2019年半导体行业经营分析报告

2019年半导体行业经营分析报告正文目录一、前言3二、半导体检测概论——旨在控制系统损失3三、半导体行业景气下行，但大陆市场依旧坚挺4四、检测设备——进口替代是未来长期趋势812、设计验证——决定是否量产的关键验证9、过程工艺检测——控制缺陷放大的关键环节10（（1）量测——判断厚度、应力等指标122）缺陷检测183、晶圆检测——封装前最后一道防线21（（1）硅片检测222）晶圆中测（）——检测核心环节234、终测（）——芯片成品的良品率抽样检测31五、海外检测龙头——他山之石331234、科磊——全球控制检测设备龙头33、爱德万——存储器检测龙头36、泰瑞达——及SOC检测设备龙头39、东京精密41六、国内检测设备领先企业4212、长川科技——大基金持股，收购43、华兴源创——由面板领域转型半导体46Page2一、前言要从半导体检测领域切入，详细分析在半导体生产过程中检测的各个科目及其重要性。目前已取得一定的进展。二、半导体检测概论——旨在控制系统损失CP终测（FT测试），国内公司目前主要涉足于晶圆检测和终测环节，这两个环节的检测设备价值量约占整体半导体制造设备投资的9%左右。检测设备相对于中前道的光刻、标准，因此品牌壁垒，以及推广难度还是较高的。电路板（PCB）级别发现故障的成本就芯片级别的十倍。以此类推半导体检测失效损失呈指数增长，测试在制造过程中的地位不言而喻。图：电子系统故障成本“十倍法则”EconomicsofAutomatic，BrendanDavis，XXX战略研究部测试设备需求旺盛，国内公司已有一定技术积累。从2017年开始，国内存储器和逻辑SEMI估算，2018-2020年国内半导体制造设备投资额约为1550、1604、1702亿元，按照历史经验检测设备占总设备17%（晶圆检测9%，过程工艺控制8%）的比例进行测算，2018-2020年国内晶圆厂检测对应的半导体检测设备需求分别为264、273289亿元，Page3电科技、华天科技等多个封测、代工厂商的使用和认可，在国内实现批量销售。图：国内半导体检测设备市场空间22115000005000005020152016总投资（亿元）检测设备需求20172018E设备投资额2019E2020E资料来源：，XXX战略研究部三、半导体行业景气下行，但大陆市场依旧坚挺SEMI下调半导体制造设备2019年的全球销售额预测值。根据SEMI最新预测，由于智能手机和存储半导体需求的低迷，2019年半导体设备销售额将同比减少527亿美元，但预测随着存储器投资复苏和中国大陆新建及扩建工厂，预计2020年设备销售额将比2019年增长至588亿美元，SEMI预计中国大陆将成为半导体制造设备的最大市场。NANDFlash存储器的价格在2018年跌了50%2016年的价格，供过于求加上高库存的影响导致价格跌幅剧烈。经过了两年的高景气之后，半导体价格及市场景气度进入下行周期。Page4图：DXI指数和64G现货平均价（美元）32000270002200017000120006543210DXI指数资料来源：Wind，XXX战略研究部现货平均价Flash:64GbMLC近期由于日本开始对韩国限制半导体材料出口，DRAM和flash价格均有所上涨，但整体上dram产能预计到年末还将维持供过于求的状态。表：全球内寸、闪存季度价格预测及同比1Q182Q183Q184Q181Q192Q19E3Q19E4Q19EDDR3DRAM4GbspotDDR3DRAM4GbcontractNAND64Gbspot3.773.33.393.172.792.281.621.525.22.832.923.244.713.562.442.41.492.072.233.532.311.422.072.123.352.313.993.695.6NAND64GbcontractNAND128GbcontractSLC8Gbcontract3.682.93.922.56资料来源：DRAMeXchange、Bloomberg、XXX战略研究部据最新报告，5月全球半导体销售额连续第五个月同比下降14.6%至331亿美元。5月半导体销售额110.4幅也超10%。图：全球半导体销售额及增幅（单位：十亿美元）54433221100500050005000500025%全球半导体销售额增幅210%5%10%50%%500-5%22012201320142015201620172018E资料来源：WSTS，XXX战略研究部日韩半导体行业起争端，中国厂商或迎机遇。日本政府近日宣布，将从7月4日起对Page53种日本材料的进口依赖度分别高达43.9%91.9%和93.7%量只够继续使用1~3个月，若3个月之后日本仍不供货，三星、海力士等半导体生产国，中国厂商可借机抢占市场。尔时代与后全满足国内现阶段的需求，根据insights的数据，2016年我国集成电路自给率仅为10.4%向中国大陆转移，据预估，2017-2020年全球座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆，占全球总数42%。表：正在建设中的12英寸晶圆厂公司中芯国际(上海)中芯国际(深圳)上海华力微台积电南京)长江存储开建时间2016.122016.122016.72016.122016.32017.2进度2018年初投产2017年底投产2018年完工正式投产1万片月2018年实现量产二期计划时间未定预计月试生产2018年投产淮安得克玛格罗方德（成都）AOS(重庆)2016.3合肥长鑫2016年底2015.12017.22018年投产晶合（合肥）联电(厦门)正式投产1万片月量产28nm,后续扩产已投产2018年投产武汉新芯广州粤芯2017.122019年上半年晋华集成（泉州）资料来源：集微网，XXX战略研究部2018年9月投产差距巨大倒逼国产突围，避免核心设备受制于人。前有“中兴事件”让国人痛定思痛，必须在核心技术上占据主动。2017年，中国进口商业芯片共计花费13640亿人民币。过去十年，中国进口芯片费用超过10万亿人民币，相当于2017的整整1/8201610.4%重中之重，芯片国产化率亟待提高。