近年，我國持續(xù)呼吁并加強對集成電路產(chǎn)業(yè)的扶持力度，全國各地區(qū)紛紛響應(yīng)國家號召。作為國家集成電路產(chǎn)業(yè)四大集聚區(qū)之一，湖北省一直在高度布局該產(chǎn)業(yè)，之前7月中旬成立的“湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)計量中心”于近期迎來了新進展。

據(jù)湖北日報報道，8月中旬，湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)計量測試中心通過驗收，成為全國首家省級集成電路產(chǎn)業(yè)計量測試中心。

湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)計量測試中心由中國船舶集團第七〇九研究所籌建，通過考核驗收并獲批成立，成為全國第一家省級集成電路產(chǎn)業(yè)計量測試中心，標(biāo)志著湖北省在集成電路領(lǐng)域計量基礎(chǔ)能力建設(shè)走在全國前列，基礎(chǔ)服務(wù)能力水平有了新突破。

報道引述湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)計量測試中心相關(guān)負責(zé)人表示，該中心建設(shè)目的在于，找到并解決集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中核心關(guān)鍵參數(shù)的測量問題，解決“測不了、測不全、測不準(zhǔn)”的痛點難點，保障集成電路產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)計量中心可為湖北省乃至中部地區(qū)光通信芯片、存儲芯片、衛(wèi)星導(dǎo)航芯片、車規(guī)級芯片提供全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期、全溯源鏈和前瞻性的計量測試服務(wù)，助力打造萬億級光電子信息產(chǎn)業(yè)。


攻關(guān)微納米尺度下精密測量技術(shù)

在湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)計量測試中心，由中國船舶七〇九所自主研發(fā)的四探針測試系統(tǒng)上，設(shè)備正在進行最后階段的性能調(diào)試，對晶圓的鍍膜厚度進行檢測試驗。

晶圓是指集成電路生產(chǎn)制造所用的高純度硅晶片，是生產(chǎn)集成電路所用的載體，集成電路工藝生產(chǎn)中對晶圓的鍍膜厚度最小可接近10納米，僅為一根頭發(fā)絲直徑的1/6000。工藝檢測設(shè)備不僅要測得出，還要測得準(zhǔn)。

該中心計量科研工程師介紹，七〇九所自主研發(fā)的四探針測試系統(tǒng)用于監(jiān)控半導(dǎo)體工藝制程中電阻率、金屬薄膜厚度等參數(shù)，縮小國產(chǎn)四探針測試設(shè)備與進口產(chǎn)品在自動化程度、測試精度、測試速度等方面的差距，除支持現(xiàn)階段主流6寸-12寸晶圓測試，還可兼容未來更先進的18寸晶圓，是半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)中的重點檢測設(shè)備之一。

集成電路測試的一些項目包括外觀檢查，常溫及低溫、高溫等不同條件下判斷元器件是否能達到正常性能參數(shù)等檢測項目，該中心檢測組負責(zé)人舉例，手機在熱得發(fā)燙的情況下，還能正常運轉(zhuǎn)，就要求其中的集成電路板或者芯片事先通過嚴(yán)格檢測。

半導(dǎo)體量測設(shè)備需求擴大，海外品牌主控市場

“類型多，產(chǎn)品精”是半導(dǎo)體量檢測設(shè)備行業(yè)的特點。量檢測設(shè)備的應(yīng)用貫穿芯片制造全過程，涵蓋了硅片、掩膜、晶圓、封測等多重工序，每個環(huán)節(jié)所涉及的設(shè)備均具備較高技術(shù)壁壘。隨著芯片制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、制程線寬的不斷縮小以及由二維平面結(jié)構(gòu)向三維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，對半導(dǎo)體量檢測設(shè)備的需求大幅增長，其目的主要是提高芯片制造的良率，維持產(chǎn)品一致性，因此也被稱為芯片制造之“尺”。

半導(dǎo)體量檢測設(shè)備市場規(guī)模約為130億美元。根據(jù)Gartner，2020年全球前道設(shè)備中，光刻機、刻蝕設(shè)備和薄膜沉積設(shè)備投資占比分別為27％、22％和20％，量檢測設(shè)備的市場占比僅次于上述三類設(shè)備，為13％。我們假設(shè)晶圓制造Capex結(jié)構(gòu)基本維持不變，則2022年全球量檢測設(shè)備市場規(guī)模約為130億美元，光學(xué)檢測占據(jù)主要市場。其細分品類中，納米圖形晶圓缺陷檢測、掩模版缺陷檢測和關(guān)鍵尺寸量測設(shè)備的市場規(guī)模排名靠前。

