国产半导体量测设备龙头，引领瓶颈环节国产替代

国产半导体量测设备龙头，打破海外长期垄断： 中科飞测是国产半导体量测设备龙头，相关量测设备已应用于国内 28nm 及以上制程的集成电路制造产线，所产主流机型成功填补国内空白，广泛应用于中芯国际、长江存储、士兰集科、长电科技、华天科技、通富微电等国内主流集成电路制造产线，打破国际巨头在质量设备领域对国内的长期垄断。公司检测设备自2017年通过下游知名客户验证后，产品迅速获得市场广泛认可，客户、设备销量的快速增长，2019-2021年度实现设备销售数量分别为32台、101台和108台，销售数量稳步增长。 半导体量检测设备是芯片良率重要保障，全球市场规模超百亿美元：半导体量测设备贯穿芯片制造的各个环节，是芯片良率的重要保障。从市场规模来看，全球前道量检测设备2021年市场规模114亿美元，在前道设备中市场规模仅次于光刻机、薄膜沉积和刻蚀设备。 海外巨头垄断前道量检测设备：根据semi数据统计，2020年全球量测设备市场上，KLA市占率51%，应用材料市占率12%，日立科技市占率9%，行业前五大公司合计市场份额占比超过了80%，全球市场高度集中。从国内市场来看，目前国内市场国产化率较低，2020年我国半导体前道量测检测设备国产化率约为2%，国产替代空间巨大。 量检测设备国产替代持续推进，潜力巨大；目前来看，国内在前道量检测设备已经实现了部分产品的突破，其中上海睿励主要聚焦于薄膜测量和尺寸光学检测设备；上海精测在膜厚产品、电子束、OCD量测等设备产品和相关技术实现了技术突破；中科飞测在无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、三维形貌量测设备系列具备较强竞争力，并获得了中芯国际、长电科技、长江存储等国内龙头客户订单，填补了国内量测设备市场的关键空缺领域。 投资建议：我们预计公司2023年~2025年收入分别为7.35亿元、11.54亿元、15.61亿元，归母净利润分别为1.01亿元、1.84亿元、3.33亿元。参考国内同行中微公司、拓荆科技、盛美上海和华峰测控2024年的平均PS11.10倍,考虑到目前量测设备国产化率远低于其他设备，给予公司2024年PS20.00X的估值,以总股本3.2亿股测算，预测2024年每股收入3.61元，对应目标价72.20元。 风险提示：下游需求不及预期风险，技术开发与迭代升级的风险，国际贸易摩擦风险，市场竞争加剧风险。 1.公司概况：国产半导体量检测设备龙头 1.1.半导体量检测设备国内领先 中科飞测成立于2014年12月，并于2020年12月整体变更为股份公司，目前主要产品包括系列无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、三维形貌量测设备以及薄膜膜厚量测设备系列等，公司所生产的产品设备已应用于国内 28nm 及以上制程的集成电路制造产线，打破了质量控制设备领域国际设备厂商对国内市场的长期垄断局面。 依托多年的技术深耕积累和自主创新，多项产品已完成相关产线验证，目前公司产品已经广泛应用于中芯国际、长江存储、士兰集科、长电科技、华天科技、通富微电等国内主流集成电路制造厂商，在精密加工领域，亦进入了蓝思科技等知名厂商：2017年公司无图形晶圆缺陷检测设备通过中芯国际产线验证，同年三维形貌量测设备通过长电先进产线验证，并于2019年通过了长江存储的产线验证；2018年图形晶圆缺陷检测设备完成在长电先进产线的验证。 图1.公司设立情况 公司研发产品为质量控制设备，主要包括检测设备和量测设备两大类。检测设备的主要功能是对晶圆表面或电路结构中的存在的对芯片工艺性能具有不良影响的结构缺陷进行检测。检测设备2022年实现收入3.85亿元，占据整体营收的75.53%，是公司目前营收的主要部分，其主要两大检测设备系列：无图形晶圆缺陷检测设备系列以及图形晶圆缺陷检测设备系列设备在灵敏度和吞吐量方面实现与国际竞品整体性能相当，在长电先进、华天科技等知名先进封装厂商的产线上实现无差别应用。 