半导体量检测设备行业研究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。报告节选：
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　　精选报告来源：【未来智库】。「链接」