半导体测试设备国产化水平加速提升

半导体测试设备国产化水平加速提升 一、 半导体测试设备国产化水平加速提升 随着我国半导体产业发展阶段逐步走向成熟，在国际贸易争端频起的背景下具备自主可控和产业链安全等特点的国产设备将逐渐成为各大半导体厂商的首选，测试设备国产化水平加速提升，持续加强国内半导体制造业的支撑效力。 二、 检测和量测设备竞争格局 全球半导体检测和量测设备市场呈现国外设备巨头垄断格局。根据数据，全球市场中，2020年科磊半导体市占率超过50%，应用材料、日立、雷泰光电、创新科技等前五大公司合计市场份额占比超过了82．4%，市场集中度较高。中国市场中，科磊半导体达到58．4%，呈一家独大格局，前五大公司合计市场份额占比达到78．1%。 本土企业市场份额较低，其中中科飞测产品主要包括无图形晶圆缺陷检测设备系列、图形晶圆缺陷检测设备系列、三维形貌测量设备系列和薄膜膜厚量测设备系列等产品，已应用于国内28nm及以上制程的集成电路制造产线。上海睿励致力于集成电路生产前道工艺检测领域设备研发和生产，产品主要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。上海精测半导体前道检测设备领域，以椭圆偏振技术为核心开发了适用于半导体工业应用的膜厚测量以及光学关键尺寸量测系统的产品，目前中科飞测、精测电子、上海睿励2021年在国内检测量测设备市场份额仅1．9%、0．7%、0．2%。 KLAInstruments和TencorInstruments相继成立于1976年和1977年，并于1997年合并成立科磊半导体，总部位于美国硅谷。该公司聚焦于检测设备的研发、生产和销售，其产品线涵盖了质量控制全系列设备。根据科磊半导体2022年年报披露显示，其检测和量测设备实现营业收入79．25亿美元，占比企业整体营收86%左右。 康特科技成立于1987牛，总部位寸以色列米格达勒埃姆克。该公司是半导体行业高端检测和量测设备的制造商，其产品应用于前道、先进封装等领域，为众多行业内领先的全球IDM、OSAT和代工厂提供服务。根据康特科技2021年年报披露显示，其全年实现营业收入2．70亿美元，其中检测和量测设备营收2．59亿美元，占比96．2%。 阿斯麦（荷兰）量测业务优势领域在套刻误差测量、电子束检测，应用材料（美国）优势领域也在电子束检测，新星测量仪器（以色列）优势领域在膜厚检测设备，日立（日本）则主要是CD-SEM（关键尺寸量测-电子束）处于行业领先地位，雷泰光电（日本）则聚焦EUV掩模版检测，创新科技（美国）优势在于关键尺寸测量和缺陷检测。 三、 智能检测及自动化行业发展趋势 随着经济快速发展和居民消费升级，电子产品更新换代速度加快，并使智能化、便携化、小型化、复杂化、集成化成为电子产品的普遍发展趋势，也促使电子产品生产厂商增加了对中高端电子产品测试设备的市场需求。 与此同时，随着自动化控制技术、精密测量技术、仿真技术、传动技术快速兴起，电子产品测试设备向自动化、智能化、精密化、柔性化、多功能化方向升级的趋势愈加明显。以自动化、智能化为主导的中高端电子产品测试设备在逐步打开市场空间，自动化测试设备融入电子产品生产线将成为市场主流。 检测设备是制造目动化的关键步骤，2019年我国国内资检测机构收入规模增长率稳中有升，增长达到15．1%，有图形晶圆光学检查设备占比达32%，以下是检测设备行业发展现状分析。 我国检测设备行业蓬勃发展，市场规模不断扩大。根据检测设备行业分析数据，截至2019年末，我国检测设备机构为36327家，较2018年末增长9．3%;2017年至2019年，检测行业对外出具的报告数量分别为3．11亿份、3．29亿份、3．76亿份，逐年增长，同时收入持续实现两位数高增长。预计2020年检验检测行业收入将达3000亿元，对外出具检测服务报告数量达4．4亿份，仍将保持强劲增长趋势。 检测设备行业发展现状指出，汽车检测维修设备必须不断进行技术升级，以应对更多、更快推出的新车型，满足汽车维修保养市场的新需求。汽车检测维修设备集通讯技术、电子技术和计算机技术等高科技应用于一体，科技含量较高，对行业内企业的创新能力、研发能力和市场推广能力都有着较高的要求。 