首页一、中科飞测：国内半导体光学检测、量测设备巨头，核心产品矩阵持续拓展
1、产品布局光学检测、量测设备，在中芯国际、长江存储等头部产线持续量产
(相关资料图)
公司产品线覆盖检测设备和量测设备，成功切入中芯国际、长江存储等国内主流厂商。自 2014 年成立以来，中科飞 测致力于检测和量测两大类集成电路专用设备；2017 年起，公司自主研发的无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺 陷检测设备、三维形貌量测设备、3D 曲面玻璃量测设备以及薄膜膜厚量测设备陆续通过中芯国际、长江存储、士兰 集科、长电先进等国内主流厂商产线认证并获得批量订单，广泛应用于集成电路前道制程及先进封装领域，部分填补 了国内高端半导体质量控制设备市场的空白。2018-2021 年，公司承担“国家科技重大专项（02 专项）”项目，完成 无图形晶圆缺陷检测设备升级型号 SPRUCE-800 的研发，适用工艺节点升级，适用于 2Xnm 或以上工艺节点，并已 实现量产。
公司产品线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、薄膜膜厚量测（晶圆介质薄膜量测）和套 刻精度量测设备等系列产品，根据 VLSI Research，公司目前已覆盖的市场份额占比为 27.2%（其中无图形/图形检 测、三维形貌量测、介质膜厚量测设备均量产，份额达 20%；套刻精度量测设备正在验证，份额为 7.3）；公司正在积极研发纳米图形晶圆缺陷检测设备、晶圆金属薄膜量测设备等其他型号，对应市场份额分别为 24.7%和 0.5%。
1）无图形晶圆缺陷检测设备系列：能够实现无图形晶圆表面的缺陷计数，识别缺陷的类型和空间分布；2）图形晶圆 缺陷检测设备系列：能够实现在图形电路上的全类型缺陷检测，拥有多模式明/暗照明系统、多种放大倍率镜头，适 应不同检测精度需求；3）三维形貌量测设备系列：配合图形晶圆智能化特征识别和流程控制、晶圆传片和数据通讯 等自动化平台；4）薄膜膜厚量测设备系列：采用椭圆偏振技术和光谱反射技术实现高精度薄膜膜厚、n-k 值（n 指薄 膜折射率、k 指薄膜的消光系数，n-k 值用来表征薄膜密度或硬度）的快速测量；5）3D 曲面玻璃量测设备系列：采 用光谱共焦技术，实现高精度、高速度的非接触式测量，搭载可配置的全自动测量软件工具和完整的测试及结果分析 界面。同时，公司还存在多个系列设备处于研发及产业化验证中，随着公司对技术研发的持续投入，将进一步完善公 司的产品布局。
公司背靠中科院微电子所，实控人为董事长陈鲁。公司第一大股东为苏州翌流明，直接持股 15.75%，另通过员工持 股平台小纳光间接持股7.86%；陈鲁、哈承姝夫妇100%控股苏州翌流明，为公司实际控制人，合计持股比例为30.54%， 其中董事长陈鲁为美国国籍。中科院微电子所和深创投为国有股东，合计持股 8.92%；另外，公司还拥有国投基金、 芯动能、哈勃投资等一系列知名一级战略投资机构，其中哈勃投资为华为旗下专门从事战略投资的子公司，主要投资 半导体、光电芯片、材料、软件等领域。
公司高管及核心技术人员设备开发经验丰富。1）陈鲁：公司董事长兼总经理，毕业于中国科学技术大学少年班，物 理专业，曾任科磊半导体资深科学家，并于 2010-2016 年任中科院微电子所研究员、博士生导师；2）孙坚：公司董 事，曾先后担任中国华大集成电路设计中心 IC 设计工程师、国家大规模集成电路 ICCAD 工程研究中心副主任、北京 铿腾电子科技中国区战略发展总监；3）黄有为：首席科学家，曾任中科院微电子所助理研究员和北京中航智研发工 程师；4）杨乐：首席科学家，曾在中科院微电子所任职助理研究员和高级工程师。截至 2022 年底，公司共有 324 名研发人员，占比 43%。
公司计划 10 亿元用于高端半导体质量控制设备产业化项目等。1）高端半导体质量控制设备产业化项目：项目计划 投资 3.09 亿元，在广州市黄埔区进行高端半导体质量控制设备产业化项目的建设，大幅扩大公司检测和量测设备的 产能，已于 2021 年 4 月完成项目备案，拟定建设周期 2.5 年；2）研发中心升级建设项目：拟投资 1.46 亿元，对深 圳研发中心场地的改造升级，重点针对无图形晶圆缺陷检测设备、纳米图形晶圆缺陷检测设备等方向展开深入研发。
