请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 检测设备系列之一:半导体缺陷检测 谁有机会成为中国的科磊？ 主要观点: 检测设备是大家关注但是在划分上通常并不清晰的一类设备。 我们接下来的一系列报告希望能够深度挖掘检测设备的技术内 核以及在不同行业中的不同应用。 半导体行业是首要分析的下游之一。大家口中的“半导体检测 设备”可以进一步具体分为：狭义的检测（主要是 Defect Inspection ）、 测量（Metrology）以及测试（Test ）。 除去这 三种工艺制程相关的“检测”设备外，在设计验证阶段还有第 三方检测公司，主要做芯片的失效分析等。 本篇主要讨论的是狭义上的“检测” 。 粗略估算，2020 年全球前道狭义检测设备约40亿 美金左右。通常半导体前道检测和测量设备会放在一起进行 讨论。根据 SEMI数据，狭义检测+测量设备约占半导体设备投 资比例的 11%，据此，2020 年狭义检测+测量设备全球约 65 亿 美元，国内约 16 亿美元，其中狭义检测设备约占狭义检测+量 测设备 2/3左右，即全球和国内分别约为 43、11亿美元。 半导体检测设备市场格局：KLA是全球绝对王者， 占比过半。2018年SEMI数据讲前道的检测测量放在一起统 计，KLA 在前道的检测和测量市场中占比过半、稳居行业第 一，堪称半导体检测设备领域王者，且在所有半导体设备企业 中排名第五；其次是应用材料和日立，二者市占率均超过 10%，前三市占率合计达到 75%。 国内检测设备格局：国内半导体检测设备领域，相关 企业目前实行自主研发与并购并举的方式进行布局，在相当细 分领域已取得较大进展，国内重点布局企业有赛腾股份、上海 睿励、中科飞测等。 投资建议：重点推荐赛腾股份，公司 2019 年完成收购 日本 Optima 株式会社 67.53%股权，并拟增资提高至约 74.25% 股权，由此进入半导体晶圆检查设备领域。其他收益标的或公 司包括：上海睿励（中微公司拟入股） 、中科飞测等。 风险提示：1）半导体设备行业波动；2）相关企业研发进度 低于预期。 评级及分析师信息 Table_IndustryRank 行业评级： 推荐 Table_Pic 行业走势图 分析师：刘菁 邮箱：liujing2hx168 SAC NO：S1120519110001 分析师：俞能飞 邮箱：yunfhx168 SAC NO：S1120519120002 联系人：田仁秀 邮箱：tianrxhx168 联系人：李思扬 邮箱：lisy3hx168 盈利预测与估值 重点公司 股票 股票 收盘价 投资 EPS(元) P/E 代码 名称 （元） 评级 2018A 2019E 2020E 2021E 2018A 2019E 2020E 2021E 603283 赛腾股份 54.78 买入 0.71 0.85 1.24 1.67 77.15 64.45 44.18 32.80 资料来源：Wind，华西证券研究所 0% 6% 11% 17% 22% 28% 2019/02 2019/05 2019/08 2019/11 2020/02 专用设备 沪深300 证券研究报告|行业深度研究报告 仅供机构投资者使用 Table_Date 2020年 02月 24 日 华西证券版权所有发送给杭州同花顺数据开发有限公司 p1 70561 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报 告尾部的 重要法律声明 2 19626187/21/20190228 16:59 正文目录 1. 前道检测设备 vs 测量设备 vs 后道测试设备 . 1.1. 半导体检测设备的环节位置 . 1.2. 2020年检测全球约 43亿美元，国内约 11 亿美元 . 2. 国内企业自主研发与并购并举，立志解决卡脖子环节. 2.1. 赛腾股份收购日企 Optima 切入晶圆缺陷检测设备 . 2.2. 上海睿励/中微公司中微拟入股睿励，强强联合. 2.3. 中科飞测背靠中科院，强势崛起，已进入国内大厂 . 3. 附录：KLA检测王者，占比过半 . 3.1. 半导体检测设备王者 KLA 排名全球半导体设备企业第五. 3.2. 科磊是谁？全球半导体检测设备王者 . 3.3. 