半導體檢測與量測設備市場格局、發展趨勢及面臨的挑戰（附報告目錄）
貫穿于集成電路領域生產過程的質量控制環節進一步可分為前道檢測、中道檢測和后道測試，半導體質量控制通常也廣義地表達為檢測。其中，前道檢測主要是針對光刻、刻蝕、薄膜沉積、清洗、CMP 等每個工藝環節的質量控制的檢測；中道檢測面向先進封裝環節，主要為針對重布線結構、凸點與硅通孔等環節的質量控制；后道測試主要是利用電學對芯片進行功能和電參數測試，主要包括晶圓測試和成品測試兩個環節。
應用于前道制程和先進封裝的質量控制根據工藝可細分為檢測（Inspection）和量測（Metrology）兩大環節。檢測指在晶圓表面上或電路結構中，檢測其是否出現異質情況，如顆粒污染、表面劃傷、開短路等對芯片工藝性能具有不良影響的特征性結構缺陷；量測指對被觀測的晶圓電路上的結構尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、關鍵尺寸、刻蝕深度、表面形貌等物理性參數的量測。
1、全球半導體檢測和量測設備市場格局
全球半導體檢測和量測設備市場規模高速增長，2016 年至 2020 年全球半導體檢測與量測設備市場規模的年均復合增長率為12.6%，其中 2020 年全球市場規模達到 76.5 億美元，同比增長 20.1%。
2020 年半導體檢測和量測設備市場上，檢測設備占比為 62.6%，包括無圖形晶圓缺陷檢測設備、圖形晶圓缺陷檢測設備、掩膜檢測設備等；量測設備占比為 33.5%，包括三維形貌量測設備、薄膜膜厚量測設備、套刻精度量測設備、關鍵尺寸量測設備、掩膜量測設備等。
目前，全球半導體檢測和量測設備市場也呈現國外設備企業壟斷的格局，全球范圍內主要檢測和量測設備企業包括科磊半導體、應用材料、日立等。科磊半導體一家獨大，其在檢測與量測設備的合計市場份額占比為 50.8%，全球前五大公司合計市場份額占比超過了 82.4%，均來自美國和日本，市場集中度較高。
2、中國半導體檢測與量測設備市場格局
近五年，中國大陸半導體檢測與量測設備的市場處于高速發展期。2016 年至 2020 年中國大陸半導體檢測與量測設備市場規模的年均復合增長率為 31.6%，其中 2020 年中國大陸半導體檢測與量測設備的市場規模為 21.0 億美元，同比增長 24.3%。
2016 年至 2020 年,中國大陸半導體檢測與量測設備市場規模呈現快速增長，尤其是在 2019 年全球半導體檢測和量測設備市場較 2018 年縮減了近 3.8%的背景下，中國大陸地區半導體檢測和量測設備市場 2019 年仍然實現了 35.2%的同比增長，超過中國臺灣市場成為全球最大的半導體檢測與量測設備市場，占比為 26.5%；2020 年中國大陸半導體檢測和量測設備市場規模占全球半導體檢測和量測設備市場比例進一步提升至 27.4%。
綜上所述，2016 年至 2020 年，全球和中國大陸地區半導體設備和檢測與量測設備市場處于快速發展期，其中，中國大陸地區半導體設備市場和檢測與量測市場顯著高于全球半導體設備和檢測和量測設備市場增長。同時，中國半導體檢測與量測設備市場中，設備的國產化率較低，市場主要由幾家壟斷全球市場的國外企業占據主導地位，其中科磊半導體在中國市場的占比仍然最高，領先于所有國內外檢測和量測設備公司，并且得益于中國市場規模近年來的高速增長，科磊半導體在中國大陸市場近 5 年的銷售額復合增長率超過 35.7%，顯著高于其在全球約 13.2%的復合增長率。
相關報告：北京普華有策信息咨詢有限公司《2022-2028年半導體檢測和量測設備行業細分市場調研及投資可行性分析報告》
2020 年中國半導體檢測和量測設備市場格局情況
資料來源：普華有策
目前，國內半導體市場處于高速增長期，本土企業存在較大的國產化空間，但由于國外知名企業規模大，產品線覆蓋廣度高，品牌認可度高，導致本土企業的推廣難度較大。近年來國內企業在檢測與量測領域突破較多，受益于國內半導體產業鏈的迅速發展，該領域國產化率有望在未來幾年加速提升。
3、行業未來發展趨勢