美、日、以色列公司占據(jù)主要市場份額，中國大陸公司逐步追趕。根據(jù)VLSI Research，2020年KLA市占率為51％，應(yīng)用材料（美國）、日立高新（日本）、雷泰光電（日本）、創(chuàng)新科技（美國）分別占12％、9％、5％和6％，CR5為83％。中國大陸公司市占率較低，約為個位數(shù)，技術(shù)上看，目前主要以先進封裝或個別類別的前道量檢測設(shè)備為主，且在納米制程上仍有一定差距；客戶上看，主要是以國內(nèi)晶圓制造或中道制造封測廠為主；在研發(fā)投入、人才吸引、市場拓展和規(guī)模上與國際龍頭仍有一定差距。


中國檢測量測市場超二十億美元，國產(chǎn)化率較低

（一）中國大陸為半導(dǎo)體檢測、量測設(shè)備的第一大市場

受行業(yè)周期性和美國制裁影響，2023年中國半導(dǎo)體設(shè)備投資額逐漸收緊。根據(jù)semi 數(shù)據(jù)，預(yù)計2023年中國本土、外資企業(yè)半導(dǎo)體設(shè)備投資額為86、39億美元，同比-53%、 -25%，主要原因系全球芯片下游的庫存修正和美國對中國先進制程產(chǎn)品的出口管制。 過程工藝控制國產(chǎn)化率尚低，行業(yè)Capex下修的影響有限。中國半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化 率仍處于相對低位，且目前國產(chǎn)檢測、量測設(shè)備大多面對28nm以上的成熟制程環(huán)節(jié)， 半導(dǎo)體資本開支下修對其影響有限。 根據(jù)VLSI Research、QY Research統(tǒng)計，中國大陸為全球半導(dǎo)體檢測+量測設(shè)備 第一大市場，2020年市場空間達21億美元。16-20年，全球半導(dǎo)體檢測+量測設(shè)備市 場規(guī)模由47.6億美元增長到76.5億美元，四年CAGR 12.6%，中國大陸市場規(guī)模由 7.0億美元增長至21.0億美元，四年CAGR為31.6%，增速大幅快于全球。2020年， 中國大陸半導(dǎo)體過程工藝控制設(shè)備全球占比為27%，超過中國臺灣位列全球第一。


（二）設(shè)備應(yīng)用于前道和先進封裝各環(huán)節(jié)，國產(chǎn)替代空間大

2020年全球過程工藝控制設(shè)備占半導(dǎo)體設(shè)備投資額的11%，目前該設(shè)備國產(chǎn)化率低 于10%，國產(chǎn)替代空間較大。根據(jù)SEMI和VLSI Research數(shù)據(jù)，2020年，過程工藝 控制檢測設(shè)備和半導(dǎo)體測試設(shè)備的市場規(guī)模分別為76.5、60.1億美元，在半導(dǎo)體設(shè) 備中占據(jù)的份額為10.6%、8.4%。根據(jù)中國招標(biāo)網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018-2021年，過程工藝 控制和半導(dǎo)體檢測兩類設(shè)備的國產(chǎn)化率低于10%，國產(chǎn)替代還有較大空間。 過程工藝控制中檢測、量測設(shè)備市場份額分別為62.6%、33.5%，廣泛應(yīng)用于前道 制程和先進封裝的各環(huán)節(jié)。根據(jù)VLSI Research劃分，全球過程工藝控制設(shè)備共包 含檢測6類、量測8類共計14小類。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。


（三）本土企業(yè)率先布局高應(yīng)用寬度、低技術(shù)壁壘領(lǐng)域

根據(jù)各檢測量測設(shè)備市場空間、設(shè)備應(yīng)用寬度、設(shè)備難度壁壘構(gòu)建技術(shù)矩陣圖，其 中市場空間引用自VLSI Research統(tǒng)計的2020年全球各檢測量測設(shè)備市場規(guī)模，設(shè) 備應(yīng)用寬度以各設(shè)備在前道制程和先進封裝領(lǐng)域所涉及的環(huán)節(jié)總數(shù)表示，設(shè)備難度 壁壘以各設(shè)備在科磊半導(dǎo)體、中科飛測等共計14家海內(nèi)外設(shè)備公司產(chǎn)品線中的被覆 蓋程度表示。結(jié)論如下:

