半导体量检测设备迎国产替代最佳机遇

（报告出品方/作者东吴证券，周尔双、黄瑞连）

一、晶圆厂逆周期大规模扩产，半导体设备需求维持高位

大陆晶圆厂逆周期扩产，半导体设备需求维持高位

相较半导体设计、封测环节，晶圆制造是中国大陆当前半导体行业短板，自主可控驱动本土晶圆厂逆周期大规模扩产。据SEMI数据，2021-2022年全球新增晶圆厂29座中，中国大陆新增8座，占比达到27.59%。然而，中国大陆市场晶圆产能缺口依旧较大，2021年底晶圆全球产能占比仅为16%（包含台积电、海力士、三星等外资企业在本土的晶圆产能），远低于半导体销售额全球占比（2021年约35%）。在自主可控驱动下，本土晶圆厂具备较强逆周期扩产诉求。

在半导体行业下行周期中，2022年8月26日，中芯国际拟在天津投资75亿美元建设12英寸晶圆代工生产线项目，工艺节点为28-180nm，规划产能为10万片/月。此外，中芯国际拟将2022年资本开支计划从320.5亿元上调到456.0亿元，均进一步验证逆周期扩产需求。

美国制裁升级影响可控，看好设备端国产替代加速

10月7日，美国对中国半导体产业制裁升级，引发市场恐慌，核心体现在1）对128层及以上3D NAND芯片、18nm半间距及以下DRAM内存芯片、14nm以下逻辑芯片相关设备进一步管控。考虑到本土28nm以下逻辑芯片扩产需求较少，市场担忧主要聚焦在2024 年后存储扩产预期。 2）在没有获得美国政府许可情况下，美国国籍公民禁止在中国从事芯片开发或制造工作，包括美国设备的售后服务人员，引发市场对于本土半导体设备企业美籍高管&技术人员担忧。

展望未来，我们认为市场对于本次制裁升级应该更加理智看待，2024年以后行业预期不必过分悲观。具体来讲，我们认为本次制裁升级对半导体设备行业的影响整体可控

1）短期来看，我们认为2022-2023年存储的扩产影响不大，对相关设备公司业绩的影响较小 ，2022Q4和2023年业绩受制裁影响不大。

2）中长期来看，2024年以后存储及14nm或以下制程扩产虽有一定不确定性，但我们认为随着美国对中国半导体产业持续打压，会加速半导体产业国产替代。参照2017年以来中国半导体设备企业的长足进步，收入端实现数倍增长，技术层面上也在128L 3D NAND、18nm DRAM 领域已有一定储备。2024年后本土半导体设备企业在128L 3D NAND、18nm DRAM是否可以实现突破，我们应该持有更加乐观的态度，看好制裁升级背景下加速设备国产替代进程。

二、量/检测设备价值量占比排第四，2023年市场规模超300亿元

量/检测技术壁垒较高，设备细分种类众多

量/检测是半导体制造重要的质量检查工艺，涉及膜厚、折射率、膜应力等参数测量，以及各类表面缺陷检测等，对硅片厂/晶圆厂保障产品良率、产品一致性、降低成本等至关重要。

根据应用场景的不同，量/检测设备主要分为量测、 检测两大类，其中检测设备占比高达63%。1）检测设备主要用于检测晶圆结构中是否出现异质情况， 如颗粒污染、表面划伤、开短路等特征性结构缺陷； 2）量测设备指对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出量化描述，如薄膜厚度、关键尺寸、 刻蚀深度、表面形貌等物理参数的测量。

价值量占比排第四，2023年本土市场规模超300亿元

量/检测设备在半导体设备中价值量占比较高，2019年销售额占比达到11%，仅次于三大核心设备（薄膜沉积、光刻和刻蚀），排名第四，明显高于清洗、涂胶显影、CMP等环节。 细分设备类别来看，2020年各类缺陷检测类设备占据量/检测设备近六成市场份额，其中纳米图形晶圆缺陷检测设备、掩模版缺陷检测设备、无图形缺陷检测设备、图形缺陷检测设备价值量占比分别达到24.7%、11.3%、9.7%和6.3%。此外，关键尺寸量测设备也是前道量/ 检测设备重要组成部分，2020年价值量占比达到10.2%。

