近年，我国持续呼吁并加强对集成电路产业的扶持力度，全国各地区纷纷响应国家号召。作为国家集成电路产业四大集聚区之一，湖北省一直在高度布局该产业，之前7月中旬成立的“湖北省集成电路产业计量中心”于近期迎来了新进展。
据湖北日报报道，8月中旬，湖北省集成电路产业计量测试中心通过验收，成为全国首家省级集成电路产业计量测试中心。
湖北省集成电路产业计量测试中心由中国船舶集团第七〇九研究所筹建，通过考核验收并获批成立，成为全国第一家省级集成电路产业计量测试中心，标志着湖北省在集成电路领域计量基础能力建设走在全国前列，基础服务能力水平有了新突破。
报道引述湖北省集成电路产业计量测试中心相关负责人表示，该中心建设目的在于，找到并解决集成电路产业发展过程中核心关键参数的测量问题，解决“测不了、测不全、测不准”的痛点难点，保障集成电路产业高质量发展。
湖北省集成电路产业计量中心可为湖北省乃至中部地区光通信芯片、存储芯片、卫星导航芯片、车规级芯片提供全产业链、全寿命周期、全溯源链和前瞻性的计量测试服务，助力打造万亿级光电子信息产业。
攻关微纳米尺度下精密测量技术
在湖北省集成电路产业计量测试中心，由中国船舶七〇九所自主研发的四探针测试系统上，设备正在进行最后阶段的性能调试，对晶圆的镀膜厚度进行检测试验。
晶圆是指集成电路生产制造所用的高纯度硅晶片，是生产集成电路所用的载体，集成电路工艺生产中对晶圆的镀膜厚度最小可接近10纳米，仅为一根头发丝直径的1/6000。工艺检测设备不仅要测得出，还要测得准。
该中心计量科研工程师介绍，七〇九所自主研发的四探针测试系统用于监控半导体工艺制程中电阻率、金属薄膜厚度等参数，缩小国产四探针测试设备与进口产品在自动化程度、测试精度、测试速度等方面的差距，除支持现阶段主流6寸-12寸晶圆测试，还可兼容未来更先进的18寸晶圆，是半导体工艺生产中的重点检测设备之一。
集成电路测试的一些项目包括外观检查，常温及低温、高温等不同条件下判断元器件是否能达到正常性能参数等检测项目，该中心检测组负责人举例，手机在热得发烫的情况下，还能正常运转，就要求其中的集成电路板或者芯片事先通过严格检测。
半导体量测设备需求扩大，海外品牌主控市场
“类型多，产品精”是半导体量检测设备行业的特点。量检测设备的应用贯穿芯片制造全过程，涵盖了硅片、掩膜、晶圆、封测等多重工序，每个环节所涉及的设备均具备较高技术壁垒。随着芯片制造结构复杂化、制程线宽的不断缩小以及由二维平面结构向三维结构的转变，对半导体量检测设备的需求大幅增长，其目的主要是提高芯片制造的良率，维持产品一致性，因此也被称为芯片制造之“尺”。
半导体量检测设备市场规模约为130亿美元。根据Gartner，2020年全球前道设备中，光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备投资占比分别为27％、22％和20％，量检测设备的市场占比仅次于上述三类设备，为13％。我们假设晶圆制造Capex结构基本维持不变，则2022年全球量检测设备市场规模约为130亿美元，光学检测占据主要市场。其细分品类中，纳米图形晶圆缺陷检测、掩模版缺陷检测和关键尺寸量测设备的市场规模排名靠前。
美、日、以色列公司占据主要市场份额，中国大陆公司逐步追赶。根据VLSI Research，2020年KLA市占率为51％，应用材料（美国）、日立高新（日本）、雷泰光电（日本）、创新科技（美国）分别占12％、9％、5％和6％，CR5为83％。中国大陆公司市占率较低，约为个位数，技术上看，目前主要以先进封装或个别类别的前道量检测设备为主，且在纳米制程上仍有一定差距；客户上看，主要是以国内晶圆制造或中道制造封测厂为主；在研发投入、人才吸引、市场拓展和规模上与国际龙头仍有一定差距。
中国检测量测市场超二十亿美元，国产化率较低
（一）中国大陆为半导体检测、量测设备的第一大市场
受行业周期性和美国制裁影响，2023年中国半导体设备投资额逐渐收紧。根据semi 数据，预计2023年中国本土、外资企业半导体设备投资额为86、39亿美元，同比-53%、 -25%，主要原因系全球芯片下游的库存修正和美国对中国先进制程产品的出口管制。 过程工艺控制国产化率尚低，行业Capex下修的影响有限。中国半导体设备国产化 率仍处于相对低位，且目前国产检测、量测设备大多面对28nm以上的成熟制程环节， 半导体资本开支下修对其影响有限。 根据VLSI Research、QY Research统计，中国大陆为全球半导体检测+量测设备 第一大市场，2020年市场空间达21亿美元。16-20年，全球半导体检测+量测设备市 场规模由47.6亿美元增长到76.5亿美元，四年CAGR 12.6%，中国大陆市场规模由 7.0亿美元增长至21.0亿美元，四年CAGR为31.6%，增速大幅快于全球。2020年， 中国大陆半导体过程工艺控制设备全球占比为27%，超过中国台湾位列全球第一。
