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一、半導(dǎo)體制造端“標(biāo)尺”把關(guān)良率，全球百億美元市場(chǎng)空間廣闊
1、半導(dǎo)體量/檢測(cè)設(shè)備貫穿制造全流程，前道占比 11%，全球百億美元市場(chǎng)
半導(dǎo)體過程控制（量/檢測(cè)）設(shè)備為集成電路生產(chǎn)過程中的核心設(shè)備之一，是保證芯片生 產(chǎn)良品率的關(guān)鍵。集成電路制造過程的步驟繁多，工藝極其復(fù)雜，僅在集成電路前道制程 中就有數(shù)百道工序。隨著集成電路工藝節(jié)點(diǎn)的提高，制造工藝的步驟將不斷增加，工藝中 產(chǎn)生的致命缺陷數(shù)量也會(huì)隨之增加，因此每一道工序的良品率都要保持在幾乎“零缺陷” 的極高水平才能保證最終芯片的良品率。量/檢測(cè)設(shè)備主要用在晶圓制造和先進(jìn)封裝等環(huán) 節(jié)，主要以光學(xué)和電子束等非接觸式手段，針對(duì)光刻、刻蝕、薄膜沉積、清洗、CMP、重 布線結(jié)構(gòu)、凸點(diǎn)與硅通孔等環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)。 根據(jù) SEMI 報(bào)告，2022 年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額 1077 億美元，同比增長 5%，中國大陸銷 售額 283 億美元，同比下滑 5%。其中全球前道晶圓制造設(shè)備占設(shè)備總市場(chǎng)約 85-87%，SEMI 預(yù)計(jì)前道晶圓制造設(shè)備銷售額 2023 年下滑 22%至 760 億美元，2024 年恢復(fù)性增長 21%至 920 億美元。量/測(cè)設(shè)備在半導(dǎo)體前道制造設(shè)備價(jià)值量中占比約為 11%，是僅次于薄膜沉積、 光刻和刻蝕的第四大核心設(shè)備，其價(jià)值量顯著高于清洗、涂膠顯影、CMP 等細(xì)分領(lǐng)域設(shè)備。 量/測(cè)設(shè)備在半導(dǎo)體制造設(shè)備中占比較為穩(wěn)定，根據(jù) SEMI，2022 年全球量/檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng) 規(guī)模約 108 億美元，中國大陸市場(chǎng)規(guī)模約為 32 億美元。
從工藝上看，量/檢測(cè)設(shè)備為檢測(cè)（Inspection）和量測(cè)（Metrology）兩大環(huán)節(jié)。根據(jù) VLSI Research，市場(chǎng)份額分別占比 63%、34%。 檢測(cè)指在晶圓表面上或電路結(jié)構(gòu)中，檢測(cè)其是否出現(xiàn)異質(zhì)情況，如顆粒污染、表面劃 傷、開短路等對(duì)芯片工藝性能具有不良影響的特征性結(jié)構(gòu)缺陷； 量測(cè)指對(duì)被觀測(cè)的晶圓電路上的結(jié)構(gòu)尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、 關(guān)鍵尺寸、刻蝕深度、表面形貌等物理性參數(shù)的量測(cè)。
從技術(shù)原理上看，檢測(cè)和量測(cè)包括光學(xué)檢測(cè)技術(shù)、電子束檢測(cè)技術(shù)和 X 光量測(cè)技術(shù)等， 根據(jù) VLSI Research、QY Research 統(tǒng)計(jì)市場(chǎng)份額占比分別為 75.2%、18.7%、2.2%。 光學(xué)檢測(cè)技術(shù)基于光學(xué)原理，通過對(duì)光信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析以獲得檢測(cè)結(jié)果，光學(xué)檢測(cè) 技術(shù)對(duì)晶圓的非接觸檢測(cè)模式使其具有對(duì)晶圓本身的破壞性極小的優(yōu)勢(shì)；通過對(duì)晶圓 進(jìn)行批量、快速的檢測(cè)，能夠滿足晶圓制造商對(duì)吞吐能力的要求。在生產(chǎn)過程中，晶 圓表面雜質(zhì)顆粒、圖案缺陷等問題的檢測(cè)和晶圓薄膜厚度、關(guān)鍵尺寸、套刻精度、表 面形貌的測(cè)量均需用到光學(xué)檢測(cè)技術(shù)。 電子束檢測(cè)技術(shù)通過聚焦電子束掃描樣片表面產(chǎn)生樣品圖像以獲得檢測(cè)結(jié)果，通常用 于部分線下抽樣測(cè)量部分關(guān)鍵區(qū)域。精度比光學(xué)檢測(cè)技術(shù)更高，但速度相對(duì)較慢，適 用于部分晶圓的部分區(qū)域的抽檢應(yīng)用。X光量測(cè)技術(shù)基于X光的穿透力強(qiáng)及無損傷特性進(jìn)行特定場(chǎng)景的測(cè)量，具有穿透性強(qiáng)， 無損傷的特點(diǎn)，在特定應(yīng)用場(chǎng)景的檢測(cè)具有優(yōu)勢(shì)，可以檢測(cè)特定金屬成分等。
2、量/檢測(cè)設(shè)備細(xì)分種類眾多
根據(jù) VLSI Research 劃分，全球量/檢測(cè)設(shè)備共包含檢測(cè) 6 類、量測(cè) 8 類共計(jì) 14 小類，是 半導(dǎo)體設(shè)備中細(xì)分種類最多的設(shè)備。不同的細(xì)分設(shè)備技術(shù)原理不盡相同，市場(chǎng)份額占比差 距大。檢測(cè)設(shè)備主要以光學(xué)檢測(cè)為主，包括圖形晶圓檢測(cè)、無圖形晶圓檢測(cè)、掩膜版缺陷 檢測(cè)等設(shè)備。市場(chǎng)份額占比由高到低的為（納米）圖形晶圓缺陷檢測(cè)、掩膜版缺陷檢測(cè)、 無圖形晶圓缺陷檢測(cè)、電子束缺陷檢測(cè)（復(fù)查）設(shè)備。量測(cè)設(shè)備同樣使用光學(xué)、電子束和 X 光等檢測(cè)手段，市場(chǎng)份額占比由高到低為關(guān)鍵尺寸量測(cè)（光學(xué)&電子束）、套刻精度量 測(cè)、薄膜量測(cè)（介質(zhì)&金屬）、X 光量測(cè)和三維形貌量測(cè)等。從半導(dǎo)體主要工藝環(huán)節(jié)看， 光刻、刻蝕、離子注入、CMP 等環(huán)節(jié)對(duì)量檢、檢測(cè)設(shè)備需求量較大。
