半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)深度分析

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)深度分析一、半導(dǎo)體制造端“標尺”把關(guān)良率，全球百億美元市場空間廣闊1、半導(dǎo)體量/檢測設(shè)備貫穿制造全流程，前道占比11%，全球百億美元市場半導(dǎo)體過程控制（量/檢測）設(shè)備為集成電路生產(chǎn)過程中的核心設(shè)備之一，是保證芯片生產(chǎn)良品率的關(guān)鍵。集成電路制造過程的步驟繁多，工藝極其復(fù)雜，僅在集成電路前道制程中就有數(shù)百道工序。隨著集成電路工藝節(jié)點的提高，制造工藝的步驟將不斷增加，工藝中產(chǎn)生的致命缺陷數(shù)量也會隨之增加，因此每一道工序的良品率都要保持在幾乎“零缺陷”的極高水平才能保證最終芯片的良品率。量/檢測設(shè)備主要用在晶圓制造和先進封裝等環(huán)節(jié)，主要以光學(xué)和電子束等非接觸式手段，針對光刻、刻蝕、薄膜沉積、清洗、CMP、重布線結(jié)構(gòu)、凸點與硅通孔等環(huán)節(jié)進行檢測。根據(jù)SEMI報告，2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額1077億美元，同比增長5%，中國大陸銷售額283億美元，同比下滑5%。其中全球前道晶圓制造設(shè)備占設(shè)備總市場約85-87%，SEMI預(yù)計前道晶圓制造設(shè)備銷售額2023年下滑22%至760億美元，2024年恢復(fù)性增長21%至920億美元。量/測設(shè)備在半導(dǎo)體前道制造設(shè)備價值量中占比約為11%，是僅次于薄膜沉積、光刻和刻蝕的第四大核心設(shè)備，其價值量顯著高于清洗、涂膠顯影、CMP等細分領(lǐng)域設(shè)備。量/測設(shè)備在半導(dǎo)體制造設(shè)備中占比較為穩(wěn)定，根據(jù)SEMI，2022年全球量/檢測設(shè)備市場規(guī)模約108億美元，中國大陸市場規(guī)模約為32億美元。從工藝上看，量/檢測設(shè)備為檢測（Inspection）和量測（Metrology）兩大環(huán)節(jié)。根據(jù)VLSIResearch，市場份額分別占比63%、34%。檢測指在晶圓表面上或電路結(jié)構(gòu)中，檢測其是否出現(xiàn)異質(zhì)情況，如顆粒污染、表面劃傷、開短路等對芯片工藝性能具有不良影響的特征性結(jié)構(gòu)缺陷；量測指對被觀測的晶圓電路上的結(jié)構(gòu)尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、關(guān)鍵尺寸、刻蝕深度、表面形貌等物理性參數(shù)的量測。從技術(shù)原理上看，檢測和量測包括光學(xué)檢測技術(shù)、電子束檢測技術(shù)和X光量測技術(shù)等，根據(jù)VLSIResearch、QYResearch統(tǒng)計市場份額占比分別為75.2%、18.7%、2.2%。光學(xué)檢測技術(shù)基于光學(xué)原理，通過對光信號進行計算分析以獲得檢測結(jié)果，光學(xué)檢測技術(shù)對晶圓的非接觸檢測模式使其具有對晶圓本身的破壞性極小的優(yōu)勢；通過對晶圓進行批量、快速的檢測，能夠滿足晶圓制造商對吞吐能力的要求。在生產(chǎn)過程中，晶圓表面雜質(zhì)顆粒、圖案缺陷等問題的檢測和晶圓薄膜厚度、關(guān)鍵尺寸、套刻精度、表面形貌的測量均需用到光學(xué)檢測技術(shù)。電子束檢測技術(shù)通過聚焦電子束掃描樣片表面產(chǎn)生樣品圖像以獲得檢測結(jié)果，通常用于部分線下抽樣測量部分關(guān)鍵區(qū)域。精度比光學(xué)檢測技術(shù)更高，但速度相對較慢，適用于部分晶圓的部分區(qū)域的抽檢應(yīng)用。X光量測技術(shù)基于X光的穿透力強及無損傷特性進行特定場景的測量，具有穿透性強，無損傷的特點，在特定應(yīng)用場景的檢測具有優(yōu)勢，可以檢測特定金屬成分等。2、量/檢測設(shè)備細分種類眾多根據(jù)VLSIResearch劃分，全球量/檢測設(shè)備共包含檢測6類、量測8類共計14小類，是半導(dǎo)體設(shè)備中細分種類最多的設(shè)備。