（二）设备应用于前道和先进封装各环节，国产替代空间大
2020年全球过程工艺控制设备占半导体设备投资额的11%，目前该设备国产化率低 于10%，国产替代空间较大。根据SEMI和VLSI Research数据，2020年，过程工艺 控制检测设备和半导体测试设备的市场规模分别为76.5、60.1亿美元，在半导体设 备中占据的份额为10.6%、8.4%。根据中国招标网数据，2018-2021年，过程工艺 控制和半导体检测两类设备的国产化率低于10%，国产替代还有较大空间。 过程工艺控制中检测、量测设备市场份额分别为62.6%、33.5%，广泛应用于前道 制程和先进封装的各环节。根据VLSI Research划分，全球过程工艺控制设备共包 含检测6类、量测8类共计14小类。从半导体主要工艺环节看，光刻、刻蚀、离子注 入、CMP等环节对量检、检测设备需求量较大。
（三）本土企业率先布局高应用宽度、低技术壁垒领域
根据各检测量测设备市场空间、设备应用宽度、设备难度壁垒构建技术矩阵图，其 中市场空间引用自VLSI Research统计的2020年全球各检测量测设备市场规模，设 备应用宽度以各设备在前道制程和先进封装领域所涉及的环节总数表示，设备难度 壁垒以各设备在科磊半导体、中科飞测等共计14家海内外设备公司产品线中的被覆 盖程度表示。结论如下:
（1）宽应用低壁垒：以无图形晶圆检测、图形晶圆检测、关键尺寸量测为代表，此 类设备在半导体制造过程中应用环节更多，市场空间相对较大，且技术壁垒相对较 低，为国产厂商率先替代领域，以中科飞测、上海睿励等厂商为代表的本土厂商以 率先进行布局并获得市场认可。
（2）窄应用高壁垒：以纳米图形晶圆检测、套刻精度量测、掩膜版检测/量测为代 表，此类设备重点应用于光刻等晶圆制造核心环节，且深度参与光刻工艺，对制程 节点较为敏感。同时，通常来说设备的最小灵敏度是生产工艺节点的0.5-1倍左右的 关系，因此纳米级晶圆检测对设备要求更高，相应设备单价更贵，市场空间更大。 此类设备提供商以科磊半导体、应用材料、阿斯麦尔等海外厂商为主，同时天准科 技通过并购德国公司MueTec进军掩膜版、套刻精度量测领域。
国产替代逻辑继续强化
从2019年到现在，中美贸易摩擦不断，美国的集成电子发展一系列限制措施主要通过限制半导体设备来卡芯片制造的发展。因为半导体产业链中最核心的基石就是设备，没有设备就无法生产芯片，因此国内半导体产业受到政策大力扶持。
在诸多半导体设备中，量/检测设备是半导体生产各制程中的必备环节，能够保证生产线量产的同时确保产品良率，可以说贯穿晶圆制造全过程。
但是，量/检测设备市场基本被外企垄断，2020年KLA以52%的市场占比稳居第一。回溯KLA的成长路线，拥有极高的回报趋势，2010-2022年净利润从2.12亿美元增长至33.22亿美元，年复合增长率达到25.76%。
KLA能够稳坐行业寡头，原因就在于量/检测设备行业的技术壁垒极高，这也导致国产化率极低，目前国内量/检测设备的生产厂家没有一家能够实现过程工艺的全覆盖。精测电子属于国内半导体量/检测设备的龙头企业，是覆盖前道制程的量/检测设备最多的企业之一。
从行业细分来看，纳米图形晶圆缺陷检测设备的市场规模最大，可达18.9亿美元，目前精测电子已实现量产，同时中科飞测也在研发阶段；关键尺寸量测设备仅精测电子一家可投入使用，目前设备市场规模可达16亿美元；晶圆介质薄膜量测设备方面，虽然精测电子、中科飞测、上海睿励均实现量产，但整体市场放量不足，当前市场规模为2.3亿美元。
需要指出，随着国产替代逻辑继续强化，上游国内晶圆制造厂商每年的资本开支保持在高位，量/检测设备行业同步迎来发展窗口期。根据Omdia预测数据，2021-2025年本土主要晶圆制造厂商中芯国际、华虹、长江存储、长鑫存储、华润微每年的资本开支将继续保持在110-130亿美元，有望进一步推动上游半导体检测设备行业的发展。
文章来源： 投资者网，券商研报精选，未来智库，汉新闻，全球半导体观察
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来源：贤集网
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