2024年中国晶圆检测设备行业研究报告

www.leadleo.com 2024年 中国晶圆检测设备行业研究报告： 半导体工艺控制核心设备，国产化率持续提升 ResearchReportonChina'sWaferDefectInspectionEquipmentIndustryin2024 2024年中国ウェハ検出装置業界研究報告 2024/05 CONTENTS 中国晶圆检测设备行业综述 ---------------------------------------- 6 •行业定义：半导体过程控制（量/检测）设备是保证芯片生产良品率的关键 ---------------------------------------- 7 •行业分类：半导体检测从工序上可分为前道量检测、后道检测和实验室检测 ---------------------------------------- 8 •技术路线：量/检测技术主要包括光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术 ---------------------------------------- 9 •行业发展现状（1/3） ---------------------------------------- 10 •行业发展现状（2/3） ---------------------------------------- 11 •行业发展现状（3/3） ---------------------------------------- 12 中国晶圆检测设备产业链分析 ---------------------------------------- 13 •产业链图谱 ---------------------------------------- 14 •产业链上游：高精度运动与控制系统类和光学类零部件主要从日本和德国等海外供应商采购 ---------------------------------------- 15 •产业链中游：国产晶圆检测设备基本实现了28nm及以上制程产品的初步覆盖 ---------------------------------------- 16 •产业链下游：中国晶圆厂在12英寸晶圆领域快速扩产，总体规划产能达417.3万片/月（1/2） ---------------------------------------- 17 •产业链下游：中国晶圆厂在12英寸晶圆领域快速扩产，总体规划产能达417.3万片/月（2/2） ---------------------------------------- 18 中国晶圆检测设备行业相关政策 ---------------------------------------- 19 •国家层面晶圆检测设备行业相关政策 ---------------------------------------- 20 •地方层面晶圆检测设备行业相关政策 ---------------------------------------- 21 中国晶圆检测设备市场规模 ---------------------------------------- 22 •半导体设备市场规模：2023年受下游需求疲软影响�现下滑，预计2024年市场�现回暖 ---------------------------------------- 23 •半导体量/检测设备市场规模：中国大陆市场回暖将滞后全球市场半年至一年 ---------------------------------------- 24 www.leadleo.com400-072-5588 ©2024LeadLeo 中国晶圆检测设备行业驱动因素及发展趋势 ---------------------------------------- 25 •驱动因素（1/3）：中国大陆晶圆厂产能爬坡，带动晶圆检测设备采购量提升 ---------------------------------------- 26 •驱动因素（2/3）：美日荷先进半导体设备封锁，中国晶圆检测设备国产替代势在必行 ---------------------------------------- 27 •驱动因素（3/3）：晶圆检测设备投资额随制程节点先进程度提升而大幅增长 ---------------------------------------- 28 •发展趋势：光学检测分辨率提高、多系统组合、大数据检测算法、提高检测速度和吞吐量 ---------------------------------------- 29 中国晶圆检测设备行业竞争格局 ---------------------------------------- 30 •竞争态势：全球半导体量/检测市场呈现高度垄断格局，科磊半导体（KLA）市占率超50% ---------------------------------------- 31 •厂商产品进展情况：已推�设备精度多为μm级别，nm级别精度产品多在研发或验证中 ---------------------------------------- 32 中国晶圆检测设备企业推荐 ---------------------------------------- 33 •中科飞测：国产量检测设备龙头厂商，高端量检测产品持续扩充 ---------------------------------------- 34 •诚锋科技：专注半导体视觉外观检测及前道YE图形检测设备，实现核心设备国产替代 ---------------------------------------- 35 •上海精测：聚焦半导体前道检测设备，膜厚系列产品、OCD设备、电子束设备已获批量订单 ---------------------------------------- 36 业务合作 ---------------------------------------- 37 方法论与法律声明 ---------------------------------------- 38 CONTENTS www.leadleo.com400-072-5588 ©2024LeadLeo 报告摘要 预计全球半导体量/检测设备市场在2024年回暖，而中国大陆市场回暖将滞后全球市场半年至一年 预计全球量/检测设备市场将在2024年上半年开始回暖，然而中国大陆市场的恢复性增长将滞后半年到一年。增长滞后主要由于：1）截至一季度，中国大陆晶圆代工厂订单增长不显著，且未见明显资本开支上调迹象；2）中国大陆厂商对于高阶封装技术的掌握仍需半年到一年的时间。高阶封装技术的掌握可使得中阶芯片代工需求量增长，进而推动包括量/检测设备在内的半导体设备采购需求增长。 中国晶圆检测设备厂商基本实现了28nm及以上制程产品的初步覆盖 中国晶圆检测设备厂商产品已覆盖有图形/无图形缺陷检测、电子束缺陷检测/复查等检测设备，并基本实现了28nm及以上制程的初步覆盖，国产头部厂商正在进行更先进工艺节点产品的研发或验证。 国产晶圆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。 全球半导体量/检测市场呈现高度垄断格局，科磊半导体（KLA）市占率超50% 全球半导体量/检测设备市场集中度较高，CR5超80%。中国市场中，半导体量/检测设备国产化率已由2020年的2%左右提升至2023年的5%左右。产品细分领域中，高精度Overlay测量设备国产化率接近于0；X光量检测设备国产化率不足1%；膜厚厚度量测设备国产化率已达到15%；光学复查设备国产化率已达到10%；AOI检测设备国产化率可达到15%。国产晶圆检测设备厂商有中科飞测、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。 Chapter1 中国晶圆检测设备行业综述 半导体过程控制（量/检测）设备为集成电路生产过程中的核心设备之一，贯穿集成电路生产全过程，是保证芯片良品率的关键 半导体制造工艺流程 CMP 磨削/研磨 倒角 切片 磨外圆 拉单晶 单晶硅片制造 随着集成电路工艺节点的提高，制造工艺步骤持续增加，工艺中产生的致命缺陷数量也随之增加，因此每一道工序的良品率都要保持在几乎“零缺陷”的极高水准才可保证最终芯片的良品率。 前道工艺 进行检测并重复若干次 测试 金属化 CMP 离子注入 刻蚀 光刻 薄膜沉积 扩散 晶圆结构缺陷检测、薄膜厚度量测等 前道量检测 后道工艺 终测 切筋/成型 模塑 引线键合 贴片 晶圆切割 背面减薄 晶圆测试（CP）与成品测试（FT） 后道检测 来源：头豹研究院 注：本篇报告重点讨论前道晶圆检测设备。 www.leadleo.com 400-072-5588 ©2024LeadLeo 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。半导体过程控制（量/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。 半导体检测从工艺上可分为检测和量测；从工序上可分为前道量检测、后道检测和实验室检测；从技术原理上可分为光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术 半导体生产环节前道量检测后道检测实验室检测 … 清洗 离子注入CMP 刻蚀 掩膜 薄膜沉积光刻 前道检测 量检测过程工艺控制设备分类半导体检测分类（按工序） 后道测试 中道检测 按工序 成品测试 晶圆测试 凸点与硅通胶 重布线结构 检测对象加工中的晶圆 加工后的晶圆 产业链任一环节的样品 封装后的芯片 失效分析（FA）、 检测 颗粒缺陷 异物缺陷气泡缺陷 量测 按工艺 过程工艺控制设备 薄膜膜厚三维形貌 检测项目 检测方式 薄膜厚度量测、晶圆测试（CP）、 晶圆图形缺陷检测等成品测试（FT）等 全检全检 材料分析（MA）、可靠性分析（RA）等 非全检，针对特性失效样品检测或针对完好样品的抽检 光刻套刻偏移量 非破坏性非破坏性破坏性、非破坏性 X光量测技术 电子束检测技术 光学检测技术 主要检测目的控制生产工艺缺陷 监控前道工艺良率、 保证�厂产品合格率 确定样品失效原因、测定材料结 构与成分、验证产品可靠性 按技术原理 服务机构厂内产线在线监控 厂内产线在线监控厂内自建实验室第三方测试第三方实验室检测 从工艺上看，量/检测设备可分为检测（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�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�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；从工序上看，半导体检测可分为前道检测、后道检测及实验室检测。其中，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。