不同的細分設(shè)備技術(shù)原理不盡相同，市場份額占比差距大。檢測設(shè)備主要以光學(xué)檢測為主，包括圖形晶圓檢測、無圖形晶圓檢測、掩膜版缺陷檢測等設(shè)備。市場份額占比由高到低的為（納米）圖形晶圓缺陷檢測、掩膜版缺陷檢測、無圖形晶圓缺陷檢測、電子束缺陷檢測（復(fù)查）設(shè)備。量測設(shè)備同樣使用光學(xué)、電子束和X光等檢測手段，市場份額占比由高到低為關(guān)鍵尺寸量測（光學(xué)&電子束）、套刻精度量測、薄膜量測（介質(zhì)&金屬）、X光量測和三維形貌量測等。從半導(dǎo)體主要工藝環(huán)節(jié)看，光刻、刻蝕、離子注入、CMP等環(huán)節(jié)對量檢、檢測設(shè)備需求量較大。量/檢測設(shè)備的核心技術(shù)涉及光學(xué)檢測技術(shù)、大數(shù)據(jù)檢測算法及自動化控制軟件等方面，涵蓋運動控制、光學(xué)、電氣、精密加工、人工智能等多個學(xué)科，包括：激光、DUV/UV，可見光，電子束，x射線光學(xué)、高速數(shù)據(jù)處理，高性能計算、人工智能算法,機器學(xué)習(xí),機器視覺，計算物理學(xué)，成像技術(shù)、精確的運動控制，機器人、寬帶等離子體等。3、下游產(chǎn)能擴張+工藝節(jié)點推進驅(qū)動量/檢測行業(yè)持續(xù)發(fā)展根據(jù)SEMI《300mm晶圓廠展望報告-至2026年》，預(yù)計2023年全球今年300mm晶圓廠設(shè)備支出預(yù)計將下降18%至740億美元，2024年將增長12%至820億美元，2025年增長24%至1019億美元，2026年增長17%至1188億美元。對高性能計算、汽車應(yīng)用的強勁需求和對存儲器需求的提升將推動支出增長。主流半導(dǎo)體制程正從28nm、14nm向10nm、7nm發(fā)展，部分先進半導(dǎo)體制造廠商已實現(xiàn)5nm工藝的量產(chǎn)并開始3nm工藝的研發(fā)，三維FinFET晶體管、3DNAND等新技術(shù)亦逐漸成為目前行業(yè)內(nèi)主流技術(shù)。隨著工藝不斷進步，產(chǎn)品制程步驟越來越多，微觀結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜，生產(chǎn)成本呈指數(shù)級提升。為了獲取盡量高的晶圓良品率，必須嚴格控制晶圓之間、同一晶圓上的工藝一致性，因此對集成電路生產(chǎn)過程中的量/檢測需求將越來越大。未來檢測和量測設(shè)備需在靈敏度、準確性、穩(wěn)定性、吞吐量等指標上進一步提升，保證每道工藝均落在容許的工藝窗口內(nèi)，保證整條生產(chǎn)線平穩(wěn)連續(xù)的運行。所有芯片制造階段都需要過程控制，過程控制的目的是為了提升良率和產(chǎn)能，研發(fā)和量產(chǎn)的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在精確度和速度上。量/檢測設(shè)備技術(shù)進步方向：1）更高的光學(xué)檢測空間分辨精度。目前先進的檢測和量測設(shè)備所使用的光源波長已包含DUV波段，能夠穩(wěn)定地檢測到小于14nm的晶圓缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)0.003nm的膜厚測量重復(fù)性。檢測系統(tǒng)光源波長下限進一步減小和波長范圍進一步拓寬是光學(xué)檢測技術(shù)發(fā)展的重要趨勢之一。提高光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑也是提升光學(xué)分辨率的另一個突破方向，以圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備為例，光學(xué)系統(tǒng)的最大數(shù)值孔徑已達到0.95，探測器每個像元對應(yīng)的晶圓表面的物方平面尺寸最小已小于30nm。為滿足更小關(guān)鍵尺寸的晶圓上的缺陷檢測，必須使用更短波長的光源，以及使用更大數(shù)值孔徑的光學(xué)系統(tǒng)，才能進一步提高光學(xué)分辨率。2）提升檢測速度和吞吐量。