量/檢測(cè)設(shè)備的核心技術(shù)涉及光學(xué)檢測(cè)技術(shù)、大數(shù)據(jù)檢測(cè)算法及自動(dòng)化控制軟件等方面， 涵蓋運(yùn)動(dòng)控制、光學(xué)、電氣、精密加工、人工智能等多個(gè)學(xué)科，包括：激光、DUV/UV，可 見光，電子束，x 射線光學(xué)、高速數(shù)據(jù)處理， 高性能計(jì)算、人工智能算法, 機(jī)器學(xué)習(xí), 機(jī) 器視覺，計(jì)算物理學(xué)，成像技術(shù)、精確的運(yùn)動(dòng)控制，機(jī)器人、寬帶等離子體等。
3、下游產(chǎn)能擴(kuò)張+工藝節(jié)點(diǎn)推進(jìn)驅(qū)動(dòng)量/檢測(cè)行業(yè)持續(xù)發(fā)展
根據(jù) SEMI《300mm 晶圓廠展望報(bào)告-至 2026 年》，預(yù)計(jì) 2023 年全球今年 300mm 晶圓廠設(shè) 備支出預(yù)計(jì)將下降 18%至 740 億美元，2024 年將增長 12%至 820 億美元，2025 年增長 24% 至 1019 億美元，2026 年增長 17%至 1188 億美元。對(duì)高性能計(jì)算、汽車應(yīng)用的強(qiáng)勁需求和 對(duì)存儲(chǔ)器需求的提升將推動(dòng)支出增長。
主流半導(dǎo)體制程正從 28nm、14nm 向 10nm、7nm 發(fā)展，部分先進(jìn)半導(dǎo)體制造廠商已實(shí)現(xiàn) 5nm 工藝的量產(chǎn)并開始 3nm 工藝的研發(fā)，三維 FinFET 晶體管、3D NAND 等新技術(shù)亦逐漸成為目前行業(yè)內(nèi)主流技術(shù)。隨著工藝不斷進(jìn)步，產(chǎn)品制程步驟越來越多，微觀結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜， 生產(chǎn)成本呈指數(shù)級(jí)提升。為了獲取盡量高的晶圓良品率，必須嚴(yán)格控制晶圓之間、同一晶 圓上的工藝一致性，因此對(duì)集成電路生產(chǎn)過程中的量/檢測(cè)需求將越來越大。未來檢測(cè)和 量測(cè)設(shè)備需在靈敏度、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、吞吐量等指標(biāo)上進(jìn)一步提升，保證每道工藝均落 在容許的工藝窗口內(nèi)，保證整條生產(chǎn)線平穩(wěn)連續(xù)的運(yùn)行。
所有芯片制造階段都需要過程控制，過程控制的目的是為了提升良率和產(chǎn)能，研發(fā)和量產(chǎn) 的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在精確度和速度上。量/檢測(cè)設(shè)備技術(shù)進(jìn)步方向： 1）更高的光學(xué)檢測(cè)空間分辨精度。目前先進(jìn)的檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備所使用的光源波長已包含 DUV 波段，能夠穩(wěn)定地檢測(cè)到小于 14nm 的晶圓缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn) 0.003nm 的膜厚測(cè)量重 復(fù)性。檢測(cè)系統(tǒng)光源波長下限進(jìn)一步減小和波長范圍進(jìn)一步拓寬是光學(xué)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的重 要趨勢(shì)之一。提高光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑也是提升光學(xué)分辨率的另一個(gè)突破方向，以圖形晶 圓缺陷檢測(cè)設(shè)備為例，光學(xué)系統(tǒng)的最大數(shù)值孔徑已達(dá)到 0.95，探測(cè)器每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的晶 圓表面的物方平面尺寸最小已小于 30nm。為滿足更小關(guān)鍵尺寸的晶圓上的缺陷檢測(cè)，必 須使用更短波長的光源，以及使用更大數(shù)值孔徑的光學(xué)系統(tǒng)，才能進(jìn)一步提高光學(xué)分辨率。 2）提升檢測(cè)速度和吞吐量。半導(dǎo)體量/檢測(cè)設(shè)備是晶圓廠的主要投資支出之一，設(shè)備的性 價(jià)比是其選購時(shí)的重要考慮因素。量/檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)速度和吞吐量的提升將有效降低集成 電路制造廠商的平均晶圓檢測(cè)成本，從而實(shí)現(xiàn)降本增效。因此，檢測(cè)速度和吞吐量更高的 檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備可幫助下游客戶更好地控制企業(yè)成本，提高良品率。 3）大數(shù)據(jù)檢測(cè)算法和軟件重要性凸顯。結(jié)合深度的圖像信號(hào)處理軟件和算法，在有限的 信噪比圖像中尋找微弱的異常信號(hào)。晶圓檢測(cè)和量測(cè)的算法專業(yè)性很強(qiáng)，檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備 對(duì)于檢測(cè)速度和精度要求非常高，且設(shè)備從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的周期較長。因此，目前市場(chǎng)上 沒有可以直接使用的軟件，企業(yè)均在自己的檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備上自行研制開發(fā)算法和軟件， 未來對(duì)檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備相關(guān)算法軟件的要求會(huì)越來越高。
