2021年6月8日，在Seeking Alpha的一篇題為“半導體芯片Vs.設備庫存：長期投資者的洞察力”的文章中，介紹了從2013年開始的半導體設備計費范式轉(zhuǎn)變的分析，文章同時還指出，設備收入隨著IC尺寸減小而需要更先進的設備而增加。這種制造設備復雜性和價格的范式轉(zhuǎn)變增加了資本密集度，從而增加了設備庫存。
根據(jù)The Information Network題為“全球半導體設備：市場、市場份額、市場預測”的報告，圖1顯示了該文章中半導體在1995年至2021年之間的半導體設備月度銷售額。”但是，在本文中，我想討論圖表中紅色橢圓突出顯示的歷史部分，以及它在2023年可能會如何重復。換而言之，現(xiàn)在的半導體熱度，會在2023年崩盤。
圖1
2000年的DRAM“短缺”
1998年10月，Gartner（當時的 Dataquest）發(fā)表了一個當時幾乎所有行業(yè)期刊頭條的新聞，在題為“Dataquest：預計2000年DRAM短缺”的文章中，他們對DRAM的預計短缺的原因解釋是半導體資本支出的削減。他們在文章中指出：
“在世紀之交，需求將點燃資本支出。Fuhs預測晶圓制造設備市場將在2000年達到236億美元，2001年將達到353億美元，2002年將達到394億美元。”
但事實上，F(xiàn)uhs預測的2000年為236億美元，設備收入達到592億美元。設備市場并沒有在2002年增至394億美元，而是跌至248億美元。
回到DRAM產(chǎn)業(yè)本身呢？2001年6月21日，我們有另一個標題：2001年世界歷史上最糟糕的DRAM年。根據(jù)當時的文章報道：
“對于DRAM制造商來說，這是一個糟糕的一年（但對客戶來說是個好消息），2001 年到目前為止，DRAM價格下跌了 80%。事實上，情況比糟糕還要糟糕：2001年DRAM市場將產(chǎn)生價值140億美元的銷售額——這還不到2000 年的一半，這就使其成為自時間黎明以來內(nèi)存銷售最糟糕的一年?；蛘咧?。“
到2001年6月，文章中引用了另一位Dataquest“分析師”安德魯·諾伍德的報道：
“只有一件事可以使DRAM行業(yè)免于經(jīng)歷2001年有史以來最糟糕的一年——那就是主要制造商的減產(chǎn)。”
在2002年一次討論危機后果的采訪中，Avnet Israel ( AVT) 聯(lián)合董事總經(jīng)理 Dani Koren 被引述說：
“2000年，分析師繼續(xù)對2001年做出樂觀的預測，整個行業(yè)預計2001年和 2002年都將持續(xù)快速增長。他們預計只有2003年才會有更溫和的增長。
在這種情況下，隨著未來一年的訂單，公司開始囤積大型零部件庫存。簡而言之，ECI、Alvarion、Gilat Satellite、Orbotech等公司購買的原材料占其營業(yè)額的 30-35%，而他們的倉庫已被填滿。
然后，到2000年底，當繁榮達到頂峰時，開始出現(xiàn)重大轉(zhuǎn)機的最初跡象。就好像一列時速300公里的火車突然急剎車。一切都突然停滯，高科技公司不知所措，開始恐慌地取消訂單。”
在這篇文章中，我提出了一項分析，表明階段已經(jīng)確定，車輪正在運轉(zhuǎn)，以在2023年重復2000年發(fā)生的事情。
2000 年與 2021 年設備市場對比
2000年半導體設備收入同比增長74%，圖1中的大峰值證明了這一點。2021 年，設備收入已比2020年增長41%。
在圖2中，我繪制了北美供應商2020年和2021年年初至今的設備賬單以及 1999、2000和2001年的歷史賬單，即圖表 1 中峰值之前、期間和之后的一年。
圖二
注意與數(shù)據(jù)的相似性：
2021 年和 2000 年——除了曲線的幅度（2021 年為 925 億美元，2000 年為 592 億美元）外，它們驚人地相似。同時，它們與任何其他年份都截然不同。
2020 年和 1999 年——2000 年峰值前一年，1999 年曲線（“藍色”）與去年的 2020 年曲線（“綠色”）非常相似。
2001 年——在 2000 年峰值之后的一年，我們看到 2001 年的賬單曲線（“灰色”）大幅下降。
2002 年——在 2000 年峰值之后的兩年，我們看到 2002 年的賬單（“黃色”）全年都很低且持平。
2000 年與 2021 年半導體短缺
1998 年，對DRAM短缺的錯誤預測導致半導體制造商通過購買加工設備來增加產(chǎn)能以制造更多芯片。如上所述，公司購買的芯片數(shù)量超過了確保分配所需的數(shù)量，從而加劇了短缺。
不幸的是，半導體制造商并不知道這一點，并認為短缺情況比實際情況更糟。他們所做的是購買更多設備以增加生產(chǎn)更多芯片的能力。最終結(jié)果是大約 100 億美元的芯片庫存需要數(shù)年時間才能解決。因此，在峰值之后的幾年里，資本密集度有所下降——芯片從過剩的庫存中出售，而無需購買新設備。
