半导体检测与量测设备市场格局、发展趋势及面临的挑战（附报告目录）
贯穿于集成电路领域生产过程的质量控制环节进一步可分为前道检测、中道检测和后道测试，半导体质量控制通常也广义地表达为检测。其中，前道检测主要是针对光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗、CMP 等每个工艺环节的质量控制的检测；中道检测面向先进封装环节，主要为针对重布线结构、凸点与硅通孔等环节的质量控制；后道测试主要是利用电学对芯片进行功能和电参数测试，主要包括晶圆测试和成品测试两个环节。
应用于前道制程和先进封装的质量控制根据工艺可细分为检测（Inspection）和量测（Metrology）两大环节。检测指在晶圆表面上或电路结构中，检测其是否出现异质情况，如颗粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；量测指对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。
1、全球半导体检测和量测设备市场格局
全球半导体检测和量测设备市场规模高速增长，2016 年至 2020 年全球半导体检测与量测设备市场规模的年均复合增长率为12.6%，其中 2020 年全球市场规模达到 76.5 亿美元，同比增长 20.1%。
2020 年半导体检测和量测设备市场上，检测设备占比为 62.6%，包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、掩膜检测设备等；量测设备占比为 33.5%，包括三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、掩膜量测设备等。
目前，全球半导体检测和量测设备市场也呈现国外设备企业垄断的格局，全球范围内主要检测和量测设备企业包括科磊半导体、应用材料、日立等。科磊半导体一家独大，其在检测与量测设备的合计市场份额占比为 50.8%，全球前五大公司合计市场份额占比超过了 82.4%，均来自美国和日本，市场集中度较高。
2、中国半导体检测与量测设备市场格局
近五年，中国大陆半导体检测与量测设备的市场处于高速发展期。2016 年至 2020 年中国大陆半导体检测与量测设备市场规模的年均复合增长率为 31.6%，其中 2020 年中国大陆半导体检测与量测设备的市场规模为 21.0 亿美元，同比增长 24.3%。
2016 年至 2020 年,中国大陆半导体检测与量测设备市场规模呈现快速增长，尤其是在 2019 年全球半导体检测和量测设备市场较 2018 年缩减了近 3.8%的背景下，中国大陆地区半导体检测和量测设备市场 2019 年仍然实现了 35.2%的同比增长，超过中国台湾市场成为全球最大的半导体检测与量测设备市场，占比为 26.5%；2020 年中国大陆半导体检测和量测设备市场规模占全球半导体检测和量测设备市场比例进一步提升至 27.4%。
综上所述，2016 年至 2020 年，全球和中国大陆地区半导体设备和检测与量测设备市场处于快速发展期，其中，中国大陆地区半导体设备市场和检测与量测市场显著高于全球半导体设备和检测和量测设备市场增长。同时，中国半导体检测与量测设备市场中，设备的国产化率较低，市场主要由几家垄断全球市场的国外企业占据主导地位，其中科磊半导体在中国市场的占比仍然最高，领先于所有国内外检测和量测设备公司，并且得益于中国市场规模近年来的高速增长，科磊半导体在中国大陆市场近 5 年的销售额复合增长率超过 35.7%，显著高于其在全球约 13.2%的复合增长率。
相关报告：北京普华有策信息咨询有限公司《2022-2028年半导体检测和量测设备行业细分市场调研及投资可行性分析报告》
2020 年中国半导体检测和量测设备市场格局情况
资料来源：普华有策
目前，国内半导体市场处于高速增长期，本土企业存在较大的国产化空间，但由于国外知名企业规模大，产品线覆盖广度高，品牌认可度高，导致本土企业的推广难度较大。近年来国内企业在检测与量测领域突破较多，受益于国内半导体产业链的迅速发展，该领域国产化率有望在未来几年加速提升。