二、量/檢測(cè)設(shè)備種類豐富，技術(shù)原理不盡相同，行業(yè)壁壘高
1、檢測(cè)設(shè)備：（納米）圖形晶圓缺陷檢測(cè)占比最高，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)為主
在檢測(cè)環(huán)節(jié)以光學(xué)檢測(cè)為主，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)可進(jìn)一步分為無圖形晶圓檢測(cè)技術(shù)、圖形晶圓 成像檢測(cè)技術(shù)和光刻掩膜板成像檢測(cè)技術(shù)。少部分有圖形晶圓缺陷檢測(cè)和復(fù)查使用電子束 來檢測(cè)。
1.1、有圖形晶圓檢測(cè)設(shè)備
圖形化是指使用光刻或光學(xué)掩膜工藝來刻印圖形，引導(dǎo)完成晶圓表面的材料沉積或清除。 有圖形缺陷檢測(cè)設(shè)備采用高精度的光學(xué)技術(shù)，對(duì)晶圓表面納米及微米尺度的缺陷進(jìn)行識(shí)別 和定位。針對(duì)不同的集成電路材料和結(jié)構(gòu)，缺陷檢測(cè)設(shè)備在照明和成像的方式、光源亮度、 光譜范圍、光傳感器等光學(xué)系統(tǒng)上，有不同的設(shè)計(jì)。 圖形缺陷檢測(cè)設(shè)備主要可分為明場(chǎng)缺陷檢測(cè)和暗場(chǎng)缺陷檢測(cè)兩大類。明場(chǎng)缺陷檢測(cè)設(shè)備， 采用等離子體光源垂直入射，入射角度和光學(xué)信號(hào)的采集角度完全或部分相同，光學(xué)傳感 器生成的圖像主要由反射光產(chǎn)生；暗場(chǎng)缺陷檢測(cè)設(shè)備通常采用激光光源，光線入射角度和 采集角度不同，光學(xué)圖像主要由被晶圓片表面散射的光生成。其皆通過對(duì)晶圓上的圖形進(jìn) 行成像后與相鄰圖像對(duì)比來檢測(cè)缺陷并記錄其位置坐標(biāo)。
光學(xué)晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備使用晶圓的旋轉(zhuǎn)位置和光束的徑向位置定義晶圓表面上缺陷的位置。在晶圓檢測(cè)機(jī)臺(tái)中，使用光譜儀檢測(cè)器 PMT 或 CCD 以電子方式記錄光強(qiáng)度，并生成晶 圓表面上散射或反射強(qiáng)度的圖。該圖提供了有關(guān)缺陷大小和位置以及缺陷的信息由于顆粒 污染等問題導(dǎo)致的晶圓表面的狀況。
明場(chǎng)光學(xué)圖形缺陷檢測(cè)設(shè)備的供應(yīng)商包括美國科磊半導(dǎo)體（39xx 系列及 29xx 系列）、 應(yīng)用材料（UVision 系列），暗場(chǎng)光學(xué)圖形缺陷檢測(cè)設(shè)備的供應(yīng)商包括科磊（Puma 系列）。
1.2、無圖形晶圓檢測(cè)設(shè)備
無圖形晶圓檢測(cè)是對(duì)于裸硅片和表面沒有圖形的晶圓的檢測(cè)。一般用于在開始生產(chǎn)之前硅 片在硅片廠處獲得認(rèn)證，半導(dǎo)體晶圓廠收到后再次認(rèn)證的檢測(cè)過程，同時(shí)在生產(chǎn)過程中一 些用于對(duì)比及環(huán)境測(cè)量的控片擋片的檢測(cè)。由于晶圓表面沒有圖案，因此無需圖像比較即 可直接檢測(cè)缺陷，其工作原理是將激光照射在圓片表面，通過多通道采集散射光，經(jīng)過表 面背景噪聲抑制后，通過算法提取和比較多通道的表面缺陷信號(hào)，最終獲得缺陷的尺寸和 分離。無圖形圓片表面檢測(cè)系統(tǒng)能夠檢測(cè)的缺陷類型包括顆粒污染、凹坑、水印、劃傷、 淺坑、外延堆垛、CMP 突起。一般來說暗場(chǎng)檢測(cè)是非圖案化晶圓檢測(cè)的首選，因?yàn)榭梢詫?shí) 現(xiàn)高速掃描，從而實(shí)現(xiàn)高的晶圓產(chǎn)量。主要供應(yīng)商包括 KLA（Surfscan 系列）、Hitachi High-Tech（LS 系列）。
1.3、掩膜版缺陷檢測(cè)設(shè)備
掩膜/光罩檢測(cè)：掩模在使用過程中很容易吸附粉塵顆粒，而較大粉塵顆粒很可能會(huì)直接 影響掩模圖案的光刻質(zhì)量，引起良率下降。因此，在利用掩模曝光后，通常會(huì)利用集成掩 模探測(cè)系統(tǒng)對(duì)掩模版進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)掩模版上存在超出規(guī)格的粉塵顆粒，則處于光刻 制程中的晶圓將會(huì)全部被返工。針對(duì)光刻所用的掩膜板，通過寬光譜照明或者深紫外激光 照明，以高分辨率大成像口徑的光學(xué)成像方法，獲取光刻掩膜板上的圖案圖像，以很高的 缺陷捕獲率實(shí)現(xiàn)缺陷的識(shí)別和判定。
1.4、電子束圖形晶圓檢測(cè)/復(fù)查設(shè)備
