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不同於市場的觀點
「半導體檢測設備」中的「檢測」是一個廣義的感念。都稱之為「檢測」的設備又可以進一步具體分為：狹義的檢測（主要是 Defect Inspection & review）、測量（Metrology）以及測試（Test）。除去這三種工藝製程相關的「檢測」設備外，在設計驗證階段還有第三方檢測公司，主要做晶片的失效分析。
四種設備都會含有「檢測」或者「測試」的字眼，對產業不了解的情況下可能會有所混淆。本系列報告將逐個拆解研究。
「檢」：狹義檢測（主要是 Defect Inspection）本篇重點。「量」：測量（Metrology），也叫量測。測量=量測。
「試」：測試（test）。
下表綜述了半導體行業廣義檢測設備的分布情況。用不同顏色標註了狹義檢測、量測和測試的工藝應用場合。我們未來的系列報告中將會一一展開。
在半導體的實際製程中，大家一般是根據晶圓生產、晶圓製造、晶圓封測這樣的環節來研究，我們之所以把設備按照功能或者目的來分，是因為設備廠家是按照目的來深耕各自領域的。
另外，檢測設備在其他一些行業中或在不同的語境下還存在著其他的分類方法：比如尺寸檢測，性能檢測，邏輯檢測，外觀檢測等等。我們也將在以後的系列報告中予以拆解。
本篇作為系列報告第一篇，將著重梳理半導體缺陷檢測設備市場格局、重點企業等。
1. 前道檢測設備 vs 測量設備 vs 後道測試設備
1.1. 半導體檢測設備的環節位置
檢測在集成電路的矽片、生產製造和封測領域均有廣泛的應用，具體來看矽片環節的顆粒、劃痕檢測等；生產製造過程中的缺陷檢測&複查等；封測環節的殘留、沾汙等等。
半導體行業從工藝製程上來分，分為前道（晶圓生產），中道（晶圓製造），後道（晶圓封裝測試）。檢測設備貫穿其中。前道和後道的較少，中道檢測較多。
前道工藝晶圓生產，工藝分為切，磨，拋。
拋光之後檢測。 中道工藝晶圓製造，檢測項目較多，工藝環節幾乎完全遍歷。
後道工藝封裝測試，檢測項目較少。
1.2.2020 年檢測全球約 43 億美元，國內約 11 億美元
2018 年全球半導體設備銷售創下歷史新高，根據今年 4 月國際半導體產業協會（SEMI）發布的報告信息，2018 年全球半導體製造設備銷售總金額達 645 億美元， 較 2017 年 566.2 億美元同比增長 14。同時中國大陸首度躍升為第二大設備市場， 同比增長 59達到 131.1 億美元。
但至 2019 年半導體設備市場迎來負增長，根據 SEMI 數據，2019 年一、二季度全球半導體設備銷售額分別為 137.9 億、133.1 億美元，二季度同比下滑 20、環比下滑 3。在此情況下，SEMI 年中設備預測報告指出，2019 年全球銷售額將從去年高點的 645 億美元降至 527 億美元，降幅達到 18.4，而中國臺灣將逆市增長 21達到123.1 億美元，超越韓國成為全球之最。
2020 年，SEMI 預測全球半導體設備市場有望在 memory 支出和中國大陸新的項目推動下恢復增長，增幅 11.6達到 588 億美元，其中中國大陸市場將增長 24達到145 億美元，超越韓國成為全球最大的半導體設備市場。
根據 SEMI 數據，2018 年半導體檢測&量測設備約佔半導體設備投資總額的 11， 我們在此基礎上對我國半導體檢量測設備市場空間進行測算，則預計 2020 年全球檢測&測量市場空間約為 64.7 億美元、中國大陸該市場規模約為 16 億美元。同時我們判斷，在檢測&量測設備中，缺陷檢測與量測部分佔比分別約為 2/3、1/3，則相應2020 年全球半導體缺陷檢測、量測設備的市場規模約為 43.1、21.6 億美元，國內兩者分別為 10.7、5.3 億美元。
2. 國內企業自主研發與併購並舉，立志解決卡脖子環節
目前從整體上看，國內半導體設備企業技術與國外頂級公司差距較大、且在多處核心環節上短期突破的難度較大，但我國半導體產業發展快速，國家大基金也在不斷投入相關企業進行布局，進口替代勢在必行。國內企業目前實行自主研發與併購並舉的方式進行布局，在相當細分領域已取得較大進展，具體到檢測設備環節，國內重點布局企業有賽騰股份、上海睿勵/中微公司、中科飛測等。