Page6图：中国集成电路自给率图：集成电路贸易逆差巨大32211005000500016%销售额（十亿美元）自给率进口额出口额1114%2%0%300025000001702150000026002313.423072270.72176.21920.68%2642%%%877150693.1668.8534.3608.6613.8325.750000%02011201220132014201520162017资料来源：，XXX战略研究部资料来源：，前瞻产业研究院，XXX战略研究部动了“02专项”以及成立国家产业大基金，其中“专项”全方面的对半导体设备行65%17%10%2018年5月，工信部发言人指出测行业，国家几乎每年出政策推进，通过税收改善、基金投资等方式引领企业突围。表：国家政策支持封测及设备时间部门法律法规及政策相关内容《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》及关键设备、仪器、材料核心技术22012.07国务院《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》013.02014.06发改委国务院将集成电路测试设备列入战略性新兴产业重点产品目录。1入比例达到30%以上。《国家集成电路产业发展推进纲要》222020年，封装测试技术达到国际领先水平。3、设立国家产业投资基金，重点支持集成电路制造领域，兼顾设计、封装测试、装备、材料环节。展能力，形成关键制造装备供货能力。22015.05016.11国务院国务院《中国制造2025》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》推动封装测试、关键装备和材料等产业快速发展。资料来源：国务院、发改委网站，XXX战略研究部整理20%测试也变得逐渐复杂，测试的成本在逐渐升高。2018-2020年国内检测设备需求估计超2017芯片产能不断释放，目前在建和拟建晶圆厂项目总投资金额近万亿元规模。根据SEMI估算，2018-2020年国内半导体制造设备投资额为1550、1604、1702亿元，按照历史经验检测设备占总设备17%（晶圆检测9%，过程工艺控制8%）的比例进行测算，2020年国内晶圆厂检测对应的半导体检测设备需求分别为264273亿元，随着测试成本占比逐年升高，实际需求有望在此基础上继续突破。图：国内检测设备年需求超200亿元11111800600400200000设备投资额检测设备需求864202015201620172018E2019E2020E资料来源：，XXX战略研究部四、检测设备——进口替代是未来长期趋势原因。测试成为贯穿于集成电路设计、制造、生产中的、保证芯片质量的重要环节。图：集成电路缺陷示例测试环节覆盖生产全过程，保证芯片符合规格。以IC从设计到失效整个在芯片封装后进行，所有测试目的是保证芯片符合规格，尽量避免损失升级。Page8图：集成电路寿命全过程中各类测试框图表：生产过程中主流测试环节测试种类设计验证生产阶段生产前测试描述描述、调试和检验芯片设计，保证符合规格要求在线参数测试（PCM)Wafer制造过程中硅片拣选测试（CP测试）终测（FT）Wafer制造后产品电性测试，验证每个芯片是否符合产品规格使用产品规格进行的产品功能测试封装后1、设计验证——决定是否量产的关键验证节，性价比相对最高，可为芯片批量制造指明接下来的方向。逐一介绍，在此不一一赘述。Page9图10：芯片测试及设备流程图2、过程工艺检测——控制缺陷放大的关键环节针来测量方块电阻来计算膜厚，针对透明膜便主要依据光学测试进行测量。表：生产过程中主流测试项注入扩散薄膜抛光√刻蚀√曝光√金属√电介质√膜厚√√√√√√方块电阻√√膜应力√√√折射率掺杂浓度√√无图形表面缺陷有图形表面缺陷关键尺寸（CD）台阶覆盖√√√√√√√√√√套刻标记√√电容-电压特性接触的角度√整个工艺检测环节（主要列举了氧化、光刻、刻蚀、CMP1）氧化是晶圆制造中重要的一步，在硅片上通过热生长或淀积产生的氧化膜可以对器Page氧化步骤之后的各种评估，确保氧化物具有可接受的质量。2）光刻是晶圆制造中设备价值最高的流程，通过对光刻胶曝光，把高分辨率的投影掩段质量检查意义重大。图：氧化阶段立式炉管装片图图12：光刻阶段对准与曝光3）刻蚀工艺最后一步是进行刻蚀检查确保刻蚀质量。其中最重要的一步是对特殊掩蔽层的检查，以确保关键尺寸的正确，通过检测来确定是否发生过刻蚀、欠刻蚀或钻蚀。所用到的设备仪器为关键尺寸检测需要的光学显微镜等。4）化学机械平坦化（CMP于表面起伏带来的光刻时对线宽失去控制等负面影响。但CMP带来的一个显著问题是属间的短路，对其进行质量测量的设备主要是表面缺陷检测设备。图13：CMP微擦痕导致短路检测设备分为光学检测和电子束检测，过程工艺控制设备主要是以光学检测设备为主，等直接关乎芯片是否能达到所设计性能指标。所用的检测设备也主要为光学检测设备，包括通过图案缺陷检测系统来检测晶圆光刻环节的成功率，通过FEB测量装置判断硅片的少子寿命等。Page图14：过程工艺控制检测设备资料来源：各公司官网，XXX战略研究部（）量测——判断厚度、应力等指标量测是确定所有步骤符合设计的标准。通过“量”判断薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度、产线出现问题，需要及时进行问题排查。a.膜厚硅片工艺是成膜工艺。集成电路的主体结构和器件都是由各种形状和尺寸的膜构成的，度的精准是是高成品率制造工艺的基础。表：半导体工艺中所涉及的常用薄膜薄膜名称Ploy-SiEPi-Si成分422SiO2SiNPSGSiH+O42SiHCl+NH34223SiH+PH+O432Al、、W……WSiMoSiWF+SiH64MoF+SiH64资料来源：XXX战略研究部公开资料整理明薄膜的厚度。Page图15：椭偏仪原理图16：椭偏仪资料来源：Filmetrics官网，XXX战略研究部资料来源：官网，XXX战略研究部透膜，如铜互连工艺中用到的铜种子层，厚度大于1000A的金属层通常被认为是不透化一些领域的原位（实时）测试。椭偏仪2013年全球市场规模为408610182023年市场规模将达到85822844J.A.Woollam，HoribaSemilabSentechAngstromSun池检测椭偏仪取得一定成绩，但在芯片检测方面还与国际水平存在一定差距。边的两令探针通直流电流，中间两个探针之间的电压降V由电位差计测量。