Applied Materials (AMAT) : chaîne d'approvisionnement en semi-conducteurs fabriquée aux États-Unis

Pourquoi les semi-conducteurs sont le nouveau « pétrole » de l'économie numérique

Aujourd'hui, presque tous les appareils électroniques utilisent des composants semi-conducteurs. Des machines à laver aux voitures, en passant par les ordinateurs et les téléphones, presque tous les appareils ou machines fabriqués contiennent une puce ou une carte électronique.

Cela fait des semi-conducteurs l'un des approvisionnements les plus importants de l'économie moderne, et un enjeu stratégique pour les grandes puissances. Le marché des semi-conducteurs a connu une croissance par vagues successives, portée d'abord par les ordinateurs, puis par Internet, puis par le cloud et les smartphones, et maintenant par l'IA et l'IoT (Internet des objets).

Source: Applied Materials

Une façon d’investir dans l’industrie des semi-conducteurs est de faire appel à des entreprises qui produisent les puces, comme TSMC (TSM ) or Intel (INTC ) (suivez les liens pour un rapport détaillé sur chacune de ces entreprises).

Une autre solution consiste à investir dans l’entreprise qui fournit l’équipement, les matériaux et les machines aux fonderies de semi-conducteurs, qui s’appuient sur des fournisseurs spécialisés, capables de fournir les équipements les meilleurs et les plus fiables pour produire des puces à grande échelle et d’autres semi-conducteurs.

La fabrication de semi-conducteurs étant une science exacte, les fabricants de puces ne recherchent que les meilleurs outils disponibles. Et comme il s'agit d'une tâche complexe, cela ne peut être réalisé que par une poignée de fournisseurs très spécialisés.

Il en résulte un écosystème complexe, chaque tâche du processus de fabrication d’une puce étant réalisée par des entreprises ultra-spécialisées.

Source: Valeur génératrice

Cela confère à ces fournisseurs un pouvoir de fixation des prix important et un avantage économique important. Des entreprises comme TSMC resteront fidèles à leurs fournisseurs habituels, sous peine de voir leurs activités perturbées.

Cela crée également un volant d’inertie positif où les ventes existantes génèrent de l’argent pour davantage de R&D, ce qui garantit à son tour que tout nouveau concurrent potentiel aurait du mal à obtenir les mêmes résultats techniques.

Ainsi, les semi-conducteurs devenant un actif stratégique, il peut être judicieux d'investir dans les fournisseurs d'équipements, car ils bénéficieront de l'accumulation des fonderies de puces, quel que soit le fabricant de puces (TSMC, Nvidia, Intel, etc.) qui bénéficie finalement le plus de la demande croissante de semi-conducteurs.

Parmi les plus grandes sociétés d’équipements pour semi-conducteurs, on trouve ASML (ASML ), avec son monopole sur la lithographie EUV (Extreme UltraViolet), et une autre société dont les équipements sont présents dans de nombreuses autres étapes du processus de fabrication des puces et autres semi-conducteurs : Applied Materials.

Source: Perspectives techniques

Applied Materials (AMAT) en un coup d'œil

Applied Materials est au centre de l'innovation dans la fabrication de semi-conducteurs depuis sa fondation en 1967 et son introduction en bourse en 1971.

Son siège social est toujours situé dans la Silicon Valley et il est le plus grand fabricant américain d'équipements pour semi-conducteurs, une position enviable alors que le pays cherche à relocaliser sa chaîne d'approvisionnement en semi-conducteurs sur son territoire. Pour répondre à cette demande croissante, l'entreprise a investi jusqu'à 600 millions de dollars dans de nouvelles installations aux États-Unis au cours des cinq dernières années.

Source: Applied Materials

Applied Materials a été l'une des premières entreprises américaines de semi-conducteurs à s'internationaliser, notamment en ouvrant un centre technologique au Japon en 1984 et en étant la première entreprise à ouvrir un centre technologique en Chine.

L'entreprise emploie environ 35,700 24 personnes dans 207 pays et 27.18 villes. Son chiffre d'affaires s'élève à 7.18 milliards de dollars et son bénéfice net (PCGR) à environ XNUMX milliards de dollars.

Elle détient pas moins de 22,000 3.2 brevets, issus de plus de 2024 milliards de dollars d’investissements en R&D rien qu’en XNUMX.

L'expertise principale d'Applied Materials réside dans la modification des matériaux au niveau atomique et à l'échelle industrielle avec une qualité constante, illustrée par la devise de l'entreprise :

Construire un avenir meilleur, un atome à la fois

L'entreprise a commencé par vendre des produits chimiques à l'industrie naissante des semi-conducteurs, puis a progressivement ajouté des machines de plus en plus avancées et complexes à son offre, en commençant en 1987 par une machine de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) appelée Precision 5000.