科磊为何能占据半导体检测设备的半壁江山？ . 4. 风险提示 . 图目录 图 1 广义“检测”覆盖了半导体整个设计、生产制造和封测环节 . 图 2 半导体检测&测量&测试设备在半导体生产制造整个过程中的应用 . 图 3 半导体中道“检”vs“量”的主要设备细分市场 . 图 4 近年赛腾股份收入快速增长，偶有波动（左轴为营业收入，万元；右轴为同比增速，%） . 图 5 近年赛腾股份净利润有波动（左轴为归母净利润，万元；右轴为同比增速，%） . 图 6 上海睿励主要产品系列（检测+测量） . 图 7 KLA第一款产品 KLA RAPID 100，大幅提高检测效率、获得产业好评 . 图 8 1990-1997年公司收入规模实现跨越式发展（百万美元） . 图 9 1990-1997年公司股价涨幅近 50 倍（元） . 图 10 1998-2008年公司收入规模有所波动（百万美元） . 图 11 1998-2008年股价处于横盘（元） . 图 12 2009-2019年 KLA收入及利润在波动中成长（百万美元） . 图 13 深耕中国市场，KLA股价再次腾飞（元） . 表目录 表 1 半导体缺陷检测项目在中道晶圆制程的应用及相关重点公司 . 表 2 2020 年全球半导体设备市场将恢复增长，国内将成为全球之最（单位：亿美元） . 表 3 预计 2020年中国大陆半导体检测量测市场空间约为 16 亿美元 . 表 4 Optima 主要财务数据 . 表 5 上海睿励主要财务数据（万元） . 表 6 中微入股前，上海睿励持股情况 . 表 7 中科飞测主要产品系列（检测+量测） . 表 8 全球部分重要半导体设备公司主要财务数据对比，科磊位居前五（单位：亿人民币） . 表 9 全球主要检量测设备企业市占率，KLA占比过半 . 表 10 半导体检测设备领域，科磊半导体占据半壁江山 . 表 11 科磊半导体在发展过程中通过并购获取大量先进技术 . 表 12 KLA可以在研发、试产和量产阶段均提供管控服务 . 华西证券版权所有发送给杭州同花顺数据开发有限公司 p2 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报 告尾部的 重要法律声明 3 19626187/21/20190228 16:59 不同于市场的观点 “半导体检测设备”中的“检测”是一个广义的感念。都称之为“检测”的设备 又可以进一步具体分为：狭义的检测（主要是 Defect Inspection & review） 、测量 （Metrology）以及测试（Test） 。除去这三种工艺制程相关的“检测”设备外，在设 计验证阶段还有第三方检测公司，主要做芯片的失效分析。 四种设备都会含有“检测”或者“测试”的字眼，对产业不了解的情况下可能会 有所混淆。本系列报告将逐个拆解研究。 “检”：狭义检测（主要是Defect Inspection）本篇重点。 “量”：测量（Metrology） ，也叫量测。测量=量测。 “试”：测试（test ）。 下表综述了半导体行业广义检测设备的分布情况。用不同颜色标注了狭义检测、 量测和测试的工艺应用场合。我们未来的系列报告中将会一一展开。 图1 广义“检测”覆盖了半导体整个设计、生产制造和封测环节 资料来源：华西证券研究所整理 在半导体的实际制程中，大家一般是根据晶圆生产、晶圆制造、晶圆封测这样的 环节来研究，我们之所以把设备按照功能或者目的来分，是因为设备厂家是按照目的 来深耕各自领域的。 另外，检测设备在其他一些行业中或在不同的语境下还存在着其他的分类方法： 比如尺寸检测，性能检测，逻辑检测，外观检测等等。我们也将在以后的系列报告中 予以拆解。 本篇作为系列报告第一篇，将着重梳理半导体缺陷检测设备市场格局、重点企 业等。 切 磨 抛 离子注入 扩散 镀膜 抛光 刻蚀 曝光 清洗 第三方 surface scan CP测 试 wafer-sites F T测 试 掩模版检测 套准测量 中道：晶圆制造 前道：晶圆生产 设计验证 后道： 晶圆封测 相关公司 检测 量测 测试 第三方检测 胜科纳米 苏试试验 聚跃电子 纳瑞科技 无图形缺陷检测 有图形缺陷检测 关键尺寸 KLA 中科飞测 optima AMAT KLA Hitachi 汉微科 Laser-Tec NANO 睿励，中科飞测，o p t i m a 泰瑞达 爱德万 东晶电子 东京精密 华峰测控 长川科技 精测电子 review SEM E-Beam 膜厚 四探针电阻 膜应力 参杂浓度 华西证券版权所有发送给杭州同花顺数据开发有限公司 p3 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报 告尾部的 重要法律声明 4 19626187/21/20190228 16:59 1.