电子行业半导体设备系列量测检测国产化短板替代潜力巨大

正文目录过控：测检是半体造率重保障 581.216量检持升，前道备赛之一 21KLA：球测测企业 26精电、励学器、科测公布量测测道 29风提示 34图表目录图表1:导量与测分类 6图表2:程制检、测和ATE（试）2021市空间 6图表3:测陷量寸 7图表4:学测术电子检技和X测技特比较 7图表5:2021过控分类市规（美） 8图表6:刻差量 8图表7:用套误测量标形 8图表8:KLAArcher系套刻量统 9图表9:ASMLYiledStar系列刻量备 9图表10:薄测方法 10图表11:四针法 10图表12:涡法 10图表13:椭偏法图 11图表14:依为FilmetricsR50、Aleris和SpectraFilm 11图表15:光散测本流程 12图表16:不光散量装示图注：(a)(b)角分散仪；(c)(d)谱散仪 13图表17:基非性和库配法参提流程 14图表18:KLASpectraShape列CD和状测统 14图表19:电束物互作产的息 15图表20:扫电原图 15图表21:SEM15图表22:将SEM像成LineProfile计出值 15图表23:明和场图形圆陷测备 16图表24:KLA39xx、29xx系列案圆陷测统 17图表25:KLAPuma系形晶缺检系统 17图表26:缺检方式 18图表27:ASMLHMI系子束形圆陷测统 19图表28:无形圆检测程 19图表29:典暗散意图不缺散示图 20图表30:中飞与无图设性对比 20图表31:KLACandela8720 21图表32:HitachiLS 21图表33:全半体分环市规（美） 22图表34:全晶制备分用场模十美金） 22图表35:中大设场重性益升左：十美） 22图表36:半体备增速期性 23图表37:全过控场（美） 23图表38:2020年导测和测备场类备销额占比 24图表39:2021年程细分场百美） 24图表40:2020年球体检和测备场地区况 25图表41:中大半检测量设市规（亿金） 25图表42:2020年国体量检设市格局 25图表43:2021年程市场局亿金） 26图表44:KLA收增（亿金） 27图表45:KLA地营（亿金） 27图表46:KLA（）27图表47:KLAFY202327图表48:KLA27图表49:KLA（）27图表50:科磊产品系列.......................................................................28图表51:KLA28图表52:KLA29图表53:eViewTM30图表54:中科飞测发展历程...................................................................31图表55:营业收入及增速（亿元）..............................................................32图表56:归母净利润（亿元）.................................................................32图表57:检测设备和量测设备营收（亿元）......................................................32图表58:检测设备和量测设备毛利率............................................................32图表59:中科飞测主要产品销售情况（台，万元）................................................33图表60:中科飞测研发费用情况（万元）........................................................34图表61:IPO（）....................................................34过程控制：量测、检测是半导体制造良率的重要保障ICIC3DCISIC//EUV、XMetroog）（Inspection）如薄/半导体量测Metrology主要包括：晶圆在光刻胶曝光显影后、刻蚀后和CMP（CD）RS，XPS）/Metal（StepHeight）半导体检测Inspection主要包括：（COP）（Deformation）等；（图表1:半导体量测与检测分类资料来源：中科飞测招股书，（Wafer-LevelPackage）（ThroughSiliconVia，TSV）（Bump）（TSV）（CopperPillar）/（RedisriburionLayer，RDL）图表2:过程控制（检测、测量）和ATE（测试）2021年市场空间资料来源：Gartner，华经产业研究院，图表3:检测缺陷&量测尺寸资料来源：KLA，根据制造过程中采用的不同材料和结构，工艺检测设备分别采用包括宽波段光谱（、电子束、激光和X图表4:光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术特征比较光学检测技术电子束检测技术X光量测技术主要特征通过聚焦电子束扫描样片表面产生样品图像以获得检测结果，具有精度高、速度较慢的特点，通常用于部分线下抽样测量部分关键区域基于X光的穿透力强及无损伤特性进行特定场景的测量先进工艺应用情况

应用于28nm及以下的全部先进制程。光学检测技术因其特点，目前广泛应用于晶圆制造环节

28nm

28nm部先进制程，鉴于X资料来源：中科飞测招股书，VLSIResearchQYResearch，2020X市份占分为75.218.7及2.2。图表5:2021年过程控制分类及市场规模（亿美元）资料来源：Gartner，量测3（DBO）光学衍射系统（AIM）图形。图表6:套刻差量 图表7:常用套误测目图形资料来源：HitachiHigh-Tech官网，

