Обзор рынка полупроводников и производителей оборудования для их создания

Сегодня один смартфон обладает гораздо большей вычислительной мощностью, чем компьютеры, использовавшиеся НАСА для высадки человека на Луну во время миссии «Аполлон-11» в 1969 году. В одном типичном полупроводниковом чипе содержится столько же транзисторов, сколько камней в Великой пирамиде в Гизе, а общее количество ежедневно используемых чипов во всем мире превысило 100 миллиардов.

О сегменте полупроводников

Полупроводники обладают уникальной способностью действовать как изолятор в зависимости от факторов окружающей среды: температуры, света, электрического тока или даже электрического поля. Эта уникальная особенность делает полупроводники ключевым элементом современных технологий. Без полупроводников смартфоны, компьютеры, медицинское диагностическое или хирургическое оборудование и многие другие вычислительные устройства просто не существовали бы. Эти компоненты оказывают значительное влияние на привычный образ жизни людей и цепочку поставок вычислительной и электронной продукции.

Кроме этого, постоянный прогресс в полупроводниковой промышленности дает возможность развиваться новым технологиям в других различных отраслях: виртуальной и дополненной реальности, интернете вещей, автоматизации устройств и процессов, робототехники, искусственному интеллекту и автономному управлению транспортными средствами.

Отраслевые тенденции

Производители полупроводников — они же чипмейкеры — обычно организуют свою деятельность вокруг двух основных производственных процессов: проектирования и производства. Компании, не имеющие собственных полупроводниковых мощностей и сосредоточенные исключительно на проектировании, называются Fables-компаниями, а сосредоточенные только на производстве — Foundry-компаниями. В свою очередь те чипмейкеры, которые занимаются и проектированием, и производством, называются интегрированными производителями, или IDM. Первые компании проектируют чипы и размещают заказы на их производство у Foundry-компаний, которые связаны контрактными обязательствами не использовать технические решения заказчиков для себя или других чипмейкеров.

Подобное разделение специализаций имеет свои преимущества. Fables-компании не требуют больших оборотных средств и получают высокую гибкость и скорость внедрения инноваций. В то же время контрактные производители формируют пул заказов на пять и более лет вперед. Имея гарантированные контракты со всех регионов мира, Foundry-производители могут себе позволить инвестировать десятки миллиардов долларов в развитие производственных мощностей и постоянное улучшение технического процесса. Это недоступно большому количеству фрагментированных Fables-компаний.

Примеры Fables-компаний — NVIDIA и AMD, самые крупные в мире контрактные производители (Foundry) — TSMC, Samsung и Globalfoundries. Последняя контролируется инвестиционным подразделением Абу-Даби и компанией United Microelectronics. По оценкам, 91% контрактного бизнеса по производству чипов приходится на Азию, в основном на два региона: Тайвань и Южную Корею. Именно там расположены TSMC и Samsung.

TSMC является бесспорным лидером с точки зрения масштаба, сложности и охвата. Компания ежегодно выпускает миллионы пластин для крупных клиентов практически во всех отраслях полупроводниковой промышленности. Тайваньская компания потратила более трех десятилетий на совершенствование производства, что позволило ей стать технологическим лидером в этой сфере.

Классическим интегрированным производителем является американская компания Intel. Из-за смешанной модели производства полупроводников она имеет большую инертность как в проектировании и разработке инноваций, так и в обновлении производственных мощностей и развитии технологического процесса. Кроме этого, к числу интегрированных производителей относят Samsung, поскольку, помимо услуг контрактного производства, компания также проектирует и выпускает чипы для своих потребностей и под своим брендом.

Емкость и потребности рынка

Дефицит полупроводников, возникший в 2020 году, показал, что отсутствие одного критически важного чипа, часто стоящего не более нескольких долларов, может помешать продаже устройства стоимостью в десятки тысяч долларов. Согласно анализу компании Deloitte, нехватка микросхем за последние два года привела к недополучению доходов более чем на $500 млрд во всем мире. При этом на автомобильную промышленность пришелся основной удар стоимостью более $210 млрд только в 2021 году.