2.1. 賽騰股份——收購日企 Optima 切入晶圓缺陷檢測設備
2019 年 10 月賽騰股份以現金方式購買 Kemet Japan 株式會社持有的日本 Optima 株式會社 67.53股權，股權收購價款 270,105.99 萬日元（約合人民幣 16395 萬元），並擬對 Optima 株式會社進行增資,增資金額 120,000 萬日元（約合人民幣 7284 萬元）,總計投資金額 390,105.99 萬日元（折合人民幣約 23679 萬元），在增資、轉讓（轉讓 1股份給亞洲日升，後者為公司提供交易相關諮詢服務並協助公司完成談判、交割等工作）後公司將持有 Optima 約 74.25股權。
Optima 株式會社主要從事半導體晶圓檢查設備和曝光設備的開發、製造、銷售以及服務業務，與公司同屬於自動化設備研發製造行業，能夠與公司實現產業協同， 拓寬公司智能製造產品鏈，並將公司產品線向高端半導體檢測設備領域進一步延伸， 提高公司技術含量和客戶儲備。
2.2 上海睿勵/中微公司——中微擬入股睿勵，強強聯合
睿勵科學儀器於 2005 年成立，致力於研發、生產和銷售具有自主智慧財產權的集成電路生產製造工藝裝備產業中的工藝檢測設備，是國內領先的集成電路工藝檢測設備供應商。
2019 年 8 月 22 日，中微公司公告基於經營戰略發展考慮，擬對睿勵科學儀器投資 1375 萬元，本次投資完成後，中微公司將持股 10.41。根據中微公司公告，上海睿勵自主研發的 12 英寸光學測量設備 TFX3000 系列產品，已應用在 28 納米晶片生產線並在進行 14 納米工藝驗證，在 3D 存儲晶片上達到 64 層的檢測能力；產品目前已成功進入世界領先晶片客戶 3D 快閃記憶體晶片生產線，並取得 7 臺次重複訂單，是目前進入該國際領先晶片生產企業唯一的國產集成電路設備產品。上海睿勵的產品還進入國內多家領先晶片生產企業生產線，其產品和技術能力已獲得業界的認可。此外，上海睿勵應用於 LED 藍寶石襯底圖形檢測的自動光學檢測設備，也已成功進入眾多客戶國內 LED 外延晶片生產線。
2.3. 中科飛測——背靠中科院，強勢崛起，已進入國內大廠
深圳中科飛測與中科院微電子研究所深入合作、自主研發智能檢測設備，檢測技術在行業處於國際前沿地位，檢測設備在高端市場實現設備的國產化。
2017 年中科飛測通過國家高新技術企業認定；公司牽頭的科研項目，獲得國家科技部重點研發計劃「重大科學儀器設備開發」重點專項立項；公司聯合中國工程院劉文清院士組建成立深圳中科飛測科技有限公司院士工作站；2017 年中科飛測獲得微電子所投資企業顯著產業化進展獎，項目名稱：中科飛測出貨量成倍增長，全面進入先進封測市場。
中科飛測自主研發針對生產質量控制的世界領先的光學檢測技術，以工業智能檢測設備為核心產品，最具代表的產品和服務有：三維形貌量測系統 CYPRESS 系列，表面缺陷檢測系統 SPRUCE 系列，智能視覺缺陷檢測系統 BIRCH 系列，3C 電子行業精密加工玻璃手機外殼檢測系統 TOTARA 系列，公司產品已經獲得國內多家頂尖先進封裝廠商的設備驗收及批量訂單，填補了國內集成電路先進封裝檢測設備在高端市場的空白。
中科飛測一直立足於高尖端光學檢測設備的研發工作，業務布局包括集成電路及先進封裝領域、工業 3C 及泛半導體領域。在集成電路領域，中科飛測已經全面覆蓋了先進封裝光學檢測市場需求，幾款半導體前道產品實現了國產設備零的突破，並從2016 年開始陸續進入中芯國際、長江存儲等國內大廠；在工業 3C 和泛半導體領域， 工業 3D 檢測設備進入了藍思、比亞迪、華為等廠商，柔性 OLED 檢測設備也進入了面板廠。
3. 附錄：KLA——檢測王者，佔比過半
3.1. 半導體檢測設備王者 KLA 排名全球半導體設備企業第五