2、产品线自 2020 年以来快速放量，检测设备收入占比持续提升
2020 年以来，检测设备和量测设备快速放量带来营收高速增长。2018-2022 年，公司营收从 0.3 亿元增长至 5.1 亿 元，CAGR 为 103%；公司收入规模快速增长，一方面受益于半导体行业高景气和半导体设备国产替代的需求，另一 方面依托于公司主要产品市场认可度不断提升、产品型号日益丰富，从而带来客户群体和客户订单的持续增长。2022 全年公司实现收入 5.09 亿元，同比增长 41%。 检测设备增速较快，收入占比逐年提升。2022 年，公司检测设备收入占比约 76%，量测设备收入占比约 23%；无图 形晶圆缺陷检测、图形晶圆缺陷检测、三维形貌量测、3D 曲面玻璃量测四大类设备收入合计占比 87%，其他收入来 自薄膜膜厚量测设备、备品备件等。公司检测设备收入从 2018 年的 0.13 亿元增长至 2022 年的 3.85 亿元，CAGR 为 135%；量测设备收入从 2018 年的 0.16 亿元增长至 2022 年的 1.18 亿元，CAGR 为 63.7%。检测设备销售收入 呈高速增长趋势，主要系销售数量增加及随检测精度更高、功能更优化的无图形晶圆缺陷检测设备推出带动平均单价 上升所致；量测设备销售收入增速在 2021 年有所下滑，主要系应用在精密加工领域的 3D 曲面玻璃量测设备销量有 所下滑，但 2022 年量测设备收入实现加速增长，同比+25%。23Q1 公司收入 1.62 亿元，同比+254.8%。
主要产品量价关系拆分：
1）检测设备：销量逐年增长，检测设备单价较量测设备更高，公司无图形产品单价高于图形产品。
无图形晶圆缺陷检测设备：主要用于前道制造 2018-2022 年，无图形晶圆缺陷检测设备销量由 3 台逐年增加至 47 台，单价由 246.5 万元增长至 542.3 万元。销量增加主要系第一代无图形晶圆缺陷检测设备通过下游知名客户验证， 获得市场广泛认可，销售客户数量增加；单价提升主要系 2020 年公司推出了 SPRUCE-600 型号的升级设备，以及 检测精度更高的 SPRUCE-800 型号设备，高精度产品单价较高，SPRUCE-800 型号 2020 和 2021 年单价分别高达 1726 万元和 1571 万元，同时高精度产品占比逐步提高；
图形晶圆缺陷检测设备：2018 指 2022 年图形晶圆缺陷检测设备销量由 6 台大幅提升至 35 台，主要系部分下游重 点客户需求增长，同时公司于 2020 年推出检测精度更高、吞吐量更高的 BIRCH-100 等升级型号设备，成功进入前 道市场；2021 和 2022 年设备单价有所提升，主要系 BIRCH-100 等升级型号设备推出后，客户更多选择价格更高的 升级型号产品，同时随客户群体拓展与丰富，售价较低的重点客户销售占比下降。公司图形检测产品单价低于无图形 产品，主要系公司图形晶圆缺陷检测设备主要用于后道先进封装，产品灵敏度等性能较图形检测产品较低。
2）量测设备：2022 年整体销量回升，经过前期推广后三维形貌量测设备单价逐年提升，但量测设备整体单价随产品 结构变化而波动。
三维形貌量测设备：2020 年销售数量大幅增长，主要系通过客户验证后，部分重点客户对公司设备采购数量增加， 从细分产品来看，主要以基础型号增长为主，升级型号尚未形成大规模增长。2022 年销量减少至 15 台，主要系部分 重点客户采购数量减少；单价波动主要系各期销售的具体型号销售占比存在差异和重点客户销售策略所致， 2020-2022 年呈逐年上升态势；
3D 曲面玻璃量测设备：主要应用于精密加工领域对 3D 曲面玻璃等构件的轮廓、弧高、厚度、尺寸测量，2020 年 销售数量大幅增长，主要系设备通过部分重点客户验证后，市场认可度的提升带来客户对公司设备采购订单增加。2021 年销量回落至 12 台，主要系客户需求变更导致 7 台设备无法满足客户需求被退回，但 2022 年销量快速回升至 28 台； 单价较低，历年小幅波动但基本稳定。
前五大客户集中度相对较低，新客户收入贡献占比稳步上升。从客户结构来看，公司积累了中芯国际、长江存储等集 成电路前道制程厂商客户和华天科技、长电科技、通富微电等先进封装厂商客户，该部分存量客户贡献公司稳定收入。 与此同时，随公司产品布局不断丰富，品牌知名度不断提高，公司成功拓展芯恩集成电路、士兰集科、上海积塔半导 体等新客户群体。2022 年公司前五大客户收入占比为 33.3%，第一大客户为中芯国际，占比 8.17%，长江存储为第 三大客户，占比 6.3%。