半導(dǎo)體量/檢測設(shè)備是晶圓廠的主要投資支出之一，設(shè)備的性價比是其選購時的重要考慮因素。量/檢測設(shè)備檢測速度和吞吐量的提升將有效降低集成電路制造廠商的平均晶圓檢測成本，從而實現(xiàn)降本增效。因此，檢測速度和吞吐量更高的檢測和量測設(shè)備可幫助下游客戶更好地控制企業(yè)成本，提高良品率。3）大數(shù)據(jù)檢測算法和軟件重要性凸顯。結(jié)合深度的圖像信號處理軟件和算法，在有限的信噪比圖像中尋找微弱的異常信號。晶圓檢測和量測的算法專業(yè)性很強，檢測和量測設(shè)備對于檢測速度和精度要求非常高，且設(shè)備從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的周期較長。因此，目前市場上沒有可以直接使用的軟件，企業(yè)均在自己的檢測和量測設(shè)備上自行研制開發(fā)算法和軟件，未來對檢測和量測設(shè)備相關(guān)算法軟件的要求會越來越高。二、量/檢測設(shè)備種類豐富，技術(shù)原理不盡相同，行業(yè)壁壘高1、檢測設(shè)備：（納米）圖形晶圓缺陷檢測占比最高，光學(xué)檢測技術(shù)為主在檢測環(huán)節(jié)以光學(xué)檢測為主，光學(xué)檢測技術(shù)可進一步分為無圖形晶圓檢測技術(shù)、圖形晶圓成像檢測技術(shù)和光刻掩膜板成像檢測技術(shù)。少部分有圖形晶圓缺陷檢測和復(fù)查使用電子束來檢測。1.1、有圖形晶圓檢測設(shè)備圖形化是指使用光刻或光學(xué)掩膜工藝來刻印圖形，引導(dǎo)完成晶圓表面的材料沉積或清除。有圖形缺陷檢測設(shè)備采用高精度的光學(xué)技術(shù)，對晶圓表面納米及微米尺度的缺陷進行識別和定位。針對不同的集成電路材料和結(jié)構(gòu)，缺陷檢測設(shè)備在照明和成像的方式、光源亮度、光譜范圍、光傳感器等光學(xué)系統(tǒng)上，有不同的設(shè)計。圖形缺陷檢測設(shè)備主要可分為明場缺陷檢測和暗場缺陷檢測兩大類。明場缺陷檢測設(shè)備，采用等離子體光源垂直入射，入射角度和光學(xué)信號的采集角度完全或部分相同，光學(xué)傳感器生成的圖像主要由反射光產(chǎn)生；暗場缺陷檢測設(shè)備通常采用激光光源，光線入射角度和采集角度不同，光學(xué)圖像主要由被晶圓片表面散射的光生成。其皆通過對晶圓上的圖形進行成像后與相鄰圖像對比來檢測缺陷并記錄其位置坐標。光學(xué)晶圓缺陷檢測設(shè)備使用晶圓的旋轉(zhuǎn)位置和光束的徑向位置定義晶圓表面上缺陷的位置。在晶圓檢測機臺中，使用光譜儀檢測器PMT或CCD以電子方式記錄光強度，并生成晶圓表面上散射或反射強度的圖。該圖提供了有關(guān)缺陷大小和位置以及缺陷的信息由于顆粒污染等問題導(dǎo)致的晶圓表面的狀況。明場光學(xué)圖形缺陷檢測設(shè)備的供應(yīng)商包括美國科磊半導(dǎo)體（39xx系列及29xx系列）、應(yīng)用材料（UVision系列），暗場光學(xué)圖形缺陷檢測設(shè)備的供應(yīng)商包括科磊（Puma系列）。1.2、無圖形晶圓檢測設(shè)備無圖形晶圓檢測是對于裸硅片和表面沒有圖形的晶圓的檢測。一般用于在開始生產(chǎn)之前硅片在硅片廠處獲得認證，半導(dǎo)體晶圓廠收到后再次認證的檢測過程，同時在生產(chǎn)過程中一些用于對比及環(huán)境測量的控片擋片的檢測。由于晶圓表面沒有圖案，因此無需圖像比較即可直接檢測缺陷，其工作原理是將激光照射在圓片表面，通過多通道采集散射光，經(jīng)過表面背景噪聲抑制后，通過算法提取和比較多通道的表面缺陷信號，最終獲得缺陷的尺寸和分離。無圖形圓片表面檢測系統(tǒng)能夠檢測的缺陷類型包括顆粒污染、凹坑、水印、劃傷、淺坑、外延堆垛、CMP突起。一般來說暗場檢測是非圖案化晶圓檢測的首選，因為可以實現(xiàn)高速掃描，從而實現(xiàn)高的晶圓產(chǎn)量。主要供應(yīng)商包括KLA（Surfscan系列）、HitachiHigh-Tech（LS系列）。1.3、掩膜版缺陷檢測設(shè)備掩膜/光罩檢測：掩模在使用過程中很容易吸附粉塵顆粒，而較大粉塵顆粒很可能會直接影響掩模圖案的光刻質(zhì)量，引起良率下降。因此，在利用掩模曝光后，通常會利用集成掩模探測系統(tǒng)對掩模版進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)掩模版上存在超出規(guī)格的粉塵顆粒，則處于光刻制程中的晶圓將會全部被返工。