2024半导体检测设备：铸就芯片品质新高度 头豹词条报告系列

Leadleo.com 2024半导体检测设备：铸就芯片品质新高度头豹词条报告系列 张俊雅·头豹分析师 2024-08-09未经平台授权，禁止转载版权有问题？点此投诉 制造业/计算机、通信和其他电子设备制造业/电子器件制造/集成电路制造 信息科技/半导体 行业： 行业定义 半导体设备可分为前道设备 （晶圆制造）和后道设备… AI访谈 行业分类 按照工艺的分类方式，半导体检测设备可分为检测和… AI访谈 行业特征 全球半导体行业呈现强周期性，全球半导体行业有望… AI访谈 发展历程 半导体检测设备行业目前已达到3个阶段 AI访谈 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 AI访谈 行业规模 半导体检测设备行业规模暂无评级报告 AI访谈SIZE数据 政策梳理 半导体检测设备行业相关政策5篇 AI访谈 竞争格局 AI访谈数据图表 摘要半导体检测设备是集成电路生产的核心，贯穿生产全过程。预计2024年下半年市场将复苏，因全球半导体行业周期性波动及晶圆厂资本开支上调。中国半导体设备国产化率虽低，但增长迅速，预计2025年达50%。检测设备在晶圆制造设备中价值占比约11%，市场规模持续增长。未来变化受晶圆厂产能提升、高阶封装技术掌握等因素驱动，将拉动检测设备采购量提升。 行业定义[1] 半导体设备可分为前道设备（晶圆制造）和后道设备（封装与测试）两大类。前道设备涉及硅片加工、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、清洗、抛光、金属化等工艺，所对应的核心专用设备包括硅片加工设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备、量/检测设备等。后道设备则包括封装设备和测试设备，同时后道先进封装工艺也会用到部分前道设备。半导体检测设备为集成电路生产过程中的 核心设备之一，贯穿于集成电路生产的全过程，是保证芯片生产良品率的关键。 [1]1：https://xueqiu.co… 2：雪球 行业分类[2] 按照工艺的分类方式，半导体检测设备可分为检测和量测两大环节；按照工序的分类方式，半导体检测设备可分为前道量检测设备和后道检测设备。 晶圆检测设备基于工艺的分类 半导体检测设 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。 半导体检测 设备分类 半导体量测设 备 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。 半导体检测设备基于工序的分类 前道量检测设 备 前道量检测主要应用于晶圆加工环节，目前主要以厂内 产线在线监控为主 半导体检测 设备分类 后道检测设备 后道检测主要应用于晶圆加工后的芯片电性测试及功能性测试，目前主要以厂内产线在线监控及第三方测试为 主。 [2]1：中科飞测招股书 行业特征[3] 全球半导体行业呈现强周期性，全球半导体行业有望在2024年迎来复苏，半导体检测设备需求量预计在2024年下半年开始逐步提升；在晶圆制造设备中，半导体检测设备价值量占比约为11%，显著高于清洗、CMP、涂胶显影、离子注入设备等；全球半导体设备市场高度集中，中国半导体设备国产化进程仍处于早期阶 段，中国半导体检测设备国产化率仅为5%。 1半导体检测设备或将于2024年下半年迎来复苏 全球半导体行业呈现典型周期性，技术迭代驱动10年长周期，资本开支驱动3-4年短周期。从长周期来 看，半导体制造技术大约每10年进行一波迭代，从1965年至今已发展到EUV光刻机为代表的第六代技术，制程节点突破至以台积电最新发布的1.6nm（TSMCA16TM）半导体工艺；从短周期来看，2023年全球半导体行业资本开支同比下降14%至156亿美元，下降主要由于芯片需求疲软以及消费和移动设备库存增加，众多半导体公司减少对新设备的投资，以应对市场的不确定性。