检测设备毛利率稳步提升，量测设备毛利率较低同时历年毛利率有所波动。2018-2022 年，伴随设备型号升级和规模 效应提升，公司整体毛利率水平由 24%上升至 49%，其中检测设备毛利率由 31%上升至 53%，量测设备毛利率由 16%上升至 36%，2022 年公司毛利率同比稳定。公司毛利率较高的产品型号主要为与 KLA 对标的无图形晶圆缺陷检 测设备，SPRUCE-600/800 2022 年毛利率均高于 55%，接近海外龙头水平；图形检测设备 BIRCH-60 毛利率在 2022 年增幅较大，主要系销量较小，但售出一台单价的设备，BIRCH-100 毛利率在 2021 年增幅较大，主要系经过了 2020 年前期的客户推广阶段；三维形貌量测设备 CYPRESS-T910 毛利率在 2021 年增幅较大，主要系产品结构升级和规 模效应提升，CYPRESS-U950 毛利率在 2021 年突增，主要系产品销量较少，但售出部分研发样机，样机成本较低， 对毛利率有一定影响。23Q1 公司综合毛利率 55.3%，较 2022 年底快速提升。
2020 年至今研发投入加速增长，研发费用率逐年提升。2020 年之前，公司处于成长阶段，营收体量较小，期间费用 率较高；2020 年，随产品放量逐渐形成规模效应，公司期间费用率大幅下滑；由于公司始终保持高强度研发投入， 2020 年研发投入规模较低，主要系研发项目步入调试优化阶段从而所需材料费减少，2021 年公司研发投入 0.95 亿 元，同比增长 106%，2022 年研发费用为 2.06 亿元，同比加速增长，主要投入纳米级晶圆缺陷检测设备等，研发费 用率提升带动 2021-2022 年整体期间费用率逐年增长，23Q1 有所回落。
公司 2019-2021 年业绩持续增长，2022 年扣非净利润受研发费用拖累而亏损。2018-2020 年公司归母净利润及扣非 归母净利润均为负，主要系公司前期技术研发、市场培育等方面投入较高，同时经营规模相对较小，产品尚未放量， 从而扣非归母净利润持续亏损；2021 年公司实现扣非归母净利润盈利，但 2022 年扣非归母净利润出现亏损，主要系 纳米图形晶圆缺陷检测设备等主要研发项目存在持续的较大规模研发投入的需求，公司 2022 年研发投入 2.06 亿元， 同比翻倍以上增长，研发人员增加 100 余人至 324 人。23Q1 公司盈利能力有所提升，实现归母净利润 0.31 亿元， 扣非净利润亏损缩小至 79 万元。
在手订单充足，未来有望延续收入高增长态势。存货账面价值由 2018 年的 0.52 亿元增长至 2022 年的 8.61 亿元， 随公司履约订单规模的不断扩大，发出商品金额和占比不断提升，在产品占比有所下降；截至 2022 年，发出商品期 末余额 4.14 亿元，同比+77%，在产品期末余额 2.06 亿元。截至 2021 年底，公司在手订单金额为 9.95 亿元，截至 2022 年底，公司预收款项及合同负债余额 4.85 亿元，同比增长 212%。23Q1 末公司存货和合同负债分别继续增长 至 9.2 亿元和 5.45 亿元。公司各类型设备生产周期通常不超过 8 个月，验收周期通常为 2-7 个月，未来随设备验收 确认，公司收入有望继续维持高增长态势。
二、光学类检、量测技术应用最为广泛，细分品类繁多同时工艺复杂
1、半导体质量控制设备是保证芯片良率的关键工艺，光学检、量测技术应用最广泛
