1、 行 业 及 产 业 行 业 研 究 / 行 业 深 度 证 券 研 究 报 告 电子 2021 年 12 月 03 日 从优势富集到全面突破，后道设备 将迎来国产化浪潮 看好 半导体设备行业系列报告之二 本期投资提示： 封测设备是芯片制造中的重要支持，广义测试+封装设备占半导体设备市场规模的 25%。 广义的半导体测试工艺贯穿集成电路设计、制造、封测三大过程，是提高集成电路制造水 平的关键工序之一，后道工厂的封装工艺也需大量先进封装设备支持。根据 SEMI 数据， 2020 年全球半导体设备市场规模约 712 亿美元，广义测试+封装设备约占比 25%。 封测行业景气向上加大资本开支，半导体设
2、备将新一轮扩容。后疫情时期，中国内地半导 体封测行业的景气度回升高于全球平均水平，其中长电、通富、华天、晶方等国内多家封 测大厂已计划募集近 200 亿进行扩产。封装测试已成为我国半导体产业链中最具国际竞争 力的环节，密集的产线投资将带来封测设备强劲的市场需求。 测试设备虽仍由海外寡头垄断，国产化率较低，但本土企业经历多年攻坚已在部分领域实 现突围。广义上的半导体检测分为设计验证，过程检测，晶圆生产检测/晶圆测试（CP） 和终测（FT） ，贯穿整个半导体制造过程，且其市场集中度较高，均由海外巨头垄断。2018 年 KLA 在前道的检测和测量市场中占比过半、稳居行业第一；测试机龙头泰瑞达、爱德万
3、 2018 年合计市占率达到 90%； 东京精密、 东京电子两家公司占据全球 73%的探针台市场。 虽然目前本土测试设备企业与国外企业差距较大，但经过多年的研发创新部分企业有望实 现局部突围。前道设备方面，本土企业逐渐形成了量测领域切入，向检测等较高难度领域 延伸的国产替代突围之势。后道检测方面，模拟/混合测试机国产替代先行，华峰测控、长 川科技 2018 年合计市占率已达 80%， 高端芯片领域的 SoC 测试设备国产化率虽较低， 但 各企业已经入量产爬坡阶段，未来有望持续放量。 封装工艺多环节高要求，传统封装设备仍大量依赖进口，但先进封装带来国产化机遇。封 装设备技术和加工制造能力是封装行
4、业发展的要害与瓶颈，全球封装设备呈现寡头垄断格 局，ASM Pacific、K 美国一家（安靠)，市占率为 14.62%，较 2018 年持平；新加坡一家（联合 科技)， 市占率为 2.15%； 营收增速前两名分别为通富微电 （30.46%)、 长电科技 （19.09%） 都是中国大陆厂商， 主要来源于先进封装的增长。 随着并购的不断发生以及行业竞争加剧， 行业集中度预计呈现进一步提升趋势。 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 8 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 图 2：2019 年全球半导体领域市场供给（按地区） 图 3：2020 年 OSAT 厂商市场份额 资料
5、来源：BCG，SIA，申万宏源研究 资料来源：Chipinsights，申万宏源研究 封测行业的高速发展，带动我国半导体设备规模快速成长。根据中国半导体行业协会 （CSIA），我国半导体封测行业销售收入从 2011 年的 976 亿增长至 2020 年的 2510 亿 元，年复合增长为 11.1%。2020 年大陆封测企业数量已超过 120 家。英特尔、三星等国 际知名公司陆续在我国大陆地区投资建厂，同时在集成电路产业投资基金的引导下，大陆 集成电路生产线建设热情高涨。密集的集成电路产线投资，将带来半导体设备市场的迅速 扩张。根据 SEMI 统计，继 2018 年超过中国台湾地区成为全球第二大
6、市场后，2020 年中 国大陆地区半导体专用设备销售规模达到 187.2 亿美元，首次成为全球最大的半导体设备 市场，销售额同比增长 39.2。 图 4：中国集成电路封装测试市场规模 图 5：中国半导体专用设备销售额 资料来源：CSIA，申万宏源研究 资料来源：SEMI，申万宏源研究 表 1：全球半导体专用设备按地区划分规模（单位：亿美元） 国家及地区 2020 2019 2018 2020YoY 2019YoY 中国大陆 187.2 134.5 131.1 39.2% 2.6% 中国台湾 171.5 171.2 101.7 0.2% 68.3% 韩国 160.8 99.7 177.1 61.