由所测得的电流I和电压V，利用关于样品和探针几何结构的适当校正因子，可以直接换算成薄层电阻，最后根据材料的电阻率换算出薄膜厚度。图17：四探针原理图图18：四探针仪资料来源：互联网，XXX战略研究部资料来源：互联网，XXX战略研究部b.膜应力力分为拉应力（tensilestress）和压应力（compressivestress拉应力是当膜受力Page束激光技术测量硅片半径，绘制硅片应力的剖面图，则可实现对膜应力进行的检测。图19：拉应力（左）和压应力（右）资料来源：公开资料整理，XXX战略研究部检查膜应力可使用原子力显微镜（）或扫描电子显微镜（SEM是目前最广泛使用的表面形貌仪。SEM利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态：当99%以上的入射电子能量将转变成热能，其余约1%的入射电子能量将从样品中激发出各种有用的信息，检测仪器将其转变为放大的电信号，并在记录仪上显示出来。图20：SEM原理`图21：日立高新检测系统资料来源：公开资料整理，XXX战略研究部资料来源：日立高新官网，XXX战略研究部表：入射电子能量将从样品中激发出各种有用的信息电子类型产生机制被入射电子轰击出来的核外电子可检测信息形貌特征二次电子背散射电子透射电子吸收电子俄歇电子被固体样品原子反弹回来的一部分入射电子当样品足够薄时，透过样品的入射电子残存在样品中的入射电子形貌特征、成分分析形貌特征、成分分析形貌特征、成分分析成分分析入射电子在激发X射线过程中电离出的电子特征X射线样品中原子受入射电子激发后，释放的电磁波辐射电子束轰击发光材料表面时，从样品中激发出来的可成分分析阴极荧光半导体材料发光特性见光或红外线Page资料来源：公开资料整理，XXX战略研究部图22：SEM成像图资料来源：互联网，XXX战略研究部SEM美国FEI以及德国蔡司构成SEM全球市场的几大巨头，我国SEM严重依赖进口，每年我国花费超过1亿美元采购的几百台扫描电镜中，国产扫描电镜只占约5%—10%。c.折射率有沾污，并造成厚度测量不正确，薄层的折射率可以通过干涉和椭圆偏振技术来测量，与用于确定薄膜厚度的椭偏仪相同。d.掺杂浓度在晶圆的一些区域，如pn结、外延层、掺杂多晶硅等，杂质原子的分布情况直接影响系统（用于低掺杂浓度）量杂质粒子浓度的热波信号探测器可以将晶格缺陷的数目与掺杂浓度等注入条件联系起来，描述离子注入工艺后薄膜内杂质的浓度数值。Page图23：热波系统原理图24：热波系统仪器IC资料来源：entrepix官网，XXX战略研究部e.关键尺寸（）关键尺寸(CriticalDimensionCD键尺寸测量的一个重要原因是要达到对产品所有线宽的准确控制。CD的测量是半导体器件性能控制的关键，如在CMOS技术中，栅宽决定了沟道的长度，沟道的长度影响得这种测量水平的仪器是扫描电子显微镜（。图25：光刻胶线（图像）和线条轮廓图26：日立先进高分辨率CD-SEM资料来源：日立官网，XXX战略研究部资料来源：日立官网，XXX战略研究部f.台阶覆盖过程中最具挑战的问题之一。理想的台阶覆盖如图27左图所示，沿着台阶所有界面的廓仪或探针接触式轮廓仪。Page图27：正确和错误的台阶覆盖图28：探针轮廓仪显微镜成像图资料来源：Filmetrics官网，XXX战略研究部资料来源：KLA官网，XXX战略研究部图29：探针轮廓仪图30：光学轮廓仪资料来源：KLA官网，XXX战略研究部资料来源：KLA官网，XXX战略研究部g.套准精度套刻的能力。测量套准精度的主要方法是相干探测显微镜（CPM方向上硅片表面的图像信息，通过相干光的干涉图形可以分辨出样品内部的复杂结构，增强了CMP后低对比度图案的套刻成像能力。图31：正确和错误套准图32：包含套准精度检测功能的晶圆缺陷检测系统资料来源：KLA官网，XXX战略研究部资料来源：KLA官网，XXX战略研究部Page（）缺陷检测案检测和无图案检测，使用的设备是扫描电子显微镜和光学显微镜。图33：光学显微镜下的表面缺陷资料来源：日立官网，XXX战略研究部注:为短路；为开路；(c)为坑洞；为冗余物a.有图案缺陷检测是通过比较相邻芯片图案的差异来检测缺陷。图34：正确和错误套准图35：有图案缺陷检测系统资料来源：日立官网，XXX战略研究部资料来源：日立官网，XXX战略研究部Pageb.无图案缺陷检测划伤、裂纹和其他材料缺陷光。由于没有图案，因此无需图像比较即可直接检测缺陷。能够照射晶片的整个表面，当激光束投射到旋转晶片的颗粒缺陷上时，光将被检测器散射和检测，因此检测到颗粒/缺陷。根据晶片旋转角度和激光束的半径位置，计算并记录粒子COP的晶体缺陷。图36：正确和错误套准图37：无图案缺陷检测系统资料来源：日立官网，XXX战略研究部资料来源：日立官网，XXX战略研究部2、过程工艺环节被高度垄断，国内公司突围困难从价值体量来看，过程工艺控制设备占半导体设备市场左右。根据WSTS数据显示，2017年全球半导体设备市场规模约为56646）有图形的晶圆检测，占比约为）光罩检测设备，占比为）缺陷测量，占比是；（）关键尺寸测量占比）无图形晶圆检测占比。Page图38：过程工艺控制设备价值量占比过程工艺控制设备价值量占比有图形晶圆检测光罩检测13%6%37%11%缺陷检测关键尺寸检测无图形晶圆检测其他13%20%表：过程工艺控制设备全球市场情况类别细分领域占比2019E（百万美元）主要厂商市场占有率量测设备关键尺寸扫描电子显微镜掩模检查设备日立科磊卡尔蔡司(54%）科磊科磊科磊科磊科磊HMI(85%)掩模测量设备镀膜测量设备薄膜测量设备光学测量设备缺陷检测设备无图形晶圆检查设备有图形晶圆光学检查设备有图形晶圆电子束检查设备宏观缺陷检查设备缺陷检查扫描电子显微镜光学缺陷检查设备过程控制软件科磊应用材料尼康过程控制软件其他科磊(30%）其他合计资料来源：公开资料整理，XXX战略研究部设备市场被科磊、日立等几家国外企业垄断。科磊是过程工艺控制检测设备绝对龙头，Page图39：2015年细分市场占比图40：2015年工艺流程控制市场份额19876543210%0%0%0%0%0%0%0%0%科磊AMAT日立其他28%50%10%0%12%KLACOthers资料来源：Gartner，XXX战略研究部资料来源：Gartner，XXX战略研究部图41：关键尺寸测量扫描电子显微镜市场份额图42：有图案晶圆检测市场份额科磊12%27%日立16%应用材料应用材料其他73%72%资料来源：Gartner，XXX战略研究部资料来源：Gartner，XXX战略研究部3、晶圆检测——封装前最后一道防线CPCP检测意义重大。