质量控制环节贯穿 IC 制造全过程，是保证半导体良率的重要工艺。工艺检测设备是应用于工艺过程中的测量类设备 和缺陷（含颗粒）检查类设备的统称，集成电路制造过程步骤繁多、工艺复杂，只有每一道工序的良品率都保持在几 乎“零缺陷”的极高水平才能保证最终的良品率。质量控制环节根据 IC 生产工艺的细分进一步分为前道检测、中道 检测和后道测试。 1）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，主要检测过程内 容包括①晶圆表面的颗粒和残留异物检查，以及工艺过程中晶圆的缺陷和异物的检查和分类；②薄膜材料的厚度和物 理常数（如折射率、消光系数、组分和应力等）的测量；③晶圆在光刻胶曝光显影后、刻蚀后和 CMP 工艺后的关键 尺寸（CD）和形貌结构的参数测量；④套刻对准的偏差测量； 2）中道检测：面向先进封装环节，主要为针对凸点（Bump）、通孔（TSV）、铜柱（Copper pillar）等的缺损/异物残 留及形状、间距、高度的一致性，以及重布线层（RDL）进行无接触定量检查和测量； 3）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。
检测（Inspection）和量测（Metrology）两大工艺分别用于检测晶圆异质情况和对晶圆结构做出量化描述。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。根据检测类型不同，半导体质量控制设备也相应分为检测设备和量测 设备两大类。
检测和量测技术主要分为光学检测、电子束检测和 X 光量测，相较于电子束和 X 光技术，光学检测技术能够更好实 现高精度和高速度的均衡，成为应用在晶圆制造端的最主要关键检测技术。 与电子束检测技术相比，光学检测技术在精度相同的条件下，检测速度更具有优势。光学检测技术是指基于光学 原理，通过对光信号进行计算分析以获得晶圆表面的检测结果；电子束检测技术是指通过聚焦电子束至某一探测 点，逐点扫描晶圆表面产生图像以获得检测结果。光与电子束的主要区别在于波长的长短，电子束的波长远短于 光的波长，而波长越短，精度越高。在相同条件下，光学技术的检测速度比电子束检测技术快，速度可以较电子 束检测技术快 1000 倍以上。因此，电子束检测技术的相对低速度导致其应用场景主要在对吞吐量要求较低的环 节，如纳米量级尺度缺陷的复查，部分关键区域的表面尺度量测以及部分关键区域的抽检等； 与 X 光量测技术相比，光学检测技术的适用范围更广，而 X 光量测技术主要应用于特定金属成分测量和超薄膜 测量等特定的领域，适用场景相对较窄。
2020 年全球半导体检测和量测设备市场中，光学检测技术的设备市场份额占比高达 75%。根据 VLSI Research，2020 年全球半导体检测和量测设备市场中，应用光学检测技术、电子束检测技术及 X 光量测技术的设备市场份额占比分别 为 75.2%、18.7%及 2.2%。虽然光学检测技术与电子束检测技术存在一定的潜在竞争可能，但由于电子束检测技术 自身局限性以及二者之间的优势互补性，光学检测技术面临技术迭代的风险较小。根据 VLSI Research，2016 至 2020 年期间所有电子束检测设备在全球半导体检测和量测设备市场中的占比分别为 19.3%、20.4%、21.0%、17.4%和 18.7%，其中，电子束缺陷检测设备和电子束缺陷复查设备两种设备占比分别为 9.3%、10.8%、11.5%、9.2%和 10.6%。 电子束检测设备及部分细分产品市场占有率总体保持平稳，未见大幅增长的原因主要系受集成电路制程中的大部分质 量控制环节无法通过电子束检测技术实现或设备无法达到检测速度要求。
2、明场和暗场光学检测技术相辅相成，用于图形、无图形和掩膜版成像检测等场景
光学检测可分为明场和暗场检测两大类别，定义基于传统光学显微镜针对照明光和采集光角度的相互关系，目前主流 图形缺陷检测设备主要依靠明场检测技术。 1）明场检测：直接用反射的可见光测量晶圆表面的缺陷，优点是清晰度高，能够形成整体图案形貌。明场检测的照 明光角度和采集光角度完全相同或部分相同，在光电传感器上最终形成的图像是由照明光入射圆片表面并反射回来的 光形成的。采用明场检测时，晶圆水平表面反射大部分光，而倾斜或竖直方向几乎不反射，明场检测设备通过收集反 射光信息进行分析，能够形成晶圆整体形貌； 2）暗场检测：检测位于晶圆表面的缺陷散射出来的光，优点是能够找出微小缺陷并且检测速度更快。暗场检测的照 明光角度和采集光角度完全不同，所以在光电传感器上最终形成的图像是由照明光入射晶圆表面并被图形表面的 3D 结构散射回来的光形成的。暗场检测表现为在所有平坦表面都是黑色的，在不平整处出现亮线，但无法形成晶圆整体 形貌。
