机械设备行业周报：看好科技成长主线，重点关注低国产化率的半导体量检测设备板块

机械设备 2024年11月17日 投资评级：看好（维持）行业走势图 看好科技成长主线，重点关注低国产化率的半导体量 检测设备板块 ——行业周报 孟鹏飞（分析师）孙垲林（联系人） 24% 机械设备沪深300 mengpengfei@kysec.cn 证书编号：S0790522060001 sunkailin@kysec.cn 证书编号：S0790123040044 12% 0% -12% -24% -36% 2023-112024-032024-07 数据来源：聚源 相关研究报告 《顺周期、科技成长与出海—2025 年机械行业投资策略》-2024.11.13 《政策预期持续加码，看好科技成长及内需复苏—行业周报》-2024.11.10 《人形机器人产业加速，关注华为机器人布局—行业周报》-2024.11.3 看好科技成长主线，重点关注包括量检测在内的低国产化率半导体设备板块 科技支持政策和财政增量政策推出以及供应链自主可控要求共同推动科技成长板块成为市场主线。SEMI预计到2027年，中国将保持其作为全球300mm设备支出第一的地位，未来三年将投资超过1000亿美元，这使得作为科技成长标签的半导体设备板块同时具备了强劲的基本面支撑。我们认为应当持续重点关注半导体设备板块中国产化率低、受海外出口管制影响程度高的细分环节，包括光刻机、量检测设备、前道涂胶显影设备等。 先进制程、先进封装产能扩张推动半导体量检测设备市场高速增长 半导体质量控制贯穿集成电路制造的关键环节，对芯片生产的良品率的影响至关重要。2023年中国大陆半导体检测与量测设备市场规模为43.60亿美元，2019 -2023年市场规模CAGR达到26.61%。AI发展带来的算力、存力需求推动以中国大陆为代表的地区进行先进制程、先进封装产能扩张，继而推动半导体量检测 市场继续高速发展。先进制程：根据我们测算，月产1万片晶圆的12寸先进制 程产线需要量检测设备87台，是成熟制程产线的1.7倍。从FinFET到GAA结构演进过程中，将增加50%的关键层检测需求以及30%的高端薄膜量测需求。此外，由于光学检测存在分辨率瓶颈，当集成电路制程节点向10纳米及以下推 进时，电子束量测/检测的使用会更加广泛。先进封装：AIGPU、HBM使用2.5D/3D 先进封装工艺。2.5D封装要求设备进行RDL表面缺陷检测、TSV轮廓量测、RDL关键尺寸和高度量测等。3D封装要求量检测设备完成键合表面洁净度检测、键合表面轮廓量测、晶圆翘曲量测等功能。根据Camtek数据，全球Chiplet封装模块数量有望从2024年的1.35亿个以36%的复合增速增长到2027年的4.57亿个（CAGR36%），拉动先进封装量检测设备市场上行。 国产量检测设备厂商持续突破，国产化率提升拐点渐行渐近 全球前五大半导体量检测设备厂商占据全球大约74.6%的市场份额，其中KLA一家独占50%以上的份额。按营收计算，2023年半导体量检测设备国产化率仅约5.5%。由于海外出口管制政策不断收紧，中国大陆在2023Q3-2024Q3加大了对海外设备的资本开支，KLAFY2024、FY2025Q1的总营收中，来自中国大陆地区的营收占比高达40%以上。后续该指标将逐步回落到20%左右的水平，而以中科飞测为代表的国产厂商在中国大陆新建晶圆产线上的份额有望持续提升。 受益标的 量检测设备：推荐标的：赛腾股份。受益标的：中科飞测、精测电子、天准科技、 中微公司。 风险提示：中国大陆晶圆产能扩张力度不及预期、设备国产替代进展不及预期。 