7、3% -43.7% 日本 75.8 62.7 94.7 20.9% -33.8% 北美 65.3 81.5 58.3 -19.9% 39.8% 欧洲 26.4 22.8 42.2 15.8% -46.0% 5% 13% 16% 38% 0%20%40%60%80%100% 设备 材料 晶圆制造 封装测试 美国中国东亚欧洲其他 12.0% 5.1% 3.9% 16.02% 日月光 安靠 长电科技 力成 通富微电 天水华天 京元电 南茂 欣邦 联合科技 其他 975.7 2349.7 6.1%6.1% 14.3% 10.2% 13.0% 20.8% 16.1% 7.1%6.8% 0% 5% 10%
8、 15% 20% 25% 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 2000020 封测行业收入（亿）YoY 25 134.5 187.2 34.8% 29.7% 12.1% 31.8% 27.4% 59.3% 2.6% 39.2% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 0 50 100 150 200 20001820192020 设备销售额（亿美元）YoY 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 9 页 共 48 页 简
9、单金融 成就梦想 其他 24.8 25.2 40.4 -1.6% -37.6% 合计 711.9 597.5 645.3 19.1% -7.4% 资料来源：SEMI，SEAJ，申万宏源研究 前道制造三类主设备光刻、刻蚀、薄膜沉积+过程检测设备投资占比高，后道封测支出 比重约 14%。根据 SEMI 数据，2020 年全球半导体设备市场规模约 712 亿美元，同比增 长 19.2%， 其中前中道晶圆制造设备 613 亿美元， 占比 86.1%。 前道制造三类主设备光刻、 刻蚀、薄膜沉积占比最高，合计市场规模超 70%；除此之外工艺过程量检测设备也是质量 监测的关键，占前中道投资比重约 13%；其
10、他设备占比相对较小。2020 年全球后道封装 测试设备市场规模约为 98.6 亿美元， 同比增长 24.9%， 合计占半导体设备支出比重约 14%， 在所有地区均显示强劲增长，其中封装设备 38.5 亿美元，后道测试设备 60.1 亿美元。 据 SEMI 预测，2021 及 2022 年全球半导体设备市场规模将达 953/1013 亿美元，后 道设备市场规模预计将达到 135.9/144.2 亿美元， 同比增长 38%/6%； 其中封装设备 21/22 年为 60.1/63.9 亿美元，同比增长 56.1%/6.1%，测试设备为 75.8/80.3 亿美元，同比增长 26.3%/5.9%。 图
11、 6：2020 年全球各类半导体设备市场规模（亿美元） 资料来源：SEMI，申万宏源研究 图 7：全球封装设备市场规模 图 8：全球后道测试设备市场规模 资料来源：SEMI，申万宏源研究 资料来源：SEMI，申万宏源研究 -50% 0% 50% 100% 150% 200% 0 10 20 30 40 50 60 70 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 2022E 全球封装设备市场规模（亿美元）YoY -100% -50% 0% 50% 100% 150% 200%
12、0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 2022E 全球后道测试设备市场规模（亿美元）YoY 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 10 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 根据 VLSI 数据，2020 年全球营收规模前 15 大半导体设备商中测试设备和封装设备 厂商占据三分之一，其营收规模也较为可观，包括前道过程检测龙头科天和日立高新，后 道测试双寡头爱德万和泰瑞达，封装设备龙头 ASMPT
13、。 表 2：2020 年半导体设备行业 TOP15 排名 公司名称 2020 年营收（百万美元） 2020 年市场份额 2020 年毛利率 1 Applied Materials 16365 17.7% 44.7% 2 ASML 15296 16.7% 45.6% 3 Lam Research 11929 12.9% 45.9% 4 Tokyo Electron 11321 12.3% 40.1% 5 KLA 5443 5.9% 57.8% 6 Advantest 2531 2.7% 56.7% 7 SCREEN 2331 2.5% 23.7% 8 Teradyne 2259 2.4% 57.