比很少，通常在左右；硅片制备完毕后进入晶圆制造环节，这部分为芯片制造的核70%CP测试则是在封装前的最后一道CP影响芯片最终测试环节的良品率。Page图43：制造环节的晶圆制造流程图资料来源：XXX战略研究部公开资料整理（）硅片检测精度将直接影响集成电路制备的特性和成品率，为了满足对硅单晶、抛光片的高要求，等），颗粒污染和沾污进行检测。图44：厚度仪图45：硅片分选仪资料来源：三菱官网，XXX战略研究部资料来源：三菱官网，XXX战略研究部口设备为主，主要设备商包括日本爱德万（Advantest）、美国等公司。硅片检测设备占硅片制备设备总投资的15%19/20两年共24.3亿元的市场空间。Page表：、英寸硅片设备新增检测设备需求测算2020E分设备类型测算（亿元）8181英寸硅片需求量（万片月）2英寸硅片需求量（万片月）英寸硅片新增需求量（万片月）2英寸硅片新增需求量（万片月）单品炉切片设备倒角设备磨片设备刻蚀机900-6-66每万片8寸投资额（亿元）每万片寸投资额（亿元）CMP抛光机清洗设备检测设备8英寸新增设备需求（亿元）--英寸新增设备需求（亿元）合计（亿元）资料来源：芯思想研究院，XXX战略研究部整理（）晶圆中测（）——检测核心环节晶圆检测（CP测试）主要目的是对晶粒电性能参数测试，保持生产质量以及合格率。进行功能和电参数性能测试，其测试过程为：探针台将晶圆逐片自动传送至测试位置，芯片的焊盘（PAD）通过探针、专用连接线与测试机的功能模块进行连接，测试机对芯试结果通过通信接口传送给探针台，探针台据此对芯片进行打点标记，形成晶圆的Map图，根据MAP图进行下一步的切割和封装。图46：晶圆失效测试MAP图图47：切割后报废晶圆（黄色为报废芯片）资料来源：网络图片，XXX战略研究部资料来源：网络图片，XXX战略研究部CP测试主要过程:将待测晶圆放在晶圆框架盒中置于探针台（Prober)的上下片部分，探针台自动上片到承片台（chuck1.2.承片台吸附晶圆进行自动对准定位，以使探针卡探针与晶圆测试区域接触良好。3.测试机将电信号通过探针卡加载在待测die类。4.对不合格芯片进行打墨点标记，以便不良管芯可以在封装之前被识别并废弃。Page图48：CP测试系统图CP测试主要设备:1.探针卡（probecard）片参数进行测试。半导体探针卡的2015年全球销售总额为14亿美元，VLSIresearch预计该数字在年将达到亿美元。探针卡市场主要被美国、日本和韩国企业控制。2018年销售收入前五大半导体探针卡公司依次为美国的FormFactor本Micronics台湾的MPI，排名7-10位的公司是韩国KoreaInstrument、韩国TSE、韩国Will、韩国Microfriend。其中美国Formfactor应用于DRAM，闪存和SoC器件测试。它在高端半导体元件的较窄探测间距（ProbePitchFormFactor年营业收入对手的两倍。图49：CPU探针卡图50：2018年探针卡厂商营业收入前十（亿美元）资料来源：Formfactor官网，XXX战略研究部整理资料来源：VLSIResearch，XXX战略研究部2.探针台（prober)探针台负责晶圆输送与定位，使晶粒依次与探针接触完成测试。探针台主要提供waferPage通用性工艺装备。图51：国内外自动化探针台资料来源：公司官网，XXX战略研究部全自动探针台被东京精密、TEL,EG等品牌所垄断。东京精密设计和生产的UF系列探UF3000以及其改进版UF3000EX通过采用XYZ4动的新技术(OPU),Z轴的定位精度和重复定位精P12全自动探针台XY平台采用导轨加丝杠传动方式，预对位安装于机台后部，使预对位有了更大的空间，从而使扩展诸如高低温测试等功能模块成为可能。美国electroglas公司推出的EG系列探针台在晶圆中测设备中测市场中占有不小的份额，尤其是最近几年新推的EG4090,极大高了测试精度，扩大了适用晶圆类型。图52：探针台全球市场（亿美元）9080706050403020100100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%20052006200720082009201020112012201320142015东京精密东京电子其他两家合计占比资料来源：gartner，XXX战略研究部中电45所，其研制的探针台曾一度为国内的主流机型，市占率高达67%，但随国外成把市场定位在18Page制造技术壁垒较高，在短期直接寻求高端突破可能性并不是很大。国产探针台的主要技术壁垒：1:由于控制系统采用半2视觉系统对位等其它模块。表10：国内外自动化探针台性能表项目探针台UF3000P12XLEG4090TZ-603B生产公司硅片尺寸（mm）运动行程（mm）精度（μm）平台结构Z轴精度（μm）可重复性（μm）预对位结构东京精密6/8东京电子伊智4/6/8239×2中电所4/5/68/12317×1350×180×100.5步进电机驱动0.5大平台运动平台平面电机驱动3.2230.251.52与机械手一体全自动后置全自动后置自动化程度全自动手动上下片资料来源：各公司官网，XXX战略研究部整理3.测试机（）需要和分选机配合使用；在晶圆检测（）环节，测试机需要和探针台配合使用。测试机领域迟迟没有突破一线客户。图53：测试机应用于CP&FT测试资料来源：各公司官网，XXX战略研究部整理Page达90%。目前已有一些国产设备公司布局测试机，国内公司长川科技主要布局方向在分立器件，高功率电源管理芯片等方向，精测电子在18年与三星供应商合作，进军存储器和面板驱动芯片检测设备市场。图54：全球测试机市场（亿美元）454035302520151050100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%20052006爱德万资料来源：gartner，XXX战略研究部200720082009其他201020112012泰瑞达两家合计占比测试机按测试芯片功能主要分为测试SOCRF产品为存储器测试机及RF测试机和SOC测试机，Xcerra主要在市场较小的逻辑芯片领域提供设备。