深度报告-20210911-安信证券-其他专用机械行业深度分析_从KLA成长路径看半导体检测设备国产替代进程_26页_3mb

半导体检测设备国产替代进程分析

核心内容

半导体检测设备是半导体制造过程中不可或缺的环节，用于对晶圆进行过程工艺控制，确保产品质量和良率。检测设备分为量测类和缺陷检测类，其中量测类用于测量关键物理参数，如膜厚、CD、膜应力、折射率等，而缺陷检测类则用于识别晶圆表面的物理缺陷和图案缺陷。

全球半导体检测设备市场空间超百亿美元，2021年预测市场空间为114.4亿美元。国内检测设备市场预计达到24.7亿美元，约为160.6亿元人民币。其中，量测设备占比34%，缺陷检测设备占比55%，工艺控制软件占比11%。未来随着国内晶圆厂扩建和新建，设备采购需求有望大幅上升。

主要观点

1. 科磊是行业龙头：科磊在全球量测设备领域占据52%的市场份额，尤其在晶圆形貌检测、无图形晶圆检测和有图形晶圆检测领域分别达到85%、78%和72%。其产品线覆盖前道工艺控制全流程，是国产替代道路上的最大阻力之一。

2. 国内厂商已有突破：国内企业如上海精测、上海睿励、中科飞测和东方晶源在不同细分领域取得了突破。其中，精测和睿励在集成式膜厚关键尺寸量测领域已获得重复订单，中科飞测在三维形貌量测设备和晶圆表面凹陷检测系统已获取全部订单，东方晶源则在EBI和CD-SEM领域填补了国内关键空缺。

3. 科磊的发展路径具有借鉴意义：科磊的发展可分为三个阶段：1977~1990年通过技术创新迅速进入市场；1990~1997年通过细化运营和产品放量加速发展；1997~2021年通过并购拓展产品线和技术覆盖面，成为行业龙头。

关键信息

• 市场空间：2021年全球半导体检测设备市场空间预计达到114.4亿美元，国内预计达到24.7亿美元。
• 设备分类：分为量测设备（如膜厚测量、CD-SEM、OCD等）和缺陷检测设备（如明/暗场检测、电子束检测、宏观缺陷检测等）。
• 国内厂商进展：上海精测、上海睿励、中科飞测和东方晶源在不同领域取得了突破，部分设备已实现国产化替代。
• 投资建议：重点推荐精测电子，目标价为77.35元，评级为增持-A。

风险提示

• 研发不及预期
• 国产化替代需求不及预期
• 下游扩产不及预期

国内晶圆厂规划与采购需求

国内晶圆厂如中芯国际、长江存储、合肥长鑫等规划了大量产能扩张，预计未来设备采购需求将大幅增加。例如，中芯国际在多个地点规划了12英寸晶圆产能，总投资额超1200亿元人民币，其中量测设备采购规模预计达300亿元。

科磊产品线与市场地位

科磊产品线覆盖了前道工艺控制的各个环节，包括无图案晶圆检测、电子束检测、光罩检测等。其在关键领域如电阻测量仪、晶圆应力测量系统、套刻对准系统等具有垄断地位。

国内厂商产品线

• 上海精测：产品包括EFILM系列膜厚测量机、EPROFILE系列膜厚及OCD测量机、eView系列电子束检测设备等，产品线覆盖面广。
• 上海睿励：主要产品包括TFX3000系列膜厚量测设备、TFX3000 OCD光学关键尺寸测量系统等，已应用于65/55/40/28纳米芯片生产线。
• 中科飞测：产品包括SKYVERSE-900三维封装量测系统、SPRUCE-600晶圆表面缺陷检测系统等，已进入多家晶圆厂。
• 东方晶源：产品包括电子束缺陷检测设备（EBI）和关键尺寸量测设备（CD-SEM），填补了国内关键空缺。

招标信息与国产替代现状

根据长江存储的招标信息，国内厂商在部分细分领域已实现替代，如Onto、日立高新等。但科磊在多个领域仍占据主导地位，如电阻测量仪、晶圆应力测量系统、套刻对准系统等。因此，国产替代仍需在这些关键领域取得突破。

投资建议

重点推荐精测电子，其在量测领域已有突破，并获得重复订单，有望在未来实现更大规模的国产替代。

图表目录

• 图1：量测各环节测试的参数和主要的技术与设备
• 图2：薄膜材料厚度
• 图3：四探针台
• 图4：椭圆偏振技术
• 图5：关键尺寸示意图
• 图6：CD-SEM原理图
• 图7：套刻误差对准示意图
• 图8：缺陷检测图示
• 图9：明/暗场图形缺陷检测原理图
• 图10：明/暗场图形缺陷检测设备示意图
• 图11：无图形表面检测系统原理图
• 图12：KLA Surfscan示意图
• 图13：睿励FSD系列设备
• 图14：宏观缺陷检测设备示意图
• 图15：电子束缺陷检测原理图
• 图16：电子束缺陷检测示意图
• 图17：全球半导体设备市场规模及增速
• 图18：中国大陆半导体设备市场规模及增速
• 图19：前道量测设备中各类设备占比
• 图20：前道测试设备中各类设备占比
• 图21：KLA2017-2021财年营业收入及增速
• 图22：KLA2017-2021财年归母净利润及增速
• 图23：KLA2019-2021财年收入按业务拆分
• 图24：KLA2019-2021财年各业务收入占比
• 图25：前道量测/检测设备全球市场竞争格局
• 图26：KLA在各个环节的市占率

表格目录

• 表1：未来国内晶圆厂产能及规划
• 表2：KLA主要量测设备产品
• 表3：日立高新的半导体检测仪器
• 表4：Onto Innovation检测设备产品
• 表5：上海精测主要量测设备产品
• 表6：上海睿励主要量测设备产品
• 表7：中科飞测主要检测设备产品
• 表8：东方晶源主要测试设备产品
• 表9：长江存储采购主要量测设备统计
• 表10：长江存储主要采购检测设备统计
• 表11：KLA并购历史