phát sinh. Điều đó, đến lượt nó, thúc đẩy số lượng và độ phức tạp của chất bán dẫn được sản xuất. Sau đó, điều này thúc đẩy chi phí vốn bán dẫn, chi phí sản xuất và mua bán vốn.

1. Cường độ vốn bán vốn tăng trưởng hoặc ổn định

Cốt lõi của câu hỏi này là vai trò của các công ty bán dẫn trong việc thúc đẩy cải thiện hiệu suất. In thạch bản là một biến số quyết định thúc đẩy chất bán dẫn tiến lên trong thập kỷ qua. Thiết bị thúc đẩy những thay đổi công nghệ này sẽ thấy được lợi ích lớn nhất.

1. Các công ty bán vốn hóa đang điều hướng mối đe dọa từ Trung Quốc

Sự tập trung doanh thu, sự cạnh tranh của Trung Quốc và các quy định của chính phủ đều gây ra mối đe dọa cho các công ty bán vốn hóa. Sẽ tiếp tục phức tạp khi điều hướng mê cung này trong tương lai gần.

1. Các công ty bán vốn đang điều hướng quá trình xây dựng cơ sở hạ tầng hiện tại.

Ngành công nghiệp này luôn mang tính chu kỳ và chất bán dẫn đang chứng kiến làn sóng nhu cầu ngay lúc này. Ngành công nghiệp này phải điều hướng quá trình xây dựng cơ sở hạ tầng hiện tại để không kéo dài sự tăng trưởng trong 5-7 năm tới.

Lưu ý cuối cùng là đây là ngành công nghiệp theo chu kỳ, đòi hỏi các nhà đầu tư phải phân tích chặt chẽ hơn và giá mua cũng quan trọng hơn; tính kiên nhẫn là rất quan trọng.

Kế hoạch của tôi là đề cập đến ASML, AMAT, KLA và Lam Research trong các bài viết sau.

Bán dẫn cái Lồn,lo điện nước mà đủ đi,thổ dù còn khát nước mà lo bán dẫn

Không bài Tàu thì không theo bán dẫn được mô

Tao có từng ngồi vs 1 ô tiến sĩ bên Taiwan làm cho 1 vendor của Tsmc bảo bên VN cũng hay dẫn sinh viên sang thăm quan nhà máy lắm. Còn để đánh giá thì chắc chỉ khả thi làm thiết kế, có cl làm đc các công đoạn phức tạp khác

XxZEUSxX:

Tao có từng ngồi vs 1 ô tiến sĩ bên Taiwan làm cho 1 vendor của Tsmc bảo bên VN cũng hay dẫn sinh viên sang thăm quan nhà máy lắm. Còn để đánh giá thì chắc chỉ khả thi làm thiết kế, có cl làm đc các công đoạn phức tạp khác

Bấm để mở rộng...

VN ôm được mảng đóng gói kiểm thử cũng đủ ngon rồi

@con cóc:

Bán dẫn cái lồn,lo điện nước mà đủ đi,thổ dù còn khát nước mà lo bán dẫn

Bấm để mở rộng...

Kế hoạch doanh thu Chip 100 tỷ đô của Vedan, tao chỉ biết cười