前道检测设备 vs 测量设备 vs后道测试设备 1.1.半导体检测设备的环节位置 检测在集成电路的硅片、生产制造和封测领域均有广泛的应用，具体来看硅片环 节的颗粒、划痕检测等；生产制造过程中的缺陷检测&复查等；封测环节的残留、沾 污等等。 图2 半导体检测&测量&测试设备在半导体生产制造整个过程中的应用 资料来源：上海睿励，华西证券研究所 半导体行业从工艺制程上来分，分为前道（晶圆生产） ，中道（晶圆制造） ，后道 （晶圆封装测试） 。检测设备贯穿其中。前道和后道的较少，中道检测较多。 华西证券版权所有发送给杭州同花顺数据开发有限公司 p4 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报 告尾部的 重要法律声明 5 19626187/21/20190228 16:59 图3 半导体中道“检”vs“量”的主要设备细分市场 资料来源：上海睿励，华西证券研究所 前道工艺晶圆生产，工艺分为切，磨，抛。抛光之后检测。 中道工艺晶圆制造，检测项目较多，工艺环节几乎完全遍历。 后道工艺封装测试，检测项目较少。 表1 半导体缺陷检测项目在中道晶圆制程的应用及相关重点公司 资料来源：上海睿励，华西证券研究所 1.2.2020年检测全球约43 亿美元，国内约11 亿美元 2018 年全球半导体设备销售创下历史新高，根据今年 4 月国际半导体产业协会 （SEMI）发布的报告信息，2018 年全球半导体制造设备销售总金额达 645 亿美元， 较 2017 年 566.2 亿美元同比增长 14%。同时中国大陆首度跃升为第二大设备市场， 同比增长 59%达到 131.1亿美元。 但至 2019 年半导体设备市场迎来负增长，根据 SEMI 数据，2019 年一、二季度 全球半导体设备销售额分别为 137.9 亿、133.1 亿美元，二季度同比下滑 20%、环比 检测项目 离子注入 扩散 镀膜 抛光 刻蚀 曝光 清洗 无图形缺陷检测 (AMAT,KLA) 有图形缺陷检测 (KLA,AMAT) Review SEM (AMAT ,Hitachi) E-Beam （AMAT,汉微科） Mask inspection （KLA, Laser-Tec） 华西证券版权所有发送给杭州同花顺数据开发有限公司 p5 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报 告尾部的 重要法律声明 6 19626187/21/20190228 16:59 下滑 3%。在此情况下，SEMI 年中设备预测报告指出，2019 年全球销售额将从去年高 点的 645 亿美元降至 527 亿美元，降幅达到 18.4%，而中国台湾将逆市增长 21%达到 123.1亿美元，超越韩国成为全球之最。 2020年，SEMI预测全球半导体设备市场有望在 memory支出和中国大陆新的项目 推动下恢复增长，增幅 11.6%达到 588 亿美元，其中中国大陆市场将增长 24%达到 145亿美元，超越韩国成为全球最大的半导体设备市场。 表 2 2020年全球半导体设备市场将恢复增长，国内将成为全球之最（单位：亿美元） 2016 年 2017 年 2018 年 2019 年( E ) 2020 年( E ) 韩国 7 6.9 17 9.5 17 7 .1 92.2 117 .5 中国大 陆 64 .6 82.3 131.1 116.9 14 5 中国台 湾 122.3 114 .9 101.7 123.1 115.5 日本 4 6.3 64 .9 94 .7 61.4 89.6 北美 4 4 . 9 55.9 58.3 63.2 51.9 欧洲 21.8 36.7 4 2.2 37 .9 33.6 其它地 区 35.5 32 4 0. 