量测设备的主要功能系对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出量化描述，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。2022年收入1.18亿元，占整体营收23.08%，相关设备已应用于集成电路前道制程、先进封装及精密加工领域。 表1：中科飞测主要产品类型 股权结构方面，CHENLU（陈鲁）、哈承姝夫妇合计控制公司30.54%股份，因此为公司实际控制人。公司控股股东方面，苏州翌流明持有公司15.75%的股份，为公司实际控股股东，同时公司与中科院微电子所保持紧密合作关系，微电子作为中科飞测第一大国有股东持有股权4.84%，既是公司控股股东，也是公司设立发起人。 图2.公司股权结构 1.2.营收规模增长迅速，研发费用大幅提高 受益于公司技术积累与设备市场持续景气，公司营业收入增势强劲。2018-2022年，公司营业收入分别为0.30亿元、0.56亿元、2.38亿元、3.61亿元和5.09亿元，2018-2022年复合增长率达102.95%。 净利润方面，由于公司前期保持较大强度的研发投入而销售规模有限，因此2018-2019年公司处于亏损阶段，但随着公司机台产品结构的改善和扩大规模所带来的规模经济效应影响，自2020年开始已成功实现盈利并快速增长，2021年实现归母净利润0.53亿元，同比+35%。 2022年，由于公司研发费用大幅提高，实现归母净利润0.12亿元，同比-78%。 图3.公司营收情况（单位：亿元） 图4.公司净利润情况（单位：亿元） 从公司产品结构来看，公司绝大部分收入来自检测设备和量测设备。2018-2022年，公司检测设备收入由0.13亿元增长到3.85亿元，占比由42.33%增至75.49%；量测设备收入由0.16亿元增长到1.18亿元，占比由54.79%降低至23.14%。 图5.公司营收结构 图6.2022年公司营收占比 毛利率保持稳定，净利率波动较大。从盈利能力角度，公司毛利率保持稳定，2020年为40.12%，2021年和2022年毛利率分别为48.96%、48.67%。同时得益规模效应下费用率的显著下降，公司净利率于2020年实现转正，2020年和2021年分别为16.66%和14.82%，2022年由于公司研发费用大幅提高，净利率降至2.31%。 图7.公司利润率情况 图8.公司细分产品毛利率变化 研发费用维持高水准。报告期间内公司研发费用金额整体呈现上升趋势，金额由2018年度3,505.56万元增长至2022年度20,575.18万元，研发费用占营业收入比例处于较高水平。 持续的研发投入旨在帮助公司进一步拓宽现有产品种类，提升制程工艺覆盖度，以及扩宽下游客户认可度。2022年公司整体费用率为62.66%，同比增加17.47pct，其中研发费用率达到40.40%，同比增加14.04pct。 图9.公司费用情况（百万元） 图10.公司费用率情况 1.3.募集资金加大量测设备投入 本次发行股票种类为人民币普通股（A股），每股面值1.00元。 本次拟发行股份不超过80,000,000股（含80,000,000股，且不低于本次发行后公司总股本的25%）。 本次发行募集资金扣除发行费用后，拟全部用于公司主营业务相关科技创新领域，具体如下： 表2：募集资金投资情况 其中：（1）高端半导体质量控制设备产业化项目总投资30,895.84万元，建设周期拟定为2.5年。本项目的实施，将有效大幅扩大公司检测和量测设备的产能，进一步提升公司整体技术研发效率和新产品产业化能力，同时逐步实现新产品的产业化生产，以满足下游客户对新产品的需求，从而提高公司产品的国内市场占有率，促进公司主营业务的持续增长。 （2）研发中心升级建设项目总投资14563万元，该项目旨在对深圳研发中心场地进行改造升级，通过购置先进的研发、测试设备，引进优秀技术人才，优化现有研发平台。该项目的建成，将有效帮助公司针对无图形晶圆缺陷检测设备、纳米图形晶圆缺陷检测设备等相关方向展开深入研发，学习集成电路质量控制领域中的关键技术，提高公司产品在相关领域内的竞争力。 