近年排名全球前五的半導體設備企業分別為應用材料（Applied Materials，美國）、阿斯麥（ASML，荷蘭）、東京電子（Tokyo Electron，日本）、拉姆研究/泛林研究（Lam Research，美國）、科磊半導體（KLA，美國）：
1） 從收入和利潤角度來看，應用材料、阿斯麥、東京電子和拉姆研究屬於第一集團，科磊半導體屬於第二集團，且與前四的差距較大，這與公司所處的半導體設備環節較為一致。
2） 從毛利率水平來看，科磊半導體毛利率（59.1 及以上）要高於排名前四的半導體設備企業，另外同為半導體檢測設備供應商的泰瑞達和愛德萬測試的毛利率水平同樣較高。
半導體檢測量測設備領域，全球主要企業有科磊、應用材料、日本日立、Nano、Nova 等等，根據 2018 年 SEMI 數據，科磊佔比過半、穩居行業第一，堪稱半導體檢測設備領域王者，其次是應用材料和日立的市佔率也超過 10，前三市佔率合計達到75 。
從具體產品來看，KLA 產品範圍廣泛，包括了缺陷檢測、Overlay、CD 量測，膜厚等，應用材料主要是缺陷檢測及複查、CD 量測等，日立主要為 CD-SEM 量測、缺陷檢測等。
3.2 科磊是誰？——全球半導體檢測設備王者
全球高端測試設備企業多在美國、日本等半導體產業發達國家、且集中度相對較高，國內企業技術差距較為明顯：
1） 全球前道檢測領域前三甲分別為科磊半導體（美國）、應用材料（美國）、日立（日本），根據 Gartner 數據，三者市佔率分別約為 52、12、11。國內前道檢測領域主要企業有上海睿勵、上海精測、中科飛測等，整體規模尚較小。
2） 全球高端後端測試設備企業有泰瑞達（美國）、愛德萬（日本）等，國內較為領先的測試設備廠商有長川科技、華峰測控、佛山聯動等，主要用於分立器件、電源IC 等產品中，與國外高端設備企業同樣距離顯著。
科磊半導體 KLA-Tencor 於 1976 年成立於美國加州矽谷，是全球光學檢測量測之王，產品線豐富，為半導體、數據存儲、LED 等納米電子產業提供工藝控制和良率管理產品，其產品、軟體和服務能夠滿足客戶在整個生產製造過程中，從研發到最終量產的檢測與量測需求，具體產品應用包括晶片製造、晶圓製造、光罩製造、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)和圖像感應器製造、太陽能製造、LED 製造，資料儲存媒體/ 讀寫頭製造、微電子機械系統製造及通用/ 實驗室應用等。公司主要客戶包括Intel,tsmc,SMIC 等, 銷售及服務網絡遍及美洲、歐洲及亞洲。
3.3. 科磊為何能佔據半導體檢測設備的半壁江山？
1、起步：抓住行業痛點，推出計算機視覺，大幅提高效率——股價表現：增收不增利，股價表現不佳
早起由於製造工藝不成熟，半導體生產製造的良率通常會低於 50，生產過程中的檢測速度慢、誤檢率高，導致早起半導體器件的價格昂貴，而且隨著半導體不斷小型化、複雜化，相關機器檢測的需求不斷提升。
在此背景下，Ken Levy 和 Bob Anderson 在 1976 年創立了 KLA Instruments—— 一家計算機視覺公司，利用光學技術與軟體算法相結合取代工人和低端輔助工具， 1978 年推出第一個產品 KLA RAPID 100，為確保高晶片良率提供了重要的第一步，並將光掩膜檢測所需的時間從 8 小時減少到 15 分鐘、可以提供比以前更徹底的檢測， 產品一經推出，就獲得了產業的好評。
1984 年公司推出第二個產品 KLA WISARD 2000 系列，是一個自動化晶圓檢測系統，可以檢測晶圓缺陷和電路錯誤，同樣獲得市場的高度認可。
KLA RAPID 100 與 KLA WISARD 2000 系列均屬於前道檢量測設備，KLA 在 1980 年代末推出了自動測試設備，包括晶圓探測系統和微光顯微鏡等，前者用於在切割和封裝之前對完成的晶片進行電氣測試；後者用於發現晶片各層之間的電氣「洩漏」。到 1990 年 WISARD、RAPID 和自動測試設備大約各佔總收入的三分之一，成為公司的三大支柱產品，從而奠定了 KLA 在檢測領域的領先地位。在此階段，KLA 收入在1986-1990 年分別為 0.825、0.88、1.13、1.61 億美元，但同期利潤並未實現大幅增長，公司股價處於橫盤過程。
