全球测量设备行业现状及竞争分析美国科磊占据半壁江山中国企业蓄势待发

2022-12-07 10:35

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一、测量设备是除光刻、薄膜沉积、刻蚀外最大的半导体设备细分市场

测量设备是实现测量过程所必需的测量仪器、软件、计量标准、标准样品（标准物质）或辅助设备或它们的组合。量测设备关系到晶圆生产的效率和经济效益，随着集成电路制程的进步，量测设备的市场规模逐年上升。据数据，2021年全球半导体量测设备市场规模为104.1亿美元，相比于2020年的76.5亿美元增长36.5%，半导体量测设备市场规模小于刻蚀、薄膜沉积设备、光刻机，但大于清洗设备、CMP、离子注入、Track、电镀等环节。

数据来源：观研天下数据中心整理

二、量测设备中有图形缺陷检测设备市场规模最大，销售额占比超30%

根据观研报告网发布的《中国测量设备行业发展现状研究与投资前景预测报告（2022-2029年）》显示，量测设备存在多个细分类，其中有图形缺陷检测设备市场规模最大，占量测设备整体销售额的34%。此外，关键尺寸扫描显微镜、膜厚测量设备、电子束检测设备市场规模均占量测设备整体销售额的12%，套刻误差设备、宏观缺陷检测设备、无图形晶圆检测设备分别占比9%、6%、5%。

根据观研报告网发布的《》显示，量测设备存在多个细分类，其中有图形缺陷检测设备市场规模最大，占量测设备整体销售额的34%。此外，关键尺寸扫描显微镜、膜厚测量设备、电子束检测设备市场规模均占量测设备整体销售额的12%，套刻误差设备、宏观缺陷检测设备、无图形晶圆检测设备分别占比9%、6%、5%。

数据来源：观研天下数据中心整理

三、量测设备行业壁垒较高，市场呈现高度垄断格局

量测设备需要光学、电子学、移动平台、传感器、数据计算软件等多个系统密切配合，主要技术难点包括分辨率、软件算法、产能等，行业壁垒较高，市场呈现出高度垄断的格局。

量测设备核心技术

技术	基本情况
光源发生器	量测设备采用宽波段光、激光等多种光源。传统的光源包括氙气灯、汞放灯，新型光源为激光持续放电灯。由于晶圆表面不同材料的光谱不同，更宽的光谱能够提供对不同材料缺陷更强的信号选择。
深紫外、可见光、X光、电子束光学系统	量测设备具备复杂的光学系统，包括偏振光学系统、激光整形光学系统、曲面反射镜与透镜、可调节滤光器、深紫外高数值孔径光学物镜等，这些系统确保光线能够精准地衍射和反射，并被光学信号传感器收集。
高性能数据传输与处理能力	量测设备在工作过程中，其传感器会收集晶圆的各种光学和电学信号，生产海量的数据传输量；同时，量测设备的软件系统在参考数据库分析收集到的信号，并构建模型时，需要强大的计算能力。这对量测设备计算机系统的数据传输和计算能力提出了极高的要求。
人工智能、算法、机械学习	量测设备的计算机系统使用先进算法处理收集到的光电信号，提高数据处理效率的同时降低系统的负荷。量测设备企业在数据库中保存有大量晶圆缺陷的信号特征，经过其训练的人工智能，有能力以更高的精准度和效率找出缺陷。
图像传感器与摄像头	量测设备需要在短时间内处理大量晶圆，故设备的图像传感器需要在较短的时间内完成对晶圆片的高分辨，高精度的照相曝光。
精密运动平台与机械控制装置	量测设备通过吸附晶圆的运动平台的移动，实现晶圆片不同部位的检测、测量、拍照处理。移动平台需要同时具备高移动速度和高移动精准度，和光刻机双工件台的技术要求类似。
宽频等离子检测技术	传统光学检测设备对于微小或埋藏的缺陷发现概率较低，而电子束设备检测速度较慢。KLA的宽频等离子检测技术采用新的光源（SR-DUV或DUV+UV），同时具备较为灵敏的检测能力和较高速的晶圆处理速度。
电子枪与X射线枪	电子枪和X射线枪是电子显微镜等检测设备的核心组成部分，具有较高的技术难度；电子束检测需要在真空环境下进行，对真空系统有较高的要求。