14、2% 9 Hitachi High-Tech 1717 1.9% 26.3% 10 ASM International 1516 1.6% 47.0% 11 Kokusai Electric 1455 1.6% / 12 Nikon 1085 1.2% 37.6% 13 SEMES 1056 1.1% 22.1% 14 ASM Pacific Technology 1027 1.1% 35.0% 15 Daifuku 940 1.0% 19.3% Others 16034 17.4% Total 92405 100% 资料来源：VLSI，Bloomberg，申万宏源研究 注：VLSI 统计中包
15、含半导体设备、服务与支持销售额 测试设备厂商毛利率高，盈利能力也较强。毛利率来看，科天 2020 年以 57.81%的毛 利率位列第一，要高于排名前四的半导体设备商；后道测试的泰瑞达、爱德万紧随其后， 毛利率分别为 57.21%、56.72%；封测设备厂商 ASMPT 和前道设备接近；日立高新主要 因包含其他业务不做比较。净利率方面，泰瑞达、爱德万、科天则位于中游，泰瑞达 2020 年以 25.12%的净利率居前，科天、爱德万则比较接近，分别为 20.96%、19.4%。 表 3：全球半导体设备商盈利能力比较 序号 设备商 毛利率 净利率 2016 2017 2018 2019 2020 20
16、16 2017 2018 2019 2020 1 Applied Materials 41.7% 45.0% 45.0% 43.7% 44.7% 15.9% 23.9% 18.2% 18.5% 21.0% 2 ASML 45.7% 44.9% 46.0% 44.7% 45.6% 22.7% 23.1% 23.7% 21.9% 26.4% 3 Lam Research 44.5% 45.0% 46.6% 45.1% 45.9% 15.5% 21.2% 21.5% 22.7% 22.4% 4 Tokyo Electron 40.2% 40.3% 42.0% 41.2% 40.1% 11.7% 14
17、.4% 18.1% 19.4% 16.4% 5 KLA 61.0% 63.0% 64.2% 59.1% 57.8% 23.6% 26.6% 19.9% 25.7% 21.0% 6 Advantest 56.4% 57.6% 51.4% 54.5% 56.7% 4.1% 9.1% 8.7% 20.2% 19.4% 7 SCREEN 31.2% 31.2% 32.3% 27.6% 23.7% 7.2% 8.0% 8.4% 5.0% 1.5% 8 Teradyne 54.7% 57.2% 58.1% 58.4% 57.2% -2.5% 12.1% 21.5% 20.4% 25.1% 9 Hitach
18、i High-Tech 22.4% 24.0% 23.9% 25.3% 26.3% 9.8% 10.6% 9.9% 11.1% 10.9% 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 11 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 10 ASM PACIFIC 44.2% 41.5% 40.9% 49.7% 47.0% 10.8% 15.2% 11.4% 4.8% 4.5% 资料来源：Bloomberg，申万宏源研究 封测行业投资呈现一定程度周期性。封测行业营收呈现一定程度周期性，2019 以来随 半导体景气度提升而复苏，作为半导体加工的最后一个重要环节，其封测出片量与半导体 晶圆的
19、出货量变化趋势保持一致，因此受半导体整体周期性的影响，封测行业也存在着较 为明显的周期特性。2018 年后期受半导体整体周期下行影响，封测行业增速放缓。2019 年二季度起，随着半导体景气度回升，封测行业也明显回暖。后疫情时期，中国内地半导 体封测行业的景气度回升高于全球平均水平，这一趋势预计将在未来两年持续。 半导体产业景气周期仍处于上行通道，封测行业迎来资本开支大年，设备商将明显受 益。截止 3Q21，国内多家封测大厂已计划募集资金进行扩产，其中长电科技 2020 年扩产 项目募资 50 亿元；通富微电 2020 年已定增募资 32.71 亿元，扩产项目规划总投资 44 亿 元， 21 年