電子束成像也用于缺陷檢測(cè)，尤其是在光學(xué)成像效果較低的較小幾何形狀中。電子束檢測(cè) 動(dòng)態(tài)分辨率范圍比光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)大。隨著半導(dǎo)體集成電路工藝節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)，光學(xué)缺陷檢測(cè) 設(shè)備的解析度無法滿足先進(jìn)制程需求，必須依靠更高分辨率的電子束設(shè)備。 電子束的原理為通過聚焦電子束對(duì)晶圓表面進(jìn)行掃描，接受反射回來的二次電子和背散射 電子，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的晶圓表面形貌的灰度圖像。通過比對(duì)晶圓上不同芯片（Die） 同一位置的圖像，或者通過圖像和芯片設(shè)計(jì)圖形的直接比對(duì)，可以找出刻蝕或設(shè)計(jì)上的缺 陷。電子束檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)為可以不受某些表面物理性質(zhì)的影響，且可以檢測(cè)很小的表面缺陷， 如柵極刻蝕殘留物等，相較于光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，電子束檢測(cè)技術(shù)靈敏度較高，但檢測(cè)速度較 慢，因此主要用于在研發(fā)環(huán)境和工藝開發(fā)中對(duì)新技術(shù)進(jìn)行鑒定，以及光學(xué)檢測(cè)后的復(fù)查， 對(duì)缺陷進(jìn)行清晰地圖像成像和類型的甄別。主要供應(yīng)商包括 KLA（eDR7XXX 系列、eSL10 系 列）、AMAT（SEM VISION 系列）。
2、量測(cè)設(shè)備：技術(shù)復(fù)雜、關(guān)鍵尺寸量測(cè)占比高
在量測(cè)環(huán)節(jié)，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)基于光的波動(dòng)性和相干性實(shí)現(xiàn)測(cè)量遠(yuǎn)小于波長的光學(xué)尺度，集 成電路制造和先進(jìn)封裝環(huán)節(jié)中的量測(cè)主要包括關(guān)鍵尺寸量測(cè)、薄膜膜厚量測(cè)、套刻精度量 測(cè)等，這三類量測(cè)環(huán)節(jié)在產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用如下：
2.1、關(guān)鍵尺寸（CD）量測(cè)
半導(dǎo)體制程中最小線寬一般稱之為關(guān)鍵尺寸，其變化是半導(dǎo)體制造工藝中的關(guān)鍵。半導(dǎo)體 關(guān)鍵尺寸量測(cè)在半導(dǎo)體晶圓的指定位置測(cè)量電路圖案的線寬和孔徑。光學(xué)和電子束技術(shù)均 可用于關(guān)鍵尺寸測(cè)量，使用的設(shè)備分別光學(xué)關(guān)鍵尺寸測(cè)量設(shè)備（OCD，optical critical dimension）和掃描電子顯微鏡（CD-SEM） 目前基于衍射光學(xué)原理的非成像光學(xué)關(guān)鍵尺寸（OCD）測(cè)量設(shè)備為主要工具，它可以實(shí)現(xiàn) 對(duì)器件關(guān)鍵線條寬度及其他形貌尺寸的精確測(cè)量，并具有很好的重復(fù)性和長期穩(wěn)定性。OCD 的用途比較廣泛，可以測(cè)關(guān)鍵尺寸，還可以測(cè)單層或多層膜厚、深度甚至角度。OCD 是通 過收集到的反射光譜特征，來與模型中的數(shù)據(jù)庫對(duì)比，得出光譜吻合度最高的數(shù)據(jù)，得到 相應(yīng)特征數(shù)據(jù)的量測(cè)方式。
電子束關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備的原理是通過入射電子轟擊待測(cè)樣品表面，表面原子吸收并激發(fā) 產(chǎn)生二次電子，通過收集到的二次電子，將探測(cè)到的物理信號(hào)轉(zhuǎn)化為樣品圖像信息。 光學(xué)關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備主要供應(yīng)商包括 KLA（Spectra Shape 系列）、NanoMetrics、上 海睿勵(lì)（TFX 3000）、上海精測(cè)（EPROFILE 300FD）。電子束關(guān)鍵尺寸掃描電子顯鏡（主 要供應(yīng)商包括 Hitachi High-Tech、應(yīng)用材料（VeritySEM5i）等。
2.2、套刻精度量測(cè)
套刻技術(shù)：多層高精細(xì)的版圖一般都需要進(jìn)行多次曝光才能制作完成，每一次曝光需要不同的掩膜版，在使用每一塊掩膜版前都需要和之前經(jīng)過曝光的圖形進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)，只有這 樣才能保證每一層圖形有正確的相對(duì)位置。套刻精度測(cè)量通常在每道光刻步驟后進(jìn)行。 在半導(dǎo)體制造過程中，關(guān)鍵層的光學(xué)套刻對(duì)準(zhǔn)直接影響了器件的性能、成品率及可靠性， 隨著芯片集成度的增加，線寬逐漸縮小以及多重光刻工藝的應(yīng)用，套刻誤差需要更嚴(yán)格地 被控制，因此套刻誤差測(cè)量也是過程工藝控制中最重要地步驟之一。其測(cè)量原理通常為通 過光學(xué)顯微成像系統(tǒng)獲得兩層刻套目標(biāo)圖形的數(shù)字化圖像，然后基于數(shù)字圖象算法，計(jì)算 每一層的中心位置，從而獲得套刻誤差。主流供應(yīng)商包括 KLA（Archer 系列）、ASML （Yield-Star 系列）。
2.3、膜厚量測(cè)
薄膜材料的厚度和物理常數(shù)量測(cè)設(shè)備：在半導(dǎo)體制造過程中，晶圓要進(jìn)行多次各種材質(zhì)的 薄膜沉積，因此薄膜的厚度及其性質(zhì)（如折射率和消光系數(shù)）需要準(zhǔn)確地確定，以確保每 一道工藝均滿足設(shè)計(jì)規(guī)格。 在半導(dǎo)體制造過程中，晶圓要進(jìn)行多次各種材質(zhì)的薄膜沉積，因此薄膜的 厚度及其性質(zhì) 會(huì)對(duì)晶圓成像處理的結(jié)果產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響。膜厚測(cè)量環(huán)節(jié)通過精準(zhǔn)測(cè)量每 一層薄膜的 厚度、折射率和反射率，并進(jìn)一步分析晶圓表面薄膜膜厚的均勻性分布，從而 保證晶圓 的高良品率。膜厚測(cè)量可以根據(jù)薄膜材料劃分為兩個(gè)基本類型，即不透明薄膜和 透明薄 膜。業(yè)界內(nèi)一般使用四探針通過測(cè)量方塊電阻計(jì)算不透明薄膜的厚度；通過橢偏儀測(cè)量光 線的反射、偏射值計(jì)算透明薄膜的厚度。