资料来源：《集成电路产业全书》，启闳半导体，常见的光学套刻设备是A的AchrSML的YildSarArhr系IBODBO；YieldStarDBOHitachi的CD-SEMCV（SEM-OL）图表8:KLAArcher系列套刻测量系统资料来源：KLA官网，图表9:ASMLYiledStar系列套刻测量设备资料来源：ASML官网，四探针法涡流法图表10:薄膜测量方法资料来源：《基于椭圆偏振法的薄膜厚度测量》，图表11:四探法 图表12:涡流法资料来源：KLA， 资料来源：KLA，椭圆偏振法。图表13:椭圆偏振法原理图资料来源：Wikimedia，FilmetricsR50AlerisSpectraFilmEFILM图表14:依次为FilmetricsR50、Aleris、和SpectraFilm资料来源：KLA，Development（AEI：AfterEtchInspection）图表15:光学散射测量基本流程资料来源：《集成电路制造在线光学测量检测技术：现状、挑战与发展趋势》，OCD。测量仪器：EUVX图表16:不同光学散射测量装置示意图注：(a)(b)角分辨散射仪；(c)(d)光谱散射仪资料来源：《集成电路制造在线光学测量检测技术：现状、挑战与发展趋势》，非线性回归法图表17:基于非线性回归和库匹配方法的参数提取流程资料来源：《集成电路制造在线光学测量检测技术：现状、挑战与发展趋势》，图表18:KLASpectraShape系列CD和形状量测系统资料来源：KLA官网，OCDAFM图表19:电子与质互用生的息 图表20:扫描镜理图资料来源：《SEM在半导体工艺研究中的应用实例》，

资料来源：铄思百检测，算法：CD-SEM．CD-SEMCD-SEM（Edge（Center图表21:SEM像 图表22:将SEM图成LineProfile计出定值资料来源：HitachiHigh-Tech官网， 资料来源：HitachiHigh-Tech官网，检测学检测技术是通过从深紫外到可见光波段的宽光谱照明或者深紫外单波长高功明场,明场暗场图表23:明场和暗场光学图形晶圆缺陷检测设备资料来源：《28纳米关键工艺缺陷检测与良率提升》，明场光学图形圆片缺陷检测设备发展趋势：180~650nmKLA39xx29xxUVision图表24:KLA39xx、29xx系列图案晶圆缺陷检测系统资料来源：KLA官网，193nm266nm355nmKLAPuma（HitachiHigh-Tech）系列。图表25:KLAPuma系列图形晶圆缺陷检测系统资料来源：KLA官网，缺陷检测的常用算法就是将每个芯片的图像与前/（GoldenDie）图表26:缺陷检测方式资料来源：HitachiHigh-Tech，（电子束图形晶圆缺陷检测设备是一种利用扫描电子显微镜在前道工序中对集成当前市场上的主流供应商是ASML（收购汉民微测科技）和应用材料。图表27:ASMLHMI系列电子束图形晶圆缺陷检测系统资料来源：ASML官网，CMP半导体设备制造：主要包括工艺研发中的缺陷检测、设备的工艺品质评估（颗粒、金属污染）等。图表28:无图形晶圆缺陷检测过程资料来源：HitachiHigh-Tech官网，图表29:典型暗场散射示意图和不同缺陷散射示意图资料来源：《基于暗场散射的无图形晶圆表面缺陷检测系统研制》，图表30:中科飞测与科磊无图形设备性能对比公司中科飞测科磊半导体设备型号S1SurfscanSP1TBI工艺节点130nm或以上130nm或以上最小灵敏度60nm60nm吞吐量100wph（灵敏度102nm）未披露公司中科飞测科磊半导体设备型号S2SurfscanSP3工艺节点2Xnm或以上2Xnm或以上最小灵敏度23nm23nm吞吐量25wph（灵敏度26nm）未披露资料来源：中科飞测招股书，全球无图形晶圆检测设备长期由KLA和日立主导。KLA的无图形晶圆缺陷检测设备Surfscan具备DUV灵敏度和高产能的无图案晶圆表面检测系统，可以检测裸晶圆、平滑和粗糙膜以及精细的光阻和光刻涂层中独特的缺陷类型；HITACHI的LS系列通过暗场检测从缺陷散射的光，同时抑制晶片表面的背景噪声，实现了高灵敏度，被广泛用于控制10纳米级半导体制造中的污染，以及交付和来料晶圆质量控制。国产厂家中科飞测的无图形晶圆检测设备S1性能已达到国际先进水平，未来有望实现无图形缺陷检测设备的自主研发。图表31:KLACandela8720 图表32:HitachiLS资料来源：KLA官网， 资料来源：HitachiHigh-Tech官网，量测检测持续升级，是前道设备主赛道之一2024970SEMI2023202218.68742024100020232024（HPC）18.87642024100087820231564（20247.9），装备同比降20.5至46美金（2024预同长16.4）。来203代和逻厂用备场计同下降6至501亿金，仍然是半导体设备行业占比最高的应用领域，2023年先进制程设备需求维持平稳成节的备求有下降计2024这领域投规将长。2023DRAM28.8SEMI2024311162023NAND5184202459133图表33:全球半导体设备分环节市场规模（亿美金）