2021年，我們將再次見證“芯片短缺”。盡管在 Marketplace 的四篇系列文章中，我僅將微控制器確定為短缺芯片（汽車 MOSFET 也可能是我正在研究的產(chǎn)品），但媒體繼續(xù)報道該主題。
更重要的是，對這個問題的反應反映了 1998 年 Gartner 預測不佳所導致的結(jié)果。
據(jù)行業(yè)聯(lián)盟 SEMI 稱，全球半導體制造商將在今年年底前開始建設 19 座新的大批量晶圓廠，并在 2022 年再開工建設 10 座，以滿足包括通信在內(nèi)的廣泛市場對芯片的加速需求、計算、醫(yī)療保健、在線服務和汽車。
這 29 座晶圓廠每月可生產(chǎn)多達 260 萬片晶圓：
15 座晶圓廠是晶圓代工廠，月產(chǎn)能從 30,000 至 220,000 片晶圓不等。
4 座是內(nèi)存晶圓廠，產(chǎn)能較高，每月可生產(chǎn) 100,000 至 400,000 片晶圓。
從這個角度來看，2021 年初的全球晶圓裝機容量為 2100 萬片，高于 2011 年初的 1360 萬片。因此，在 10 年期間，產(chǎn)能每月增加 640 萬片（每年 0.64 片） . 目前，2022 年至 2023 年之間的設備安裝（每年 1.3 臺）是前 10 年年增長率的兩倍。
2000 年與 2021 年資本強度對比
“資本密集度”被定義為晶圓前端 (WFE) 設備銷售額占半導體銷售額的百分比。在我上面引用的 2021 年 6 月 8 日的文章中，我展示了 2012 年至 2022 年之間的資本密集度圖表。我注意到資本密集度在 2021 年達到峰值之前相對持平。
下面的圖表 3 顯示了 1997-2004 年期間的資本密集度。在這里，我們看到 2001 年達到 29.4% 的峰值，并且在 2001 年之前的四年中資本密集度也有相似之處。
圖 3 顯示，隨著 WFE 相對于半導體需求的下降，資本密集度顯著下降。為什么？1999 年至 2001 年高峰期的產(chǎn)能過剩擴張抵消了對設備的需求，因為過剩庫存已用完并出售。
基于 2000 年和 2021 年的顯著相似之處，我預計半導體資本強度可能會從 2023 年開始下降，就像 2002 年一樣，由于設備銷售的崩潰。
圖三
對半導體設備公司的影響
表 1 顯示了 2015 年至 2020 年間頂級公司的半導體設備收入。從收入來看，應用材料 ( AMAT ) 可能受到的影響最大——在 2021 年和 2022 年受到正面影響，在 2023 年到 2026 年受到負面影響。
表 2 顯示了這些頂級公司和 2017 年至 2020 年間從設備銷售到代工廠產(chǎn)生的收入。請注意，如上所述，在 2021 年和 2022 年計劃建設的 29 座晶圓廠中，有 15 座是代工廠。
在這里我們看到，ASML在過去兩年中對代工廠的曝光度最大，主要向臺積電和三星銷售 EUV 設備。但這些光刻系統(tǒng)是高價項目，單機耗資 1.6 億歐元（1.9 億美元）。ASML 僅售出了 40 個這樣的系統(tǒng)，因此表 2 中顯示的收入是有偏差的。如果沒有這些銷售，AMAT 將再次主要受到預計未來幾年半導體供過于求的影響。
半導體“短缺”和對中國的制裁是導致 2023 年半導體供過于求和設備熔毀的催化劑。隨著現(xiàn)有晶圓廠的擴張和新晶圓廠的規(guī)劃，半導體產(chǎn)能正在大幅擴張。
拜登政府推動在國內(nèi)制造設施上投資 500 億美元以提高美國的自給自足和減少對亞洲的依賴，這已經(jīng)啟動了一個可能導致供過于求和產(chǎn)能擴張的過程：
英特爾尋求美國政府的援助，正斥資 200 億美元在亞利桑那州新建兩家芯片工廠。
臺積電和三星都計劃與英特爾一起在美國建廠，英特爾正在投資 230 億美元在美國改善和建設設施。
GlobalFoundries 將投資超過 40 億美元擴大其新加坡業(yè)務，每年生產(chǎn)約 120 萬片晶圓，比目前的產(chǎn)能多 45 萬片。
歐盟計劃與 ST Microelectronics、NXP、Infineon 和 ASML 等歐盟公司結(jié)成聯(lián)盟，以遠離外國。德國芯片制造公司博世最近開設了一家價值 12 億美元的工廠，希望這將有助于緩解汽車行業(yè)的半導體供應限制。
韓國計劃斥資約 4500 億美元建設全球最大的芯片制造基地。
半導體行業(yè)經(jīng)歷周期。在供不應求的時期，購買設備以制造更多芯片?？偸谴嬖谶^度采購，因此一旦生產(chǎn)量增加就會出現(xiàn)供過于求的情況。
這種策略在正常時期運作良好。但對 2000 年 DRAM 短缺和 2021 年半導體短缺的擔憂正在引起下意識的反應，即在 2021-2023 年購買過多的設備，一旦所有設備都安裝完畢，將導致 2023 年供過于求.
正在建設新的晶圓廠，以努力建立個人的本土供應，進一步加劇了供過于求的情況。