行业研究 行业周报 开源证券 证券研究报 告 目录 1、半导体量检测设备：集成电路制造质量控制的关键3 1.1、量检测设备种类丰富，明场纳米图形缺陷检测设备使用最广泛3 1.2、先进制程、先进封装产能扩张推动半导体量检测设备市场高速增长3 1.3、国产量检测设备厂商持续突破，国产化率提升拐点渐行渐近6 2、受益标的7 3、风险提示8 图表目录 图1：明场纳米图形缺陷检测设备使用最广泛3 图2：GAA结构、背面供电结构、高堆叠层数3DNAND、先进封装等市场对量检测设备的功能提出新要求4 图3：截至2021年，电子束量检测设备占集成电路量检测设备市场空间的比例约低于20%4 图4：2024-2027年全球Chiplet模块数量有望以36%的复合增速增长5 图5：2.5D/3D先进封装需要对裸片裂缝、倾斜度、高端等进行测量，对连接缺陷处进行检测5 图6：HBM堆叠的Bump凸块容易出现缺失、大小不一等问题6 图7：全球半导体量检测市场呈寡头垄断格局6 图8：FY2024以来中国大陆地区营收占比超过40%6 图9：KLA在全球半导体缺陷检测市场占据明显优势，日立高新占据CD-SEM市场80%左右的份额7 1、半导体量检测设备：集成电路制造质量控制的关键 1.1、量检测设备种类丰富，明场纳米图形缺陷检测设备使用最广泛 半导体质量控制贯穿集成电路制造的关键环节，对芯片生产的良品率的影响至关重要。根据检测类型的不同，半导体质量控制设备可分为检测设备和量测设备。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，光学检测中的明场纳米图形晶圆检测设备是半导体量检测设备市场空间占比最高的细分品类，约占总市场空间的19.5%。 图1：明场纳米图形缺陷检测设备使用最广泛 资料来源：中科飞测2024年中报 1.2、先进制程、先进封装产能扩张推动半导体量检测设备市场高速增长 根据VLSI数据统计，2023年全球半导体检测和量测设备市场规模达到128.3亿美元，约占在全球半导体制造设备总市场的13%。2023年中国大陆半导体检测与量测设备市场规模达到43.60亿美元，2019年2023年的年均复合增长率为26.61%。 AI激发出的算力、存力需求推动以中国大陆为代表的地区进行先进制程、先进封装产能扩张，继而推动半导体量检测市场高速发展。 先进制程：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。随着制程越来越先进、工艺环节不断增加，需要量检测设备台数增加。根据我们测算，月产1万片晶圆的12寸先进制程产线需要量检测设备87台，是成熟制程产线的1.7倍。从FinFET到GAA结构演进过程中，将增加50%的关键层检测需求以及30%的高端薄膜量测需求。由于光学检测存在分辨率瓶颈，当集成电路制程节点向10纳米及以下推进时，电子束量测/检测的使用会更加广泛。 图2：GAA结构、背面供电结构、高堆叠层数3DNAND、先进封装等市场对量检测设备的功能提出新要求 资料来源：KLA2022InvestorDAY 图3：截至2021年，电子束量检测设备占集成电路量检测设备市场空间的比例约低 于20% 资料来源：KLA2022InvestorDAY 先进封装：全球Chiplet封装模块数量有望从2024年的1.35亿个以36%的复合增速增长到2027年的4.57亿个（CAGR36%）。全球12英寸HBM晶圆出货量有望 从2023年的303.8万片以21%的复合增速增长到2026年的653万片。AIGPU、HBM使用2.5D/3D先进封装工艺。2.5D封装要求设备完成RDL表面缺陷检测、TSV轮廓量测、RDL关键尺寸和高度量测等功能。3D封装要求量检测设备完成键合表面洁净度检测、键合表面轮廓量测、晶圆翘曲量测等功能。 