4 32.2 34 .7 总计 4 12.3 566.2 64 5.5 526.9 587 .8 资料来源：SEMI，华西证券研究所 根据 SEMI 数据，2018 年半导体检测&量测设备约占半导体设备投资总额的 11%， 我们在此基础上对我国半导体检量测设备市场空间进行测算，则预计 2020 年全球检 测&测量市场空间约为 64.7 亿美元、中国大陆该市场规模约为 16 亿美元。同时我们 判断，在检测&量测设备中，缺陷检测与量测部分占比分别约为 2/3、1/3，则相应 2020 年全球半导体缺陷检测、量测设备的市场规模约为 43.1、21.6 亿美元，国内两 者分别为 10.7、5.3亿美元。 表 3 预计2020年中国大陆半导体检测量测市场空间约为16亿美元 2016年 2017 年 2018年 2019 年(E) 2020年(E) 检测量测设备占半导体设备总投资占比 11% 11% 11% 11% 11% 量测设备在检量测设备中占比 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 缺陷检测设备在检量测设备中占比 2/3 2/3 2/3 2/3 2/3 全球半导体设备市场 412.3 566.2 645.5 526.9 587.8 全球检测量测设备市场空间 45.4 62.3 71.0 58.0 64.7 全球量测设备市场空间 15.1 20.8 23.7 19.3 21.6 全球缺陷检测设备市场空间 30.2 41.5 47.3 38.6 43.1 中国大陆半导体设备市场 64.6 82.3 131.1 116.9 145 中国大陆检测量测设备市场空间 7.1 9.1 14.4 12.9 16.0 中国大陆量测市场空间 2.4 3.0 4.8 4.3 5.3 中国大陆缺陷检测设备设备市场空间 4.7 6.0 9.6 8.6 10.6 资料来源：SEMI，华西证券研究所 华西证券版权所有发送给杭州同花顺数据开发有限公司 p6 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报 告尾部的 重要法律声明 7 19626187/21/20190228 16:59 2.国内企业自主研发与并购并举，立志解决卡脖子环节 目前从整体上看，国内半导体设备企业技术与国外顶级公司差距较大、且在多处 核心环节上短期突破的难度较大，但我国半导体产业发展快速，国家大基金也在不断 投入相关企业进行布局，进口替代势在必行。国内企业目前实行自主研发与并购并举 的方式进行布局，在相当细分领域已取得较大进展，具体到检测设备环节，国内重点 布局企业有赛腾股份、上海睿励/中微公司、中科飞测等。 2.1.赛腾股份收购日企Optima切入晶圆缺陷检测设备 2019年10月赛腾股份以现金方式购买 Kemet Japan株式会社持有的日本 Optima 株式会社 67.53%股权，股权收购价款 270,105.99 万日元（约合人民币 16395 万元） ， 并拟对 Optima 株式会社进行增资,增资金额 120,000 万日元（约合人民币 7284 万 元）,总计投资金额 390,105.99 万日元（折合人民币约 23679 万元） ，在增资、转让 （转让 1%股份给亚洲日升，后者为公司提供交易相关咨询服务并协助公司完成谈判、 交割等工作）后公司将持有 Optima约 74.25%股权。 Optima 株式会社主要从事半导体晶圆检查设备和曝光设备的开发、制造、销售 以及服务业务，与公司同属于自动化设备研发制造行业，能够与公司实现产业协同， 拓宽公司智能制造产品链，并将公司产品线向高端半导体检测设备领域进一步延伸， 提高公司技术含量和客户储备。 表4 Optima主要财务数据 项目 2018年度 2019年 1-3 月 总资产（万元） 21616.96 23044.88 净资产（万元） 4228.44 4626.78 营业收入（万元） 17875.59 4816.24 净利润（万元） 3070.55 398.35 资料来源：赛腾股份公告，华西证券研究所 华西证券版权所有发送给杭州同花顺数据开发有限公司 p7 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报 告尾部的 重要法律声明 8 19626187/21/20190228 16:59 图4 近年赛腾股份收入快速增长，偶有波动（左轴 为营业收入，万元；右轴为同比增速，%） 图 5 近年赛腾股份净利润有波动（左轴为归母净利 润，万元；右轴为同比增速，%） 资料来源：Wind，华西证券研究所 资料来源：Wind，华西证券研究所 2.2.