針對光刻所用的掩膜板，通過寬光譜照明或者深紫外激光照明，以高分辨率大成像口徑的光學(xué)成像方法，獲取光刻掩膜板上的圖案圖像，以很高的缺陷捕獲率實現(xiàn)缺陷的識別和判定。1.4、電子束圖形晶圓檢測/復(fù)查設(shè)備電子束成像也用于缺陷檢測，尤其是在光學(xué)成像效果較低的較小幾何形狀中。電子束檢測動態(tài)分辨率范圍比光學(xué)檢測系統(tǒng)大。隨著半導(dǎo)體集成電路工藝節(jié)點的推進，光學(xué)缺陷檢測設(shè)備的解析度無法滿足先進制程需求，必須依靠更高分辨率的電子束設(shè)備。電子束的原理為通過聚焦電子束對晶圓表面進行掃描，接受反射回來的二次電子和背散射電子，進而將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的晶圓表面形貌的灰度圖像。通過比對晶圓上不同芯片（Die）同一位置的圖像，或者通過圖像和芯片設(shè)計圖形的直接比對，可以找出刻蝕或設(shè)計上的缺陷。電子束檢測的優(yōu)勢為可以不受某些表面物理性質(zhì)的影響，且可以檢測很小的表面缺陷，如柵極刻蝕殘留物等，相較于光學(xué)檢測技術(shù)，電子束檢測技術(shù)靈敏度較高，但檢測速度較慢，因此主要用于在研發(fā)環(huán)境和工藝開發(fā)中對新技術(shù)進行鑒定，以及光學(xué)檢測后的復(fù)查，對缺陷進行清晰地圖像成像和類型的甄別。主要供應(yīng)商包括KLA（eDR7XXX系列、eSL10系列）、AMAT（SEMVISION系列）。2、量測設(shè)備：技術(shù)復(fù)雜、關(guān)鍵尺寸量測占比高在量測環(huán)節(jié)，光學(xué)檢測技術(shù)基于光的波動性和相干性實現(xiàn)測量遠小于波長的光學(xué)尺度，集成電路制造和先進封裝環(huán)節(jié)中的量測主要包括關(guān)鍵尺寸量測、薄膜膜厚量測、套刻精度量測等，這三類量測環(huán)節(jié)在產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用如下：2.1、關(guān)鍵尺寸（CD）量測半導(dǎo)體制程中最小線寬一般稱之為關(guān)鍵尺寸，其變化是半導(dǎo)體制造工藝中的關(guān)鍵。半導(dǎo)體關(guān)鍵尺寸量測在半導(dǎo)體晶圓的指定位置測量電路圖案的線寬和孔徑。光學(xué)和電子束技術(shù)均可用于關(guān)鍵尺寸測量，使用的設(shè)備分別光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量設(shè)備（OCD，opticalcriticaldimension）和掃描電子顯微鏡（CD-SEM）目前基于衍射光學(xué)原理的非成像光學(xué)關(guān)鍵尺寸（OCD）測量設(shè)備為主要工具，它可以實現(xiàn)對器件關(guān)鍵線條寬度及其他形貌尺寸的精確測量，并具有很好的重復(fù)性和長期穩(wěn)定性。OCD的用途比較廣泛，可以測關(guān)鍵尺寸，還可以測單層或多層膜厚、深度甚至角度。OCD是通過收集到的反射光譜特征，來與模型中的數(shù)據(jù)庫對比，得出光譜吻合度最高的數(shù)據(jù)，得到相應(yīng)特征數(shù)據(jù)的量測方式。電子束關(guān)鍵尺寸量測設(shè)備的原理是通過入射電子轟擊待測樣品表面，表面原子吸收并激發(fā)產(chǎn)生二次電子，通過收集到的二次電子，將探測到的物理信號轉(zhuǎn)化為樣品圖像信息。光學(xué)關(guān)鍵尺寸量測設(shè)備主要供應(yīng)商包括KLA（SpectraShape系列）、NanoMetrics、上海睿勵（TFX3000）、上海精測（EPROFILE300FD）。電子束關(guān)鍵尺寸掃描電子顯鏡（主要供應(yīng)商包括HitachiHigh-Tech、應(yīng)用材料（VeritySEM5i）等。2.2、套刻精度量測套刻技術(shù)：多層高精細的版圖一般都需要進行多次曝光才能制作完成，每一次曝光需要不同的掩膜版，在使用每一塊掩膜版前都需要和之前經(jīng)過曝光的圖形進行精確對準，只有這樣才能保證每一層圖形有正確的相對位置。套刻精度測量通常在每道光刻步驟后進行。