半导体设备专题报告系列一：半导体工艺控制设备，芯片良率关键，国产化率不足5%，替代空间大

研究要点：本报告详细拆分了半导体工艺控制设备市场各细分品类应用场景与市场规模，且将产业应用中的主流型号设备与对应国产设备型号进行了对比，以分析国产设备与海外设备的差距。此外，报告还复盘了全球龙头KLA的发展历程，解析全球二三线厂商的核心竞争优势；同时对比目前主要国产厂商的研发与产品布局进展以及体量规模，验证得出结论：半导体工艺控制设备作为芯片制造良率的关键，且作为行业重要“卡脖子”环节，目前国产化率仍不足5%，各国产设备厂商均处于各自突破的早期成长阶段，未来成长空间巨大。

半导体工艺控制设备：工艺良率关键，对芯片制造至关重要

半导体工艺控制设备主要两大应用场景，一是用于前道晶圆制造光刻/刻蚀/沉积/CMP等工艺环节的质量控制；二是用于中道先进封装重布线/凸点/硅通孔等工艺环节的质量控制。集成电路工艺节点每微缩一代，工艺中产生的致命缺陷就会增加50%,因此每一道工序的良品率都非常重要；且随着制程节点微缩，工艺控制设备的需求也将倍增。目前，产业应用中的半导体工艺控制设备75%都基于光学检测技术，19%基于电子束检测技术。

(相关资料图)

市场结构：缺陷检测设备占比62.6%，量测设备占比33.5%

工艺应用上看，半导体工艺控制设备分为“缺陷检测”和“量测”两大类：缺陷检测设备市场占比62.6%，包括掩模版缺陷检测/无图形缺陷检测/图形缺陷检测/电子束缺陷检测等，其中光学明场缺陷检测设备壁垒高、应用广，产业主流设备为KLA的39xx/29xx系列和AMAT的UVision系列，目前国产厂商上海精测已实现明场设备的首台套出货；量测设备市场占比33.5%，包括光学关键尺寸（OCD）/电子束关键尺寸测量（CD-SEM）/套刻误差测量/晶圆形貌测量/膜厚测量等，其中关键尺寸和套刻误差测量需求较大。

市场空间：半导体设备第四大赛道，全球百亿美元空间

在前道晶圆厂设备支出中，工艺控制设备占比近11%，是除光刻/刻蚀/薄膜沉积以外的第四大赛道。根据Gartner数据，2022年全球半导体工艺控制设备市场规模达135亿美元，2023年受行业周期影响需求有所放缓，预计2024年将继续重回高位，达到110亿美元以上量级。国内需求上看，内资在建12寸晶圆制造产线预计合计将带来90亿美元工艺控制设备需求，预计将继续支撑2023年起3-4年高需求。

竞争格局：美国KLA独占半壁江山，二线厂商各有特色

全球龙头KLA从光掩模版检测和膜厚测量起家，一路兼并收购实现90%以上产品覆盖率，2022年其半导体工艺控制系统收入规模70.8亿美元，同比增长36%，对应全球市占率52.4%。其他主要国际厂商中，AMAT布局明场/掩模版缺陷检测及电子束技术，在电子束检测市场占据近50%份额；ASML围绕光刻布局套刻误差和电子束量检测，2022年市占率5%；OntoInnovation布局也相对全面，2022年市占6.2%；日本厂商Lasertec在EUV掩模版缺陷检测领域具备绝对优势；以色列厂商新星测量（Nova）专注量测板块；Camtek则重点发力先进封装端工艺控制。

国产进展：国产厂商各自突破，国产化率不足5%

国产厂商中，中科飞测/上海精测/睿励仪器2022年营收分别为5.1/1.65/0.72亿元，合计营收仅7.5亿元，相较2022年中国大陆35亿美元的市场规模，半导体工艺控制设备的国产化率不足5%，替代空间巨大。近年来，国产半导体工艺设备公司均基于自身技术优势布局相关产品线，进展显著，从各自覆盖产品市场空间上看，中科飞测/上海精测/睿励仪器/东方晶源/上海微电子各自的SAM比例分别为27.2%/51.5%/20%/13.9%/6.3%，中科飞测设备放量相对较快，而精测电子覆盖品类相对更广。

投资建议：

建议关注核心国产半导体工艺控制设备厂商：

1)精测电子：77.3%控股上海精测，覆盖产品SAM比例51.5%，国产量产覆盖相对最广

2)中科飞测：覆盖产品SAM比例27.2%，2022年营收5.1亿元，国产放量相对最快

3)中微公司：34.75%持股睿励仪器，投资布局前道量检测设备，再增新成长曲线

风险提示：设备验证和国产化推进不及预期；下游晶圆厂扩产及招标不及预期；中美科技博弈影响上游供应链；市场空间/市占率等测算基于我们所做的关键参数假设可能存在误差。

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