上海睿励/中微公司中微拟入股睿励，强强联合 睿励科学仪器于 2005 年成立，致力于研发、生产和销售具有自主知识产权的集 成电路生产制造工艺装备产业中的工艺检测设备，是国内领先的集成电路工艺检测设 备供应商。 2019 年 8 月 22 日，中微公司公告基于经营战略发展考虑，拟对睿励科学仪器投 资 1375 万元，本次投资完成后，中微公司将持股 10.41%。根据中微公司公告，上海 睿励自主研发的 12英寸光学测量设备 TFX3000系列产品，已应用在 28纳米芯片生产 线并在进行 14 纳米工艺验证，在 3D 存储芯片上达到 64 层的检测能力；产品目前已 成功进入世界领先芯片客户 3D 闪存芯片生产线，并取得 7 台次重复订单，是目前进 入该国际领先芯片生产企业唯一的国产集成电路设备产品。上海睿励的产品还进入国 内多家领先芯片生产企业生产线，其产品和技术能力已获得业界的认可。此外，上海 睿励应用于 LED蓝宝石衬底图形检测的自动光学检测设备，也已成功进入众多客户国 内LED外延芯片生产线。 表 5 上海睿励主要财务数据（万元） 序号 科目 2018年末/2018 年度（经审计） 2019年 6月 30 日/2019 年上半年度（未经审计） 1 资产总额 19,207.07 18,505.05 2 负债总额 18,965.75 20,153.70 3 资产净额 241.3205 -1,648.65 4 营业收入 2,733.02 80.4506 5 净利润 -4,037.23 -1,889.97 6 扣除非经常性损益后的净 利润（未经审计） -2,940.80 -1,889.97 资料来源：中微公司公告，华西证券研究所 上海睿励其实与中微公司的关系比较紧密，二者第一大股东都是上海创业投资有 限公司，同时在人事方面也有不少交集，如双方公司都有的董事沈伟国、朱民等。 11,125.98 38,066.81 48,894.77 40,302.26 68,317.54 90,438.64 74,853.51 242.14 28.44 -17.57 69.51 32.38 16.01 (50) 0 50 100 150 200 250 300 0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 营业总收入 同比(%) 2,332.19 13,287.00 12,704.65 4,804.87 9,566.91 12,103.81 9,040.83 469.72 -4.38 -62.18 99.11 26.52 19.59 -100.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 0.00 2,000.00 4,000.00 6,000.00 8,000.00 10,000.00 12,000.00 14,000.00 归母净利润 同比(%) 华西证券版权所有发送给杭州同花顺数据开发有限公司 p8 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报 告尾部的 重要法律声明 9 19626187/21/20190228 16:59 表 6 中微入股前，上海睿励持股情况 股东名称 出资额（万元） 持股比例 上海创业投资有限公司 1,816.85 15.35% 上海张江科技创业投资有限公司 1,721.23 14.55% 上海光通信有限公司 1,673.42 14.14% 光达科技公司 1,458.26 12.32% 上海国盛(集团)有限公司 1,434.36 12.12% 上海浦东新兴产业投资有限公司 1,434.36 12.12% 上海盈赢微电子技术有限公司 1,338.73 11.31% 盈富泰克创业投资有限公司 717.18 6.06% 上海张江火炬创业投资有限公司 239.06 2.02% 合计 11,833.44 100% 