20、再次拟定增募资 55 亿元， 华天科技已定增募资 51 亿元， 用于天水、 西安、 昆山、 南京四地工厂产能扩张；晶方科技定增募资 10.29 亿元（拟定增 14 亿），用于扩产 12 英 寸 TSV 产能。封装测试已成为我国半导体产业链中最具国际竞争力的环节，行业景气度持 续带来封装测试设备强劲市场需求。 图 9：中国大陆三大 OSAT CAPEX（单位：亿元） 资料来源：Wind，申万宏源研究 表 4：中国大陆 OSAT 厂商扩产计划（项目内容为总投资额） 公司 扩产预案发布时点 募集金额 项目内容 长电科技 2020 年 8 月预案 50 亿 1）年产 36 亿颗高密度集成电路及系统级封
21、装模块项目，29 亿，建设期三年； 2021 年 4 月完成 2）年产 100 亿块通信用高密度混合集成电路及模块封装项目，22.1 亿，建设期五 年； 通富微电 2020 年 2 月预案 2020 年 9 月完成 32.71 亿 1）集成电路封装测试二期工程，25.8 亿，建设期三年； 2）车载品智能封装测试中心建设，11.8 亿，建设期三年； 3）高性能中央处理器等集成电路封装测试项目，6.28 亿，建设期两年； 2021 年 9 月预案 拟募 55 亿 1）合肥厂：存储芯片封装测试生产线建设项目 9.56 亿； 2）苏通厂：高性能计算产品封装测试产业化项目 9.8 亿； 3）崇川厂：5G
22、 新一代通信用产品封装测试项目 9.92 亿； -37.6% 8.9% 39.0% 83.9% 73.2% -0.9% 5.6% -16.0% 45.7% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 20 40 60 80 100 120 2000020 长电科技通富微电华天科技YoY 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 12 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 4）崇川厂：晶圆级封装类产品扩产项目 9.79 亿； 5）功率器件封装测试扩产项目 5.67 亿； 其中圆
23、片级封装建设期为 3 年，其余为 2 年 华天科技 2021 年 1 月预案 51 亿 1）天水厂区：集成电路多芯片封装扩大规模项目，11.58 亿； 2）西安厂区：高密度系统级集成电路封装测试扩大规模项目，11.50 亿； 3）昆山厂区：TSV 及 FC 集成电路封测产业化项目，9.83 亿； 4）南京厂区：存储及射频类集成电路封测产业化项目，15.06 亿； 建设期均为三年 晶方科技 2020 年 1 月预案 10.29 亿 用于集成电路 12 英寸 TSV 及异质集成智能传感器模块项目，建设期一年 2020 年 12 月完成 资料来源：各公司公告，申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正
24、文之后的各项信息披露与声明 第 13 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 2. 测试设备：全流程贯穿保驾护航 广义上的半导体检测分为设计验证，过程检测，晶圆生产检测/晶圆测试（CP）和终测 （FT），贯穿整个半导体制造过程。 1）设计验证：调试和检验芯片样品功能设计，通常在生产前进行。设计验证流程中需 用到所有半导体测试设备，包含了过程工艺检测过程中的光学设备等、晶圆检测中的探针 台等以及最终检测过程中的测试机、分选机等。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。 2）过程检测：晶圆制造全流程贯穿，确保产品质量可控，主要为光学检测。过程检测 设备可分为量测和检测两大类。量测类
25、设备主要用来对每一道工艺进行定量测量，包括薄 膜厚度、膜应力、掺杂浓度、关键尺寸、套准精度等指标；检测设备主要用于检测晶圆上 的物理缺陷和图案缺陷，比如有无颗粒污染、机械划伤等，属于物理性检测。 3）晶圆检测：前道生产流程中检测外观。晶圆生产环节主要为物理、功能性等检测， 包括表面扫描、平整度量测等，检测设备包括厚度仪、颗粒检测仪、硅片分选仪等。 4）晶圆中测（CP）：在晶圆制造后封装前，为制造过程中最后一道工艺，检测电性 功能。晶圆中测（CP）通过探针台和测试机的配合使用，对晶圆上的芯片进行功能和电参 数性能测试，测试每个芯片上凸点的电特性，不合格的芯片会标上记号并淘汰，以确保出 产的每个芯