图形晶圆成像检测：作用于晶圆，用于前道制造和出厂的先进封装领域，能够实现在图形电路上的全类型缺陷 检测。光学图形晶圆缺陷检测设备采用高精度光学检测技术，结合晶圆表面的材料属性和结构特性，在照明和成 像的光学系统、光源亮度和光谱范围，以及光电传感器的设计上，进行精密的选择和设计，进而对晶圆的 nm/um 尺度的缺陷和污染进行检测和识别。 图形晶圆成像检测一般采用明场检测为主、暗场检测为辅。图形的表面散射减少了探测器的总通光量，晶圆检测 需要更长的积分时间，对检测速度要求不如无图形晶圆那么高。由于明场检测直接采集反射光信息，能够形成晶 圆图片，对晶圆整体形貌刻画较好，因此图形晶圆成像检测一般多采用明场检测技术，并结合暗场检测技术。
无图形晶圆检测：针对裸硅片或有一些空白薄膜的硅片，后者主要用于测试片，用于硅片厂检测之后到晶圆厂 的二次检测。无图形晶圆检测内容主要包括颗粒污染、凹坑、残留物、裂纹、CMP 凸起等；设备工作原理是， 将激光照射到晶圆表面，通过多通道采集散射光，经过表面背景噪声抑制后，通过算法提取和比较多通道的表面 缺陷信息，最终获得缺陷的尺寸和分离；另外，也可以借助其他光学辅助方法，如干涉方法，来综合实现无图形 晶圆表面的微观缺陷和宏观特征检测。 无图形晶圆的表面由于没有图案，因此需要的检测时间更短，相较于明场检测，暗场散射检测具有更快的检测 速度，更加适用于高频的空间形貌，并且可以检测远小于系统分辨率和光斑尺寸的缺陷，因而尤其适用于生产 线上无图形晶圆表面的微纳缺陷检测。
3、光学量测技术可细分为三维形貌、薄膜膜厚、套刻精度、关键尺寸量测技术等
三维形貌量测：晶圆级别、芯片级别和关键区域电路图形的高精度三维形貌，从而测量晶圆表面的粗糙度、电 路特征图案的高度均匀性等参数。
薄膜膜厚量测：在前道制造工艺中，晶圆要进行多次各种材质的薄膜沉积，因此薄膜的厚度及其性质（如折射 率和消光系数）需要准确地确定，以确保每一道工艺均满足设计规格。基于多界面光学干涉原理的光学薄膜测量 设备是生产线上最常用的薄膜测量设备，其优点是快速、精确，对被测样品无损伤，可测量集成电路制造工艺中 的各种透明介质膜（如氧化物薄膜、氮化物薄膜等）、半导体薄膜（如多晶硅薄膜、SiGe 薄膜等）及很薄的导电 类薄膜（如 TiN 薄膜、T 薄膜、Ta 薄膜、TaN 薄膜等）。 为了控制晶圆之间或芯片之间的工艺一致性，薄膜及其光学常数的测量必须在产品晶圆上进行。光学薄膜膜厚 量测设备会根据预设的配方选取待测晶圆，通过智能化的图像识别来移动到测量位置，并完成测量和数据收集， 再将数据上传至生产线终端系统。测量数据的采集、反馈或前馈并调整工艺生产设备参数的过程是通过 IC 产线 专用的先进工艺控制系统自动实现的。
套刻精度量测：在前道制造工艺中，关键层的光学套刻对准直接影响器件的性能、成品率及可靠性，套刻误差 （Overlay，OL）是最主要的指标之一。套刻误差的定义式第 n 层图形结构中心与第 n+1 层图形结构中心的平 面距离。随着芯片集成度的增加，器件关键尺寸不断减小，晶圆尺寸不断增大，以及多重曝光工艺的应用，需要 更加严格控制层与层之间的套刻误差。 常见的套刻误差测量包括光学显微成像（Image-based Overlay，IBO）、光学衍射（Diffraction-based Overlay， DBO）和扫描电子显微镜（SEM-OL）系统。 1）光学显微成像系统：应用最广泛。它通过光学显微成像系统获得包括两层套刻目标图形的数字化图像，然后 基于数字图像处理算法，分别提取每一层的套刻目标图形的边界位置，再进一步计算每一层图形的中心位置，从而获得套刻误差； 2）光学衍射系统：是一种非成像的套刻误差测量系统。它使用特定设计的光栅目标图形和光强传感器，将一束 单色平行光照射到在两个不同层上的套刻目标光栅上。利用一对光强传感器分别测量由光栅反射的至不同空间方 向的第一衍射射束的强度，通过测量两个第一衍射射束强度的不对称性来确定套刻误差。这种系统的优点是使用 的光学元件较少，对像差的敏感度较小，重复性比成像系统好，常用于先进的光刻工艺控制中； 3）扫描电子显微镜系统：主要用于经过刻蚀后的最终套刻误差测量。相应的套刻目标图形尺寸更小，通常设计 在芯片器件内部，而不是在画线槽区域，这种系统的缺点是测量速度较慢。
先进工艺控制中最常用的光学套刻设备是 KLA 的 Archer 750 系列和 ASML 公司的 YieldStar S 系列，KLA 使 用光学显微镜成像（IBO）和激光衍射（DBO）技术，ASML 使用光学衍射（DBO）技术；另外，还有 Hitachi 公司的 CV5000 系列等，使用扫描电子显微镜（SEM-OL）技术。