资料来源：中微公司公告，华西证券研究所 华西证券版权所有发送给杭州同花顺数据开发有限公司 p9 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报 告尾部的 重要法律声明 10 19626187/21/20190228 16:59 图6 上海睿励主要产品系列（检测+测量） 资料来源：睿励官网，华西证券研究所 设备名称 介绍 图示 TFX3000-300mm 全自动光学膜厚 测量系统 TFX3000-300mm全自动精密薄膜测量系统是睿励科学 仪器（上海）有限公司自主研发和生产的具有完全自 主知识产权的集成电路生产线工艺检测设备。本产品 的应用范围包括刻蚀（Etch）、化学气相沉积 （CVD）、光刻（Photolithography）和化学机械抛 光（CMP）等工艺段的测量，能准确的确定半导体制 造工艺中的各种薄膜参数和细微变化（如膜厚、折射 率、应力等）。 TFX3000 OCD- 300mm全自动光 学关键尺寸和形 貌测量系统 TFX3000 OCD是睿励科学仪器（上海）有限公司自主 创新开发，具有自主知识产权的集成电路生产线 300mm硅片全自动光学关键尺寸（OCD）和形貌测量系 统。其在TFX3000系统基础上集成光学关键尺寸测量 模块，除具有300mm全自动光学膜厚测量能力外，还 可以进行显影后检查（ADI）、刻蚀后检查（AEI）等 多种工艺段的二维或三维样品的线宽、侧壁角度 （SWA）、高度/深度等关键尺寸（CD）特征或整体形 貌测量。可测量二维多晶硅栅极刻蚀（PO）、隔离槽 （STI）、隔离层（Spacer）、双重曝光（Double Patterning）或三维连接孔（VIA）、鳍式场效应晶 体管（FinFET）、闪存（NAND）等多种样品。具有高 速、准确和非破坏性等特点。 镓液态离子源 液态离子源是由一枚场发射针尖和其上覆盖的液态金 属所组成的，在足够的高压电场作用下，由于场蒸发 和离子化的作用而发射出一束金属离子束。离子源上 所附带的液态金属储备可以保证提供一束稳定的离子 流和一段相当长的发射周期。 FSD100e-专为 LED市场开发生 产的自动光学检 测设备 FSD100e是睿励微电子设备(上海)有限公司专为LED市 场开发生产的自动光学检测设备（AOI），适用于蓝 宝石衬底、图形衬底、外延片和芯片等各种工艺。该 系统具有高分辨率、高速、高性价比的特点，并能根 据检测结果进行自动分拣。既能为LED生产厂商提高 生产效率，又可为进行全面良率管理提供数据。 FSD100e正在市场上推广，已受到客户的肯定和好评 。 FSD200 µ-自动 宏观缺陷检测系 统，适用于 200mm硅片 睿励微电子设备(上海)有限公司生产的自动宏观缺陷 检测系统（FSD200u），具有快速，准确，可靠和低 成本等优点，可用于工艺及产品质量检测，从而提高 硅片制造的良率和品质。 系统特性 FSD200u适用于150mm至200mm硅片，两系统均可用于 有图案及无图案硅片(Patterned and Un-patterned Wafers)。 可用于硅片进厂(IQC)和出厂的检验(OQC) 、化学机 械抛光（CMP）、光刻(Photolithography）、刻蚀 （Etch）、薄膜(Thin Film) 、硅穿孔 (TSV) 集成 封装等工艺，检测出各个工艺过程里关键的缺陷。 可高速扫描硅片的全表面，自动存储硅片全景图像、 缺陷分类，和输出缺陷检测结果。 大量减低工程判断耗费时间，强化工艺监控 (SPC)， 并结合硅片成品管理(Ink-out)。 FSD300-自动宏 观缺陷检测系 统，适用于 300mm硅片 睿励微电子设备(上海)有限公司生产的自动宏观缺陷 检测系统（FSD300），具有快速，准确，可靠和低成 本等优点，可用于工艺及产品质量检测，从而提高硅 片制造的良率和品质。 系统特性 FSD300适用于300mm硅片，两系统均可用于有图案及 无图案硅片(Patterned and Un-patterned Wafers) 。 可用于硅片进厂(IQC)和出厂的检验(OQC) 、化学机 械抛光（CMP）、光刻(Photolithography）、刻蚀 （Etch）、薄膜(Thin Film) 、硅穿孔 (TSV) 集成 封装等工艺，检测出各个工艺过程里关键的缺陷。