电子行业：国产量测设备公司逐步取得突破

检测和量测构成半导体制造的质量控制环节。检测和量测是半导体加工过程中的两大质量控制环节（以下统称“量检测”）。应用于前道制程和先进封装的质量控制根据工艺可细分为检测（Inspection）和量测（Metrology）两大环节。检测指在晶圆表面上或电路结构中，检测其是否出现异质情况，如颗粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；量测指对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。 量检测设备全球市场空间较大。根据SEMI预测，2022年全球半导体前道制造设备市场销售额预计为1010亿美元。参照Gartner的统计，量检测等工艺控制设备在半导体设备中占比为11%，我们预计2022年全球量检测设备的市场规模为111亿美元。假设中国大陆市场占全球比例为28%，则预计2022年中国大陆的量检测设备市场规模在31亿美元。 全球半导体检测和量测设备市场呈现国外设备企业垄断的格局。全球范围内主要检测和量测设备企业包括科磊半导体、应用材料、日立等。科磊半导体一家独大，根据VLSI Research的统计，其在2020年全球检测与量测设备的合计市场份额占比为50.8%。2020年，全球前五大公司合计市场份额占比超过了82.4%，均来自美国和日本，市场集中度较高。 量检测设备国产化率很低，未来有较大国产化空间。目前国内主要的量检测设备公司包括：中科飞测、上海精测、上海睿励等，而这些公司的合计营收体量占中国大陆半导体检测和量测设备市场的份额较小，但呈现快速增长趋势。根据我们的测算，2021年，上述三家国产量检测公司的半导体设备营收为5.13亿元，占中国大陆的市场份额为2.7%，显示量检测设备目前的国产化率很低，而未来的潜在国产化空间较大。 国产量检测公司逐步取得突破。中科飞测的无图形晶圆缺陷检测设备和三维形貌量测设备已适用于2Xnm或以上制程工艺，套刻精度量测设备也有 28nm 以下产品在客户产线验证中。精测半导体布局了晶圆缺陷检测、关键尺寸测量、膜厚测量、形貌量测等多个产品，其中明场检测、OCD、电子束缺陷复查均在国内处于领先地位。睿励科学仪器目前已有多台光学膜厚测量设备和光学缺陷检测设备出货给国内客户，其中睿励的光学膜厚测量设备已应用于 28nm 及以上的芯片生产线中并在进行 14nm 工艺验证，而其光学缺陷检测设备目前最高检测精度达到 100nm ，并获得多台订单。 投资建议：建议关注国产量测公司，标的包括：中科飞测（未上市）、精测电子、中微公司（睿励科学仪器第一大股东）。 风险提示：下游晶圆厂需求不及预期、量测设备行业竞争加剧、新品研发进度不及预期风险。 1.量检测设备市场大且壁垒高 检测和量测是半导体加工过程中的两大质量控制环节。应用于前道制程和先进封装的质量控制根据工艺可细分为检测（Inspection）和量测（Metrology）两大环节（以下统称为“量检测”设备）。检测指在晶圆表面上或电路结构中，检测其是否出现异质情况，如颗粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；量测指对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。 量检测设备分为光学和电子束技术路线，其中光学占主流。从技术原理上看，检测和量测包括光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术等。目前，在所有半导体检测和量测设备中，应用光学检测技术的设备占多数。光学检测技术基于光学原理，通过对光信号进行计算分析以获得检测结果。在生产过程中，晶圆表面杂质颗粒、图案缺陷等问题的检测和晶圆薄膜厚度、关键尺寸、套刻精度、表面形貌的测量均需用到光学检测技术。2020年全球半导体检测和量测设备市场中，光学、电子束占比分别为75.2%、18.7%。由于下游厂商对量产高速的需求，光学检测技术设备仍然占据了主要的市场份额。 图1：半导体检测与量测技术 图2：2020年全球半导体检测和量测设备的市场占比 图3：2020年全球半导体量测和检测设备不同技术市场占比 量检测设备全球市场空间较大。根据SEMI预测，2022年全球半导体前道制造设备市场销售额预计为1010亿美元。参照Gartner的统计，量检测等工艺控制设备在半导体设备中占比为11%，我们预计2022年全球量检测设备的市场规模为111亿美元。假设中国大陆市场占全球比例为28%（参照图7的历史占比），则预计2022年中国大陆的量检测设备市场规模在31亿美元。 图4：全球半导体检测和量测设备市场规模 图5：2021年全球半导体设备市场结构 图6：全球半导体设备销售额（包含前道、测试及封装测试设备） 图7：中国大陆市场半导体量检测设备的全球占比不断提升 量测设备细分品类较多。根据VLSI Research的统计，2020年半导体检测和量测设备市场各类设备占比中，检测设备包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备（可细分为微米级和纳米级）、掩膜检测设备等；量测设备包括三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备（晶圆介质薄膜量测设备）、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、掩膜量测设备等。 图8：2020年半导体检测和量测设备市场各类设备占比 2.量检测设备国产化空间较大 全球半导体检测和量测设备市场呈现国外设备企业垄断的格局。全球范围内主要检测和量测设备企业包括科磊半导体、应用材料、日立等。科磊半导体一家独大，根据VLSI Research的统计，其在2020年全球检测与量测设备的合计市场份额占比为50.8%。2020年，全球前五大公司合计市场份额占比超过了82.4%，均来自美国和日本，市场集中度较高。 图9：2020年全球半导体工艺检测设备市场竞争格局 图10：2020年中国大陆半导体工艺检测设备竞争格局 量检测设备国产化率很低，未来有较大国产化空间。目前国内主要的量检测设备公司包括：中科飞测、上海精测、上海睿励等，而这些公司的合计营收体量占中国大陆半导体检测和量测设备市场的份额较小，但呈现快速增长趋势。根据我们的测算，2021年，上述三家国产量检测公司的半导体设备营收为5.13亿元，占中国大陆的市场份额为2.7%，显示量检测设备目前的国产化率很低，而未来的潜在国产化空间较大。 图11：国产量检测设备公司的半导体设备收入对比（亿元） 图12：主要国产量检测设备公司的市占率测算（国内公司销售收入单位为亿元） 3.国产量检测公司逐步取得突破 中科飞测基于无图形晶圆缺陷检测、三维形貌量测进一步拓展更高端的量测设备。中科飞测的无图形晶圆缺陷检测设备和三维形貌量测设备已适用于2Xnm或以上制程工艺，套刻精度量测设备也有 28nm 以下产品在客户产线验证中。在其他量测设备方面，中科飞测的纳米级晶圆缺陷检测研发项目获得验收，而关键尺寸测量设备也在研发中。 精测电子在多个量检测设备品类上国内领先。上海精测半导体在量检测设备领域布局了光学和电子束两种技术路线的设备。精测布局了晶圆缺陷检测、关键尺寸测量、膜厚测量、形貌量测等多个产品，其中明场检测、OCD、电子束缺陷复查均在国内处于领先地位。近期，精测推出了形貌量测设备，进一步完善了量检测设备的布局。 睿励科学仪器的膜厚测量、光学缺陷检测设备已有多台出货。睿励科学仪器目前已有多台光学膜厚测量设备和光学缺陷检测设备出货给国内客户，其中睿励的光学膜厚测量设备已应用于 28nm 及以上的芯片生产线中并在进行 14nm 工艺验证，而其光学缺陷检测设备目前最高检测精度达到 100nm ，并获得多台订单。 图13：国产量检测设备公司的产品进展 4.风险提示 下游晶圆厂需求不及预期、量测设备行业竞争加剧、新品研发进度不及预期风险。