La gamme de machines modernes d'Applied Materials comprend une myriade de produits prenant en charge la fabrication de semi-conducteurs.

La plupart d’entre eux seront difficiles à comprendre pleinement pour les non-ingénieurs, par exemple, « Films barrières métalliques et d'oxyde », « Films à changement de couleur et holographiques » ou « Couches métalliques à motifs dans la chambre.” Mais ce sont des outils cruciaux pour les spécialistes de la production de semi-conducteurs, dont beaucoup n'ont que peu ou pas de concurrence sérieuse (du moins pour l'instant, voir ci-dessous la section sur la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs en Chine).

Source: Applied Materials

Modèle économique d'Applied Materials

Bien que la vente de machines et d’outils constitue le cœur de l’activité de l’entreprise, une grande partie de ses revenus sont en réalité récurrents, soit environ 60 % du chiffre d’affaires total.

En effet, ces machines très précises nécessitent beaucoup d'entretien, de consommables, de réparations, etc. En moyenne, ces contrats durent 2.6 ans et sont renouvelés dans plus de 90 % des cas, reflétant la stabilité des ventes de l'entreprise une fois le contrat remporté.

Applied Materials propose également des services et une assistance pour la création de nouvelles fonderies de semi-conducteurs ou la modernisation de celles existantes. En tant qu'expert de référence, il peut donc avoir une forte influence sur la conception finale d'une fonderie.

Cela confère également à l'entreprise un avantage unique en termes de R&D et de ventes, car cela lui fournit une connaissance approfondie des défis techniques, des besoins et des objectifs stratégiques à long terme de ses clients.

Segments de matériaux appliqués

L'entreprise divise ses activités en trois segments : systèmes de semi-conducteurs, services mondiaux et écrans. Le segment le plus important est de loin celui des systèmes de semi-conducteurs, qui représente l'essentiel du chiffre d'affaires de l'entreprise.

Source: Applied Materials

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Systèmes semi-conducteurs

Les outils d'Applied Materials sont présents à presque toutes les étapes, depuis la création d'une plaquette de silicium jusqu'à sa transformation en des dizaines de puces, mémoires, etc. avancées.

Source: Applied Materials

Ces étapes comprennent :

• Dépôt de matériaux: la création de films minces de matériaux très purs comme le nitrure de silicium, de conducteurs comme le cuivre et le tungstène, et de composés comme les matériaux ferromagnétiques.
  • Ces matériaux précurseurs sont déposés avec précision en contrôlant des variables telles que la température, la pression, les champs électriques et magnétiques, le plasma, le débit et le temps.
• Enlèvement de matièreL'élimination sélective des atomes ciblés doit être précise pour ne pas endommager la plaquette semi-conductrice. Elle utilise des procédés chimiques à base de radicaux pour éliminer un matériau cible sans endommager les matériaux environnants, et peut fonctionner même en l'absence de ligne de visée.
• Modifications matérielles:Le matériau désormais correctement formé doit encore être pleinement fonctionnel. Cela peut nécessiter un chauffage, un refroidissement, un bombardement et une injection d'ions, des traitements chimiques et une implantation ionique (également appelée dopage).
• AnalyseUne fois le semi-conducteur produit selon le protocole établi, il est important de vérifier que tout s'est déroulé comme prévu. Il est donc essentiel de scanner les plaquettes à grande vitesse pour identifier les particules potentielles, les défauts de motif et autres problèmes.
• Connexions Une fois les puces terminées et fonctionnelles, elles doivent être « packagées ». Cela permet de les connecter au reste du système, de dissiper la chaleur et de les protéger des dommages physiques et des menaces environnementales, notamment l'humidité et les radiations.

Source: Applied Materials

PPCAt

L'objectif actuel d'Applied Materials dans la fabrication de semi-conducteurs est ce que l'on appelle «PPACt playbook« (Puissance, Performance, Surface, Coût, Délai de mise sur le marché).

L’idée principale est que La loi de Moore, l’idée selon laquelle les puces doublent de capacité tous les 2 ans, ralentit.

Source: The Economist

L'industrie a donc besoin de nouvelles méthodes pour accroître les performances des puces. De plus, accroître ces performances tout en réduisant la consommation d'énergie constitue un défi croissant, car la production d'énergie devient un enjeu aussi crucial que les puces avancées pour les applications d'IA les plus récentes.