Активное развитие гибридных и электрифицированных автомобилей с высокой степенью автоматизации привело к тому, что среднее количество чипов в современном транспортном средстве увеличилось в пять раз по сравнению с частично автоматизированными автомобилями. Их количество продолжит увеличиваться и в будущем. Кроме этого, повсеместное внедрение и масштабирование технологий искусственного интеллекта (AI), интернета вещей (IoT) и машинного обучения (ML) продолжат открывать и масштабировать новые возможности для развития рынка полупроводников. Одним из амбассадоров этого сегмента является компания Micron Technology. Компания уже вывела на рынок память большой емкости и многочиповые пакеты для обучения искусственного интеллекта. Они используются во встроенных или облачных устройствах, а также на периферийных и мобильных.

Большинство новых изобретений Micron Technology оснащены системой на едином кристалле (SoC), что обеспечивает высокий уровень интеграции. Это электронная схема, выполняющая функции целого устройства, например компьютера. Она размещается на одной интегральной схеме на единой кристаллической пластине. SoC объединяет процессоры, память, радиочастотные приемопередатчики, датчики, управление питанием и прочие компоненты в одном устройстве. Это повышает энергоэффективность и безопасность работы, а также обеспечивает высокий уровень интеграции. Благодаря лидерству в скорости разработки и вывода инновационной памяти на рынок Micron Technology может обеспечить более высокие темпы роста выручки, чем прогнозируемые среднеотраслевые 5% в годовом исчислении.

Борьба с дефицитом полупроводников

Несмотря на позитивные прогнозы роста полупроводниковой промышленности в целом, 2023-й и последующие годы не станут повторением периода острого дефицита полупроводников 2020–2021 гг. Серьезность и продолжительность дефицита чипов, равно как и его экономические последствия, в последующие годы станут менее заметными благодаря увеличению предложения за счет ввода в эксплуатацию новых фабрик.

При этом основное внимание уделяется увеличению производственных мощностей для создания наиболее совершенных полупроводниковых узлов. Ожидается, что в 2022–2023 гг. совокупная мощность линий на основе технического процесса ниже 10 нанометров увеличится примерно на 24%, а емкость выпуска этих чипов превысит 64% мирового производства всех микросхем. Производственная мощность промежуточного техпроцесса — от 14 нм до 45 нм — возрастет на 14–15%, а техпроцесса от 65 нм и выше — на 9–10%. Как минимум это существенно сократит текущий дефицит и позволит «запустить» мировую промышленность на полную мощность.

Кроме этого, начавшийся в 2021 году цикл проектирования и создания новых полупроводниковых мощностей обеспечит ввод в эксплуатацию первых фабрик к 2024 году и продолжится вплоть до 2026–2027 гг. Заложенные в бюджет капитальные затраты только TSMC, Intel и Samsung Electronics составят более $200 млрд в период с 2021 по 2023 год и около $500 млрд — к 2027 году. С учетом инвестиционных проектов нескольких десятков других производителей конечные суммы капитальных вложений в полупроводниковую отрасль могут измеряться триллионом долларов в период до 2027 года.

Краткосрочный прогноз отрасли

Ожидается, что по итогу 2022 года мировой объем производства полупроводниковых чипов увеличится на 10% и превысит 600 млрд. Полупроводники по-прежнему будут иметь критически важное значение для всех отраслей промышленности. Это обусловлено увеличением содержания полупроводников во всех устройствах — от автомобилей до бытовой техники и заводов в дополнение к телефонам, компьютерам и центрам обработки данных.

Проблемы с нехваткой и цепочкой поставок чипов останутся актуальными и в первой половине будущего года на фоне высокого спроса. Сроки поставки некоторых заказанных сегодня компонентов растянутся до конца 2023 года.

При этом темпы роста критичности чипов для всей мировой промышленности не просто сохранятся, а даже ускорятся. Эта тенденция обусловлена двумя факторами:

• увеличением количества чипов в каждом современном устройстве;
• расширением численности и номенклатуры оснащаемых полупроводниками устройств — от акустических колонок и чайника до умной розетки и смарт-меток на каждой коробке на складе.