26、片的正常功能和性能，目的是封装前找出残次品提高出厂良率，缩减后续封测 成本。 5）晶圆终测（FT）：在封装结束后，测试完成后产品的电性功能并分类，最后进行外 观检测。晶圆终测（FT）一般在封装厂进行，因而封装和测试为整体后道封测行业。FT测 试所需设备为分选机和测试机，测试机与晶圆检测所用测试机基本一致，主要用来检测封 装后芯片的功率、性能等参数，测试结果通过通信接口传送给分选机，最后分选机据此对 被测试集成电路进行标记、分选、收料或编带。FT测试通常执行比 CP 测试更为严格的标 准。 半导体检测种类繁多，客户需求多样化，因此检测设备往往存在非标定制化的特点。 广义测试设备占半导体整体市场规
27、模约 20%。根据 SEMI 数据，2020 年过程检测设 备市场规模约 75 亿；一般晶圆检测设备占硅片制备设备总投资额的 15%左右，根据数据 测算市场规模约4 亿美元左右， 投资占比较小； 后道测试设备在半导体设备中的比重约8.4% 为 60.1 亿美元；综上，广义测试设备 2020 年合计规模约 139 亿美元，占半导体设备比值 约 19.5%。 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 14 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 表 5：广义半导体检测环节 半导体检测 设计 前道：晶圆生产 中道：晶圆制造 后道：晶圆封测 切 磨 抛 离子注入 扩散 镀膜 抛光 刻蚀
28、曝光 清洗 第三方检测 （第三方实 验室检测、 第三方晶圆 /成品测试） 设计验证 （可靠 性分析、失 效分 析、电性测 试、 电路修改 等） WAT 测试 CP 测试，FT 测试 缺陷检测 表面 扫描 检测 无图形缺陷检测 有图形缺陷检测 晶圆缺陷复查检测 电子束扫描检测 掩膜版检测 残留/污垢检测 量测 平整 度量 测 膜厚 四探针方块电阻 膜应力 掺杂浓度 关键尺寸 套准测量 几何尺寸量测 测试 有效性检 测 WAT 测试 电能检测： CP 测试 （封装前） FT 测试（封装后） 测试设备 测试机、分 选机、探针 台 硅片检测设备： 厚度仪、颗粒检 测仪、硅片分选 仪等 过程检测设备：1
29、）量测设备：椭偏仪、四探针、原子力显微 镜、CD-SEM、OCD-SEM、薄膜量测等； 2）检测设备：光学、电子束检测设备等； CP 测试设备： 测试 机、探针台 FT 测试设备：测试 机、分选机 资料来源：半导体制造技术，申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 15 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 2.1 前道过程检测：检测种类繁多, KLA 高度垄断 前道检测包括量测、缺陷检测和过程控制软件。前道量检测运用于晶圆的加工制造过 程，它是一种物理性、功能性的测试，用以检测每一步工艺后产品的加工参数是否达到了 设计的要求，并且查看晶圆表面上是否存在影响良率的
30、缺陷，确保将加工产线的良率控制 在规定的水平之上。由于晶圆制造工艺环节复杂，所需要的检测设备种类繁多，因此也是 所有半导体检测赛道中壁垒最高的环节，单机设备价格较后道测试设备高，且不同功能设 备价格差异也较大。前道量检测根据测试目的可以细分为量测和检测。量测主要是对芯片 的薄膜厚度、关键尺寸、套准精度等制成尺寸和膜应力、掺杂浓度等材料性质进行测量， 以确保其符合参数设计要求；而检测主要用于识别并定位产品表面存在的杂质颗粒沾污、 机械划伤、晶圆图案缺陷等问题。从价值量来看，根据 SEMI 数据，量测类设备和缺陷检 测类设备价值量分别占比约 34%和 55%。 图 10：前道检测设备按测试目的分类
31、 图 11：前道检测设备按产品分类 资料来源：SEMI，申万宏源研究 资料来源：SEMI，申万宏源研究 按应用范畴划分划分，前道量检测包括膜厚量测设备、OCD 关键尺寸量测、CD-SEM 关键尺寸量测、光刻校准量测、图形缺陷检测设备等多种前道量检测设备。其中，价值量 占比方面，膜厚量测设备约占 12%，CD-SEM 约占 12%，套刻误差量测约占 9%，宏观缺 陷检测约占 6%，有图形晶圆检测约占 34%，无图形晶圆检测约占 5%，电子束检测约占 12%。其中， （1）关键尺寸量测：监控线宽和孔径，实现精确误差测量 半导体制程中最小线宽称为关键尺寸，其变化是半导体制造工艺中的关键。随着关键 尺