三、國外寡頭壟斷市場(chǎng)，國產(chǎn)設(shè)備不斷突破
1、國外寡頭壟斷市場(chǎng)，KLA 占比超過 50%
全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)目前處于寡頭壟斷局面，市場(chǎng)上美日技術(shù)領(lǐng)先，以應(yīng)用材料 AMAT（美 國）、阿斯麥 ASML（荷蘭）、拉姆研究 LAM Research（美國）、東京電子 TEL（日本）、 科磊半導(dǎo)體 KLA（美國）等為代表的國際知名半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)占據(jù)了全球市場(chǎng)的主要份額。 根據(jù) CINNO Research 的統(tǒng)計(jì)，2022 年全球前十大半導(dǎo)體設(shè)備廠商均為境外企業(yè)，市場(chǎng)份 額合計(jì)超過 75%。
全球量/檢測(cè)設(shè)備廠家中，KLA 一家獨(dú)大。量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)呈現(xiàn)出高度壟斷的格局，根據(jù) Gartner 數(shù)據(jù) 2021 年行業(yè)前 5 名分別為 KLA、AMAT、日立高新（Hitachi High-Tech）、 創(chuàng)新科技（Onto Innovation）、新星測(cè)量儀器（Nova Measuring），行業(yè) TOP3 占據(jù) 75% 的市場(chǎng)份額。美國的 KLA 牢牢占據(jù)行業(yè)的龍頭地位，市場(chǎng)占有率超過行業(yè)第二的四倍。 根據(jù) Gartner，KLA 長期在半導(dǎo)體制造中過程控制業(yè)務(wù)領(lǐng)域份額超過 50%，2021 年以 54% 位列第一，是第二名競爭對(duì)手市場(chǎng)份額的 4 倍以上。尤其是在晶圓形貌檢測(cè)、無圖形晶圓 檢測(cè)、有圖形晶圓檢測(cè)領(lǐng)域，KLA 在全球的市場(chǎng)份額更是分別高達(dá) 85%、78%、72%。
2、KLA：半導(dǎo)體量/檢測(cè)設(shè)備全球龍頭，一家獨(dú)大
KLA 成立于 1976 年，總部位于美國硅谷，為半導(dǎo)體制造提供全方位的在線檢測(cè)、量測(cè)和 數(shù)據(jù)分析，以及過程控制和良率管理的全方面解決方案和服務(wù)。截至 2022 財(cái)年末（2022 年 6 月 30 日），公司在全球 19 個(gè)國家和地區(qū)建立分部，員工人數(shù)約 1.4 萬人。 2004-2015 財(cái)年，KLA 表現(xiàn)相對(duì)比較平穩(wěn)，收入復(fù)合增速 3.3%，凈利潤復(fù)合增速 3.7%， 2016 財(cái)年開始進(jìn)入快速成長期，2016~2022 財(cái)年收入復(fù)合增速 21%，凈利潤復(fù)合增速 30%， 2022 財(cái)年收入同比增速 33%，凈利潤復(fù)合增速提升至 60%。根據(jù) KLA 的長期經(jīng)營目標(biāo)， 2022~2026 財(cái)年，公司收入復(fù)合增速目標(biāo)為 9~11%。同時(shí) KLA 的盈利能力持續(xù)提升，除 2008 財(cái)年外，近十幾年 KLA 的毛利率長期維持在 60%左右的高位，凈利率在 20%-30% 左右波動(dòng)，2021-2022 財(cái)年凈利率逐漸提升至 30%和 36%。分區(qū)域來看，中國大陸是 KLA 的第一大市場(chǎng)，2016-2022 財(cái)年 KLA 在中國大陸市場(chǎng)的銷售額復(fù)合增速約 35%，顯著高于 其在全球約 21%的復(fù)合增長率。
KLA 在持續(xù)創(chuàng)新、產(chǎn)品組合全面以及服務(wù)體系健全等競爭優(yōu)勢(shì)下穩(wěn)居全球龍頭位置。KLA 50年以來通過持續(xù)創(chuàng)新和并購領(lǐng)跑各種復(fù)雜尖端的量測(cè)技術(shù)，完善產(chǎn)品局部。半導(dǎo)體制程技 術(shù)日新月異，KLA 需要不斷投入高額的研發(fā)費(fèi)用用于開發(fā)新的量測(cè)設(shè)備。2012-2022 年 KLA 的研發(fā)支出占比一直在 10%以上，2021 年研發(fā)投入占比 15%，高達(dá) 9 億美元，超過了行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。公司構(gòu)建的混合研發(fā)結(jié)構(gòu)以客戶為中心，進(jìn)行跨產(chǎn)品線的核心技術(shù)創(chuàng)新。并購方 面，KLA 早期產(chǎn)品包括用于掩膜版光學(xué)檢測(cè)設(shè)備 RAPID 系列、晶圓檢測(cè) WISARD 系列產(chǎn) 品，從 20 世紀(jì) 90 年代開始公司產(chǎn)品及解決方案由離線檢測(cè)轉(zhuǎn)向在線檢測(cè)，1997 年 KLA 與 Tencor 兩家半導(dǎo)體設(shè)備公司合并改名 KLA-Tencor，KLA 從此增加了半導(dǎo)體量測(cè)解決方案， 實(shí)現(xiàn)了量/檢測(cè)設(shè)備細(xì)分領(lǐng)域的互補(bǔ)，奠定了在量檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域的龍頭地位。之后的 20 多年間，公司持續(xù)并購，標(biāo)的基本覆蓋了半導(dǎo)體量測(cè)檢測(cè)領(lǐng)域的主要細(xì)分方向，不斷整合 和獲取行業(yè)資源與先進(jìn)技術(shù)。