关键尺寸量测：任何 IC 制造工艺参数的微小变化都会造成器件尺寸的变化，其中最为关键的一个参数就是栅极 线条宽度。任何经过光刻后的光刻胶线条宽度或刻蚀后栅极线条宽度与设计尺寸的偏离都会直接影响最终器件 的性能、成品率及可靠性，所以先进的工艺控制都需要对线条宽度进行在线测量通常称为关键尺寸（Critical Dimension，CD）测量。 基于衍射光学原理的非成像光学关键尺寸（OCD）测量设备已成为先进 IC 制造工艺中的主要工具。衍射 OCD 测量设备可以实现对器件关键线条宽度及其他形貌尺寸的精确测量，并具有很好的重复性和长期稳定性。通过 OCD 测量可以一次性获得诸多工艺尺寸参数，而在以前这些参数通常需要使用多种设备（如扫描电子显微镜、 原子力显微镜、光学薄膜测量仪等）才能完成。
4、检/量测设备中运动与控制和光学类零部件成本占比最高，主要包括 EFEM、光源等
质量控制设备核心零部件包括 EFEM 模块、光源、镜头等运动和控制及光学类部件。1）运动和控制系统类零部件： 包括 EFEM、机械手、精密运动系统等，主要承担晶圆传输和检测运动过程中高精度定位的作用。2）光学类零部件： 包括光源、镜头、相机、探测器、光学元件等，与产品检测和量测性能的相关度较高。3）机械加工件：包括机加工 件、样品台等，主要用于保证所有零部件能够在整机设备中进行高精度定位和高稳定性使用。
检测与量测设备开发难度大、研发壁垒高，同时定制化及差异化程度高。检测和量测设备需要光学、电子学、移动平 台、传感器、数据计算软件等多个系统密切配合，研发及生产技术横跨高精密的自动化装备和新一代信息技术领域，涉及光学、算法、软件、机电自动化控制等多学科知识的综合运用。同时，海外龙头设备厂商布局质量控制领域较早， 每个厂商针对设备关键系统不断优化和升级，并推出许多独特设计和大量独家专利，如科磊半导体 Surfscan SP7XP 使用 DUV 激光器和优化的检查模式，为先进技术节点研发和生产能力提供最高灵敏度，可以检测裸晶圆、平滑和粗 糙膜以及精细的光阻和光刻涂层中独特的缺陷类型；应用材料公司的 Enlight 光学检测系统配合 ExtractAI 技术，与电 子束检视分类系统 SEMVision 建立实时连接，从而能够逐一检视小至 0.001%的潜在缺陷。 制程升级和工艺进步对检测技术在精度和速度方面提出更高要求。随着集成电路器件物理尺度的缩小，需要检测的缺 陷尺度和测量的物理尺度也在不断缩小；随着集成电路器件逐渐向三维结构发展，对于缺陷检测和尺度测量的要求也 从二维平面中的检测逐渐拓展到三维空间的检测。未来，光学检测技术分辨率将进一步提高，大数据检测算法和软件 重要性越发凸显，设备检测速度和吞吐量有待进一步提升，从而保证整条生产线平稳连续的运行。
三、全球前道检、量测设备市场超百亿美元，中科飞测成长天花板逐步打开
1、2022 年全球前道检测、量测设备市场约 125 亿美金，国产化率预计不足 5%
2022 年全球前道检测和量测设备市场空间大约 125 亿美元。根据 VLSI Research 数据，2016 年全球检测和量测设 备合计规模为 47.6 亿美金，2020 年增长至 76.5 亿美金，CAGR 达 12.6%。根据 Gartner，2021 年和 2022 年全球 工艺控制设备市场占比大约为 11%和 12%，结合全球前道设备市场空间，2021 和 2022 年全球半导体检测和量测设 备市场规模预计分别为 100 亿美元和 125 亿美元。
检测和量测设备市场中，检测设备占比超 60%，纳米图形晶圆缺陷检测设备和掩膜版缺陷检测设备占比最高。2020 年全球过程控制测试设备中缺陷检测设备占比为 62.6%，量测设备占比 33.5%。根据测试对象及应用领域进一步拆分： 缺陷检测设备中纳米图形晶圆缺陷检测设备占比最高，其次为掩膜版缺陷检测设备、无图形晶圆缺陷检测设备和图形 晶圆缺陷检测设备，电子束缺陷检测及复查设备占比较低；量测设备中关键尺寸占比较高，套刻精度其次，薄膜量测 占比较低。
