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半导体检测设备深度报告总结

核心内容概述

半导体检测设备是提高产线良率、降低成本、增强市场竞争力的关键环节。检测贯穿于集成电路的整个生产流程，从设计验证到前道量检测再到后道检测，分别承担不同的测试任务。前道量检测主要监控晶圆制造过程，确保工艺参数符合设计要求；后道检测则确保产品质量，分为CP测试（封装前）和FT测试（封装后）。检测设备市场目前由海外巨头主导，但随着国内晶圆产线建设的推进，国产设备厂商正迎来替代机遇。

主要观点

• 检测是提升良率的关键：检测设备通过分析数据帮助定位问题来源，减少缺陷，提升良率。
• 前道量检测与后道检测分类：前道量检测包括量测和检测，分别用于验证工艺参数和识别表面缺陷；后道检测包括CP测试和FT测试，分别用于封装前和封装后的质量验证。
• 市场空间广阔，海外垄断：预计2018年前道量检测设备市场为58亿美元，后道检测设备市场为56.5亿美元。前道检测由KLA-Tencor占据52%市场份额；后道检测中测试台由泰瑞达和爱德万占据90%市场份额。
• 国产替代机遇：国内企业如长川科技、上海睿励、精测电子在前道和后道检测领域逐步实现国产替代，未来有望在设备国产化浪潮中获得增长机会。

检测工艺分类

1. 设计验证

• 验证样品是否实现设计功能，主要使用电学检测技术。

2. 前道量检测

• 量测：测量芯片制成尺寸和材料性质（如薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度等）。
• 检测：识别并定位晶圆表面的杂质颗粒、机械划伤、图案缺陷等。

3. 后道检测

• CP测试：封装前对芯片进行电性测试，确保只有正常工作的芯片进入封装环节。
• FT测试：封装后对芯片进行性能测试，确保合格产品进入市场，并进行分类。

前道量检测设备

市场空间

• 2018年前道量检测设备市场空间预计达58亿美元。

主要设备

• 椭偏仪：测量透明薄膜厚度。
• 四探针：测量不透明薄膜厚度。
• 热波系统：测量掺杂浓度。
• 扫描电子显微镜（SEM）：测量关键尺寸。
• 相干探测显微镜：测量套准精度。
• 光学显微镜：快速定位表面缺陷。

市场格局

• KLA-Tencor：市场占有率达52%，占据绝对龙头地位。
• 其他主要参与者包括Applied Materials、HITACHI、Nanometrics等。

技术趋势

• 光学与电子束技术结合使用，以提高检测效率和准确性。
• 随着制程不断缩小，检测设备对精度要求不断提高。

后道检测设备

主要设备

• 测试台：用于CP和FT测试，验证芯片功能和性能。
• 探针台：用于CP测试，实现晶圆与测试台的精确连接。
• 分选机：根据测试结果对芯片进行筛选与分类。

市场空间

• 2018年后道检测设备市场空间预计达56.5亿美元，其中测试台占据78%投资比例。

市场格局

• 测试台：泰瑞达和爱德万占据90%市场份额。
• 探针台：东京精密占据60%市场份额。
• 分选机：爱德万、科休、爱普生占据60%以上市场份额。

技术趋势

• 测试台正朝着更高测试速率、更强通用性和柔性化方向发展。
• 探针台发展出微接触技术和非接触式测试方式，以减少晶圆损伤。
• 分选机正朝着提高每小时产量（UPH）、提升稳定性及实现柔性测试的方向发展。

国内企业进展

上海睿励

• 国内前道量检测设备领军企业。
• 产品已获得三星电子重复订单，并获得长江存储青睐。

长川科技

• 后道检测设备领军企业，已实现测试台和分选机的国产替代。
• 在测试台和分选机领域具备较强技术实力。

精测电子

• 面板检测设备龙头，积极布局半导体检测领域。
• 与海外巨头合作，拓展半导体检测业务。

风险提示

• 半导体行业发展不及预期。
• 设备国产化进度不及预期。

市场数据概览

相对指数表现

建议关注标的

• 长川科技：后道检测设备领军企业，已实现规模化进口替代。
• 精测电子：面板检测设备龙头，积极布局半导体检测。
• 上海睿励：国内前道量检测设备龙头，产品进入三星、长江存储产线。

图表目录

• 图表1：检测工艺流程图
• 图表2：前、后道检测工艺简介
• 图表3：检测工艺控制良率流程图
• 图表4：前道量检测分类及主要技术
• 图表5：前道量检测特点对比
• 图表6：前道量检测工艺全景图
• 图表7：无图形晶圆与有图形晶圆示意图
• 图表8：前道量检测标的、设备及原理
• 图表9：椭偏仪实物图
• 图表10：四探针设备实物图
• 图表11：热波系统实物图
• 图表12：相干探测显微镜实物图
• 图表13：光学显微镜实物图
• 图表14：扫描电子显微镜实物图
• 图表15：半导体前道量检测设备销售额
• 图表16：前道量检测设备厂商市场份额汇总
• 图表17：KLA-Tencor部分展品实物图
• 图表18：KLA-Tencor营业收入
• 图表19：KLA-Tencor盈利能力
• 图表20：KLA-Tencor设备收入
• 图表21：KLA-Tencor服务收入
• 图表22：KLA-Tencor研发费用支出
• 图表23：KLA-Tencor全球布局网络图
• 图表24：全球半导体销售额
• 图表25：全球半导体产品和设备销售额
• 图表26：晶圆工艺密度随制程缩小急剧增加
• 图表27：晶圆片加工成本随制程缩小快速提升
• 图表28：CP测试晶圆喷墨示意图
• 图表29：后道检测工艺流程图
• 图表30：后道检测设备全景图
• 图表31：测试台发展历史
• 图表32：国内外先进厂商探针台对比
• 图表33：重力式、转塔式、平移式分选机性能比较
• 图表34：国内外先进厂商分选机性能比较
• 图表35：2017年全球半导体产品销售占比
• 图表36：SoC与存储器测试台销售额
• 图表37：SoC测试台实物图
• 图表38：存储器测试台实物图
• 图表39：后道测试设备市场规模
• 图表40：测试台市场规模
• 图表41：泰瑞达部分主要产品实物图
• 图表42：泰瑞达SoC测试设备市场营收
• 图表43：后道检测设备龙头企业营收
• 图表44：泰瑞达分项营业收入
• 图表45：泰瑞达盈利能力
• 图表46：泰瑞达全球各地区营收占比
• 图表47：泰瑞达研发费用支出
• 图表48：爱德万部分主要产品实物图
• 图表49：爱德万营业收入
• 图表50：爱德万盈利能力
• 图表51：爱德万全球各地区营收占比
• 图表52：爱德万研发费用支出
• 图表53：爱德万存储器测试台发展史
• 图表54：T2000开放式架构测试设备原理图
• 图表55：Advantest测试设备市占率
• 图表56：V93000系列产品示意图
• 图表57：东京精密部分主要产品实物图
• 图表58：东京精密营业收入
• 图表59：东京精密盈利能力
• 图表60：东京精密细分产品占比
• 图表61：东京精密研发费用支出
• 图表62：国内在建/规划中的12寸晶圆厂
• 图表63：长川科技营业收入
• 图表64：长川科技细分业务营收
• 图表65：长川科技盈利能力
• 图表66：长川科技研发费用支出
• 图表67：睿励测试设备研发关键时点
• 图表68：精测电子营业收入
• 图表69：精测电子盈利能力
• 图表70：精测电子细分业务营收
• 图表71：精测电子研发支出