KLA 服務(wù)體系建設(shè)完善，2022 年設(shè)備服務(wù)收入占總營收的 21%。KLA 全球裝機(jī)量近 6 萬臺(tái)， 超過 50%設(shè)備使用壽命達(dá) 18 年，平均使用壽命為 12 年，歷史上交付的 80%的設(shè)備仍在客 戶現(xiàn)場(chǎng)使用中，在完全折舊(2-3 倍)很長時(shí)間后，客戶繼續(xù)在生產(chǎn)中使用。半導(dǎo)體設(shè)備的 長使用壽命強(qiáng)化先發(fā)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)與客戶的長期綁定關(guān)系；服務(wù)類收入受益于長使用壽命將 不斷增加，且受行業(yè)周期波動(dòng)影響小。 量測(cè)設(shè)備龍頭 KLA 在前道設(shè)備全球 5 大龍頭企業(yè)中，表現(xiàn)出了相對(duì)更優(yōu)秀的成長性和盈 利能力。AMAT、ASML、LAM Research、TEL 和 KLA 前五大前道設(shè)備龍頭 2022 年收入相 較于 2015 年分別成長 175%、236%、223%、198%、268%。KLA 是五家中唯一一家自 2015 年以來持續(xù)成長的公司，營收的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于其余四家。從盈利能力來看，KLA 的毛利 率水平也顯著高于其余 4 家。我們認(rèn)為，這是由于量測(cè)設(shè)備相較于其他工藝設(shè)備，更受 益于工藝和技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)步的變化，同時(shí)細(xì)分種類更多，持續(xù)創(chuàng)新全面布局的公司更有機(jī)會(huì) 獲得超額收益。
3、國內(nèi)設(shè)備國產(chǎn)化率空間極大，產(chǎn)品覆蓋率及制程先進(jìn)程度差距大
中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備海外依賴度高。2022 年全球前五的設(shè)備廠商中，除 ASML 外中國大陸 均為第一大客戶。
國產(chǎn)量測(cè)檢測(cè)設(shè)備公司產(chǎn)品線已涵蓋了無圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備、圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備、三維形貌量測(cè)設(shè)備、薄膜膜厚量測(cè)設(shè)備和套刻精度量測(cè)設(shè)備等系列產(chǎn)品。在國內(nèi)主要集成 電路制造廠商取得批量訂單，打破了國外廠商的壟斷，國產(chǎn)化進(jìn)程加快將進(jìn)一步助力公司 持續(xù)快速發(fā)展。同時(shí)，公司正在積極研發(fā)納米圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備、晶圓金屬薄膜量測(cè) 設(shè)備等其他型號(hào)的設(shè)備，相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)成功后有望進(jìn)一步提高產(chǎn)品線覆蓋廣度。 國內(nèi)量測(cè)設(shè)備主要廠家有中科飛測(cè)、上海睿勵(lì)、上海精測(cè)、賽騰股份、東方晶源、埃芯半 導(dǎo)體、上海御微等，其部分產(chǎn)品已進(jìn)入一線產(chǎn)線驗(yàn)證，推動(dòng)量測(cè)設(shè)備國產(chǎn)化。國內(nèi)外廠商 的差距： 1）產(chǎn)品覆蓋度差距大，國內(nèi)龍頭的產(chǎn)品覆蓋度為 27%，更多品類待開發(fā)和導(dǎo)入。量/檢測(cè) 設(shè)備種類多，龍頭公司通過自身持續(xù)創(chuàng)新和并購擁有很高的工藝覆蓋率，全球占比 54%的 龍頭美國公司 KLA 對(duì)于量測(cè)+檢測(cè)產(chǎn)品線覆蓋率達(dá) 85%以上，且?guī)缀踉诿恳粋€(gè)所涉產(chǎn)品線 中均市場(chǎng)份額最高；其他海外龍頭如美國 AMAT、ONTO 等公司產(chǎn)品覆蓋率也分別達(dá)到 50% 和 35%以上。 根據(jù)中科飛測(cè)招股說明書，公司產(chǎn)品線涵蓋份額占比為 27%。同時(shí)中科飛測(cè)正在積極研發(fā) 納米圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備、關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備等其他細(xì)分領(lǐng)域的機(jī)型，對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)份額 為 25%和 10%，研發(fā)成功后將提高產(chǎn)品線覆蓋度。
1） 工藝節(jié)點(diǎn)上，國內(nèi)企業(yè)目前僅能覆蓋 28nm 及以上制程。國際競爭對(duì)手的先進(jìn)產(chǎn)品普 遍能夠覆蓋 28nm 以下制程，國內(nèi)產(chǎn)品已能夠覆蓋 28nm 及以上制程，應(yīng)用于 28nm 以下制程的量/檢測(cè)設(shè)備在研發(fā)中。 2022 年三大量/檢測(cè)設(shè)備企業(yè)在本土市場(chǎng)份額合計(jì) 4%，國產(chǎn)化率較低。作為晶圓制造前道 設(shè)備中國產(chǎn)化率最低的設(shè)備之一，量/檢測(cè)設(shè)備本土前三大廠商收入合計(jì)為 7.4 億元，國 內(nèi)市場(chǎng)份額占比僅為 4%。由于國外知名企業(yè)規(guī)模大，產(chǎn)品線覆蓋廣度高，品牌認(rèn)可度高， 導(dǎo)致本土企業(yè)的推廣難度較大。近年來國內(nèi)企業(yè)在檢測(cè)與量測(cè)領(lǐng)域突破較多，受益于國內(nèi) 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的迅速發(fā)展，該領(lǐng)域國產(chǎn)化率有望在未來幾年加速提升。