Долгосрочный прогноз отрасли

Помимо общих тенденций увеличения количества используемых полупроводников, на развитие полупроводниковой промышленности огромное влияние оказывает тренд на «локализацию» их производства. Сегодня только шесть стран производят и поставляют чипы на мировые рынки: Китай, Тайвань, Япония, Южная Корея, Германия и США.

Протекционистская политика государств, геополитическое и военно-техническое соперничество, а также санкционные войны используются последними пятью странами в качестве оружия. Это связано с тем, что ограничения на поставку полупроводников негативно сказываются на электронной и автомобильной промышленности остальных стран мира. Негативные тенденции активизировали усилия разных стран в области развития и создания собственных полупроводниковых мощностей «на своей земле», вследствие чего они направляют на эти цели десятки миллиардов долларов бюджетных инвестиций.

К примеру, в начале 2022 года президент США утвердил закон об инновациях и конкуренции (USICA), включающий «Акт о чипах», согласно которому американское правительство выделит $52 млрд на развитие отечественного производства полупроводников, исследований и разработок. Аналогичные меры бюджетной поддержки также принимаются на Тайване, в Южной Корее, Сингапуре, Израиле и других странах, однако наибольшая часть новых мощностей будет создана в ближайшие годы в Соединенных Штатах, Китае, Японии и Европе.

По прогнозам McKinsey & Company, маржа EBITDA составит от 25 до 30%. Текущие представители отрасли обеспечат средний рост выручки на 6–10% вплоть до 2030 года. Однако некоторые компании окажутся в лучшем положении, поскольку рост в отдельных подсегментах может варьироваться от 5 до 24%.

Одним из самых быстрорастущих сегментов может стать автомобильный сектор, в котором прогнозируется утроение спроса за счет внедрения автономного вождения и электромобильности. В 2021 году на автомобильную промышленность пришлось всего 8% от общего спроса на полупроводники, а к концу десятилетия этот параметр может составить от 13 до 15%. Исходя из этого, в ближайшие годы на этот сегмент будет приходиться до 20% роста всей полупроводниковой отрасли. Кроме того, согласно отчету Deloitte, к 2030 году совокупная стоимость всей автомобильной электроники, включая дисплеи, навигационные системы и мультимедиа, будет составлять примерно 45% стоимости производства автомобиля.

Прогнозируется, что средняя стоимость полупроводников в легковом автомобиле с электрической трансмиссией к 2030 году может составить около $4000 по сравнению с $500 долларами для автомобиля аналогичного класса с двигателем внутреннего сгорания.

Спрос на полупроводники для систем безопасности, контроля доступа и умных городов будет увеличиваться со среднегодовым темпом в 17,8%. Для носимых электронных устройств этот показатель составит 21% г/г при доле рынка в размере около 10%. Расширение рынка полупроводников для бытовой электроники ожидается на уровне 7%, для устройств проводной и беспроводной связи — по 6%, а рынка хранения данных — 5%.

Однако наиболее высокие темпы роста в полупроводниковой промышленности ожидаются в сфере производства микропроцессоров для искусственного интеллекта. PriceWaterhouseCoopers прогнозирует, что объем мирового рынка чипов искусственного интеллекта достигнет $195 млрд долларов к 2030 году по сравнению с $11,1 млрд долларов в 2021 году, расширяясь в среднем на 37,41% за прогнозируемый период.

Чипы искусственного интеллекта — это специализированные полупроводники, которые включают в себя технологию ИИ и используются для машинного обучения. ИИ помогает устранить или свести к минимуму риск для жизни человека во многих отраслях промышленности, а потребность в более эффективных системах для решения математических и вычислительных задач стала критической по мере увеличения объема данных. Кроме этого, ожидается, что появление и массовое внедрение автономной робототехники сформирует потенциальные возможности практически вертикального роста для рынка чипов искусственного интеллекта.

По этой причине большинство ключевых представителей индустрии сосредоточены на разработке чипов и приложений ИИ. В этом направлении заняты NVIDIA Corporation, Alphabet (Google), Apple, Advanced Micro Devices, Intel Corporation, NXP Semiconductors, Analog Devices, Qualcomm Incorporated, Mediatek, Microsemi Corporation, южнокорейский гигант Samsung Electronics, а также успешный стартап в области ИИ — частная компания Graphcore.

