近年，我國(guó)持續(xù)呼吁并加強(qiáng)對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的扶持力度，全國(guó)各地區(qū)紛紛響應(yīng)國(guó)家號(hào)召。作為國(guó)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(jì)量中心”于近期迎來(lái)了新進(jìn)展。

據(jù)湖北日?qǐng)?bào)報(bào)道，8月中旬，湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心通過(guò)驗(yàn)收，成為全國(guó)首家省級(jí)集成電路產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心。

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

報(bào)道引述湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心相關(guān)負(fù)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(guò)程中核心關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)量問(wèn)題，解決“測(cè)不了、測(cè)不全、測(cè)不準(zhǔn)”的痛點(diǎn)難點(diǎn)，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(jì)量中心可為湖北省乃至中部地區(qū)光通信芯片、存儲(chǔ)芯片、衛(wèi)星導(dǎo)航芯片、車規(guī)級(jí)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(jì)量測(cè)試服務(wù)，助力打造萬(wàn)億級(jí)光電子信息產(chǎn)業(yè)。


攻關(guān)微納米尺度下精密測(cè)量技術(shù)

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

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(duì)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(cè)設(shè)備不僅要測(cè)得出，還要測(cè)得準(zhǔn)。

該中心計(jì)量科研工程師介紹，七〇九所自主研發(fā)的四探針測(cè)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(guó)產(chǎn)四探針測(cè)試設(shè)備與進(jìn)口產(chǎn)品在自動(dòng)化程度、測(cè)試精度、測(cè)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(cè)試，還可兼容未來(lái)更先進(jìn)的18寸晶圓，是半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)中的重點(diǎn)檢測(cè)設(shè)備之一。

集成電路測(cè)試的一些項(xiàng)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(dá)到正常性能參數(shù)等檢測(cè)項(xiàng)目，該中心檢測(cè)組負(fù)責(zé)人舉例，手機(jī)在熱得發(fā)燙的情況下，還能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就要求其中的集成電路板或者芯片事先通過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)。

半導(dǎo)體量測(cè)設(shè)備需求擴(kuò)大，海外品牌主控市場(chǎng)

“類型多，產(chǎn)品精”是半導(dǎo)體量檢測(cè)設(shè)備行業(yè)的特點(diǎn)。量檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用貫穿芯片制造全過(guò)程，涵蓋了硅片、掩膜、晶圓、封測(cè)等多重工序，每個(gè)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(duì)半導(dǎo)體量檢測(cè)設(shè)備的需求大幅增長(zhǎng)，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(cè)設(shè)備市場(chǎng)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(jī)、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(cè)設(shè)備的市場(chǎng)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(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約為130億美元，光學(xué)檢測(cè)占據(jù)主要市場(chǎng)。其細(xì)分品類中，納米圖形晶圓缺陷檢測(cè)、掩模版缺陷檢測(cè)和關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模排名靠前。

美、日、以色列公司占據(jù)主要市場(chǎng)份額，中國(guó)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(guó)）、日立高新（日本）、雷泰光電（日本）、創(chuàng)新科技（美國(guó)）分別占12％、9％、5％和6％，CR5為83％。中國(guó)大陸公司市占率較低，約為個(gè)位數(shù)，技術(shù)上看，目前主要以先進(jìn)封裝或個(gè)別類別的前道量檢測(cè)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(guó)內(nèi)晶圓制造或中道制造封測(cè)廠為主；在研發(fā)投入、人才吸引、市場(chǎng)拓展和規(guī)模上與國(guó)際龍頭仍有一定差距。


中國(guó)檢測(cè)量測(cè)市場(chǎng)超二十億美元，國(guó)產(chǎn)化率較低

（一）中國(guó)大陸為半導(dǎo)體檢測(cè)、量測(cè)設(shè)備的第一大市場(chǎng)

受行業(yè)周期性和美國(guó)制裁影響，2023年中國(guó)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(jì)2023年中國(guó)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(kù)存修正和美國(guó)對(duì)中國(guó)先進(jìn)制程產(chǎn)品的出口管制。 過(guò)程工藝控制國(guó)產(chǎn)化率尚低，行業(yè)Capex下修的影響有限。中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)化 率仍處于相對(duì)低位，且目前國(guó)產(chǎn)檢測(cè)、量測(cè)設(shè)備大多面對(duì)28nm以上的成熟制程環(huán)節(jié)， 半導(dǎo)體資本開(kāi)支下修對(duì)其影響有限。 根據(jù)VLSI Research、QY Research統(tǒng)計(jì)，中國(guó)大陸為全球半導(dǎo)體檢測(cè)+量測(cè)設(shè)備 第一大市場(chǎng)，2020年市場(chǎng)空間達(dá)21億美元。16-20年，全球半導(dǎo)體檢測(cè)+量測(cè)設(shè)備市 場(chǎng)規(guī)模由47.6億美元增長(zhǎng)到76.5億美元，四年CAGR 12.6%，中國(guó)大陸市場(chǎng)規(guī)模由 7.0億美元增長(zhǎng)至21.0億美元，四年CAGR為31.6%，增速大幅快于全球。2020年， 中國(guó)大陸半導(dǎo)體過(guò)程工藝控制設(shè)備全球占比為27%，超過(guò)中國(guó)臺(tái)灣位列全球第一。