图表34:全球晶圆制造设备分应用市场规模（十亿美金）87578.371.757.887578.371.757.845.953.463.9764.369877.675.294175.2941

2021

2022

2023F

2024F封装设备 测试设备 晶圆制设备资料来源：SEMI， 资料来源：SEMI，2024SEMI2024图表35:中国大陆设备市场重要性日益提升（左轴：十亿美金）35.0 35.0%30.0 30.0%25.0 25.0%20.0 20.0%15.0 15.0%10.0 10.0%5.0 5.0%0.02005-03

2006-07

2007-11

2009-03

2010-07

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2021-03

2022-07

0.0%北美 日本 欧洲 中国大陆 韩国 其他 中国台湾 中国大占比资料来源：，半导体设备行业呈现明显的周期性，受下游厂商资本开支节奏变化较为明显。20172018DRAMNAND201920192020叠加字5G来游各域劲设备场比长19随半导厂新轮本支开全设市场续幅长44前2022图表36:半导体设备市场增速周期性151.5%44.3%151.5%44.3%23.1%5.6%37.4%8.9%17.9%12.9%13.9%19.1%4.8%-2.6%-7.4%-31.0%-46.2%15.213.8%150%100%50%0%-50%-100%20062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022yoy资料来源：，2021104285817（3D图表37:全球过程控制市场（亿美金）120 12%100 12%80 11%60 11%40 10%20 10%02016

2017

2018

2019

2020

9%2021检测和测设（亿金） 量测检设备比资料来源：VLSI，中科飞测招股书，GartnerVLSIResearch，202076.562.6检测备掩版测备等量设占比33.5，括维貌测、图表38:2020年半导体检测和量测设备市场各类设备销售额及占比设备类型销售额（亿美金）占比纳米图形晶圆缺陷检测设备18.924.7掩膜版缺陷检测设备8.611.3关键尺寸量测设备7.810.2无图形晶圆缺陷检测设备7.49.7电子束关键尺寸量测设备6.28.1套刻精度量测设备5.67.3图形晶圆缺陷检测设备4.86.3电子束缺陷检测设备4.45.7电子束缺陷复查设备3.84.9晶圆介质薄膜量测设备2.33.0X光量测设备1.72.2掩膜版关键尺寸量测设备1.01.3三维形貌量测设备0.70.9晶圆金属薄膜量测设备0.40.5其他2.93.9合计76.5100.0资料来源：VLSI，中科飞测招股书，图表39:2021年过程控制细分市场（百万美元）3,5003,0003,5003,0002875.62,5002,0001514.31,5001096.7849.4996.81,000781.7604.5595.4500434.841.7153.0258.313.852.8144.00资料来源：Gartner，KLAKLAAMATHitachi、Onto、ASML图表40:2020情况

图表41:中国大陆半导体检测和量测设备市场规模（亿美金）10.6%27.4%10.8%18.4%24.8%4.7%10.6%27.4%10.8%18.4%24.8%5

02016

2017

2018

2019

0%2020中国大陆 中国台湾 韩国 日本 北美 欧洲 其他

中国大半导量测测市规模 yoy资料来源：中科飞测招股书，VLSI， 资料来源：中科飞测招股书，VLSI，海外厂商主导国内市场，自主研发空间广阔。中国半导体检测与量测设备市场国产化率低，海外龙头主导国内市场，科磊在国内市场份额超过50，且得益于中国市场规模近年来高速增长，根据VLSI，科磊在中国大陆市场2016-2020年5年的营收CAGR超过35.7，显著高于其在全球约13.2的复合增速。图表42:2020年中国半导体量测检测设备市场格局19.5%0.5%19.5%0.5%2.9%4.3%54.8%7.1%9.0%科磊 应用材料 日立 雷泰光学 阿斯麦 康特科技 迪恩士 其他资料来源：中科飞测招股书，VLSI，图表43:2021年过程控制市场格局（亿美金）前道检测设备分类2021年市场规模占比全球份额光学图形晶圆缺陷检测28.827.6KLA87、应材11OCD15.114.5KLA55、Nova22、Onto20掩膜版检测与分析11.010.5Lasertec44、KLA44无图形晶圆检测10.09.6KLA91日立6关键尺寸扫描电子显微镜（CDSEM）8.58.2日立69、应材31电子束图形晶圆缺陷检测/测量6.05.8ASML59套刻差量 7.8 7.5 KLA68、ASML32电子束图形晶圆缺陷检测/测量6.05.8ASML59扫描子微缺分与分类 6.0 5.7 应材78KLA20其他其他11.010.5合计 104.1 100.0资料来源：Gartner，KLA：全球量测检测龙头企业检测KLA-Tencor1976KLAFY202360June30,104.9613.960Q423.55FY2024Q123.512.962.08值比降公司游求旧劲逻辑工多制节持FY23Q47电装零件领司季收0.65美比降64环下6FY23Q455。收入业务结构：KLA8965.2PCB收入产品结构：KLA4127特半体艺占比5，PCB及示和元检收占比20。292418127。KLA2023WFE图表44:KLA收增（美） 图表45:KLA地营（美）0服务 产品 总营收