Xcerra（科利登）在18Cohu（科休）以8亿美元的价格收购。图55：测试机按功能分类图示资料来源：各公司官网，XXX战略研究部Page图56：2013年测试机按功能细分资料来源：gartner，XXX战略研究部（1）SOC测试SOCSOCSoCSystem-on-a-chip）了低功耗、高性能、便携式等IC发展理念，SOC凭借性能高、体积小、开发周期短等然而，随着集成电路制造工艺的快速发展，单个芯片上的集成度越来越高，soc的功耗MSOCMSOC的封装及测试成本大大提高。图57：全球市场规模（亿美元）图58：全球设备规模（亿美元）30252015105020132014SOC设备市场（亿美元）资料来源：VLSI，XXX战略研究部2015201620172018E资料来源：XXX战略研究部预测（2）存储器测试SOC上嵌入式存储器能占到芯片面积的集成度的提高，40nm以下工艺的存储器内部晶体管尺寸减小，部件也趋于密集，在低电压下存储器发生各种物理故障和缺陷的概率大大提高，降低了整个系统芯片的良率。Page图59：嵌入式存储器在中所占芯片面积的比重876543210%199820022006201020142018存储器在SOC中所占面积ITRS:InternationalRoadmapSemiconductors存储器市场市场持续低迷，设备市场同期周期性波动。存储器在半导体IC产业中的占比达到20%左右，占据极为重要的地位。18年以来,由于需求不振和前期过多的产能投2020年存储器工序将达到平衡。据ICInsights预测，2020年存储器市场规模将达1000亿美元。届时受益于存储器测试市场的升温，检测设备需求也有望同步增长。图60：全球存储器市场规模（亿美元）图61：全球存储器测试市场规模（亿美元）900800700600500400300200100076543210201120122013201420152016201720182201220132014201520162017全球存储器市场规模（亿美元）存储器测试市场规模（亿美元）资料来源：DRAMeXchange，XXX战略研究部资料来源：VLSI，XXX战略研究部（3）射频芯片测试（RF）5G时代来临，射频市场扩大如箭在弦。2018年移动产业的产出占全球GDP的3.5%约3.6万亿美元的价值，到2022年，这个数值将达到4.6万亿美元，全球移动通信系统协会预测中国有望成为未来最大的市场。应用于通信、雷达、导航等领域的射频芯片将是5G时代的重要组成部分。RF测试要求高，需进行全参数测试。射频接收芯片具有射频接收部分和模数转换部分,,必须进行全参数测试,试板设计制造和筛选机的配合应用提出更高要求。测试设备主要为示波器、信号发生器、频谱分析仪、网络分析仪。据麦姆斯咨询报道，2016年，RF测试设备市场规模Page为23.2亿美元，预计到2023年将达到32.1亿美元，2017-2023年期间的复合年增长率为4.92%。推动RF测试设备市场增长的主要因素包括：楼宇通信系统对无线网络的采用增加；基于5G网络设备的开发增加；应用于各大领域、基于IoT技术设备的部署增加，包括通信、汽车、航空航天和国防，以及消费电子。图62：全球射频前端市场规模（亿美元）图63：RF测试设备市场规模亿美元）211111008060402000806040200射频前端市场规模（亿美元）资料来源：DRAMeXchange，XXX战略研究部资料来源：麦姆斯咨询，XXX战略研究部供应商IT&T，进入国内存储器和面板驱动芯片检测设备市场，而华兴源创则主要布局在SOC测试机方向，但都刚刚起步，距离突围仍需一定时日。表：测试机国产化情况测试领域主要厂商自给率几乎为0几乎为0约90%御渡半导体、冠中集创、悦芯科技、胜克、SoC测试机华兴源创等存储器测试机精鸿电子、长川科技华峰测控、长川科技、宏测半导体、宏邦电模拟数模混合测试机子长川科技、联动科技、Juno、宏邦电子、励芯泰思特凌测电子分立器件测试机超过几乎为0RF测试机资料来源：公开资料整理，XXX战略研究部整理CTA8280型号对标测试龙头泰瑞达的ETS88系列测试机，实现批量销售。Page表12：国内外测试机性能对比产品型号泰瑞达ETS88长川科技电压精度电流精度时间精度+0.025%Rdg±+0.05%Rdg±(2nSec)±0.05%Rdg±0.1%Rdg±(2nSec)资料来源：长川科技招股书，XXX战略研究部整理4、终测（）——芯片成品的良品率抽样检测终测为芯片进入系统前的最后检测。成品终测（FT测试）是对封装后的芯片进行功能效性。测试结果通过通信接口传送给分选机，分选机据此对被测试集成电路进行标记、分选、收料或编带。在CP环节，存储芯片和的测试方式基本一样，但在FT环节有所不同，由于单个SOC测试的时间较短，因此在载板上放置的芯片数量较少，一般为4-8间长），而存储测试由于时间较长，所以会一次性放着多颗芯片。封测企业市场份额约为IDM50%。起享受巨大行业红利。图64：国内三大封测厂资本开支亿元）通富微电华天科技长电科技6543210.00.00.00.00.00.00.0201020112012201320142015201620172018资料来源：，XXX战略研究部FT测试所需设备为分选机和测试机。测试机与晶圆检测所用测试机基本一致，主要用Page有机械机构将待测品一颗颗从标准容器内自动的送到测试机台的测试头（TestHead）性测试结果来作分类（此即产品分Bin降温的目的。图65：全球分选机市场规模（亿美元）70605040302010090%80%70%60%50%40%30%20%10%0%200520062007200820092010其他20112012科休爱德万爱普生前三家合计占比资料来源：Gartner，XXX战略研究部赶，自给率分别可达和22%，而转塔式分选机由于是UPH（每小时分选芯片数量）分选机设备开发提出了更高的要求，国产率相对较低，在左右。表13：分选机国产化情况分选机重力式分选机主要厂商自给率约80%约22%约8%长川科技、上海中艺长川科技、金海通格朗瑞、赢朔平移式分选机转塔式分选机资料来源：公开资料整理，XXX战略研究部22017年分选机全球排名前三的企业分别为科休、科利登和爱德万，市场份额分别为1.5%17.0%和14.0%Techwing是细分领域分选龙头，是全球领先的存储芯片测试分选机厂商，其在存储芯片测试分选机领域的市占率超过50%；在转塔式分选机领域的市占率为54%Epson、Hontech在平移式分选机领域有较高的市场份额。