（1）寬應(yīng)用低壁壘：以無圖形晶圓檢測、圖形晶圓檢測、關(guān)鍵尺寸量測為代表，此 類設(shè)備在半導(dǎo)體制造過程中應(yīng)用環(huán)節(jié)更多，市場空間相對較大，且技術(shù)壁壘相對較 低，為國產(chǎn)廠商率先替代領(lǐng)域，以中科飛測、上海睿勵等廠商為代表的本土廠商以 率先進行布局并獲得市場認可。

（2）窄應(yīng)用高壁壘：以納米圖形晶圓檢測、套刻精度量測、掩膜版檢測/量測為代 表，此類設(shè)備重點應(yīng)用于光刻等晶圓制造核心環(huán)節(jié)，且深度參與光刻工藝，對制程 節(jié)點較為敏感。同時，通常來說設(shè)備的最小靈敏度是生產(chǎn)工藝節(jié)點的0.5-1倍左右的 關(guān)系，因此納米級晶圓檢測對設(shè)備要求更高，相應(yīng)設(shè)備單價更貴，市場空間更大。 此類設(shè)備提供商以科磊半導(dǎo)體、應(yīng)用材料、阿斯麥爾等海外廠商為主，同時天準(zhǔn)科 技通過并購德國公司MueTec進軍掩膜版、套刻精度量測領(lǐng)域。

國產(chǎn)替代邏輯繼續(xù)強化

從2019年到現(xiàn)在，中美貿(mào)易摩擦不斷，美國的集成電子發(fā)展一系列限制措施主要通過限制半導(dǎo)體設(shè)備來卡芯片制造的發(fā)展。因為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的基石就是設(shè)備，沒有設(shè)備就無法生產(chǎn)芯片，因此國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受到政策大力扶持。

在諸多半導(dǎo)體設(shè)備中，量/檢測設(shè)備是半導(dǎo)體生產(chǎn)各制程中的必備環(huán)節(jié)，能夠保證生產(chǎn)線量產(chǎn)的同時確保產(chǎn)品良率，可以說貫穿晶圓制造全過程。

但是，量/檢測設(shè)備市場基本被外企壟斷，2020年KLA以52%的市場占比穩(wěn)居第一。回溯KLA的成長路線，擁有極高的回報趨勢，2010-2022年凈利潤從2.12億美元增長至33.22億美元，年復(fù)合增長率達到25.76%。

KLA能夠穩(wěn)坐行業(yè)寡頭，原因就在于量/檢測設(shè)備行業(yè)的技術(shù)壁壘極高，這也導(dǎo)致國產(chǎn)化率極低，目前國內(nèi)量/檢測設(shè)備的生產(chǎn)廠家沒有一家能夠?qū)崿F(xiàn)過程工藝的全覆蓋。精測電子屬于國內(nèi)半導(dǎo)體量/檢測設(shè)備的龍頭企業(yè)，是覆蓋前道制程的量/檢測設(shè)備最多的企業(yè)之一。

從行業(yè)細分來看，納米圖形晶圓缺陷檢測設(shè)備的市場規(guī)模最大，可達18.9億美元，目前精測電子已實現(xiàn)量產(chǎn)，同時中科飛測也在研發(fā)階段；關(guān)鍵尺寸量測設(shè)備僅精測電子一家可投入使用，目前設(shè)備市場規(guī)模可達16億美元；晶圓介質(zhì)薄膜量測設(shè)備方面，雖然精測電子、中科飛測、上海睿勵均實現(xiàn)量產(chǎn)，但整體市場放量不足，當(dāng)前市場規(guī)模為2.3億美元。

需要指出，隨著國產(chǎn)替代邏輯繼續(xù)強化，上游國內(nèi)晶圓制造廠商每年的資本開支保持在高位，量/檢測設(shè)備行業(yè)同步迎來發(fā)展窗口期。根據(jù)Omdia預(yù)測數(shù)據(jù)，2021-2025年本土主要晶圓制造廠商中芯國際、華虹、長江存儲、長鑫存儲、華潤微每年的資本開支將繼續(xù)保持在110-130億美元，有望進一步推動上游半導(dǎo)體檢測設(shè)備行業(yè)的發(fā)展。