资料来源：公开资料整理

目前全球量测设备行业TOP3占据75%的市场份额，TOP5市场份额达82%。其中美国科磊凭借产品种类丰富，覆盖几乎全部量测设备细分类优势，排名全球第一，市场占比超50%，是行业第二应用材料市场份额（12%）的四倍，此外。日立、Nanometrics、Nova市场份额排名第三至五位，占比分别为11%、4%、3%。

数据来源：观研天下数据中心整理

四、半导体量测设备国产化率低，国产品牌蓄势待发

受益于国内晶圆厂的大幅扩产，中国大陆量测设备市场规模不断攀升，2021年市场规模达25.8亿美元。中国大陆量测设备市场同样被KLA、AppliedMaterials、日立高科技、Lasertec、ASML 等垄断，其中美、日、欧的量测设备厂商份额分别达64%、11%、3%，美国厂商份额最高。

数据来源：观研天下数据中心整理

经过长时间的技术研发与经验积累，中国本土企业在膜厚测量、缺陷检测、关键尺寸测量等领域取得了部分突破。尽管中国本土企业在产品种类、工艺覆盖、算法软件、制程支持、核心零部件等方面与海外巨头相比还有较大差距，但随着国内晶圆厂积极引入国产设备验证，中国量测设备企业有望在技术上实现快速追赶，在国际市场上的地位将不断提高。

中国量测设备代表企业基本情况

企业	简介	核心产品	2021年收入情况
精测电子	武汉精测电子集团股份有限公司创立于2006年4月，是一家致力于为半导体、显示以及新能源等测试领域提供卓越产品和服务的高新技术企业。公司产业布局日趋完善，在中国的武汉、苏州、上海、香港、台湾等地，及美国、日本等国拥有众多家分子公司。公司于2018年进军半导体设备领域，成立上海精测半导体技术有限公司、武汉精鸿电子技术有限公司，分别布局前道、后道测试设备领域。	TG 300IF、EPROFILE 300FD、ULTRAView、AeroScan DUO、J-Profiler	精测电子2021年实现营收24.09亿元，同比增长16.01%；其中半导体检测设备实现收入1.36亿元，同比增长109%，占比呈逐步提升态势。
睿励科学仪器	睿励科学仪器（上海）有限公司是于2005年创建的合资公司。睿励科学仪器是国内少数进入国际先进制程12英寸生产线的量测设备企业之一，是国内唯一进入三星存储芯片生产线的量测设备企业。	光学薄膜测量设备（TFX4000E/i）、光学薄膜测量设备（TFX3000P）、光学关键尺寸测量设备（TFX300O OCD）、光学薄膜测量设备（TFX3200）、缺陷检测设备（FSD158e）、缺陷检测设备（WSD200/WSD300/WSD320/WSD380）、光学关键尺寸测量设备（TFX5000）	由于量测设备研发周期长，初期投入较大，2021年睿励科学仪器实现收入4084万元，归母净利润为负3541万元。
赛腾股份	赛腾股份成立于2001年，由3C自动化设备起家，后通过收购切入半导体量测设备赛道，在2011年成为苹果产业链的供应商后，公司发展速度逐步提高。2019年9月赛腾股份收购日本Optima株式会社67.53%股份。收购价款约合人民币16395万元，通过不断增资，截至2021年公司持有Optima约74.10%股权。Optima服务于一线大厂，韩国、日本、中国台湾的客户如sumco、三星、memc Korea等。国内包括新晟、中环、奕斯伟、立昂微等客户。目前Optima已覆盖国内多家领先晶圆厂，国内市场是企业未来的主要发展方向。	RXW-1200硅片边缘缺陷自动检测设备、BMW-1200晶圆片用背面检测设备、RXM-1200边缘/表背面复合检测设备、AXM-1200	-