受益于中国大陆晶圆厂逆周期扩产需求，我们预计2023年中国大陆量/检测设备市场规模将达到326亿元，其中纳米图形晶圆缺陷检测设备、掩模版缺陷检测设备、关键尺寸量测设备 、无图形晶圆缺陷检测设备市场规模将分别达到80、37、33、32亿元。

三、前道国产化率最低环节之一，国产替代将迎来最佳机遇

KLA全球市占率超50%，盈利水平极其出色

全球范围内来看，KLA在半导体量/检测设备领域一家独大。全球前道晶圆量/检测设备市 场长期由KLA、AMAT、Hitachi等海外龙头主导，其中KLA一家独大，2020年全球市场份额高达51%，尤其是在晶圆形貌检测、无图形晶圆检测、有图形晶圆检测领域，KLA在全球的市场份额更是分别高达85%、78%、72%。

KLA盈利水平明显优于AMAT、LAM等半导体设备龙头，进一步验证量/检测是半导体设备中竞争格局较好、技术附加值较高的环节之一。1）毛利端KLA毛利率中枢常年保持在约60%，远超 AMAT、LAM、ASML和TEL（中枢40-50%）；2 ）净利端2022财年KLA净利率高达36%，同样遥遥领先于其他半导体设备龙头。3）研发端KLA 研发投入力度常年高于AMAT、LAM、TEL，进一步验证量/检测设备的技术密集性和高附加值。

国产化率最低环节之一，本土设备商正在快速突破

量/检测设备是前道国产化率最低的环节之一，2022年国产化率仍不足10%。1）中科飞测、上海精测、上海睿励三家企业2021年销售收入合计约为5.13亿元，对应市场份额不足3%。2）若以批量公开招标的华虹无锡和积塔半导体为统计标本，2022年1-10月份2家晶圆厂合计完成量/检测设备招标60台，国产设备中标 5台，对应国产化率仅为8%，远低于去胶机、刻蚀设备、薄膜沉积设备等环节。

本土半导体设备企业正在量/检测领域积极布局，已经基本覆盖主流量/检测设备类型。

1）中科飞测涵盖无（有）图形晶圆缺陷检测、三维形貌量测、薄膜膜厚量测（介质）和套刻精度量测等系列设备，并积极研发纳米图形晶圆缺陷检测、金属薄膜量测等设备。

2）上海精测覆盖薄膜测量、光学关键尺寸量测、电子束缺陷检测、光学缺陷检测等类别。

3）睿励科学包括光学薄膜测量和缺陷检测设备两大类，可对多类半导体薄膜实现精准的厚度 、折射率、成分比率和应力测量，以及有图形&无图形外观缺陷检测。

4）东方晶源拳头产品包括电子束缺陷检测EBI、关键尺寸量测设备CD-SEM等。

5）赛腾股份收购日本Optima，对硅片、晶圆的边缘、正背面外观缺陷检测具备全球竞争力。

自主可控&技术协同进步驱动下，量/检测设备国产替代进展快速推进。中科飞测多款产品通过 28nm产线验收，2Xnm产线设备正在验证，1Xnm产线设备正在研发。此外，上海精测电子束检测设备已经进入1Xnm验证，上海睿励自主研发的光学薄膜量测设备也已进入14nm产线验证。

制裁影响KLA业务开展，将迎来国产替代最佳机遇

美国制裁升级影响KLA中国大陆业务开展，量/ 检测设备将迎来国产替代最佳窗口期。2022年10 月7日美国对中国大陆半导体产业制裁升级，据路透社消息，KLA自2022年10月12日起停止向中国大陆客户提供销售和服务。展望未来，我们看好在此轮制裁升级下，本土晶圆厂加速国产设备导入，二者协同合作解决先进制程工艺产业化瓶颈，量/检测设备作为前道国产化率最低的环节之一，有望迎来国产替代最佳机遇。

四、本土部分量/检测设备企业梳理

精测电子面板检测龙头，半导体设备进入放量期

平板显示检测设备龙头，前道量/检测设备成为新成长极。精测电子专业从事显示、半导体及新能源检测设备，其中前道量/检测设备主要依托控股子公司上海精测开展，产品覆盖薄膜测量系统、光学关键尺寸量测系统、电子束缺陷检测系统等，2022Q1-Q3公司半导体检测设备收入占比达到6%（含少量后道测试设备）。