在半導(dǎo)體制造過程中，關(guān)鍵層的光學(xué)套刻對準直接影響了器件的性能、成品率及可靠性，隨著芯片集成度的增加，線寬逐漸縮小以及多重光刻工藝的應(yīng)用，套刻誤差需要更嚴格地被控制，因此套刻誤差測量也是過程工藝控制中最重要地步驟之一。其測量原理通常為通過光學(xué)顯微成像系統(tǒng)獲得兩層刻套目標圖形的數(shù)字化圖像，然后基于數(shù)字圖象算法，計算每一層的中心位置，從而獲得套刻誤差。主流供應(yīng)商包括KLA（Archer系列）、ASML（Yield-Star系列）。2.3、膜厚量測薄膜材料的厚度和物理常數(shù)量測設(shè)備：在半導(dǎo)體制造過程中，晶圓要進行多次各種材質(zhì)的薄膜沉積，因此薄膜的厚度及其性質(zhì)（如折射率和消光系數(shù)）需要準確地確定，以確保每一道工藝均滿足設(shè)計規(guī)格。在半導(dǎo)體制造過程中，晶圓要進行多次各種材質(zhì)的薄膜沉積，因此薄膜的厚度及其性質(zhì)會對晶圓成像處理的結(jié)果產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響。膜厚測量環(huán)節(jié)通過精準測量每一層薄膜的厚度、折射率和反射率，并進一步分析晶圓表面薄膜膜厚的均勻性分布，從而保證晶圓的高良品率。膜厚測量可以根據(jù)薄膜材料劃分為兩個基本類型，即不透明薄膜和透明薄膜。業(yè)界內(nèi)一般使用四探針通過測量方塊電阻計算不透明薄膜的厚度；通過橢偏儀測量光線的反射、偏射值計算透明薄膜的厚度。三、國外寡頭壟斷市場，國產(chǎn)設(shè)備不斷突破1、國外寡頭壟斷市場，KLA占比超過50%全球半導(dǎo)體設(shè)備市場目前處于寡頭壟斷局面，市場上美日技術(shù)領(lǐng)先，以應(yīng)用材料AMAT（美國）、阿斯麥ASML（荷蘭）、拉姆研究LAMResearch（美國）、東京電子TEL（日本）、科磊半導(dǎo)體KLA（美國）等為代表的國際知名半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)占據(jù)了全球市場的主要份額。根據(jù)CINNOResearch的統(tǒng)計，2022年全球前十大半導(dǎo)體設(shè)備廠商均為境外企業(yè)，市場份額合計超過75%。全球量/檢測設(shè)備廠家中，KLA一家獨大。量測設(shè)備市場呈現(xiàn)出高度壟斷的格局，根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)2021年行業(yè)前5名分別為KLA、AMAT、日立高新（HitachiHigh-Tech）、創(chuàng)新科技（OntoInnovation）、新星測量儀器（NovaMeasuring），行業(yè)TOP3占據(jù)75%的市場份額。美國的KLA牢牢占據(jù)行業(yè)的龍頭地位，市場占有率超過行業(yè)第二的四倍。根據(jù)Gartner，KLA長期在半導(dǎo)體制造中過程控制業(yè)務(wù)領(lǐng)域份額超過50%，2021年以54%位列第一，是第二名競爭對手市場份額的4倍以上。尤其是在晶圓形貌檢測、無圖形晶圓檢測、有圖形晶圓檢測領(lǐng)域，KLA在全球的市場份額更是分別高達85%、78%、72%。2、KLA：半導(dǎo)體量/檢測設(shè)備全球龍頭，一家獨大KLA成立于1976年，總部位于美國硅谷，為半導(dǎo)體制造提供全方位的在線檢測、量測和數(shù)據(jù)分析，以及過程控制和良率管理的全方面解決方案和服務(wù)。截至2022財年末（2022年6月30日），公司在全球19個國家和地區(qū)建立分部，員工人數(shù)約1.4萬人。2004-2015財年，KLA表現(xiàn)相對比較平穩(wěn)，收入復(fù)合增速3.3%，凈利潤復(fù)合增速3.7%，2016財年開始進入快速成長期，2016~2022財年收入復(fù)合增速21%，凈利潤復(fù)合增速30%，2022財年收入同比增速33%，凈利潤復(fù)合增速提升至60%。根據(jù)KLA的長期經(jīng)營目標，2022~2026財年，公司收入復(fù)合增速目標為9~11%。同時KLA的盈利能力持續(xù)提升，除2008財年外，近十幾年KLA的毛利率長期維持在60%左右的高位，凈利率在20%-30%左右波動，2021-2022財年凈利率逐漸提升至30%和36%。