其中，削减幅度最大的是存储公司，降幅为19%。按此周期计算，全球半导体行业有望在2024年迎来复苏，晶圆厂资本开支有望上调。半导体量/检测设备作为半导体工艺控制环节的重要组成，其需求量预计在2024年下半年开始逐步提升。 2中国半导体检测设备国产化率仅5%，替代空间较大 全球半导体设备市场高度集中，中国半导体设备厂商产品布局方面已涵盖了半导体制造过程中的多个关键环节，但海外龙头厂商仍处于垄断地位，中国国产替代仍处于早期阶段。根据SEMI，2022年中国晶圆厂商半导体设备国产化率明显提升，从21%提升至35%，预计2025年，中国国产化率将会达到50%，并初步摆脱对美国半导体设备的依赖。 3晶圆制造设备中，半导体检测设备价值量占比约为11% 从晶圆厂的资本开支来看，20%-30%用于厂房建设，70%-80%用于设备投资。前道设备（晶圆制造）投资量占半导体设备投资量的约80%，封装和测试设备占比分别约为10%和8%。2022年全球晶圆制造设备中，光刻设备、刻蚀设备和薄膜沉积设备价值量占比分别为22%、21%和21%，而量/检测设备价值量占比约为11%，显著高于清洗、CMP、涂胶显影、离子注入等细分领域设备。 [3]1：https://baijiahao.b… 2：https://b2b.baidu.… 3：SEMI 发展历程[4] 中国半导体检测设备的发展历程经历了从萌芽期的技术依赖到启动期的技术引进与消化再到高速发展期的技术创新与本土化加速的过程。未来，随着技术的不断进步和市场的不断扩大，中国半导体检测设备行业将迎来更加广阔的发展空间。 萌芽期1965~1990 中国半导体产业在这一时期主要以计算机与军工配套为目标，逻辑电路为主要产品。半导体量检测设 备作为产业链的一部分，也开始了初步的研发与尝试。由于技术水平和设备条件的限制，中国在这一 [4]1：https://www.elecfa… 2：电子发烧友 产业链分析 [12 阶段主要依赖进口设备进行半导体生产和检测。中国对半导体检测设备的研发还处于起步阶段，缺乏自主创新能力。 高度依赖国外技术和设备，中国厂商研发能力较弱。 启动期1990~2000 随着改革开放的深入，中国政府开始大力支持半导体产业的发展，包括量检测设备领域。政府出台了 一系列政策，鼓励技术创新和自主研发。同时，中国积极引进国外先进的半导体技术和设备，同时鼓励企业进行消化吸收再创新。 部分企业开始涉足半导体检测设备的自主研发，但整体技术水平仍与国际先进水平存在较大差距。 高速发展期2000~2024 中国半导体检测设备行业在技术创新方面取得了显著进展，一批本土企业逐渐崛起，形成了较强的自 主研发能力。随着技术的不断突破，中国国产半导体检测设备在性能上逐渐接近甚至超越国外同类产品，中国国产化率显著提升。此外，中国作为全球最大的半导体市场之一，对半导体量检测设备的需求持续增长。特别是在5G、AI、汽车智能化等新兴领域的推动下，半导体存储器件市场将迎来新的增长周期，进一步带动半导体量检测设备市场的发展。 部分中国企业在半导体检测设备领域取得了技术突破，达到了国际先进水平。 半导体检测设备行业产业链上游为零部件厂商，包括运动与控制类、光学类、机械加工件厂商等；中游为半导体检测设备厂商；下游为晶圆制造厂商。[6] 半导体检测设备行业产业链主要有以下核心研究观点：[6] 中国国产半导体检测设备基本实现了28nm及以上制程产品的初步覆盖 中国国产晶圆检测设备厂商主要有中科飞测、上海精测、上海睿励、赛腾股份、诚锋科技、矽行半导体、东方晶圆、上海御微、南京中安等，厂商检测设备产品主要围绕无图形晶圆缺陷检测设备和图形晶圆缺陷检测设备，部分厂商产品已实现批量出货并基本实现了28nm及以上制程的初步覆盖。而部分厂商纳米图形晶圆缺陷检测设备仍在研发或一线产线验证中。 