半导体过程测试设备市场主要为国外企业垄断，KLA 市场份额超 50%。从全球市场格局看，半导体过程测试设备市 场被美日企业垄断，主要市场份额由科磊 KLA-Tencor、日本日立 Hitachi、阿斯麦 ASML、应用材料 Applied Maretials 等占据，其中科磊是全球过程工艺控制领域龙头，2020 年其市场份额超过 50%，特别在缺陷检测、膜厚测量等领域 有极高的市场占有率。从中国市场格局看，几家垄断全球市场的国外企业仍占据主导地位，其中科磊半导体在中国市 场占比 54.8%，具有绝对优势。
2022 年国内半导体检测与量测设备市场规模约 30-40 亿美元，预计国产化率不足 5%。根据 VLSI Research 数据， 中国大陆半导体检测与量测设备市场规模呈现快速增长，从 2016 年 7.0 亿美金提升至 2020 年的 21.0 亿美金，复合 增长率达 31.6%，远高于全球平均增长水平；根据 QY Research，2022 年国内市场空间预计增至 32 亿美元；KLA 2022 年中国地区收入占比 29%，按照占国内份额 50%测算，2022 年国内前道检测和量测设备市场空间预计 40 亿美元。 综合来看，2022 年国内市场空间大约 30-40 亿美元。国内主要的检测/量测设备厂商包括中科飞测、上海精测和上海 睿励等，2022 年营收总计大约 7.5 亿元，按照营收测算，2022 年国产化率仍不足 5%，预计 3-4%之间。
2、KLA 等龙头产品布局完善，国内厂商 28nm 以下产品正在研发或认证
国际巨头已完成平台化建设，国内企业在产品种类、工艺覆盖、制程支持等方面仍存在较大差距。全球范围内主要的 过程控制测试设备企业包括科磊半导体、应用材料、日立等；国内企业包括中科飞测、上海精测、上海睿励等。国外 龙头企业由于起步早已形成规模优势，产品线覆盖广度完善，品牌认可度高，当前科磊半导体的产品线已涵盖质量控 制全系列设备，国内厂商产品布局有待进一步丰富和完善。此外，科磊半导体、应用材料等海外企业先进产品普遍能 够覆盖 28nm 以下制程，国内设备厂商尚未覆盖，与国际龙头企业存在一定的差异。 KLA 是全球最大的检测和量测设备厂商，各细分品类均处于龙头地位。KLA 成立于 1975 年，从成立至今便专注于 半导体晶圆和掩模的缺陷检测设备，通过对数十家企业的并购不断确立在检测量测领域的垄断地位。目前，在图形、 无图形、掩膜版、套刻误差检测设备等细分领域，KLA 均处于龙头地位，2022 年 KLA 总营收 92 亿美元，其中过程 控制设备收入 79.25 亿美元，扣除服务费用后纯半导体前道设备收入大约 65 亿美元，中国大陆地区收入占比从 2018 年的 16%提升至 2022 年的 29%。
国内厂商产品主要集中于 28nm 及以上节点，部分厂商 28nm 以下节点正在验证或研发。1）上海睿励自主研发的 12 英寸光学膜厚测量设备 TFX3000 系列产品，已应用在 65/55/40/28 纳米芯片生产线并在进行了 14 纳米工艺验证；2） 上海精测斩获两台明场检测 BFI100 型设备订单，用于 65nm-180nm 的半导体产线制程监控，打破了国外公司在该领 域的垄断；3）中科飞测的几款前道检测设备实现国产设备零的突破，得到中芯国际、长江存储等国内大厂的广泛认 可。
3、中科飞测持续研发纳米级图形晶圆缺陷检测等新品，产品覆盖市场空间将快速提高
公司包括深紫外成像扫描技术在内的 9 项自主研发的关键核心技术均国内领先并实现量产。公司的核心技术主要体现 在半导体质量控制设备的方案设计开发和调试环节，最终实现整机的性能指标。公司 9 项核心技术涉及光学检测技术、 大数据检测算法及自动化控制软件等方面，其中，光学检测技术主要用以收集与晶圆表面缺陷种类、尺寸、位置或电 路结构中的物理尺度相关的光学信号，大数据检测算法主要用以解析上述光学信号并得出结果，自动化控制软件主要 用以控制零部件和整机设备的运行。依托于公司掌握的核心技术，公司在半导体质量控制设备灵敏度/重复性精度、 吞吐量、功能性等关键的性能指标上实现了持续提高和突破，从而满足了客户持续提升产品良率和降低客户成本等方 面的需求。
在灵敏度方面，公司实现了无图形晶圆缺陷检测设备系列最小灵敏度 23nm 缺陷尺度的检测，图形晶圆缺陷检测 设备系列最小灵敏度 0.5μm 缺陷尺度的检测，三维形貌量测设备系列和薄膜膜厚量测设备系列重复性精度的显 著提高，分别达到 0.1nm 和 0.003nm。公司技术实现了晶圆表面的纳米量级微小凹坑深度等不同重要尺度的高 精度测量；