吸放式全自动测试分QFPQFNBGA产平移式分选机和重力式分选机，对标Xcerra的同类型设备，无论是在封装适用性还是在UPH上都存在很大差距。而且其仍然没有布局技术壁垒较高的转塔式分选机，转塔式分选机精度高速度快，处于半导体设备制造产业顶端。Page表14：国内外分选机性能对比产品C7410MT2168CV系列MT9928公司长川科技Xcerra长川科技Xcerra日本UENO类型适用封装UPH平移式Leaded/QFN11000平移式重力式PDIP8L14000重力式转塔式DIP/BGA/SO/SOT/QSOD/SOT/SC/QFNFN/LGA/TO28000/SON/DFN7000015000堵塞率＜1/5000＜1/5000资料来源：各公司官网，XXX战略研究部整理五、海外检测龙头——他山之石的差距，2018年长川科技的营收仅有科磊的0.7%1USD=6.7CNY毛利率水平上，科磊最高为64%，另外几家公司也都在50%左右，可见半导体设备行业由于其较高的技术壁垒，毛利率水平都较高。表15：长川科技、科磊、泰瑞达、爱德万、东京精密财务指标对比（）长川科技科磊泰瑞达爱德万东京精密(亿人民币）（亿美元）（亿美元）（亿美元）（亿美元）营业收入营业成本2.160.95100%44%毛利率40.3614.47100%36%毛利率64%218.8100%42%毛利率58%25.5100%45%毛利率55%8.35.06100%61%毛利率39%毛利1.2125.89456%研发费用营业利润0.620.3429%16%6.0915.3715%38%4.524.8922%23%3.55.7614%23%0.71.528%18%净利率17%净利率20%净利率21%净利率20%净利率14%净利润（）0.368.09资料来源：Bloomberg，XXX战略研究部整理1、科磊——全球控制检测设备龙头KLA公司是全球领先的半导体制造工艺控制检测设备供应商，为半导体、数据存储、LED及其他相关纳米电子产业提供工艺控制与良率管理的解决方案。科磊财年收入40.36净利润201055%2018财年科磊的研发费用为6.09最大的市场，主要在于此四个地区集中了全球半导体生产大部分的比重，财年中国地区销售收入6.43亿美元，占比达15.9%。Page图66：科磊营业收入（亿美元）及同比增速图67：科磊净利润（亿美元）及同比增速净利润同比443322115.000.005.000.005.000.005.000.0080%70%12.0300%250%160%50%40%30%20%10%0%218.064.0.0100%50%0%2.0-50%50.00.00-10%-20%0.0-100%资料来源：Bloomberg、XXX战略研究部资料来源：Bloomberg、XXX战略研究部图68：科磊毛利率和净利率水平图69：2018财年科磊营业收入来源分布销售毛利率(%)76543210.000.000.000.000.000.000.007%12%29%4%16%16%016%&资料来源：Bloomberg、XXX战略研究部资料来源：Bloomberg、XXX战略研究部的水平，2019Q3服务收入5.6亿美元，占比25%29.3%。此外，公司约70%环境对公司订单的影响。公司注重研发，研发收入占比常年保持15%以上。科磊用于研发的费用逐年递增，2017/2018/2019Q3公司研发投入为5.2/6.1/5.0，术发展保持同步。世界上绝大多数晶圆裸片，集成电路（IC用该公司的产品和服务。Page图70：科磊收入构成图71：科磊研发投入（亿美元）117.0020%1114%8%6%86420%0%0%0%6.005.004.003.002.001.000.0078%76%75%25%78%78%75%12%10%8%6%22%124%222%422%525%642%%0%0%3系列1系列2资料来源：Wind，XXX战略研究部资料来源：Wind，XXX战略研究部产品线丰富，覆盖整个半导体生产过程的检测与量测需求。产品包括：线上晶圆和域为其客户提供产品与服务。表16：科磊主要产品类别缺产品图片简介产品优势陷3900系列宽带等离子体缺陷检测系统支持前沿器件的晶圆级偏移监控39xx超分辨率当与高级算法结合使用时，3900系列的SR-DUV可在≤10nm设计节点设备上的高产量关键模式位置中提供高灵敏度的缺陷捕获。检宽带等离子图案晶圆缺陷检测系统查和审查系统用于在1Xnm节点及更高的集成电k凹路上完全表征和监控槽，侧壁角度，抗蚀高度，硬掩模高度，CD间距从早期的前沿晶体管层到最后的互NAND连层），可以满足IC工厂的广泛应用需覆盖计量系统光罩制造与质量控制SpectraShape光学临界尺寸（CD）和形状测量系统和其他复杂特征求。检测系统采用芯片到数据库或芯片到芯片叠材料和复杂的OPC结构。支持加速光罩制造周期所需的缺陷捕获规格和吞吐量。Teron产品系列还满足生产EUV面罩所需的严格清洁度要求。Teron™光罩缺陷检测系统Page1.STARlightGold技术，TeronSL655ILTCPLEUV光罩缺陷所需的灵敏度。用于评估进入的光罩间和光罩清洁后重新造商通过降低印刷有缺陷晶圆的风险来保护产量TeronSL6xx用于Fab应用的掩模版缺陷检测系统2.在10nm设计节点及以后TeronSL655循环时间，以确保与先进IC设计节点相关的增加数量的光罩数量。资料来源：科磊官网，XXX战略研究部整理2、爱德万——存储器检测龙头爱德万是全球半导体测试设备龙头，成立于年代。公司从电流静电计起家，经历2010根据VLSIResearch的最新报告，爱德万成功超越宿敌泰瑞达成为全球第七大半导体设备供应商。1950s，为了响应日本新兴半导体行业对静电计日益增长的需求，爱德万推出了日本第一台振动电容超低电流静电计TR-81。1970s，推出日本第一台测试仪LSI测试系统10MHzTR-9305上市，标志着公司进入音频振动分析市场。1980s20MHz内存系统T310/和40MHz测试系统1979年推出的推出一系列速度从20MHz到100MHz的测试系统之后公司在东京证券交易所上市。