半导体设备行业深度电子行业研究：攻坚克难，国产量:检测设备0-1突破-数查报告

半导体设备行业深度电子行业研究：攻坚克难，国产量:检测设备0-1突破
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3.0 智报告 2023-07-03 13 0 2.56MB 28 页 8数查币

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投资逻辑

量/检测设备为半导体制造过程控制的重要组成部分，在生产中监测、识别、定位、分析工艺缺陷，对晶圆厂及时发

现问题、改善工艺、提高良率起到至关重要的作用。其贯穿于芯片制造全程，根据功能可具体分为检测和量测设备,

市场份额占比分别为 63%/34%。量/检测设备种类丰富，技术路线分为光学、电子束和 X光检测三类，光学检测为主流

技术路径占比超过 80%。量/检测设备种类众多，细分为晶圆缺陷检测、掩膜版检测、关键尺寸量测、膜厚量测、套刻

精度量测等多种设备，其中纳米图形晶圆缺陷检测设备价值量最高，占比 25%，同时单台价值量和技术壁垒也较最高。

全球量/检测设备百亿美元市场，美国科磊半导体（KLA）占比 54%一家独大。2021 年全球量/检测设备市场规模 104

亿美元，占半导体制造设备销售额的 11%。科磊占据全球市场的半壁江山，美国公司（科磊、应用材料、创新科技）

全球市占率超过 70%。在美国 2022 年10 月7日施行的 BIS 禁令后，量/检测设备是受影响最大的细分设备品类，国产

化率亟待提升。目前国产厂商的技术工艺覆盖率以及所能应用制程的先进程度远远落后于海外龙头厂商。国产企业率

先切入薄膜厚度量测、微米级晶圆缺陷检测等难度壁垒相对较低领域，产品获得市场认可，市占率稳步提升，2018-2022

年，中科飞测、上海精测、上海睿励三家国内量/检测设备标杆公司在国内检测量测设备的市占率由 0.7%提升至 4%。

目前整体半导体设备的国产化率约在 15-20%，量/检测设备的国产化率仍远低于其他设备品类，是仅次于光刻机的国

产化率较低的设备细分领域。

本土厂商通过自主研发和并购海外子公司持续拓展产品线，实现从 0到1的突破，提升产品覆盖率、突破先进制程。

以中科飞测、上海精测、上海睿励为代表的企业通过自主研发向半导体量/检测领域发力；以赛腾股份、天准科技为

代表的公司通过收购海外公司构建产业生态，本土厂商产品覆盖率快速提升。国内量测企业多维布局，已实现对多种

细分类设备的广泛覆盖，并在光学系统和检测算法等高难度方面取得突破，设备订单快速增长。最早布局的膜厚量测

设备，多家公司设备达到 28nm 工艺节点，多个 14nm 级产品进入工艺验证阶段；中科飞测在无图形晶圆缺陷检测设备

国内领先，28nm 设备量产；上海精测、中科飞测在价值量占比最高的纳米图形晶圆缺陷检测设备中布局，部分产品取

得订单在下游验证导入；关键尺寸检测方面，上海精测实现 28nm 送机并量产。

投资建议与估值

投资建议：2022-2023 年，受行业去库存、美国制裁等多因素影响半导体设备板块起伏不定，而半导体量/检测设备国

产替代空间大，下游客户重点加速导入，且现阶段重点面向成熟制程，设备种类更众多，在 0-1 的快速渗透中快速放

量且有利于抵御半导体行业周期波动的冲击，给“买入”评级。重点推荐中科飞测、精测电子，建议关注赛腾股份、

天准科技。

风险提示

半导体周期复苏不及预期、资本开支不及预期的风险；核心零部件供应风险；产品研发进度及性能不及预期的风险；

中美贸易摩擦风险。

行业深度研究

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内容目录

一、半导体制造端“标尺”把关良率，全球百亿美元市场空间广阔...................................... 5

1、半导体量/检测设备贯穿制造全流程，前道占比 11%，全球百亿美元市场 .......................... 5

2、量/检测设备细分种类众多.................................................................. 7

3、下游产能扩张+工艺节点推进驱动量/检测行业持续发展......................................... 8

二、量/检测设备种类丰富，技术原理不尽相同，行业壁垒高........................................... 9

1、检测设备：（纳米）图形晶圆缺陷检测占比最高，光学检测技术为主.............................. 9

2、量测设备：技术复杂、关键尺寸量测占比高.................................................. 12

三、国外寡头垄断市场，国产设备不断突破......................................................... 15

1、国外寡头垄断市场，KLA 占比超过 50%....................................................... 15

2、KLA：半导体量/检测设备全球龙头，一家独大................................................ 17

3、国内设备国产化率空间极大，产品覆盖率及制程先进程度差距大................................ 19

四、国内设备厂商内生+外延快速发展.............................................................. 21

1、中科飞测：国内无图形晶圆检测龙头，部分型号可对标 KLA .................................... 22

2、精测电子：前道量/检测设备订单爆发性增长................................................. 23

3、赛腾股份：收购 Optima 进军半导体晶圆缺陷检测领域......................................... 24

4、睿励仪器：中微公司持股 30%，国内最早的量测设备公司 ...................................... 25

5、天准科技：收购 MueTec：检测量测产品宽度广，掩膜版等领域填补空白 ......................... 25

五、投资建议................................................................................... 25

六、风险提示................................................................................... 26