Если рассматривать отдельные подсегменты, согласно прогнозу около 63% роста мирового рынка полупроводников будет обеспечено всего тремя отраслями: автомобилестроение, вычисления и хранение данных, а также беспроводная связь.

Бенефициары роста рынка

Доходы полупроводниковых компаний очень изменчивы и зависят от технологических достижений, количества новых разработок и скорости вывода инновационных устройств на рынок. По этой причине практически безошибочным способом для долгосрочных инвестиций будет инвестирование по принципу стратегии «кирки и лопаты», получившее свое название в честь инструментов, которые применялись при добыче золота во времена золотой лихорадки в Калифорнии. Стратегия предполагает инвестирование не в итоговый результат, а в технологию или оборудование, которое используется для производства конечного товара. Благодаря этому инвестор снижает риски, поскольку заранее невозможно быть уверенным, товар какой компании будет пользоваться максимальным успехом на рынке. Применяя данную стратегию, инвестор вкладывается в полупроводниковую отрасль через приобретение акций производителей оборудования, необходимого для изготовления кристаллических пластин и полупроводников.

Мировой рынок оборудования для производства полупроводников по итогам 2021 года составил $95,3 млрд и, согласно прогнозам, может достигнуть $175 млрд к 2027 году, расширяясь со среднегодовым темпом роста почти в 13% в течение прогнозируемого периода. При этом рынок производителей полупроводникового оборудования представляет собой классическую олигополию, где критически важными и доминирующими представителями являются:

• ASML Holding — голландская корпорация. Крупнейший поставщик фотолитографических систем, необходимых для печати шаблонов новейших чипов на кремниевой пластине, а также единственный в мире поставщик литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV).
• Applied Materials — американская корпорация. Поставляет оборудование, услуги и программное обеспечение для производства полупроводниковых микросхем, плоских дисплеев для компьютеров, смартфонов и телевизоров, а также для устройств на солнечных батареях.
• Lam Research — американская компания. Занимается производством оборудования для изготовления полупроводниковых чипов.
• Shin-Etsu Chemical — японская компания. Доминирует на рынке химикатов, используемых в производстве полупроводников.
• Tokyo Electron — японская компания. Производитель электроники и оборудования для изготовления интегральных схем, плоских дисплеев и фотогальванических элементов.

В силу снижения индекса технологических компаний Nasdaq более чем на 30% стоимость акций первых трех компаний упала почти вдвое от своих недавних максимумов. По размеру форвардной акционерной доходности это дает возможность для долгосрочного инвестора инвестировать в потенциально доходный актив по низкой цене. Часть из этих компаний доступны для покупки российским инвесторам на СПБ Бирже.

Applied Materials: инструменты для нанопроизводства

Applied Materials разрабатывает и производит оборудование, которое используется для изготовления полупроводников и в индустрии дисплеев. В настоящее время компания является лидером на рынке инструментов для нанопроизводства и работает более чем в 17 странах. Ускоряющийся рост полупроводниковой промышленности является главным фактором роста для компании. Samsung и Taiwan Semiconductor Manufacturing являются двумя основными клиентами компании. Applied Materials конкурирует с ASML Holding, LAM Research, KLAC Corporation и Tokyo Electron.

Благодаря высокотехнологичному положению на рынке за последние восемь лет Applied Materials увеличила выручку втрое. Структурно компания имеет три подразделения: полупроводниковые системы, глобальные услуги, дисплеи и смежные рынки. Кроме этого, Applied Materials занимается венчурным инвестированием через фонд Applied Ventures.

В последние пять лет выручка, а также операционная и чистая прибыль компании растут среднегодовыми темпами в размере 17,2, 32 и 37% соответственно. При этом за последние десять лет Applied Materials увеличила операционную рентабельность почти втрое — с 12 до 32%. Согласно финансовой модели компании, в 2024 году показатель операционной рентабельности увеличится до 33%, а выручка и чистая прибыль достигнут $31 млрд и $10 на акцию, что по сравнению с показателями 2021 года предполагает их рост на 35 и 56% соответственно.