32、寸减小，容错率变低，必须尽可能量测所有产品线宽，即突显关键尺寸量测重要性。 （2）薄膜厚度量测：厚度、反射率、密度量测，鉴定和监控不同薄膜层 在整个制造工艺中硅片表面有多种不同类型的薄膜，包含金属、绝缘体、多晶硅、氮 化硅等材质。晶圆厂为生产可靠性较高的芯片时薄膜质量成为提高成品率的关键，其中薄 膜厚度、反射率、密度等都须要进行精准量测。 量测设备缺陷检测设备过程控制软件 膜厚测量CD-SEM套刻误差测量 宏观缺陷检测有图形晶圆检测无图形晶圆检测 电子束检测其他 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 16 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 （3）图形化晶圆检测：比较图像
33、生成缺陷图，识别物理和高纵横比缺陷 AMAT 表示， 随着图形化和几何结构线宽的缩小， 在早期技术节点不构成问题的瑕疵， 现已成为“致命”缺陷，或成为影响成品率的主要因素。图形化晶圆光学检测可采用明场 照明、暗场照明，或两者的组合进行缺陷检测。此外，电子束成像也用于缺陷检测，尤其 是在光学成像效果较低的较小几何形状中。但其进程缓慢，只应用于研发阶段。 前道检测设备领域市场集中度较高，基本被海外巨头垄断。市占率方面，根据 Gartner 数据，KLA 52%，AMAT 12%，Hitachi 11%，Nano 4%，HemesMicrovison 3%，Nava 2%。KLA 呈现高度垄断局面，
34、在较高价值与技术壁垒的晶圆形貌检测、无图形晶圆检测、 有图形晶圆检测领域市占率分别达到 85%、 78%、 72%， 竞争优势明显， 据 SEMI 统计 2018 年 KLA 在前道的检测和测量市场中占比过半、稳居行业第一；应用材料为全球最大半导体 设备龙头（2020 年），其产品线贯穿半导体制造生产整个流程，在半导体检测领域产品线 主要为晶圆检测设备和 CD-SEM，布局量测类设备；日立高新为日立集团下的子公司，主 要布局半导体制造和检测、科学医疗系统、仪表系统和其他工业零部件，半导体测试领域 产品为 CD-SEM、暗场检测设备、宏观检测设备、缺陷复查显微镜等，主要布局量测类设 备，在局部细
35、分领域与 KLA 形成差异化竞争，在关键尺寸测量等光学设备领域保有较强竞 争力。 图 12：前道检测设备竞争格局 图 13：科天各环节市占率情况 资料来源：Gartner，申万宏源研究 资料来源：Gartner，申万宏源研究 2020 年科天半导体按照营收规模为全球第五大半导体设备商， 其销售额为第四名东京 电子的一半左右，但在半导体检测设备市场 KLA 为全球绝对龙头。 科天半导体由 KLA 公司 和 Tencor Instruments 公司合并而成，位于美国加州，是一家从事半导体及相关纳米电子 产业的设计、制造及行销制程控制和良率管理解决方案商。公司国际市场上的客户占公司 收入的 75以
36、上。 2019 年 2 月， KLA 以约 32 亿美元的价格收购了以色列公司 Orbotech。 通过此次收购，KLA 切入 PCB 检测、面板检测和特殊半导体检测，与过程控制形成四大业 务板块。 2020 年公司过程控制收入 47.45 亿美元，占比 81.72%；印刷电路板、显示和 组件检测 7.27 亿美元，占比 12.52%；特色工艺 3.3 亿美元，占比 5.67%。 52% KLAAMATHitachiNanoHemesMicrovisonNava其他 0%20%40%60%80%100% 晶圆形貌检测 无图形晶圆检测 有图形晶圆检测 掩模版量测 套刻误差量测 OCD量测 膜厚量
37、测 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 17 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 营业收入持续增长， 毛利水平维持高位。 2015-2021 年， 科天营业收入呈现较快增长， CAGR 达 17.25%，2021 年营业收入约为 466.96 亿元，同比增长 8.73%.同时，凭借行业 龙头地位与深厚技术积累，公司毛利率保持较高水平，2015-2021 年维持在约 60%水平。 图 14：科天营收规模持续增长（亿元） 图 15：科天毛利率稳定保持高位 资料来源：Wind，申万宏源研究 资料来源：Wind，申万宏源研究 中国大陆已成为公司最大市场。KLA 业务网络遍及全球