40%35%30%25%20%15%10%5%0%-5%-10%-15%

0

亚太其他 欧洲和色列 中国大陆韩国 日本 北美FY2016FY2017FY2018FY2019FY2020FY2021FY2022FY2023资料来源：， 资料来源：，其他特殊半导体过程控制PCB，面板和零部件设备量测检测服务量测设备晶圆检测设备图表46:KLA产营（美） 图表47:KLAFY2023其他特殊半导体过程控制PCB，面板和零部件设备量测检测服务量测设备晶圆检测设备120100806040200FY2017FY2018FY2019FY2020FY2021FY2022FY2023

5.2%6.0%88.8%半导体程控制 PCB，面板和部件特殊半体过5.2%6.0%88.8%资料来源：， 资料来源：，图表48:KLA利平 图表49:KLA发用况亿金发费用 发费率

20%18%16%14%12%10%8%6%4%2%0%资料来源：， 资料来源：wind，：Gen5（3900有图（EUV）（DRAM/Nand）、Surfcan（DUV/EUV）图表50:科磊产品系列资料来源：KLA公司官网，图表51:KLA产品线迭代资料来源：KLA公司公告，KLA202261620266-72021年，KLA入合速标为9-11主来公司场额提。图表52:KLA远期增长目标资料来源：KLA，精测电子、睿励科学仪器、中科飞测等公司布局量测检测赛道精测电子增资加速布局20187工业级应用的膜厚测量以及光学关键尺寸测量系统。201995.52500127.513.7OCDSEMOCD测设备等多款半导体测量设备。技术演进路径从膜厚检测的EFILM200UF到EFILM300IMEFILM300SS/DSOCDEPROFILE300FDSEM20202021OCD2021亿元。2020eViewTM10xnmAIEDSX图表53:公司电子束检测设备eViewTM全自动晶圆缺陷复查设备资料来源：精测电子官网，2021OCD202171312式光学线宽测量设备（OCD）与国内唯一12寸全自动电子束晶圆缺陷复查设备（ReviewSEM）12(OCD45nm28nmCMOSEPROFILE300FD20227OCDEPROFILE300FD28nm2023OCD2xnmOCD202331.313.65200512TFX300065/55/40/28143D643DNAND963DNAND2021312021418（WSD200）装20216TFX4000iTFX3000P框架及软件架构，最大程度保持了二代产品的优良测量性能和可靠性，同时TFX4000i202271.62012TFX400012WSD201412图表54:中科飞测发展历程资料来源：中科飞测招股书，营收高速增长。飞测2022年业入5.09元，比长41.2，产品3.8545.3亿比长25.52023H1公实营收3.65亿比长202.252022母净利润1,174.35万元，同比下降78.02。2023H1公司实现归母净利润为4,593.91万，比长242.88。图表55:营业入增（元） 图表56:归母利（元）65432102018 2019 2020 2021 2022 营业总入 yoy

350%300%250%200%150%100%50%0%-50%

0.80.60.40.20.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2

202020212022 2023H1202020212022 2023H120192018资料来源：, 资料来源：,图表57:检测备量设营（亿） 图表58:检测备量设毛率其他业务量测设备图形晶圆缺陷检测设备无图形晶圆缺陷检测设备5432102018 2019 2020 2021 2022

80%70%60%50%40%30%20%10%0%

2018 2019 2020 2021 2022检测设备 量测设备 其他资料来源：, 资料来源：,20228256图表59:中科飞测主要产品销售情况（台，万元）无图形晶圆缺陷检测设备图形晶圆缺陷检测设备SPRUCE-600202220212020BIRCH-60202220212020销售金额11,590.817,601.966,912.83销售金额427.43789