2、1990-1997 產品升級、從離線到在線——公司股價 10 年 50 倍之旅
1990 年代初期開始，美國本土半導體產業開始復甦，半導體產業越發精細化， 對檢測設備的性能要求進一步提高，包括檢測精度、速度、自動化程度等等，KLA 順應行業發展趨勢產品不斷升級，最重要的變化是將原來低效率的離線檢測產品（需較長時間等待檢測結果）發展到更加快速的在線檢測產品（可以實時提供檢測結果）：
1）1990 年 10 月，KLA 推出第二代晶圓檢測系統 WISARD 2100 系列，缺陷檢測的靈敏度更高，更為重要的是 WISARD 2100 系列能夠提供在線檢測，實時提供檢測結果而不用長時間等待、運行速度比第一代的 WISARD 2000 系列快 100 倍以上。
2）1992 年 KLA 推出在線光罩檢測系統 RAPID 300 系列——KLA 331，可以提供當時世界上最高的檢測靈敏度，至 1993 年 KLA 在全球範圍內交付了 700 套 RAPID 系統。
3） KLA 還改進了 KLA 5000 系列，用於提高集成電路的良率和性能，另外 KLA 還推出新的電子束成像系統，華靈西證券版權所有發送給敏萬得信息技術股份有限公度司 p15更高、測量能力更強。
與此同時公司改組了管理層，聘請了 Kenneth L. Schroeder 聘任CEO，1992 年Schroeder 將 KLA 重組為五個運營部門：WRING（包括 WISARD和 RAPID 部門）、自動測試系統部門、Watcher 部門（包含利用先進光學字符識別技術的新圖像處理系統）、計量部門和 SEMSpec 部門；並成立了客戶服務部門，放棄了微光顯微鏡業務部門。
在公司不斷推出新產品、管理層積極進取的情況下，伴隨半導體產業的快速發展， KLA 規模不斷提高、繼續保持全球領先地位。
3、1997-2008 年——密集併購期，股價橫盤
1997 年開始公司開始進入密集併購期，1997 年 5 月以 13 億美元一對一的股票互換合併 Tencor Instruments, Inc.，新公司命名為KLA-Tencor Corp.二者是同年成立且均生產半導體檢測設備，區別在於 KLA 專注於缺陷檢測解決方案，而 Tencor 則專注於量測解決方案，二者的合併可以為客戶提供完整的半導體良率產品和服務。此後 KLA 便進入了快速併購周期，快速獲得大量先進技術，而且不僅局限於檢量測領域， 公司產品線和服務得以大幅延伸。
隨著半導體製程的工藝越來越複雜、晶圓廠的投資成本越來越大，因此對工藝控制水平提出了非常高的要求，因為一旦出錯代價將會非常大，這也為半導體檢測設備企業帶來了更大的機遇。
KLA 作為全球半導體檢測領域的龍頭，能夠為客戶在研發階段、試生產階段和量產階段都能夠提供相關產品和服務，幫助客戶實現利潤最大化。
4、2008 年至今深耕中國大陸與中國臺灣市場，股價再次騰飛
進入 21 世紀，中國的半導體產業規模不斷擴大、在全球佔比也進一步提高， KLA-Tencor 準確的判斷出中國市場的崛起，1999 年便在中國設立了第一個分公司， 目前在在北京、上海、南京、西安、武漢、天津、深圳、大連、廈門、無錫設立了10 處辦公室，可以快速響應國內客戶的需求。
2008 年至今中國半導體產業快速增長，KLA 來自中國大陸及臺灣地區的收入規模得到大幅提高，至 2019 年 KLA 來自中國大陸的收入為 12.16 億美元，佔比達到26.6 ，比重較上年提高了 華1西證券版權0所有發送給.萬得信息技術7股份有限公司 p18 個百分點，佔比近年連續快速提高；2019 年來自中國臺灣的收入為 11.06 億美元，佔比為 24.2；也即 2019 年 KLA 來自中國大陸與中國臺灣的收入佔比超過一半。
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（報告來源：華西證券）
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