2.芯片良率的重要保障，前道量检测设备市场空间超百亿美元 2.1前道量检测设备贯穿晶圆制造各个环节，是芯片良率的重要保障 量检测设备是芯片良率的重要保障，贯穿晶圆制造各个环节。芯片制造过程中产生的缺陷会影响产品设备的最终良率，额外增加厂商的生产成本。根据YOLE的统计，工艺节点每缩减一代，工艺中产生的致命缺陷数量会增加50%，因此每一道工序的良品率都要保持在非常高的水平才能保证最终的良品率。当工序超过500道时，只有保证每一道工序的良品率都超过99.99%，最终的良品率方可超过95%；当单道工序的良品率下降至99.98%时，最终的总良品率会下降至约90%，因此，制造过程中对工艺窗口的挑战要求几乎“零缺陷”检测和量测环节贯穿制造全过程，是保证芯片生产良品率非常关键的环节。 按照检测技术分类来看，目前主要的检测技术主要分为光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术，其中光学检测是目前主流技术。根据VLSI Research和QY Research的报告，2020年全球半导体检测和量测设备市场中，应用光学检测技术、电子束检测技术及X光量测技术的设备市场份额占比分别为75.2%、18.7%及2.2%，应用光学检测技术由于可以相对较好实现有高精度和高速度的均衡，并且能够满足其他技术所不能实现的功能，因此采用光学检测技术的设备占比具有领先优势。 光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术的差异主要体现在检测精度、检测速度及应用场景上。光学检测是目前应用最广的技术，具备精度高、速度快的优点，能满足大规模生产。与电子束检测技术相比，光学检测技术在精度相同的条件下，检测速度更具有优势；与X光量测技术相比，光学检测技术的适用范围更广，而X光量测技术主要应用于特定金属成分测量和超薄膜测量等特定的领域，适用场景相对较窄。 光学检测技术：基于光的波动性和相干性实现测量远小于波长的光学尺度，并通过对光信号进行计算分析以获得晶圆表面的检测结果。可以满足规模化生产的速度要求，相对较好实现高精度和高速度的均衡，具有分辨率高、运用范围广和损伤性小的特点，但是需借助其他技术进行辅助成像并在检测精度上不及另外两种技术。光学检测技术可进一步分为无图形晶圆激光扫描检测技术、图形晶圆成像检测技术和光刻掩膜板成像检测技术，在量测环节中发挥了主要作用。 电子束检测技术：是指通过聚焦电子束至某一探测点，逐点扫描晶圆表面产生图像以获得检测结果，精度更高并可以直接成像进行测量，但速度相对较慢、分辨率低。 X光量测技术：主要应用于特定金属成分测量和超薄膜测量等特定的领域，适用场景相对较窄。 总体来看，电子束具备精度优势，但是受限于检测速度，电子束无法满足规模化生产的速度要求，导致其应用场景主要在对吞吐量要求较低的环节。科磊半导体的总裁Rick Wallace（任职2008年至今）曾直接提及光学技术的检测速度可以较电子束检测技术快1,000倍以上，电子的物理特性使得电子束技术难以在检测速度方面取得重大突破。相比而言，光学检测是最经济、最快的选择。 因此，结合三类技术路线的特点，在实际应用场景中往往会将光学技术与电子束技术相结合，即通过光学检测设备寻找并快速锁定缺陷位置，并由电子束检测设备重访已检测到的缺陷并进行成像处理，对部分关键区域表面尺度量测进行抽检和复查，确保设备检测的精度和速度，两种技术的结合使用能够提高量检测的效率，同时降低对芯片的破坏性。 另外，由于电子束检测通常接收的是入射电子激发的二次电子，无法区分具有三维特征的深度信息，因而部分测量无法用电子束技术进行检测，主要通过光学检测技术实现，如三维形貌测量、光刻套刻测量和多层膜厚测量等应用。 表3：不同技术应用情况及优劣势 应用于前道制程和先进封装的质量控制根据工艺细分为检测 （Inspection） 和量测（Metrology）两大设备。检测指对晶圆表面上或电路结构中是