分區(qū)域來看，中國大陸是KLA的第一大市場，2016-2022財年KLA在中國大陸市場的銷售額復(fù)合增速約35%，顯著高于其在全球約21%的復(fù)合增長率。KLA在持續(xù)創(chuàng)新、產(chǎn)品組合全面以及服務(wù)體系健全等競爭優(yōu)勢下穩(wěn)居全球龍頭位置。KLA50年以來通過持續(xù)創(chuàng)新和并購領(lǐng)跑各種復(fù)雜尖端的量測技術(shù)，完善產(chǎn)品局部。半導(dǎo)體制程技術(shù)日新月異，KLA需要不斷投入高額的研發(fā)費用用于開發(fā)新的量測設(shè)備。2012-2022年KLA的研發(fā)支出占比一直在10%以上，2021年研發(fā)投入占比15%，高達9億美元，超過了行業(yè)標準。公司構(gòu)建的混合研發(fā)結(jié)構(gòu)以客戶為中心，進行跨產(chǎn)品線的核心技術(shù)創(chuàng)新。并購方面，KLA早期產(chǎn)品包括用于掩膜版光學(xué)檢測設(shè)備RAPID系列、晶圓檢測WISARD系列產(chǎn)品，從20世紀90年代開始公司產(chǎn)品及解決方案由離線檢測轉(zhuǎn)向在線檢測，1997年KLA與Tencor兩家半導(dǎo)體設(shè)備公司合并改名KLA-Tencor，KLA從此增加了半導(dǎo)體量測解決方案，實現(xiàn)了量/檢測設(shè)備細分領(lǐng)域的互補，奠定了在量檢測設(shè)備領(lǐng)域的龍頭地位。之后的20多年間，公司持續(xù)并購，標的基本覆蓋了半導(dǎo)體量測檢測領(lǐng)域的主要細分方向，不斷整合和獲取行業(yè)資源與先進技術(shù)。KLA服務(wù)體系建設(shè)完善，2022年設(shè)備服務(wù)收入占總營收的21%。KLA全球裝機量近6萬臺，超過50%設(shè)備使用壽命達18年，平均使用壽命為12年，歷史上交付的80%的設(shè)備仍在客戶現(xiàn)場使用中，在完全折舊(2-3倍)很長時間后，客戶繼續(xù)在生產(chǎn)中使用。半導(dǎo)體設(shè)備的長使用壽命強化先發(fā)優(yōu)勢，加強與客戶的長期綁定關(guān)系；服務(wù)類收入受益于長使用壽命將不斷增加，且受行業(yè)周期波動影響小。量測設(shè)備龍頭KLA在前道設(shè)備全球5大龍頭企業(yè)中，表現(xiàn)出了相對更優(yōu)秀的成長性和盈利能力。AMAT、ASML、LAMResearch、TEL和KLA前五大前道設(shè)備龍頭2022年收入相較于2015年分別成長175%、236%、223%、198%、268%。KLA是五家中唯一一家自2015年以來持續(xù)成長的公司，營收的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于其余四家。從盈利能力來看，KLA的毛利率水平也顯著高于其余4家。我們認為，這是由于量測設(shè)備相較于其他工藝設(shè)備，更受益于工藝和技術(shù)節(jié)點進步的變化，同時細分種類更多，持續(xù)創(chuàng)新全面布局的公司更有機會獲得超額收益。3、國內(nèi)設(shè)備國產(chǎn)化率空間極大，產(chǎn)品覆蓋率及制程先進程度差距大中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備海外依賴度高。2022年全球前五的設(shè)備廠商中，除ASML外中國大陸均為第一大客戶。國產(chǎn)量測檢測設(shè)備公司產(chǎn)品線已涵蓋了無圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備、圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備、三維形貌量測設(shè)備、薄膜膜厚量測設(shè)備和套刻精度量測設(shè)備等系列產(chǎn)品。在國內(nèi)主要集成電路制造廠商取得批量訂單，打破了國外廠商的壟斷，國產(chǎn)化進程加快將進一步助力公司持續(xù)快速發(fā)展。