38、，2021 年公司中国大陆地区营 收占比 26.47%，中国台湾营收占比 24.43%，成为公司前两大市场。伴随着中国半导体行 业的快速发展，公司中国大陆及台湾地区营收规模快速增长，充分受益于行业高景气。 图 16：科天半导体业务地区分布情况 资料来源：Wind，申万宏源研究 目前，本土检测企业与国外企业差距仍较大，国内晶圆厂对国外品牌设备依赖性强， 但经过多年的研发与技术沉淀部分企业有望实现局部突围。其中，上海精测和睿励科学主 要聚焦于膜厚及 OCD 量测，已获国内一线存储厂商重复订单； 中科飞测产品以形貌测试为 主，已进入国内多家生产线，晶圆表面颗粒检测机成功进入中芯国际生产线，智能视觉检
39、 测系统成功进入长江存储生产线，椭偏膜厚量测仪进入士兰微生产线；东方晶源主攻 EBI 和 CD-SEM 领域，产品已实现交付，填补了国内空缺的关键领域；赛腾股份通过并购 Optima，切入国内半导体前道缺陷检测设备领域。本土企业逐渐形成了量测领域切入，向 检测等较高难度领域延伸的国产替代突围之势。 -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 100 200 300 400 500 200021 营业收入YoY 52% 54% 56% 58% 60% 62% 64% 66% 200182019
40、20202021 毛利率 中国台湾北美日本韩国亚太区-其他中国大陆欧洲和以色列其他亚洲国家 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 18 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 2.2 第三方检测：台资优势显著，本土企业方兴未艾 第三方检测广泛应用于设计验证阶段，涵盖可靠性分析 RA、失效分析 FA、晶圆材料 分析 MA、信号测试、芯片线路修改等，其中较重要的环节包括可靠性分析、失效分析等。 广义上的第三方检测服务可以进一步分为针对半导体设计企业的实验室测试服务和针对制 造和封测环节企业的专业晶圆/成品测试服务等，本章主要讨论实验室检测或称特性测试。 可靠性指器件在规定条件下、
41、规定时间内完成规定功能的能力。在可靠性的基础上， 第三方实验室对半导体器件进行失效分析，确定其失效模式、失效机理及修改模式等，为 半导体设计公司等提供检测结果和建议。根据电测结果， 失效模式包含开路、 短路或漏电、 参数漂移、功能失效等；根据失效原因，失效模式可以分为电力过应、静电放电导致的失 效、制造工艺不良导致的失效等。 电子元器件应用不断广泛，对产品可靠性要求不断提高，电子元器件在研制、生产和 使用过程中的失效分析日益关键。 （1）在电子元器件的研制阶段，可以通过失效分析纠正设计和研制中的错误，缩短研 制周期； （2）在电子元器件的生产、测试和使用阶段，可以通过失效分析查找失效原因、判定
42、 失效的责任方； （3）根据分析结果，生产厂可以改进元器件的设计和工艺，用户可以改进电路板的设 计、改进器件和整机的测试和使用的环境参数或者改变供货商。 目前实验室第三方检测所需的物理分析仪器主要包括 X 射线检测仪、 程控 ESD 试验台、 聚焦离子束设备（FIB）、扫描电子显微镜（SEM）、集成电路测试验证系统、电子束微探 针 （EBT） 、 光辐射显微镜、 红外热像仪、 俄歇电子谱仪 （AES） 、 扫描声学显微镜 （SAM） 、 内部气氛分析仪（IVA）等分析设备和性能测试设备。 图 17：FEI Talos-F200X 图 18：FEI Helios NanoLab 660 资料来源
43、：苏试试验官网，申万宏源研究 资料来源：苏试试验官网，申万宏源研究 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 19 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 台资优势显著，大陆企业方兴未艾。半导体第三方实验室检测市场起源于中国台湾， 目前国内市场中市占率较高的企业有宜特科技、闳康科技、中国赛宝、胜科纳米等，其中 宜特科技、 闳康为中国台湾企业， 2020年1月苏试试验完成收购上海宜特检测切入该领域， 中国赛宝、胜科纳米均处于未上市状态。大陆第三方检测公司起步较晚，收入规模较台资 企业尚小，但毛利水平具备优势。2020 年闳康科技、宜特科技、苏试试验第三方检测板块 营业收入分别为7.