图表目录

图表 1：2022 年全球半导体设备销售额 1077 亿美元，中国大陆销售额 283 亿美元......................... 5

图表 2：2022 年全球量/检测设备销售额约 108 亿美元................................................. 5

图表 3：量/检测设备占前道半导体晶圆制造设备约 11%................................................ 6

图表 4：过程控制量/检测设备根据工艺可细分为检测和量测两大环节 ................................... 6

图表 5：技术原理分类上，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 ................ 7

图表 6：量/检测设备贯穿半导体制造全流程 ......................................................... 7

图表 7：量/检测设备核心技术设计光学、大数据、机器视觉、精确运动控制等技术 ....................... 8

图表 8：SEMI 预计 2023 年全球 300mm 晶圆厂设备支出下滑，24-25 年增速回升 ........................... 8

图表 9：集成电路向先进制程、复杂结构发展，过程控制及量/检测设备面临新挑战 ....................... 9

图表 10：检测设备以光学检测为主，光学检测包括图形晶圆、无图形、掩膜版检测 ...................... 10

行业深度研究

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图表 11：暗场和明场图像照明和探测示意图 ........................................................ 10

图表 12：检测机台中的光收集、处理和晶圆映射 .................................................... 11

图表 13：无图形晶圆的缺陷检测原理示意图 ........................................................ 11

图表 14：图形晶圆检测和无图形晶圆缺陷检测应用区别 .............................................. 12

图表 15：量测技术主要包括三维形貌量测、薄膜膜厚量测、套刻精度量测、关键尺寸量测 ................ 13

图表 16：光学关键尺寸测量设备 OCD 原理示意图 .................................................... 13

图表 17：套刻精度示例图以及套刻理想的套刻情况和出现偏移时的情况 ................................ 14

图表 18：具有多层膜的集成电路结构及光学膜厚测量原理 ............................................ 14

图表 19：总结：海外龙头及中国大陆量/检测设备公司产品系列对比 ................................... 15

图表 20：2022 年全球前十名半导体设备企业营收合计占比超过全球 75%份额 ............................ 15

图表 21：2021 年KLA 量/检测设备占比达 54.4% ..................................................... 16

图表 22：KLA 在部分检测设备领域全球市占率超过 70% ............................................... 16

图表 23：国外主要半导体量检测设备供应商情况 .................................................... 16

图表 24：KLA2016-2022 财年营收复合增长 21% ...................................................... 17

图表 25：KLA2016-2022 财年扣非后归母净利润复合增长 30% .......................................... 17

图表 26：KLA 毛利率维持在 60%左右，净利率 20-35%上下............................................. 17

图表 27：KLA 在中国大陆销售额 2016-2022 财年复合增长率为 35%，2022 财年占总营收比例 29% ........... 17

图表 28：KLA 成立后持续并购完善产品布局，保持领先的产品竞争优势，稳居全球龙头................... 18

图表 29：KLA 营收稳定性明显优于其余四家半导体设备龙头厂商....................................... 19

图表 30：KLA 毛利率显著高于其他四家半导体设备厂商............................................... 19

图表 31：2022 年全球前五大半导体设备公司下游客户，中国对外依赖度高.............................. 19

图表 32：国内外细分领域产品覆盖度差异大，价值量高的设备国产设备商尚未量产突破 .................. 20

图表 33：2022 年本土三大量/检测设备厂商收入合计约为 7.4 亿元，国内市场份额占比约 4% .............. 20

图表 34：国内半导体量测设备厂商成立时间短，处在早期 0-1 快速渗透阶段 ............................ 21

图表 35：中科飞测/上海精测/上海睿励在各自布局领域研发和导入进展 ................................ 21

图表 36：中科飞测主要产品演变和技术发展历史 .................................................... 22

图表 37：2019-2022 中科飞测营收持续增长（单位：亿元）........................................... 22

图表 38：2019-2022 中科飞测归母净利润（单位：亿元）............................................. 22

图表 39：2019-2022 年中科飞测合同负债大幅提升，在手订单充足..................................... 23

图表 40：中科飞测研发费用率高于国内可比公司 .................................................... 23

图表 41：精测电子积极布局显示/半导体/新能源三大业务 ............................................ 23

图表 42：2019-2022 精测电子营业收入............................................................. 24

图表 43： 2019-2022 精测电子归母净利润.......................................................... 24

图表 44：精测电子子公司上海精测 2019-2022 年营收及归母净利润 .................................... 24

图表 45：精测电子半导体设备在手订单快速增长 .................................................... 24

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摘要：

敬请参阅最后一页特别声明1投资逻辑量/检测设备为半导体制造过程控制的重要组成部分，在生产中监测、识别、定位、分析工艺缺陷，对晶圆厂及时发现问题、改善工艺、提高良率起到至关重要的作用。其贯穿于芯片制造全程，根据功能可具体分为检测和量测设备,市场份额占比分别为63%/34%。量/检测设备种类丰富，技术路线分为光学、电子束和X光检测三类，光学检测为主流技术路径占比超过80%。量/检测设备种类众多，细分为晶圆缺陷检测、掩膜版检测、关键尺寸量测、膜厚量测、套刻精度量测等多种设备，其中纳米图形晶圆缺陷检测设备价值量最高，占比25%，同时单台价值量和技术壁垒也较最高。全球量/检测设备百亿美元市场，美国科磊半...

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