中国国产半导体检测设备与海外厂商相比仍存在较大技术差距 在半导体检测设备产品覆盖程度方面，中国国产厂商的前道检测设备产品覆盖率约为20%-30%，而海外厂商产品覆盖率约为60%-90%；产品工艺节点方面，中国国产半导体检测设备厂商仅能批量出货28nm及以上制程产品，对于28nm以下制程产品仍在研发和验证中。海外头部厂商产品普遍能覆盖2Xnm以下制程，其中，科磊半导体（KLA）的无图形晶圆缺陷检测产品SurfscanSP7XP已经应用在5nm及以下制程。[6] 生产制造端 零部件厂商 上游厂商 上海广川科技有限公司 北京京仪自动化装备技术股份有限公司 查看全部 北京华卓精科科技股份有限公司 上 中 产业链上游 产业链上游说明 上游高精度零部件中国国产化程度相对较低 晶圆检测设备上游零部件主要可分为运动与控制系统类、光学类、电气类、机械加工件和机械标准件，其中运动与控制系统类零部件和光学类零部件成本占比分别约为21.5%和15.1%。先进设备前端模块(EFEM)、机械手等运动与控制系统类零部件主要从日本等海外供应商获取，而先进光学类零部件主要从日本和德国等海外供应商获取，相关零部件国产化程度相对较低。 中国国产零部件供应商的核心竞争力又在于能否稳定获取海外高精度零部件 中国国产晶圆检测设备厂商的商业模式为通过从海外采购高精度零部件，再由中国厂商进行组装。中国国产头部设备厂商由于采购量较大，通常在采购海外零部件厂商高精度零部件上具备渠道优势。中国国产晶圆检测设备厂商核心竞争力之一在于零部件供应商渠道能力，而中国国产零部件供应商的核心竞争力又在于能否稳定获取海外高精度零部件。中国国产晶圆检测设备厂商与海外头部厂商的商业模式均为采购零部件后进行组装，然而海外头部设备厂商通常能参与到上游零部件厂商的研发设计中。 由于早期中国国产晶圆检测设备厂商对于海外零部件采购量不大，通常只需要花费1-2个月进行零部件采购即可进行设备组装，设备交付周期可控制在4-8个月。然而随着中国国产晶圆检测设备国产化替代程度不断提高，设备商对于海外高精度零部件需求量不断提升，海外零部件厂商出现了供不应求及交货周期大幅拉长的情况，这也使得中国国产晶圆检测设备商交货周期延长至6-14个月。 产业链中游 品牌端 半导体检测设备厂商 中游厂商 查看全部 睿励科学仪器（上海）有限公司 上海精测半导体技术有限公司 深圳中科飞测科技股份有限公司 下 产业链中游说明 中国国产半导体检测设备基本实现了28nm及以上制程产品的初步覆盖 中国国产晶圆检测设备厂商产品已覆盖了掩膜版缺陷检测设备、无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、纳米图形晶圆缺陷检测设备、电子束缺陷检测设备和电子束缺陷复查设备等前道晶圆检测设备，并已持续取得中国半导体制造厂商的采购订单，打破海外厂商垄断。中国国产半导体检测设备厂商主要有中科飞测、上海精测、上海睿励、赛腾股份、诚锋科技、矽行半导体、东方晶圆、上海御微、南京中安等，厂商检测设备产品主要围绕无图形晶圆缺陷检测设备和图形晶圆缺陷检测设备，部分厂商产品已实现批量出货并基本实现了28nm及以上制程的初步覆盖，而部分厂商纳米图形晶圆缺陷检测设备仍在研发或一线产线验证中。 中国半导体检测设备厂商产品线丰富度及工艺节点不及海外头部厂商 中国国产半导体检测设备厂商与海外厂商相比，其差异在于：1）产品覆盖程度不及海外厂商。科磊半导体（KLA）几乎涵盖所有前道检测产品，覆盖率超过90%，应用材料（AMAT）及创新科技 （ONTO）在前道检测产品覆盖率也超过60%，而多数中国国产厂商在前道检测产品覆盖率在 20%-30%；2）产品工艺节点远不及海外头部厂商。目前中国国产晶圆检测设备厂商仅能批量出货 28nm及以上制程产品，对于28nm以下制程产品仍在研发和验证中。海外头部厂商产品普遍能覆盖 2Xnm以下制程，而科磊半导体（KLA）的无图形晶圆缺陷检测产品SurfscanSP7XP已经应用在 5nm及以下制程。 渠道端及终端客户 晶圆制造厂商 渠道端 查看全部 无锡华润微电子有限公司 上海