中國大陸作為全球最大集成電路生產和消費市場，中國大陸的集成電路產業規模不斷擴大，作為全球第一大半導體設備市場，對檢測和量測設備的需求將持續快速增長。
主流半導體制程正從 28nm、14nm 向 10nm、7nm 發展，部分先進半導體制造廠商已實現 5nm 工藝的量產并開始 3nm 工藝的研發，三維 FinFET 晶體管、3D NAND 等新技術亦逐漸成為目前行業內主流技術。隨著工藝不斷進步，產品制程步驟越來越多，微觀結構逐漸復雜，生產成本呈指數級提升。為了獲取盡量高的晶圓良品率，必須嚴格控制晶圓之間、同一晶圓上的工藝一致性，因此對集成電路生產過程中的質量控制需求將越來越大。
未來檢測和量測設備需在靈敏度、準確性、穩定性、吞吐量等指標上進一步提升，保證每道工藝均落在容許的工藝窗口內，保證整條生產線平穩連續的運行。檢測和量測設備的技術提升主要體現在以下三個方面：
（1）設備檢測速度和吞吐量的提升
半導體質量控制設備是晶圓廠的主要投資支出之一，設備的性價比是其選購時的重要考慮因素。質量控制設備檢測速度和吞吐量的提升將有效降低集成電路制造廠商的平均晶圓檢測成本，從而實現降本增效。因此，檢測速度和吞吐量更高的檢測和量測設備可幫助下游客戶更好地控制企業成本，提高良品率。
（2）光學檢測技術分辨率提高
目前最先進的檢測和量測設備所使用的光源波長已包含 DUV 波段，能夠穩定地檢測到小于 14nm 的晶圓缺陷，并且能夠實現 0.003nm 的膜厚測量重復性。檢測系統光源波長下限進一步減小和波長范圍進一步拓寬是光學檢測技術發展的重要趨勢之一。此外，提高光學系統的數值孔徑也是提升光學分辨率的另一個突破方向，未來，為滿足更小關鍵尺寸的晶圓上的缺陷檢測，必須使用更短波長的光源，以及使用更大數值孔徑的光學系統，才能進一步提高光學分辨率。
（3）大數據檢測算法和軟件重要性凸顯
晶圓檢測和量測的算法專業性很強，檢測和量測設備對于檢測速度和精度要求非常高，且設備從研發到產業化的周期較長。因此，目前市場上沒有可以直接使用的軟件。業內企業均在自己的檢測和量測設備上自行研制開發算法和軟件，未來對檢測和量測設備相關算法軟件的要求會越來越高。
4、行業發展的不利因素及挑戰分析
（1）產業基礎薄弱，技術積累劣勢明顯
我國半導體產業起步較晚，在國際分工中長期處于中低端領域。國外廠商通過持續的產業并購以及長期的研發投入構筑了較強的專利壁壘，并將在較長時間內保持技術優勢。近年來，中國大陸半導體行業迅速發展，在下游需求驅動以及國家政策的支持下，半導體設備廠商亦大力投入、加快研發進度。但國內廠商與國際領先設備廠商在整體規模、研發投入、員工人數以及技術積累等各方面存在巨大差距。行業龍頭企業科磊半導體在 2018-2020 年研發投入達 21.83 億美元。高昂的研發投入是確保科磊半導體在半導體質量控制設備領域保持穩定領導地位的核心要素，使得其在最為前沿的市場領域鮮有實力相當的競爭對手。雖然國內企業在半導體質量控制設備領域已有突破，但公司規模都相對偏小，技術積累相對不足。
（2）高端技術和人才相對缺乏
半導體設備行業屬于典型技術密集型行業，技術人員的知識背景、研發能力及工藝經驗積累至關重要。同時，半導體質量控制設備行業橫跨高精密的自動化裝備和新一代信息技術，研發和生產均需使用高精度元器件，精密設備與精密器件的發展相輔相成，行業的發展也受配套行業的技術水平約束。與國外競爭對手相比，國內半導體質量控制設備行業缺乏配套的技術支持以及高端人才。近年來，我國對半導體全產業鏈的發展和相關人才培養的重視程度不斷提升，政策支持力度不斷加大。半導體設備的零部件國產化替代率已大幅提升，行業協同發展成果初顯，但半導體產業內的高端技術與高端人才仍存在缺口，行業整體仍需繼續加大研發投入。
（3）融資環境較為受限
半導體設備行業投資周期長，研發投入大，是典型的資本密集型行業。集成電路技術更新迭代迅速，隨著工藝節點的演進，技術的復雜度不斷提高，為滿足應用領域不斷改進的需求并保持技術優勢，公司需要持續進行研發投入。
目前行業內企業資金主要來源于股東投入，行業所處的融資環境仍不夠成熟。