一、半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備概述

1、產(chǎn)業(yè)概述

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)。

檢測(cè)和量測(cè)應(yīng)用示意圖

資料來源：中科飛測(cè)招股書，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理

2、分類狀況

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。目前，在所有半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備中，應(yīng)用光學(xué)檢測(cè)技術(shù)的設(shè)備占多數(shù)。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。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)。

檢測(cè)和量測(cè)技術(shù)分類狀況

資料來源：公開資料整理

二、檢測(cè)和量測(cè)技術(shù)背景

1、檢測(cè)

在檢測(cè)環(huán)節(jié)，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)可進(jìn)一步分為無圖形晶圓激光掃描檢測(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)。

檢測(cè)環(huán)節(jié)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)分類情況

資料來源：公開資料整理

2、量測(cè)

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(zhǎng)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)主要包括三維形貌量測(cè)、薄膜膜厚量測(cè)、套刻精度量測(cè)、關(guān)鍵尺寸量測(cè)等。

量測(cè)環(huán)節(jié)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)分類狀況

資料來源：公開資料整理

三、全球檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備現(xiàn)狀

1、市場(chǎng)規(guī)模

全球半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模來看，隨著半導(dǎo)體下游消費(fèi)電子和PC等需求2020-2021年市場(chǎng)回暖尤其是2021年明顯增長(zhǎng)，量檢測(cè)設(shè)備全球市場(chǎng)空間持續(xù)擴(kuò)張。根據(jù)數(shù)據(jù)，全球市場(chǎng)2020年半導(dǎo)體檢測(cè)與量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為76.5億美元，2016-2020年CAGR12.6%，2021年整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大增，估計(jì)檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備規(guī)模提升明顯。

2016-2020年全球半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模及增長(zhǎng)率

資料來源：中科飛測(cè)招股書，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理

2、細(xì)分市場(chǎng)

量測(cè)設(shè)備細(xì)分品類較多。根據(jù)數(shù)據(jù)，2020年半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)各類設(shè)備占比中，檢測(cè)設(shè)備包括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（可細(xì)分為微米級(jí)和納米級(jí)）、掩膜檢測(cè)設(shè)備等；量測(cè)設(shè)備包括三維形貌量測(cè)設(shè)備、薄膜膜厚量測(cè)設(shè)備（晶圓介質(zhì)薄膜量測(cè)設(shè)備）、套刻精度量測(cè)設(shè)備、關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備、掩膜量測(cè)設(shè)備等。

2020年全球半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備細(xì)分設(shè)備規(guī)模及占比

資料來源：中科飛測(cè)招股書，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理

3、技術(shù)結(jié)構(gòu)

量檢測(cè)設(shè)備分為光學(xué)和電子束技術(shù)路線，其中光學(xué)占主流。2020年全球半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)中，光學(xué)、電子束占比分別為75.2%、18.7%。由于下游廠商對(duì)量產(chǎn)高速的需求，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)設(shè)備仍然占據(jù)了主要的市場(chǎng)份額。

2020年全球半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備技術(shù)結(jié)構(gòu)占比

資料來源：中科飛測(cè)招股書，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理

四、中國檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備現(xiàn)狀

就國內(nèi)檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備現(xiàn)狀而言，目前國內(nèi)整體半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模占比全球市場(chǎng)25%左右且保持持續(xù)提升趨勢(shì)，數(shù)據(jù)顯示，2021年我國檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備規(guī)模為29億美元，同比2020年增長(zhǎng)61.1%，增速遠(yuǎn)高于全球規(guī)模，占比全球份額持續(xù)提升，但目前國內(nèi)市場(chǎng)仍主要被國際企業(yè)占據(jù)主要市場(chǎng)，技術(shù)和企業(yè)之間適配性待提升。

2016-2021年中國檢測(cè)與量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模及增長(zhǎng)率

資料來源：公開資料整理

五、檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)格局

1、競(jìng)爭(zhēng)格局

全球半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)呈現(xiàn)國外設(shè)備巨頭壟斷格局。根據(jù)數(shù)據(jù)，全球市場(chǎng)中，2020年科磊半導(dǎo)體市占率超過50%，應(yīng)用材料、日立、雷泰光電、創(chuàng)新科技等前五大公司合計(jì)市場(chǎng)份額占比超過了82.4%，市場(chǎng)集中度較高。中國市場(chǎng)中，科磊半導(dǎo)體達(dá)到58.4%，呈一家獨(dú)大格局，前五大公司合計(jì)市場(chǎng)份額占比達(dá)到78.1%。