44、11亿元、 7.06亿元、 1.70亿元； 毛利率分别为29.63%、 27.57%、 43.83%。 图 19：2020 年第三方检测公司营业收入（亿元） 图 20：2020 年第三方检测公司毛利率 资料来源：Wind，申万宏源研究 资料来源：Wind，申万宏源研究 未来，国内半导体第三方检测增量空间将源于： （1） Labless 共享实验室模式或将成为继 Fabless 后影响半导体产业的第四种运行模 式，全新模式下，半导体第三方专业分析实验室与仪器商都将迎来新历史机遇； （2）国内半导体行业增长带来半导体设计公司和晶圆代工企业的产能扩张，进而提高 对第三方测试的需求； （3）随着电子元
45、器件广泛应用对产品可靠性要求的提高，电子元器件在研制、生产和 使用过程中的失效分析日益关键，第三方检测需求不断提升； （4）第三方检测国产替代加速。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 闳康科技宜特科技苏试试验 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 闳康科技宜特科技苏试试验 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 20 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 2.3 后道检测：双寡头绝对垄断，国产设备仍需突破 后道检测为电性能的检测，主要聚焦于检测批次产品的质量。以确保合格产品进入封 装环节与市场，并改进设计、生产、封测工艺，以提高
46、良率及产品质量。后道检测贯穿于 半导体制造始末，可以有效降低封装成本。据 SEMI 数据，后道测试设备市场规模 2020 年 为 60.1 亿美元，并预测 2021/2022 年为 75.8/80.3 亿美元，同比增长 26.3%/5.9%。从 设备分类来看， 根据 SEMI 2018 年数据， 测试机、 分选机、 探针台的份额分别约为 63.1%、 17.4%、15.2%。 图 21：2018 年后道检测设备市场结构 资料来源：SEMI，申万宏源研究 后道检测主要可以分为 CP 晶圆测试、FT 芯片成品测试两个环节。1）CP 晶圆测试： 通过探针扎取芯片，将各类信号输入进芯片，再通过抓取芯片
47、的输出响应，计算、测试晶 圆的性能。该环节发生在晶圆完成后、封装前，主要任务为挑拣出不合格裸片，统计晶圆 上的管芯合格率、不合格管芯的确切位置，最终反映出晶圆的制造良率。CP 晶圆测试环节 主要使用的设备为探针台、测试机。2）FT 芯片成品测试：FT测试即为终测，由于经历后 道工序的电路有损坏的风险，因此在封装后要根据测试规范对电路成品进行全面的性能检 测。该环节发生在芯片封装后，主要任务为挑选出合格的成品电路，根据器件性能的参数 指标进行分级，并记录各级的器件数以及各种参数的统计分布情况。 63.1% 17.4% 15.2% 4.3% 测试机分选机探针台其他 行业深度 请务必仔细阅读正文之后
48、的各项信息披露与声明 第 21 页 共 48 页 简单金融 成就梦想 2.3.1 测试机 测试机：芯片功能的检测设备，后测环节核心仪器。在测试环节中，测试机占据着最 为重要的地位，主要通过计算机自动控制，实现对半导体器件的电路功能、电性能参数的 检测。由于目前客户对集成电路应用程序定制化、测试精度、响应速度方面越来越高的要 求，测试机的技术要求也相应有所提高，从 1960 年开始，测试机已从最初针对简单的、低 芯片引脚数的低速测试系统发展到适用于超大规模、复杂结构集成电路的高速测试系统， 技术壁垒较高。 表 6：测试台发展历史 时间节点 集成电路 芯片引脚数（个） 检测速度 20 世纪 60
49、年代中期 小规模集成电路 16 测试速度较慢，只是用来链接导线、开关按 钮等方式编写测试序列 20 世纪 60 年代末期 中等规模集成电路 24 效率较高，可用计算机进行控制 20 世纪 70 年代初期 大规模集成电路 60 测试速度大大提高，可达 10MHZ 20 世纪 70-80 年代 电路种类增多，包括 TTL 型、 CMOS 型和 ECL 型等 128 测试速度提高 20 世纪 80 年代 超大规模集成电路 256 测试速度可达 100MHZ 21 世纪 3D NADA、SoC 等 1024 大于 1GHZ 资料来源：立鼎产业研究网，申万宏源研究 全球测试市场高景气持续，产能向国内转移
50、。据 VLSI Research 预测，受益于下游芯 片需求强劲带来的封测厂产能扩张，全球测试机市场将继续维持较高景气，2020 年半导体 测试市场将达 61 亿美元，同比+10%，2021 年有望达到 69 亿美元。国内市场方面，据赛 迪顾问预测，2020 年中国半导体测试设备市场规模将达 64 亿元，同比+5.78%。 随着国 内封测厂陆续投入新产线以实现产能的配套扩张，封测产能向大陆集中将持续带动国内半 导体测试设备市场高速增长。 模拟/混合测试国产替代先行，SoC 高端替代未来空间巨大。细分领域上，半导体测试 机按测试对象可以分为存储器、 SoC、 模拟、 数字、分立器件和 RF 测试
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