3、行业未来发展趋势
中国大陆作为全球最大集成电路生产和消费市场，中国大陆的集成电路产业规模不断扩大，作为全球第一大半导体设备市场，对检测和量测设备的需求将持续快速增长。
主流半导体制程正从 28nm、14nm 向 10nm、7nm 发展，部分先进半导体制造厂商已实现 5nm 工艺的量产并开始 3nm 工艺的研发，三维 FinFET 晶体管、3D NAND 等新技术亦逐渐成为目前行业内主流技术。随着工艺不断进步，产品制程步骤越来越多，微观结构逐渐复杂，生产成本呈指数级提升。为了获取尽量高的晶圆良品率，必须严格控制晶圆之间、同一晶圆上的工艺一致性，因此对集成电路生产过程中的质量控制需求将越来越大。
未来检测和量测设备需在灵敏度、准确性、稳定性、吞吐量等指标上进一步提升，保证每道工艺均落在容许的工艺窗口内，保证整条生产线平稳连续的运行。检测和量测设备的技术提升主要体现在以下三个方面：
（1）设备检测速度和吞吐量的提升
半导体质量控制设备是晶圆厂的主要投资支出之一，设备的性价比是其选购时的重要考虑因素。质量控制设备检测速度和吞吐量的提升将有效降低集成电路制造厂商的平均晶圆检测成本，从而实现降本增效。因此，检测速度和吞吐量更高的检测和量测设备可帮助下游客户更好地控制企业成本，提高良品率。
（2）光学检测技术分辨率提高
目前最先进的检测和量测设备所使用的光源波长已包含 DUV 波段，能够稳定地检测到小于 14nm 的晶圆缺陷，并且能够实现 0.003nm 的膜厚测量重复性。检测系统光源波长下限进一步减小和波长范围进一步拓宽是光学检测技术发展的重要趋势之一。此外，提高光学系统的数值孔径也是提升光学分辨率的另一个突破方向，未来，为满足更小关键尺寸的晶圆上的缺陷检测，必须使用更短波长的光源，以及使用更大数值孔径的光学系统，才能进一步提高光学分辨率。
（3）大数据检测算法和软件重要性凸显
晶圆检测和量测的算法专业性很强，检测和量测设备对于检测速度和精度要求非常高，且设备从研发到产业化的周期较长。因此，目前市场上没有可以直接使用的软件。业内企业均在自己的检测和量测设备上自行研制开发算法和软件，未来对检测和量测设备相关算法软件的要求会越来越高。
4、行业发展的不利因素及挑战分析
（1）产业基础薄弱，技术积累劣势明显
我国半导体产业起步较晚，在国际分工中长期处于中低端领域。国外厂商通过持续的产业并购以及长期的研发投入构筑了较强的专利壁垒，并将在较长时间内保持技术优势。近年来，中国大陆半导体行业迅速发展，在下游需求驱动以及国家政策的支持下，半导体设备厂商亦大力投入、加快研发进度。但国内厂商与国际领先设备厂商在整体规模、研发投入、员工人数以及技术积累等各方面存在巨大差距。行业龙头企业科磊半导体在 2018-2020 年研发投入达 21.83 亿美元。高昂的研发投入是确保科磊半导体在半导体质量控制设备领域保持稳定领导地位的核心要素，使得其在最为前沿的市场领域鲜有实力相当的竞争对手。虽然国内企业在半导体质量控制设备领域已有突破，但公司规模都相对偏小，技术积累相对不足。
（2）高端技术和人才相对缺乏
半导体设备行业属于典型技术密集型行业，技术人员的知识背景、研发能力及工艺经验积累至关重要。同时，半导体质量控制设备行业横跨高精密的自动化装备和新一代信息技术，研发和生产均需使用高精度元器件，精密设备与精密器件的发展相辅相成，行业的发展也受配套行业的技术水平约束。与国外竞争对手相比，国内半导体质量控制设备行业缺乏配套的技术支持以及高端人才。近年来，我国对半导体全产业链的发展和相关人才培养的重视程度不断提升，政策支持力度不断加大。半导体设备的零部件国产化替代率已大幅提升，行业协同发展成果初显，但半导体产业内的高端技术与高端人才仍存在缺口，行业整体仍需继续加大研发投入。
（3）融资环境较为受限
半导体设备行业投资周期长，研发投入大，是典型的资本密集型行业。集成电路技术更新迭代迅速，随着工艺节点的演进，技术的复杂度不断提高，为满足应用领域不断改进的需求并保持技术优势，公司需要持续进行研发投入。
目前行业内企业资金主要来源于股东投入，行业所处的融资环境仍不够成熟。