La limite naturelle de l'IA est l'électricité, pas les puces. Les États-Unis à eux seuls pourraient avoir besoin de 92 gigawatts d'électricité supplémentaires pour soutenir leurs ambitions en matière d'IA, soit l'équivalent de la construction de 92 centrales nucléaires.

À titre de comparaison, seules deux centrales de ce type ont été construites aux États-Unis au cours des trois dernières décennies.

Eric Schmidt – Ancien PDG de Google

Il est donc important de gérer à la fois l’augmentation des performances et de la consommation d’énergie.

« Surface » et « Coût » sont les deux autres facteurs techniques importants, l’espace physique pour stocker tous les transistors, capteurs et alimentations nécessaires devenant un problème à l’échelle nanométrique, du moins de manière rentable, afin que la production puisse être augmentée et rentable.

Enfin, la capacité à déployer rapidement ces nouvelles solutions est également importante (Time to Market). La mise en place plus rapide de nouvelles lignes de production et le déploiement de conceptions nouvelles et plus avancées peuvent représenter des milliards de dollars pour les clients d'Applied Materials.

Enfin, la réduction de l’impact environnemental de la fabrication des semi-conducteurs est également importante et constitue un argument de vente supplémentaire pour l’entreprise.

Toutes les pièces nouvellement fabriquées sont conçues pour une meilleure réparabilité, et nous utilisons des pièces remises à neuf dans la mesure du possible pour la réparation et la remise à neuf, contribuant ainsi à la durabilité et à la rentabilité.

global services

Ce segment utilise l'accélérateur d'informations exploitables d'Applied (IA^x) pour fournir des solutions avancées à ses clients afin d'optimiser le transfert de technologie, la montée en puissance et les performances des appareils.

Essentiellement, Applied Materials travaille ici en tant que consultant et expert conseillant les fonderies de semi-conducteurs sur la meilleure façon d'atteindre leur objectif.

Ce segment comprend également «solutions de chaîne d'approvisionnement« , qui fournissent des pièces certifiées et nettoyées pour la maintenance et minimisent les temps d'arrêt des machines en plaçant les pièces à proximité des usines des clients.

Ce conseil peut être intégré à la solution d'usine intelligente de l'entreprise, avec une automatisation basée sur l'IA, des technologies de planification avancées, améliorant la productivité sur presque toutes les mesures : rendement, risques, défauts, temps d'arrêt des équipements, débit plus élevé, temps de cycle amélioré, etc.

Source: Applied Materials

Affichages

Applied Materials fournit également la machine pour la production d'écrans OLED (diodes électroluminescentes organiques) (écrans, téléviseurs, etc.), Solution MAX OLED.

Source: Applied Materials

En intégrant la technologie OLED aux écrans plus grands des téléviseurs, tablettes et PC, le résultat final est supérieur aux autres technologies d’affichage.

Cette méthode de fabrication exclusive permet un placement des pixels d'une excellente précision, doublant ainsi le rapport d'ouverture. Résultat : des écrans plus grands, jusqu'à trois fois plus lumineux et une résolution atteignant 3 2,000 pixels par pouce carré.

La solution MAX OLED réduit également la consommation d'énergie de l'écran jusqu'à 30 % et offre une augmentation jusqu'à 5 fois de la durée de vie de l'écran.

R&D et le Centre EPIC

Le succès d’Applied Materials repose sur son excellence technique et son expertise, alimentées par des décennies de R&D visant à repousser les limites du possible dans la fabrication de produits électroniques.

Le nouveau centre EPIC (Equipment and Process Innovation and Commercialization), dont le démarrage des opérations est prévu au printemps 2026, contribuera de manière majeure aux efforts de R&D à l’avenir.

Source: Applied Materials

Il s'agira de l'installation la plus grande et la plus avancée au monde en matière de R&D collaborative sur les technologies de processus de semi-conducteurs et les équipements de fabrication, située sur le campus Applied de la Silicon Valley.

Cette installation de plusieurs milliards de dollars est conçue pour offrir une étendue et une échelle de capacités uniques avec plus de 180,000 XNUMX pieds carrés de salle blanche de pointe pour l'innovation collaborative avec les fabricants de puces, les universités et les partenaires de l'écosystème.

L’objectif est d’accélérer radicalement le passage de la découverte académique au déploiement industriel de nouvelles technologies, en raccourcissant le processus de plusieurs années.

Applied Venture

Outre les efforts internes de R&D, Applied Materials investit également dans des startups et des technologies prometteuses par le biais de sa marque Applied Venture.