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

2020年全球過(guò)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(guó)產(chǎn)化率低 于10%，國(guó)產(chǎn)替代空間較大。根據(jù)SEMI和VLSI Research數(shù)據(jù)，2020年，過(guò)程工藝 控制檢測(cè)設(shè)備和半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備的市場(chǎng)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(guó)招標(biāo)網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018-2021年，過(guò)程工藝 控制和半導(dǎo)體檢測(cè)兩類設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率低于10%，國(guó)產(chǎn)替代還有較大空間。 過(guò)程工藝控制中檢測(cè)、量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)份額分別為62.6%、33.5%，廣泛應(yīng)用于前道 制程和先進(jìn)封裝的各環(huán)節(jié)。根據(jù)VLSI Research劃分，全球過(guò)程工藝控制設(shè)備共包 含檢測(cè)6類、量測(cè)8類共計(jì)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(duì)量檢、檢測(cè)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(cè)量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)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(chǎng)空間引用自VLSI Research統(tǒng)計(jì)的2020年全球各檢測(cè)量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模，設(shè) 備應(yīng)用寬度以各設(shè)備在前道制程和先進(jìn)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(cè)等共計(jì)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(wú)圖形晶圓檢測(cè)、圖形晶圓檢測(cè)、關(guān)鍵尺寸量測(cè)為代表，此 類設(shè)備在半導(dǎo)體制造過(guò)程中應(yīng)用環(huán)節(jié)更多，市場(chǎng)空間相對(duì)較大，且技術(shù)壁壘相對(duì)較 低，為國(guó)產(chǎn)廠商率先替代領(lǐng)域，以中科飛測(cè)、上海睿勵(lì)等廠商為代表的本土廠商以 率先進(jìn)行布局并獲得市場(chǎng)認(rèn)可。

（2）窄應(yīng)用高壁壘：以納米圖形晶圓檢測(cè)、套刻精度量測(cè)、掩膜版檢測(cè)/量測(cè)為代 表，此類設(shè)備重點(diǎn)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(duì)制程 節(jié)點(diǎn)較為敏感。同時(shí)，通常來(lái)說(shuō)設(shè)備的最小靈敏度是生產(chǎn)工藝節(jié)點(diǎn)的0.5-1倍左右的 關(guān)系，因此納米級(jí)晶圓檢測(cè)對(duì)設(shè)備要求更高，相應(yīng)設(shè)備單價(jià)更貴，市場(chǎng)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(shí)天準(zhǔn)科 技通過(guò)并購(gòu)德國(guó)公司MueTec進(jìn)軍掩膜版、套刻精度量測(cè)領(lǐng)域。

國(guó)產(chǎn)替代邏輯繼續(xù)強(qiáng)化

從2019年到現(xiàn)在，中美貿(mào)易摩擦不斷，美國(guó)的集成電子發(fā)展一系列限制措施主要通過(guò)限制半導(dǎo)體設(shè)備來(lái)卡芯片制造的發(fā)展。因?yàn)榘雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的基石就是設(shè)備，沒(méi)有設(shè)備就無(wú)法生產(chǎn)芯片，因此國(guó)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(cè)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(shí)確保產(chǎn)品良率，可以說(shuō)貫穿晶圓制造全過(guò)程。

但是，量/檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)基本被外企壟斷，2020年KLA以52%的市場(chǎng)占比穩(wěn)居第一?；厮軰LA的成長(zhǎng)路線，擁有極高的回報(bào)趨勢(shì)，2010-2022年凈利潤(rùn)從2.12億美元增長(zhǎng)至33.22億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到25.76%。

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

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

需要指出，隨著國(guó)產(chǎn)替代邏輯繼續(xù)強(qiáng)化，上游國(guó)內(nèi)晶圓制造廠商每年的資本開(kāi)支保持在高位，量/檢測(cè)設(shè)備行業(yè)同步迎來(lái)發(fā)展窗口期。根據(jù)Omdia預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，2021-2025年本土主要晶圓制造廠商中芯國(guó)際、華虹、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)、華潤(rùn)微每年的資本開(kāi)支將繼續(xù)保持在110-130億美元，有望進(jìn)一步推動(dòng)上游半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備行業(yè)的發(fā)展。