本土企業(yè)市場(chǎng)份額較低，其中中科飛測(cè)產(chǎn)品主要包括無圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備系列、圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備系列、三維形貌測(cè)量設(shè)備系列和薄膜膜厚量測(cè)設(shè)備系列等產(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。上海睿勵(lì)致力于集成電路生產(chǎn)前道工藝檢測(cè)領(lǐng)域設(shè)備研發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)品主要為光學(xué)膜厚測(cè)量設(shè)備和光學(xué)缺陷檢測(cè)設(shè)備，以及硅片厚度及翹曲測(cè)量設(shè)備等。上海精測(cè)半導(dǎo)體前道檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，以橢圓偏振技術(shù)為核心開發(fā)了適用于半導(dǎo)體工業(yè)應(yīng)用的膜厚測(cè)量以及光學(xué)關(guān)鍵尺寸量測(cè)系統(tǒng)的產(chǎn)品，目前中科飛測(cè)、精測(cè)電子、上海睿勵(lì)2021年在國內(nèi)檢測(cè)量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)份額僅1.9%、0.7%、0.2%。

2020年全球半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)格局

資料來源：中科飛測(cè)招股書，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理

2020年中國半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)格局

資料來源：中科飛測(cè)招股書，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理

2、主要企業(yè)

KLA Instruments和 Tencor Instruments相繼成立于1976年和1977年，并于1997年合并成立科磊半導(dǎo)體，總部位于美國硅谷。該公司聚焦于檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，其產(chǎn)品線涵蓋了質(zhì)量控制全系列設(shè)備。根據(jù)科磊半導(dǎo)體2022年年報(bào)披露顯示，其檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入79.25億美元，占比企業(yè)整體營(yíng)收86%左右。

2019-2022財(cái)年科雷半導(dǎo)體半導(dǎo)體過程控制營(yíng)收

資料來源：企業(yè)公報(bào)，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理

康特科技成立于1987牛，總部位寸以色列米格達(dá)勒埃姆克。該公司是半導(dǎo)體行業(yè)高端檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備的制造商，其產(chǎn)品應(yīng)用于前道、先進(jìn)封裝等領(lǐng)域，為眾多行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的全球IDM、OSAT和代工廠提供服務(wù)。根據(jù)康特科技2021年年報(bào)披露顯示，其全年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入2.70億美元，其中檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備營(yíng)收2.59億美元，占比96.2%。

2017-2021年康特科技檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備營(yíng)收變動(dòng)

資料來源：企業(yè)公報(bào)，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理

阿斯麥（荷蘭）量測(cè)業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域在套刻誤差測(cè)量、電子束檢測(cè)，應(yīng)用材料（美國）優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域也在電子束檢測(cè)，新星測(cè)量?jī)x器（以色列）優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域在膜厚檢測(cè)設(shè)備，日立（日本）則主要是CD-SEM（關(guān)鍵尺寸量測(cè)-電子束）處于行業(yè)領(lǐng)先地位，雷泰光電（日本）則聚焦EUV掩模版檢測(cè)，創(chuàng)新科技（美國）優(yōu)勢(shì)在于關(guān)鍵尺寸測(cè)量和缺陷檢測(cè)。

六、發(fā)展趨勢(shì)

1、技術(shù)趨勢(shì)

隨著集成電路器件物理尺度的縮小同時(shí)逐漸向三維結(jié)構(gòu)發(fā)展，需要檢測(cè)的缺陷尺度和測(cè)量的物理尺度也在不斷縮小的同時(shí)三維空間的檢測(cè)業(yè)在持續(xù)滲透。

為滿足檢測(cè)和量測(cè)技術(shù)向高速度、高靈敏度、高準(zhǔn)確度、高重復(fù)性、高性價(jià)比的發(fā)展趨勢(shì)和要求，行業(yè)內(nèi)進(jìn)行了許多技術(shù)改進(jìn)，例如增強(qiáng)照明的光強(qiáng)、光譜范圍延展至DUV波段、提高光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑、增加照明和采集的光學(xué)模式、擴(kuò)大光學(xué)算法和光學(xué)仿真在檢測(cè)和量測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用等，未來隨著集成電路制造技術(shù)的不斷提升，相應(yīng)的檢測(cè)和量測(cè)技術(shù)水平也將持續(xù)提高。

2、國產(chǎn)化趨勢(shì)

整體半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域存在較高的技術(shù)、資金及產(chǎn)業(yè)協(xié)同等壁壘。與國外企業(yè)相比，本土企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域時(shí)間較晚，整體實(shí)力和規(guī)模與國外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手存在較大差距。然而，經(jīng)過多年來的不懈追趕，本土企業(yè)技術(shù)水平迅速提高，檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備從無到有，中科飛測(cè)等國產(chǎn)企業(yè)帶動(dòng)量檢測(cè)設(shè)備國產(chǎn)化持續(xù)突破，目前在28nm已實(shí)現(xiàn)突破并向2Xnm以下節(jié)點(diǎn)推進(jìn)。

審核編輯 ：李倩