Стабильный денежный поток, незначительный чистый долг в размере $1,9 млрд и 35-кратное покрытие процентных платежей по долгу позволяют Applied Materials ежегодно направлять на обратный выкуп акций значительную часть свободного денежного потока. С 2012 года компания сократила общее количество акций в обращении с 1,2 млрд до 870 млн.

В начале марта 2022 года совет директоров утвердил новую программу обратного выкупа на сумму до $6 млрд. Эта программа дополняет предыдущую авторизацию, по которой на конец первого квартала 2022 финансового года оставалось нереализованными $3,2 млрд. Кроме этого, совет директоров компании также одобрил ежеквартальное увеличение дивидендов на 8,3%, увеличив их до 26 центов на акцию. Это пятое подряд ежегодное увеличение дивидендов.

В общей сложности форвардная однолетняя акционерная доходность может составить 12,9%, из которых 11,8% — за счет увеличения акционерной доли после завершения программы обратного выкупа и погашения выкупленных акций, а 1,1% — за счет выплаты дивидендов.

С учетом прогнозируемой в 2023 финансовом году чистой прибыли в размере $8,8 на акцию, что предполагает ее рост на 29% к прибыли 2021 года, Applied Materials торгуется с форвардным 16-месячным Р/Е 10,75х. Это на 36% ниже среднеотраслевой оценки в 16,85х и средней исторической оценки компании за последние пять лет.

Lam Research: обработка полупроводников

Lam Research разрабатывает, производит и обслуживает оборудование для обработки полупроводников и производства интегральных схем. В продуктовый стек компании входят системы для нанесения конформных пленок для вольфрамовой металлизации, оборудование для электрохимического осаждения медных межсоединений, ультрафиолетовой термической обработки пленок и так далее.

Компания входит в четверку крупнейших в мире поставщиков оборудования для производства полупроводников, наряду с ASML Holding, Applied Materials и Tokyo Electron. Lam Research продает свою продукцию и услуги представителям полупроводниковой промышленности в США, Китае, Европе, Японии, Корее, Юго-Восточной Азии и Тайване. В ее портфеле — клиенты всех ключевых представителей отрасли, в том числе Samsung, Intel и TSMC. Благодаря передовым технологиям и высококонцентрированной отрасли Lam Research Corporation в течение многих лет сохраняет высокую отдачу на вложенный капитал и стабильно растущие доходы.

В последние пять лет выручка, а также операционная и чистая прибыль компании растут среднегодовыми темпами в размере 22, 37 и 43,5% соответственно. При этом за последние десять лет Lam Research увеличила операционную рентабельность более чем в 3,5 раза — с 8,9 до 31,2%. Согласно прогнозу, в 2024 году выручка и чистая прибыль компании достигнут $20 млрд и $39,0 на акцию. По сравнению с показателями 2021 года это предполагает их рост на 37 и 43% соответственно.

Стабильный денежный поток, несущественный чистый долг в размере $653 млн и 28-кратное покрытие процентных платежей по долгу позволяют Lam Research ежегодно направлять на дивиденды и обратный выкуп акций от 70 до 90% свободного денежного потока. С 2012 года компания сократила общее количество акций в обращении с 186,7 млн до 138,7 млн.

В начале мая 2022 года совет директоров утвердил новую программу обратного выкупа на сумму до $5 млрд. Согласно пресс-релизу компании это разрешение дополняет оставшиеся средства от предыдущих авторизаций. В общей сложности форвардная однолетняя акционерная доходность может составить 10%. В ее числе 8,6% — за счет увеличения акционерной доли после завершения программы обратного выкупа и погашения выкупленных акций и 1,41% — за счет выплаты дивидендов.

С учетом прогнозируемой в 2023 финансовом году чистой прибыли в размере $38,10 на акцию, что предполагает ее рост на 40% к прибыли 2021 года, Lam Research Corporation торгуется с форвардным 12-месячным Р/Е 11,1х. Это на 34% ниже среднеотраслевой оценки в 16,85х и на 38% — средней исторической оценки компании за последние пять лет в размере 17,95х.