1990s，推出测试速度为500MHz/1GHz的高端，高精度T5591内存测试系统和T6682LSI1GHz测试速度的业界最佳性能指标和最高1024个引脚。2000s2001NYSE）2002T7721汽车设备市场。2005T5501和T5588高端DRAM内存测试系统和处理器，2009年推出用于DDR3批量生产的内存测试系统T5503。2010s太赫兹成像和分析系统商Inc.推出2013年收购美国公司W2BI.COM器的T6391测试系统。发货4000台V93000测试系统。开发用于血管无损成像的HadatomoTM2016年推出MPT3000HVMSSD量产测试市场。Page图72：爱德万营业收入（百万美元）及同比增速图73：爱德万净利润（百万美元）及同比增速2211120%80%0%40%0%0%20%-40%60%-80%6001500%营业收入增速净利润增速140015000%620002(200)(400)(600)(800)(1000)-0%5000--500%-1000%资料来源：Bloomberg，XXX战略研究部资料来源：Bloomberg，XXX战略研究部爱德万2018财年营业收入18.7亿美元，净利润1.63亿美元，净利率。但是其产品毛利率高达51%，毛利率常年维持在45%以上。为了维持其在测试设备领域的龙头地位，爱德万的研发投入一直非常高，即使是在行业低迷的2009年，公司依然保持着30%以上的研发费用营业收入比，2018收下降至12%左右。图74：爱德万毛利率和净利率水平图75：爱德万研发投入（百万美元）毛利率（%）净利率（%）44500040%研发费用占营收比35%30%25%20%15%10%6420.000.000.003500025000150003210.005%0%500--20.0040.00资料来源：Bloomberg、XXX战略研究部资料来源：Bloomberg、XXX战略研究部注：为反映趋势，删除年异常值从收入结构来看，晶圆代工的产业聚集地台湾，一直是爱德万最大的市场。2018财年15.7184%2018年收入2.58亿美元，占比。Page图76：爱德万营业收入来源分布（百万美元）图77：2018财年爱德万营业收入来源分布2500200015001000Taiwan13%4%SouthKorea31%China5%7%Japan500UnitedStatesEurope14%026%RestWorldAsiaJapanUnitedStatesEurope资料来源：Bloomberg、XXX战略研究部资料来源：Bloomberg、XXX战略研究部7备，比如为了降低中小创业企业采购测试机的门槛，爱德万和政府及各地合作，推出按需收费的测试服务项目，极大减少了客户的测试成本。2018财年，中国已成功超越美国和日本，成为仅次于韩国和台湾地区的第三大区域。爱德万的业务除了传统的SoC和MemorySSD测试以及分选机台、纳米电子束扫描电镜等机电业务。目前爱德万的业务已不仅专注于后道，而是涵盖全半导体产业链及SSD、手机、平板等系统测试产业。表17：爱德万主要产品类别产品图片简介产品优势IC1.T2000特有的多站点架构，多个用户可以同时登录单个测试系统，并独立执行调试工作。多达8人可以同时工作可以满足SoC在当代快速变化的时代需要小批量高T2000混合的制造方法的2.设备装有多站点控制器，能够进行并设备平台发测试，具有一流的测试效率，还可以降低测试成本1.1Xnm积小。电子束光刻F7000是一款EB光刻工具，具有出色2.F7000支持各种材料，尺寸和形状的的分辨率性能，可满足1Xnm技术节点的要求。衬底，包括纳米压印模板以及晶圆，的LSIMEMS和其他纳米工艺。F7000E3310SEM1.采用双臂真空机器人的高速载体系统和提高测量精度的低振动平台，E3310为晶圆测量提供了高吞吐量和高性能。该E3310是为下一代晶片晶圆MVM-SEM准备，设备支持节点工艺开发和的22nm节点量产。计量2.其多检测器配置和独特的3D测量算法还可实现FinFET等晶体管技术的稳定，高精度测量。PageSSD测1.专有硬件加速和性能高达12Gbps试系统2.保持精确的器件散热一致性的腔体，还能提供独立的器件功率控制，用于测试新的高功率企业SSD满足客户对企业和3.系统的多协议功能和高并行性能够对MPT3000客户端的测试各种SSD外形进行全面的性能测试，包括半高卡，2.5英寸驱动器等.MPT3000的256位配置包括一个热室，针对运行各种协议的各种形式SSD的RDT用需求4资料来源：爱德万官网，XXX战略研究部整理3、泰瑞达——及检测设备龙头泰瑞达成立于1960s，d'Arbeloff和出售了的第一款产品D133是一款逻辑控制的通20世纪通过收购领先的电路板测试系统制造商Zehntel扩大了其组件测试业务。1987年，该公司推出了第一款模拟VLSI测试系统A500，该系统在市场上测试提供模拟和数字数据接口的集成设备。90Megatest更便宜的测试仪。Catalyst和SoC）测试的市场领导者。2000Herco和，一年后，他们收购了电路板测试和检验负责人GenRad，并将其合并到装配测试部门。为汽车制造和服务行业制造测试设备的诊断解决方案成为的独立产品组。在2008年增加了Nextest和EagleSystems大了其半导体测试业务，分别服务于闪存测试市场和大批量模拟测试市场。同年，凭借内部开发的Neptune产品进入磁盘驱动器测试市场，该产品服务于数据密集型互联网和计算存储市场。公司最近收购了专门从事协作机器人的公司UniversalRobots，进入了工业自动化行业。图78：泰瑞达营业收入（亿美元）及同比增速图79：泰瑞达净利润（亿美元）及同比增速营业总收入同比(%)净利润同比(%)22115.000.005.000.001205.004.003.0080060018642000000040021.00502000(20)(40)0-1.002.00-(200)资料来源：Bloomberg，XXX战略研究部资料来源：Bloomberg，XXX战略研究部泰瑞达2018年收入亿美元，净利润4.52亿美元，净利率，与爱德201050%Page术优势。2018年泰瑞达的研发费用为4.5222%2018年台湾地区销售收入5.16大陆占比继续保持快速上升趋势，相比至17%。