四、國內(nèi)設(shè)備廠商內(nèi)生+外延快速發(fā)展
國內(nèi)半導(dǎo)體處于高速增長期，本土企業(yè)存在較大的國產(chǎn)化空間。國內(nèi)量測(cè)設(shè)備主要廠家有 中科飛測(cè)、上海睿勵(lì)、上海精測(cè)、賽騰股份、東方晶源、埃芯半導(dǎo)體、南京中安等，其部 分產(chǎn)品已進(jìn)入一線產(chǎn)線驗(yàn)證，推動(dòng)量測(cè)設(shè)備國產(chǎn)化。
1、中科飛測(cè)：國內(nèi)無圖形晶圓檢測(cè)龍頭，部分型號(hào)可對(duì)標(biāo) KLA
中科飛測(cè)成立于 2014 年，目前在半導(dǎo)體量/檢測(cè)設(shè)備收入體量上為國內(nèi)龍頭，主要產(chǎn)品包 括無圖形晶圓缺陷檢測(cè)、圖形晶圓缺陷檢測(cè)、三維形貌量測(cè)、薄膜膜厚量測(cè)等產(chǎn)品，已應(yīng) 用于國內(nèi) 28nm 及以上制程的集成電路制造產(chǎn)線，同時(shí)正在積極研發(fā)納米圖形晶圓缺陷檢 測(cè)、晶圓金屬薄膜量測(cè)等設(shè)備。公司 22 年實(shí)現(xiàn)營收 5.09 億元，同比+41.2%；歸母凈利潤 0.12 億元，同比-78.0%。下游客戶包含中芯國際、長江存儲(chǔ)、士蘭集科、長電科技、通 富微電等國內(nèi)主流制造及封裝廠。 公司多項(xiàng)研發(fā)產(chǎn)業(yè)化取得積極進(jìn)展。2019 年，應(yīng)用在集成電路前道領(lǐng)域的三維形貌量測(cè) 設(shè)備通過長江存儲(chǔ)產(chǎn)線認(rèn)證，2020 年，應(yīng)用在集成電路前道領(lǐng)域的薄膜膜厚量測(cè)設(shè)備通 過士蘭集科產(chǎn)線驗(yàn)證，2021 年，無圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備通過國家科技重大專項(xiàng)驗(yàn)收等。 目前，公司正在積極研發(fā)納米圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備、晶圓金屬薄膜量測(cè)設(shè)備等其他型號(hào) 的設(shè)備。公司目前在研項(xiàng)目數(shù)量較多，長期重視研發(fā)為公司發(fā)展建立了長期壁壘，后續(xù)新 產(chǎn)品研發(fā)成功并客戶導(dǎo)入后，有望為公司打開長期發(fā)展天花板。
2022 年末公司合同負(fù)債 4.8 億，存貨中發(fā)出商品 4.3 億，在手訂單充足。公司 21/22 年 合同負(fù)債為1.6/4.8億元，同比+384%/+217%，發(fā)出商品為2.4/4.3億元，同比+425%/+76%， 在手訂單充沛且銷售強(qiáng)勁，快速成長動(dòng)力足。 公司作為以研發(fā)為驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)，公司研發(fā)費(fèi)用占營業(yè)收入比重高于同行業(yè)可比 公司，2022 年研發(fā)費(fèi)用占營收比例 40%。半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)為技術(shù)密集型行業(yè)，公司競爭力 與研發(fā)實(shí)力密不可分，公司持續(xù)吸引行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀人才，研發(fā)人員數(shù)量快速增長，2019-2023 年研發(fā)人員占總?cè)藬?shù)比例維持在 43%上下。
2、精測(cè)電子：前道量/檢測(cè)設(shè)備訂單爆發(fā)性增長
公司深耕檢測(cè)行業(yè) 17 年，已成為國內(nèi)平板顯示檢測(cè)龍頭，2018 年以來公司積極局部平板 顯示/半導(dǎo)體/新能源三大業(yè)務(wù)。半導(dǎo)體設(shè)備成功供貨中芯國際、長江存儲(chǔ)等國內(nèi)龍頭客戶。 公司全面布局半導(dǎo)體前后道量檢測(cè)環(huán)節(jié)，膜厚、OCD 測(cè)量、電子束、明場(chǎng)檢測(cè)等設(shè)備已進(jìn) 市場(chǎng)， 2022 年公司半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)收入 1.83 億元，同比增長 34.12%。截至 2023 年 4 月 24 日，半導(dǎo)體業(yè)務(wù)在手訂單 8.91 億元，前道設(shè)備業(yè)務(wù)爆發(fā)。公司半導(dǎo)體業(yè)務(wù)經(jīng) 過前期積累，在研發(fā)能力、產(chǎn)品力、客戶等方面已占先機(jī)，將成為國產(chǎn)化主力。
公司子公司上海精測(cè)前道檢測(cè)產(chǎn)品覆蓋度進(jìn)一步提升，半導(dǎo)體硅片應(yīng)力測(cè)量設(shè)備也取得客 戶訂單并完成交付，明場(chǎng)光學(xué)缺陷檢測(cè)設(shè)備已取得突破性訂單，且已完成首臺(tái)套交付；其 余儲(chǔ)備的產(chǎn)品目前正處于研發(fā)、認(rèn)證以及拓展的過程中。