同時，公司正在積極研發(fā)納米圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備、晶圓金屬薄膜量測設(shè)備等其他型號的設(shè)備，相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)成功后有望進一步提高產(chǎn)品線覆蓋廣度。國內(nèi)量測設(shè)備主要廠家有中科飛測、上海睿勵、上海精測、賽騰股份、東方晶源、埃芯半導(dǎo)體、上海御微等，其部分產(chǎn)品已進入一線產(chǎn)線驗證，推動量測設(shè)備國產(chǎn)化。國內(nèi)外廠商的差距：1）產(chǎn)品覆蓋度差距大，國內(nèi)龍頭的產(chǎn)品覆蓋度為27%，更多品類待開發(fā)和導(dǎo)入。量/檢測設(shè)備種類多，龍頭公司通過自身持續(xù)創(chuàng)新和并購擁有很高的工藝覆蓋率，全球占比54%的龍頭美國公司KLA對于量測+檢測產(chǎn)品線覆蓋率達85%以上，且?guī)缀踉诿恳粋€所涉產(chǎn)品線中均市場份額最高；其他海外龍頭如美國AMAT、ONTO等公司產(chǎn)品覆蓋率也分別達到50%和35%以上。根據(jù)中科飛測招股說明書，公司產(chǎn)品線涵蓋份額占比為27%。同時中科飛測正在積極研發(fā)納米圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備、關(guān)鍵尺寸量測設(shè)備等其他細分領(lǐng)域的機型，對應(yīng)的市場份額為25%和10%，研發(fā)成功后將提高產(chǎn)品線覆蓋度。1）工藝節(jié)點上，國內(nèi)企業(yè)目前僅能覆蓋28nm及以上制程。國際競爭對手的先進產(chǎn)品普遍能夠覆蓋28nm以下制程，國內(nèi)產(chǎn)品已能夠覆蓋28nm及以上制程，應(yīng)用于28nm以下制程的量/檢測設(shè)備在研發(fā)中。2022年三大量/檢測設(shè)備企業(yè)在本土市場份額合計4%，國產(chǎn)化率較低。作為晶圓制造前道設(shè)備中國產(chǎn)化率最低的設(shè)備之一，量/檢測設(shè)備本土前三大廠商收入合計為7.4億元，國內(nèi)市場份額占比僅為4%。由于國外知名企業(yè)規(guī)模大，產(chǎn)品線覆蓋廣度高，品牌認可度高，導(dǎo)致本土企業(yè)的推廣難度較大。近年來國內(nèi)企業(yè)在檢測與量測領(lǐng)域突破較多，受益于國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的迅速發(fā)展，該領(lǐng)域國產(chǎn)化率有望在未來幾年加速提升。四、國內(nèi)設(shè)備廠商內(nèi)生+外延快速發(fā)展國內(nèi)半導(dǎo)體處于高速增長期，本土企業(yè)存在較大的國產(chǎn)化空間。國內(nèi)量測設(shè)備主要廠家有中科飛測、上海睿勵、上海精測、賽騰股份、東方晶源、埃芯半導(dǎo)體、南京中安等，其部分產(chǎn)品已進入一線產(chǎn)線驗證，推動量測設(shè)備國產(chǎn)化。1、中科飛測：國內(nèi)無圖形晶圓檢測龍頭，部分型號可對標KLA中科飛測成立于2014年，目前在半導(dǎo)體量/檢測設(shè)備收入體量上為國內(nèi)龍頭，主要產(chǎn)品包括無圖形晶圓缺陷檢測、圖形晶圓缺陷檢測、三維形貌量測、薄膜膜厚量測等產(chǎn)品，已應(yīng)用于國內(nèi)28nm及以上制程的集成電路制造產(chǎn)線，同時正在積極研發(fā)納米圖形晶圓缺陷檢測、晶圓金屬薄膜量測等設(shè)備。公司22年實現(xiàn)營收5.09億元，同比+41.2%；歸母凈利潤0.12億元，同比-78.0%。下游客戶包含中芯國際、長江存儲、士蘭集科、長電科技、通富微電等國內(nèi)主流制造及封裝廠。公司多項研發(fā)產(chǎn)業(yè)化取得積極進展。2019年，應(yīng)用在集成電路前道領(lǐng)域的三維形貌量測設(shè)備通過長江存儲產(chǎn)線認證，2020年，應(yīng)用在集成電路前道領(lǐng)域的薄膜膜厚量測設(shè)備通過士蘭集科產(chǎn)線驗證，2021年，無圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備通過國家科技重大專項驗收等。目前，公司正在積極研發(fā)納米圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備、晶圓金屬薄膜量測設(shè)備等其他型號的設(shè)備。