在吞吐量方面，公司无图形晶圆缺陷检测设备系列实现了灵敏度 102nm 下 100wph 的吞吐量、灵敏度 26nm 下 25wph 的吞吐量；图形晶圆缺陷检测设备系列实现了灵敏度 3μm 下 80wph 的吞吐量。公司技术实现了设备高灵敏度下的高吞吐量；
在功能性方面，公司实现了对晶圆正面、背面和边缘的缺陷分布检测，能够满足客户对晶圆全维度的缺陷检测， 可以在制程工艺的早期就及时发现 3D NAND 多层 Bonding 工艺（边缘）和 CMP 工艺（背面） 中的缺陷，从 而提高晶圆制造的良率。
公司产品已达到国内领先水平，并可与国际主流企业同类竞品形成竞争。衡量无图形和图形缺陷检测设备的主要性能 指标包括最小灵敏度和吞吐量，①最小灵敏度：表示设备能够检测到晶圆表面最小颗粒缺陷的直径，指标数值越小， 表明设备能检测到晶圆表面更小尺寸的缺陷。通常来说最小灵敏度是生产工艺节点的 0.5-1 倍左右的关系；②吞吐量： 表示该设备单位时间内完成检测的晶圆数量，指标数值越大，设备的检测速度越快；衡量三维形貌量测设备性能的关 键指标为重复性精度，即对晶圆上同一位置和同一特征尺度进行多次重复测量，并将测量结果的标准差作为设备的重 复性精度指标，该指标体现设备对晶圆同一位置和同一特征尺度的测量结果的波动幅度大小，下游客户会根据该指标 来实现对制程工艺的控制精度。该指标数值越小，客户或产线对制程工艺的精度越高。
无图形晶圆缺陷检测设备：设备与国际精品整体性能相当，已在中芯国际等知名晶圆制造厂商的产线上实现无 差别应用。公司通过高精度的光学检测技术和信噪比的增强，使得最小灵敏度远小于设备所使用的光源波长所对 应的光学成像分辨率，公司 SPRUCE-600 和 SPRUCE-800 设备可实现的最小灵敏度分别为 60nm 和 23nm。其 中，SPRUCE-600 在灵敏度为 102nm 时的吞吐量为 100wph，SPRUCE-800 在灵敏度为 26nm 时的吞吐量为 25wph；
图形晶圆检测设备：公司设备与国际竞品整体性能相当，已在长电先进、华天科技等知名先进封装厂商的产线 上实现无差别应用。公司该型号设备主要应用于先进封装环节的晶圆出货检测，最小灵敏度可达到 0.5μm，在 灵敏度为 3μm 时的吞吐量为 80wph。公司设备灵敏度和吞吐量可以满足不同客户需求；
三维形貌量测设备：公司设备与国际竞品整体性能相当，已在长江存储等知名晶圆制造厂商的产线上实现无差 别应用。公司该型号设备的重复性精度达到 0.1nm，能够支持 2Xnm 及以上制程工艺中的三维形貌测量。公司 设备重复度精度可以满足不同客户需求。
公司多台设备在 28nm 产线通过验收，积极推进 28nm 以下制程相关产品的研发和验证。半导体检测和量测技术在 进入 28nm 以下制程后，灵敏度、准确性、稳定性、吞吐量的要求大幅提升，进而对光学检测技术的分辨率和大数据 检测算法的复杂度提出了更高要求。公司已有多台设备在 28nm 产线通过验收，另有对应 1Xnm 产线的 SPRUCE-900 型号设备正在研发，对应 2Xnm 以下产线的 DRAGONBLOOD-600 型号设备正在产线进行验证，并取得两家客户的 订单。
公司致力于开发纳米图形晶圆缺陷检测系列设备等新品，产品矩阵未来面向市场天花板有望大幅提高。公司无图形晶 圆缺陷检测系列设备研发及产业化、图形晶圆及晶圆封装缺陷检测系列设备研发及产业化等九项研发项目均已通过产 业化验证，应用在集成电路前道和先进封装领域。公司产品线涵盖了无图形晶圆检测设备（量产）、图形晶圆缺陷检 测设备（量产）、三维形貌量测设备（量产）、薄膜膜厚量测设备（量产）和套刻精度量测设备（验证）等产品，对应 市场份额占比为 27.2%，同时公司正积极研发纳米图形晶圆缺陷检测设备、晶圆金属膜厚量测设备等，根据 VLSI Research 的统计，上述 2 种设备在全球半导体检测和量测设备市场中占据 25.2%份额，若未来项目能够成功落地并 通过产业化验证，有望成为公司新的增长动能，进一步开拓公司面向的市场空间。
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