2022 年下半年面板價(jià)格觸底，23 年價(jià)格持續(xù)修復(fù)，部分型號(hào)修復(fù)至現(xiàn)金成本線之上，稼 動(dòng)率環(huán)比亦有提升。公司受益于 OLED、Mini、Micro LED 等新技術(shù)路線以及由 Module、 Cell 拓展至前段 Array，面板業(yè)務(wù)仍有望實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)增長，24 年蘋果新機(jī) MR 有望帶來新的 面板檢測(cè)需求。 新能源方面，精測(cè)公司聚焦中后道工序，其中化成分容已批量出貨，切疊一體機(jī)已獲認(rèn)證 通過，同時(shí)布局鋰電池視覺檢測(cè)系統(tǒng)、電芯裝配線和激光模切機(jī)等新品，與中創(chuàng)新航簽署 戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)議，受益于其持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)。公司 2022 年公司新能源設(shè)備實(shí)現(xiàn)收入 3.4 億元， 截至 2023 年 4 月 23 日在手訂單新能源訂單 4.8 億元。
3、賽騰股份：收購 Optima 進(jìn)軍半導(dǎo)體晶圓缺陷檢測(cè)領(lǐng)域
賽騰股份是國內(nèi)消費(fèi)電子設(shè)備龍頭企業(yè)，通過外延并購將主營業(yè)務(wù)拓展至半導(dǎo)體、新能源 汽車等行業(yè)。2022 年公司實(shí)現(xiàn)營收 29.34 億元，同比+26.55%。實(shí)現(xiàn)凈利潤 2.93 億元， 同比增長 63.5%。 半導(dǎo)體設(shè)備：賽騰股份 2018 年通過收購無錫昌鼎，進(jìn)入半導(dǎo)體封測(cè)設(shè)備領(lǐng)域。2019 年通 過收購日本 Optima，進(jìn)入晶圓檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域。無錫昌鼎主要生產(chǎn)測(cè)試編帶一體機(jī)、全自 動(dòng)組焊線機(jī)、自動(dòng)打標(biāo)機(jī)等半導(dǎo)體封裝測(cè)試設(shè)備；Optima 拳頭產(chǎn)品包括 RXW-1200、 RXM-1200、BMW-1200(R)、AXM-1200 四大類，產(chǎn)品覆蓋邊緣、背面、正面等缺陷檢測(cè)，是 全球領(lǐng)先的硅片、晶圓外觀缺陷檢測(cè)設(shè)備龍頭公司。 目前產(chǎn)品主要是無圖形晶圓檢測(cè)設(shè)備，已成功進(jìn)入 SUMCO、SK、SUMSUNG、協(xié)鑫、奕斯偉、 中環(huán)、金瑞泓、滬硅等國內(nèi)外龍頭廠商，今年有望在國內(nèi)晶圓廠有所突破，同時(shí)有圖形晶圓檢測(cè)設(shè)備正在穩(wěn)步研發(fā)中。2022 年半導(dǎo)體設(shè)備板塊營收達(dá) 3.75 億元、同比增長 73%。
消費(fèi)電子設(shè)備：受益北美大客戶 2023 年新機(jī)搭載潛望式攝像頭及 MR 新產(chǎn)品，2023 年有 望快速增長。公司將持續(xù)受益于北美大客戶三大邊際變化：2023 年新機(jī)搭載潛望式攝像 頭帶來設(shè)備增量需求，MR 新品即將發(fā)布帶來的設(shè)備增量需求，以及產(chǎn)能向東南亞遷移帶 動(dòng)的設(shè)備增量需求。 新能源汽車設(shè)備：下游新能源車高景氣度且公司充分綁定龍頭客戶。2018 年公司收購菱 歐科技（現(xiàn)更名為賽騰菱歐），切入汽車零部件智能裝備行業(yè)。主要客戶為日本電產(chǎn)、村 田新能源、松下能源等。
4、睿勵(lì)儀器：中微公司持股 30%，國內(nèi)最早的量測(cè)設(shè)備公司
睿勵(lì)科學(xué)儀器（上海）有限公司成立于 2005 年（中微公司持股 29.36%，是上海睿勵(lì)的第 一大股東），目前公司擁有的主要產(chǎn)品包括光學(xué)薄膜測(cè)量設(shè)備、光學(xué)關(guān)鍵尺寸測(cè)量設(shè)備、 缺陷檢測(cè)設(shè)備。睿勵(lì)科學(xué)儀器是國內(nèi)少數(shù)進(jìn)入國際先進(jìn)制程 12 英寸生產(chǎn)線的量測(cè)設(shè)備企 業(yè)之一，是國內(nèi)唯一進(jìn)入三星存儲(chǔ)芯片生產(chǎn)線的量測(cè)設(shè)備企業(yè)。 目前，睿勵(lì)的膜厚測(cè)量，缺陷檢測(cè)及光學(xué)關(guān)鍵尺寸測(cè)量設(shè)備已為國內(nèi)近 20 家前道半導(dǎo)體 晶圓制造客戶所采用，公司光學(xué)膜厚測(cè)量設(shè)備已應(yīng)用在 65/55/40/28 納米芯片生產(chǎn)線，并 正在進(jìn)行 14nm 工藝驗(yàn)證；設(shè)備支持 64 層 3DNAND 芯片的生產(chǎn)，并正在 96 層 3DNAND 芯片 產(chǎn)線上進(jìn)行工藝驗(yàn)證。
5、天準(zhǔn)科技：收購 MueTec：檢測(cè)量測(cè)產(chǎn)品寬度廣，掩膜版等領(lǐng)域填補(bǔ)空白
天準(zhǔn)科技于 2021 年 5 月以 1819 萬歐元完成收購德國 MueTec 公司 100%股權(quán)。MueTec 的主 要產(chǎn)品為高精度的光學(xué)測(cè)量和檢測(cè)解決方案， 2021 年?duì)I業(yè)收入僅為 0.4 億元。MueTec 深耕檢測(cè)量測(cè)行業(yè)三十余年，重點(diǎn)覆蓋 65nm 及以上制程，具備較寬產(chǎn)品線并為多行業(yè)提 供產(chǎn)品解決方案。MueTec 的主要產(chǎn)品包括晶圓宏觀缺陷檢測(cè)、晶圓微缺陷檢測(cè)、掩膜版 檢測(cè)、紅外線檢測(cè)等檢測(cè)設(shè)備，以及關(guān)鍵尺寸量測(cè)、套刻精度量測(cè)、薄膜膜厚量測(cè)、掩膜 版量測(cè)、紅外線量測(cè)等量測(cè)設(shè)備，其中掩膜版、套刻精度等產(chǎn)品在國內(nèi)供應(yīng)中均具備稀缺 性。MueTec 主要服務(wù)于晶圓制造、先進(jìn)封裝、光掩模版、MEMS 傳感器、電子元件、OLED、 LED 等多個(gè)先進(jìn)制造領(lǐng)域，主要客戶包括英飛凌、恩智浦、臺(tái)積電等。