图4：2024-2027年全球Chiplet模块数量有望以36%的复合增速增长 资料来源：Camtek官网 图5：2.5D/3D先进封装需要对裸片裂缝、倾斜度、高端等进行测量，对连接缺陷处进行检测 资料来源：onto2023analystDAY、开源证券研究所 图6：HBM堆叠的Bump凸块容易出现缺失、大小不一等问题 资料来源：Camtek官网 1.3、国产量检测设备厂商持续突破，国产化率提升拐点渐行渐近 全球半导体量测和检测设备主要生产商包括KLA、AppliedMaterials、HitachiHighTechnologies、ASML和OntoInnovation等，前五大厂商占据全球大约74.6%的市场份额，其中KLA一家独占50%以上的份额。 按营收计算，2023年半导体量检测设备国产化率仅约5.5%。由于海外出口管制政策不断收紧，中国大陆在2024年加大了对海外设备的资本开支，KLAFY2024、FY2025Q1的总营收中，来自中国大陆地区的营收占比高达40%以上。公司指引后续该指标将逐步回落到20%左右的正常水平，而以中科飞测为代表的国产厂商在中国大陆新建晶圆产线上的份额有望持续提升。 图7：全球半导体量检测市场呈寡头垄断格局图8：FY2024以来中国大陆地区营收占比超过40% 45.00% 40.00% 35.00% 30.00% 25.00% 20.00% 15.00% 10.00% 5.00% 0.00% KLA中国大陆地区营收占比(%) 资料来源：QYResearch数据来源：Wind、开源证券研究所 图9：KLA在全球半导体缺陷检测市场占据明显优势，日立高新占据CD-SEM市场 80%左右的份额 数据来源：EETimesJapan、半导体行业观察公众号、立鼎产业研究网等、开源证券研究所 2、受益标的 中科飞测： 公司的无图形晶圆缺陷检测设备持续保持全面的竞争优势，客户订单量持续稳步增长。 公司套刻精度量测设备已实现批量销售，得到国内各类客户的广泛认可，客户订单量快速增长，市占率稳步提升，逐步形成较为明显的市场优势地位。 公司的图形晶圆缺陷检测设备持续拓展应用领域，产品广泛应用在国内头部逻辑、存储等前道制程客户产线，并在晶圆级先进封装领域的国内头部客户中占据绝大部分市场份额。 公司自主研发了纳米量级明场图形晶圆缺陷检测设备，目前已完成适用于逻辑芯片、存储芯片等应用领域的设备样机研发，正积极开展国内多家主流客户的多种复杂图形工艺样片的验证测试，并小批量出货到多家国内头部客户产线上进行工艺开发与应用验证工作，目前进展顺利。 公司自主研发了纳米量级暗场图形晶圆缺陷检测设备，目前已完成设备样机研发，正积极开展国内多家主流客户的样片验证测试，包括逻辑芯片、存储芯片、功率芯片、2.5DHBM芯片等，并已出货到部分客户产线上进行工艺开发与应用验证工作，目前进展顺利。 公司自主研发了纳米量级光学关键尺寸量测设备，目前已完成设备样机研发，正积极推进国内多家主流客户的样片验证测试，包括逻辑芯片、存储芯片、功率芯片等客户，并已出货到部分客户产线上进行工艺开发与应用验证工作，目前进展顺利。 精测电子：上海精测膜厚系列产品、OCD设备、电子束设备已取得国内先进制程重复性订单；半导体硅片应力测量设备验证通过且已取得国内多家头部客户重复 性订单；明场光学缺陷检测设备已完成首台套交付及验收，且已取得先进制程正式订单；有图形暗场缺陷检测设备等其余储备的产品目前正处于研发、认证以及拓展的过程中。随着公司技术水平的不断提高、产品成熟度以及市场对公司产品的认可度不断提升，公司半导体检测业务开拓迅速，订单以及销售收入持续增长。截止2024H1，公司在半导体领域在手订单约17.67亿元。 3、风险提示 中国大陆晶圆产能扩张力度不及预期、设备国产替代进展不及预期。 特别声明 《证券期货投资者适当性管理办法》、《证券经营机构投资者适当性管理实施指引（试行）》已于2017年7月1日起正 式实施。根据上述规定，开源证券评定此研报的风险等级为R3（中风险），因此通过公共平台推送的研报其适用的投资者类别仅限定为专业投资者及风险承受能力为C3、C4、C5的普通投资者。若您并非专业投资者及风险承受能力为C3、C4、C5的普通投资者，请取消阅读，请勿收藏、接收