图80：泰瑞达毛利率和净利率水平图81：2018年泰瑞达营业收入来源分布销售毛利率(%)销售净利率(%)2%4%3%中国台湾美国6%86420.000.000.000.00中国大陆韩国日本5%24%11%欧洲新加坡马来西亚菲律宾泰国13%7%08%17%-20.0040.00其他-资料来源：Wind，XXX战略研究部资料来源：Wind，XXX战略研究部表18：泰瑞达主要产品类别半产品图片简介产品优势UltraFLEX测试系统1.卓越的灵活性，吞吐量和可扩展性。具有业界最高评价2.最大的测试质量和良率。导体3.提供最广泛的覆盖范围，千兆赫兹的UltraFLEX测的经济性和快速的速度和模拟，数字和射频测试的精确测量数字和直流选项加快生产速度。测试系统试SoC设备所需的功能4.和精度。易于使用并且不易出错。生TestStation是一个在线测试系统系列，共享一个通用的软件环境可从几个测试点进行配置，用于基本短路产TestStatio检测，对于更复杂的可检测超过板n平台15,000个测试点。测试存储测采用线性自动化系凭借自动化，动态和散热方面的创新，土星平台能为工厂布局提供灵活性，并满足满足未来3.5英寸硬今天和未来的硬盘需求。盘的严格要求Saturn试无对各种各样的微控12..J750系统升级到J750Ex-HD线制器，FPGA和数字音频/基带设备进行经济高效测试的行业基数超过5,000个，可在50多个OSAT位置广泛使用测零占用空间”设计可最大限度地利用制造车间的空间；试J750测试系统3.用于快速程序开发的IG-XL™软件可自动扩展到多站点，从而节省开发时间和成本资料来源：泰瑞达官网，XXX战略研究部整理Page4、东京精密东京精密成立于1949Prober产的UF系列探针台是当今世界晶圆测试领域的旗舰产品。东京精密2018年收入亿美元，同比增长。技术优势给公司带来了较高的产品附加值，近五年毛利率均维持在325%以上的水平。虽然2018年行业景气度低迷，但公司的研发费用仍继续增长势头，018年研发支出亿美元，占营业收入。图82：东京精密营业收入及增速图83：东京精密归母利润及增速9.08.07.06.05.04.03.02.01.00.025%1.460%0%40%0%20%0%1520%15%10%5%10.80.630100%0.00%2014201520162017201820142015201620172018资料来源：Wind，XXX战略研究部资料来源：Wind，XXX战略研究部图84：东京精密利润率图85：东京精密研发投入销售毛利率(%)（左轴）销售净利率(%)（右轴）研发费用（亿美元）研发占收入比00412%10%8%4433331.000.009.008.007.006.0016.0014.0012.0010.008.000.62.606%0.580.560.540.524%2%6.000.50%220152016201720182015201620172018资料来源：Wind，XXX战略研究部资料来源：Bloomberg，XXX战略研究部CNC•度•圆柱度测量机、在线测量系统等仪器。半导体加工设备有硅片加工用地倒角机、内CMP及测试封装用的探针台、划片机、硅片背面抛光机等。Page表19：东京精密主要检测产品类别产品图片简介产品优势1.利用XY阶段的协同效果而达成高生驱动单元创造高速和优良的无声性UF3000E是世界NO.12.Z轴可达成世界最高标准的负载度和UF3000EX的供应商提供300mm顶高精确度级探针台3.且采用用具备原始可操作性的大显示萤幕，以增进可操作性探针台412.可接纳每一种针测环境.FFU实现干净针测环境探针追踪检查功能.同时满足高精度和高3.枢纽型机械手臂是为了针测端而设UF2000效率的8英寸探针台计4.封装与超薄晶圆的传输是经由特殊传输机制12.可保证世界最高水准1m三坐标测量机：FusionNEX具备压倒性的精度和历了内部进化的三维坐标测量机.差1.6m341.配备主动扫描仪器VASTgold.标准配备探针自动切换功能.URFCOMNEX拥有根据性测量表面粗糙度和轮廓形状，大幅度提高测量效率。表面粗廓形状复合测2.搭载了高精度光栅尺的通用型检测器。展性。无论是混合型、新开发的快速更换测臂机构，使得测臂更粗糙度轮廓复合型传换简单方便。可选配上下同时测量。3.精密测量机量机：SURFCOMNEX由选择。力自动调整搭载了优秀的光学系1.自动照明、对焦和物体识别光学测量机：O-SELECT2.的观察，还能保证高精度高质量的测量结度的测量。果3.采用ZEISSO-SELECT软件，操作简单资料来源：东京精密官网，XXX战略研究部整理六、国内检测设备领先企业PageSiP吸放式全自动测试分选机”也适用于QFP、等中高平板显示检测业务，联合三星供应商，进入国内存储器和面板驱动芯片检测设备市场，IT&T在存储器测试机技术上有一定积累，华兴源创主营与精测电子类似，是国内面板检测领域技术最领先的公司之一，已经研发出半导体测试机等设备。1、长川科技——大基金持股，收购28.9%股权，主持实施了国家科技重大专项“通讯与多媒体芯片封装测试设备与材料应用SiP自于士兰微等国内知名半导体公司。第一期大基金最新持股占比达7.5%三大股东，充分体现了长川科技的半导体测试设备龙头地位。表20：公司股权结构排名股东名称赵轶持股比例28.9%9.0%公司任职董事长、总经理123456789杭州长川投资管理合伙企业(有限合伙)国家集成电路产业投资基金股份公司7.5%钟锋浩7.3%副总经理浙江天堂硅谷合丰创业投资有限公司4.8%韩笑3.7%研发经理副总经理生产经理孙峰3.2%朱红军2.6%杭州士兰创业投资有限公司珠海畅源股权投资合伙企业(有限合伙)1.6%101.4%合计资料来源：公司数据、XXX战略研究部70.9%试机（CTT数模混合测试机（系列）等；分选机包括重力下滑式分选机（C1、C3、C3Q、C37、C5、C7、C8、C9、C9QC6、C7RPage表21：长川科技主要产品类别产品图片应用领域用于各类MOS二极管、IGBT等功率器件的电参数性能测试。大功率测试机（CTT系列）测试机用于各类模拟集成电路驱动电路等）和数模混合类集成电路（数字IC、AD/DA等）的电参数性能测试。模拟/数模混合测试机（CTA系列）采取管到管或管到卷带方式，适用于重力下滑式分选机S