从产业化进程来看，上海精测已在诸多环节实现国产突破，其中膜厚产品、电子束量测设备已取得国内一线客户批量订单，明场光学缺陷检测设备已经取得突破性订单，OCD设备已通过多家一线客户验证，同时半导体硅片应力测量设备也取得客户订单。2021年上海精测实现营收1.11亿元，2018-2021年收入 CAGR达到250%。2021.12.1至2022.11.11，上海精测销售合同累计达到3.38亿元，约是2018-2021年收入之和的2倍，标志着公司进入重复订单放量阶段。

受益于面板行业需求放量，公司收入端稳健增长， 2017-2018年营收CAGR达到28%，但是利润端短期承压，核心在于毛利率下行的同时，费用率也在快速提 升。1）毛利端受产品结构、原材料价格变化等影响 ，2018年以来销售毛利率整体有所下降。与整体毛利 率下滑形成对比的是，公司半导体检测设备毛利率快速提升，2019-2022Q1-Q3分别为30%、38%、37%和 52%。2）费用端2018年以来期间费用率持续提升， 进一步压制利润端表现，主要系持续加大半导体和新能源研发投入，2018-2022Q1-Q3研发费用率分别为 12%、14%、16%、18%和21%，持续大幅提升。

赛腾股份并购Optima切入，全球化缺陷检测龙头

外延并购日本Optima，赛腾股份正式切入半导体量/检测设备领域。赛腾股份成立于2001年，专业从事自动化设备，传统主业为消费电子设备，2019年公司以现金方式收购日本Optima株式会社66.53%股权，正式进军高端半导体量/检测设备领域，2021年半导体行业收入占比达 到10%。依托Optima的产业资源，公司在半导体领域的客户群体已经涵盖Sumco、Sksiltron、Samsung、奕斯伟 、中环半导体、金瑞泓等海内外龙头。

Optima为具备全球竞争力的硅片、晶圆外观缺陷检测设备龙头，拳头产品包括RXW-1200、RXM-1200、BMW1200(R)、AXM-1200四大类，广泛应用于硅片和晶圆的边缘、背面、正面等缺陷检测，已经深度覆盖SUMCO、SK 、SUMSUNG、MEMC Korea、 WAFER WOKS COP.、 Global Wafers等海外半导体龙头客户。

中微公司三次增资睿励科学，布局前道量/检测设备

睿励仪器是国内布局前道量/检测最早的企业之一，尤其在光学薄膜测量领域已具备较强竞争力。 睿励科学成立于2005年，主营产品为光学膜厚测量设备和光学缺陷检测设备，以及硅片厚度及翘曲测量设备等，是国内少数几家进入国际领先的12英寸生产线的高端装备企业，也是国内唯一进入某韩国领先芯片生产企业的国产集成电路设备企业。睿励仪器自主研发的 12 英寸光学测量设备 TFX3000 系列产品，已应用在 65/55/40/28 纳米芯片生产线，并在进行 14 纳米工艺验证，在 3D 存储芯片产线支持 64 层 3D NAND 芯片的生产，并正在验证 96 层 3D NAND 芯片的测量性能。

中微公司三次增资睿励科学，布局量/检测设备打开成长空间。中微公司于2020年10月、2020年12月和2022年 3月，先后三次增资睿励科学仪器500万元、1亿元和 1.08亿元。截至2022H1末，中微公司已经累计持有睿励科学29.36%股份，并且中微公司董事长尹志尧先生现任睿励科学董事长。基于中微公司和睿励科学的业务和客户协同性，我们看好在中微公司的产业资源加持下，睿励科学在量/检测设备领域产业化进展快速推进。

中科飞测专注于半导体量/检测设备的国产领军者

产品覆盖度已接近30%，品类拓展进一步打开成长空间。中科飞测已涵盖无图形晶圆缺陷检测、图形晶圆缺陷检测、三维形貌量测、薄膜膜厚量备（介质）和套刻精度量测等系列设备，对应市场份额占比合计达到 27.2%。此外，公司还在积极研发纳米图形晶圆缺陷检测、晶圆金属薄膜量测等设备，对应市场份额分别为 24.7%和 0.5%，未来合计产品覆盖面有望超过50%，巩固行业龙头地位。

在手订单翻倍以上增长，保障业绩延续高速增长。截至2021年末，中科飞测合同负债达到 1.56亿元，同比+384%，存货达到5.39亿元， 同比+200%，其中发出商品占比43%，均验证公司新签订单大幅增长。随着在手订单陆续交付，公司业绩有望延续高速增长态势。

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