Ce segment de capital-risque investit environ 100 millions de dollars par an et a à ce jour fourni un financement à plus de 90 entreprises dans 19 pays, dont plus de 10 ont déjà été introduites en bourse.

L'investissement se concentre sur la fabrication avancée (impression 3D, robotique, automatisation), les matériaux avancés, l'IA et le big data, les technologies énergétiques (batteries, solaire, thermoélectrique, eau), les sciences de la vie, la technologie des semi-conducteurs et les écrans.

Géopolitique, contrôles des exportations et risque chinois

Pour toutes les fonderies et fabricants d’équipements de semi-conducteurs, les tensions géopolitiques entre la Chine et les États-Unis constituent une menace.

La conséquence immédiate est l’impossibilité de vendre à la Chine les équipements les plus avancés, car les États-Unis bloquent généralement les exportations de ces machines contenant des IP américaines vers son rival de toujours, dans le but de saper l’industrie locale des semi-conducteurs et la recherche en IA.

Cela signifie également que la Chine injecte des centaines de milliards de dollars en subventions, achats préférentiels et autres aides dans son industrie nationale. Cela inclut les fonderies de puces, mais plus encore la création d'alternatives à des entreprises comme ASML, Applied Materials ou Lam Research, dont les machines sont la clé de voûte de la fabrication des semi-conducteurs.

À long terme (5 à 10 ans), ces efforts pourraient constituer une menace pour l’entreprise s’ils réussissent :

• Les affaires perdues avec les fonderies chinoises sont probablement perdues à jamais.
• Les puces provenant de nouvelles fonderies utilisant des technologies nationales pourraient concurrencer les fonderies internationales/occidentales, réduisant ainsi la demande d'équipements Applied Materials.
• Les pays alliés de la Chine (la Russie par exemple) ou neutres (la plupart des pays d'Asie du Sud-Est) pourraient déployer des machines de dépôt de couches minces chinoises ou d'autres équipements à la place des machines d'Applied Research dans leurs futures nouvelles fonderies.

Bien que sérieux, ce risque ne doit pas être surestimé.

Premièrement, les efforts visant à dupliquer l'ensemble de la pile technologique, des propriétés intellectuelles et de l'expertise technique de l'industrie occidentale des semi-conducteurs représentent un effort colossal. Même si cette initiative a probablement un certain succès, il faudra encore du temps pour rattraper un écosystème qui a mis plus de 60 ans à se construire et qui continue d'innover rapidement.

Deuxièmement, l'étendue des activités d'Applied Materials constitue une autre protection. Ainsi, même si une percée dans le domaine des UVE pourrait poser problème à une entreprise mono-technologique comme ASML, Applied Materials devrait rester leader dans de nombreuses technologies d'ici 10 à 20 ans, ce qui en fait le meilleur choix pour toutes les fonderies des pays neutres.

Enfin, l'ampleur de la base installée d'Applied Materials permet de dégager davantage de trésorerie pour la R&D et de remporter une éventuelle guerre des prix avec ses concurrents chinois. Ainsi, même si la technologie de l'entreprise n'est plus unique, il est loin d'être certain que son avantage commercial de longue date ne constituera pas un avantage concurrentiel suffisant pour les fonderies chinoises.

Finances : croissance, marges, rendement du capital

La croissance des revenus d'Applied Materials est principalement tirée par le segment des semi-conducteurs, même si cela pourrait, à long terme, entraîner également une croissance dans le segment des services.

Les marges d’exploitation sont restées globalement stables dans les principaux segments et en croissance dans le segment de l’affichage.

Source: Applied Materials

La société a augmenté ses dividendes de manière constante au fil des ans, avec une accélération nette en 2018, et les dividendes de 2024 sont presque 5 fois supérieurs aux niveaux de 2017.

Source: Applied Materials

La société rachète également des actions, après avoir réduit le nombre d'actions en circulation depuis 2014.

Source: Applied Materials

Conclusion

Applied Materials est une entreprise essentielle dans l'écosystème mondial des semi-conducteurs, avec des machines clés présentes à chaque étape du processus de transformation du sable (silicium) en gravure complexe à l'échelle nanométrique qui forme des puces informatiques avancées.

L'entreprise va bénéficier de plusieurs tendances à long terme comme la relocalisation de la production de semi-conducteurs aux États-Unis, la demande accrue de l'IA et de l'IoT, et la tendance mondiale à la numérisation et à l'électrification accrues.

Elle est également bien placée pour faire face aux menaces concurrentielles, notamment celles des concurrents chinois émergents soutenus par des subventions et l’intérêt stratégique national de la Chine.

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