公司目前在研項目數(shù)量較多，長期重視研發(fā)為公司發(fā)展建立了長期壁壘，后續(xù)新產(chǎn)品研發(fā)成功并客戶導(dǎo)入后，有望為公司打開長期發(fā)展天花板。2022年末公司合同負債4.8億，存貨中發(fā)出商品4.3億，在手訂單充足。公司21/22年合同負債為1.6/4.8億元，同比+384%/+217%，發(fā)出商品為2.4/4.3億元，同比+425%/+76%，在手訂單充沛且銷售強勁，快速成長動力足。公司作為以研發(fā)為驅(qū)動的半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)，公司研發(fā)費用占營業(yè)收入比重高于同行業(yè)可比公司，2022年研發(fā)費用占營收比例40%。半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)為技術(shù)密集型行業(yè)，公司競爭力與研發(fā)實力密不可分，公司持續(xù)吸引行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀人才，研發(fā)人員數(shù)量快速增長，2019-2023年研發(fā)人員占總?cè)藬?shù)比例維持在43%上下。2、精測電子：前道量/檢測設(shè)備訂單爆發(fā)性增長公司深耕檢測行業(yè)17年，已成為國內(nèi)平板顯示檢測龍頭，2018年以來公司積極局部平板顯示/半導(dǎo)體/新能源三大業(yè)務(wù)。半導(dǎo)體設(shè)備成功供貨中芯國際、長江存儲等國內(nèi)龍頭客戶。公司全面布局半導(dǎo)體前后道量檢測環(huán)節(jié)，膜厚、OCD測量、電子束、明場檢測等設(shè)備已進市場，2022年公司半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)務(wù)實現(xiàn)收入1.83億元，同比增長34.12%。截至2023年4月24日，半導(dǎo)體業(yè)務(wù)在手訂單8.91億元，前道設(shè)備業(yè)務(wù)爆發(fā)。公司半導(dǎo)體業(yè)務(wù)經(jīng)過前期積累，在研發(fā)能力、產(chǎn)品力、客戶等方面已占先機，將成為國產(chǎn)化主力。公司子公司上海精測前道檢測產(chǎn)品覆蓋度進一步提升，半導(dǎo)體硅片應(yīng)力測量設(shè)備也取得客戶訂單并完成交付，明場光學(xué)缺陷檢測設(shè)備已取得突破性訂單，且已完成首臺套交付；其余儲備的產(chǎn)品目前正處于研發(fā)、認證以及拓展的過程中。2022年下半年面板價格觸底，23年價格持續(xù)修復(fù)，部分型號修復(fù)至現(xiàn)金成本線之上，稼動率環(huán)比亦有提升。公司受益于OLED、Mini、MicroLED等新技術(shù)路線以及由Module、Cell拓展至前段Array，面板業(yè)務(wù)仍有望實現(xiàn)平穩(wěn)增長，24年蘋果新機MR有望帶來新的面板檢測需求。新能源方面，精測公司聚焦中后道工序，其中化成分容已批量出貨，切疊一體機已獲認證通過，同時布局鋰電池視覺檢測系統(tǒng)、電芯裝配線和激光模切機等新品，與中創(chuàng)新航簽署戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)議，受益于其持續(xù)擴產(chǎn)。公司2022年公司新能源設(shè)備實現(xiàn)收入3.4億元，截至2023年4月23日在手訂單新能源訂單4.8億元。3、賽騰股份：收購Optima進軍半導(dǎo)體晶圓缺陷檢測領(lǐng)域賽騰股份是國內(nèi)消費電子設(shè)備龍頭企業(yè)，通過外延并購將主營業(yè)務(wù)拓展至半導(dǎo)體、新能源汽車等行業(yè)。2022年公司實現(xiàn)營收29.34億元，同比+26.55%。實現(xiàn)凈利潤2.93億元，同比增長63.5%。半導(dǎo)體設(shè)備：賽騰股份2018年通過收購無錫昌鼎，進入半導(dǎo)體封測設(shè)備領(lǐng)域。2019年通過收購日本Optima，進入晶圓檢測設(shè)備領(lǐng)域。無錫昌鼎主要生產(chǎn)測試編帶一體機、全自動組焊線機、自動打標機