ATE（自动化检测设备）主要用于半导体制程的后道工艺，是进行电参数性能测试的专用设备，其中SOC测试系统与存储器测试系统是ATE最主要的两大领域。根据《2020-2025年中国自动检测设备行业市场深度研究及发展前景投资可行性分析报告》数据统计，2019年SoC测试设备市场规模24亿美元，占比达72%，存储器测试系统6．5亿美元，占比达19%。 环境监测仪器的纵向产业链上还有重要一环，环境治理，对某区域包括水、土壤、空气各方面进行环境监测后，若指标不达标，该如何进行环境治理，如何针对各项数据进行有效治理，或者根据治理所需监测的指标再去调整环境监测仪器的研发设计都是目前环境监测仪器行业的重要问题。 目前，我国检测分析仪器行业正处于快速发展阶段。2019年检测分析仪器行业收入规模达2505．96亿元，2017年至2019年检测分析仪器行业市场规模同比均保持两位数增长。检测设备行业发展现状指出，产业链主要分为上游硬件、软件、检测试剂，中游监测仪器/系统，下游仪器维护、设备运营。上游产业基本由外资企业占领，中端市场主要由上市企业如雪迪龙、先河环保、中环装备、聚光科技、天瑞仪器等占据，下游主要为第三方环境服务企业。 电器检测设备是指用于电器以及电子元器件的检测中的装置。电器检测仪器包括超声波物位仪表、高级过程仪表校准器、电阻测试仪、手持红外测温仪、回路阻抗测试仪、微电阻计、数字高压仪、电池测试仪、智能数显仪、频率谐波分析仪、电缆故障定位仪、电力分析记录仪、继电保护测试仪、电参数综合测量仪、表面电阻测试仪、手腕带测试仪以及激光检测仪等等。电器检测仪器用于电器的安装、使用和测试之中，可以提高机械仪表的工作效率，并且提高其工作环境的安全性。 随着时代的发展，各种高科技产品的不断更新换代，为了防止不合格的生产产品发行到市场。检测设备的使用就很有必要了，它能有效减少不符合国家标准的产品流入市场。 截至2018年6月，中国国际出口带宽为8，826，302Mbps，半年检测设备增长率为20．6%。截至2018年6月，我国网民规模为8．02亿，上半年新增网民2968万人，较2017年末增加3．8%，互联网普及率达57．7%。我国手机网民规模达7．88亿，网民通过手机接入互联网的比例高达98．3%。我国互联网基础设施建设不断优化升级，提速降费政策稳步实施推动移动互联网接入流量显著增长，网络信息服务朝着扩大网络覆盖范围、提升速度、降低费用的方向发展。 截至2018年6月底，互联网宽带接入端口数量达8．32亿个，同比增长12．6%，比2017年末净增5312万个。基础电信企业继续加快光进铜退进程，光纤接入（FTTH/0）端口达到7．18亿个，比2017年末净增6055万个，占比提高到86．3%;xDSL端口总数下降至1918万个，占比降至2．3%。移动通信基站达624万个，其中3G/4G基站总数达到467万个，占比达74．9%。 截至2018年8月末，基础电信企业发展的IPTV用户总数达1．47亿户，1-8月净增2509万户。移动互联网用户总数保持在13．7亿户，同比增长12．2%。其中，手机上网的用户数达12．5亿户，对移动电话用户的渗透率为81．3%。 检测设备有很多种类，工厂常用的检测设备有很多，包括测量设备卡尺、天平、打点机等，另外还有质量检测分析仪器，检测设备、包装检测设备等也是常见的检测设备。在包装环节中比较常见的有包装材料检测仪、金属检测设备、非金属检测设备以及无损检测设备等。 四、 量测设备技术结构 量检测设备分为光学和电子束技术路线，其中光学占主流。2020年全球半导体检测和量测设备市场中，光学、电子束占比分别为75．2%、18．7%。由于下游厂商对量产高速的需求，光学检测技术设备仍然占据了主要的市场份额。 五、 智能检测及自动化设备行业概况 智能测试及自动化设备行业主要应用于消费电子、平板显示工业、汽车电子、医疗电子及相关电子零部件产品的外观、性能、功能等多方面检测。该行业具备较强的定制化特征，融合光、机、电、算、软等多学科发展，技术含量较高。 电子产品功能多样化和设计复杂化导致产品检测种类繁多、精度要求高，检测范围囊括PCB、PCBA、芯片电路、功能性模组等诸多领域。在PCBA检测领域，ICT测试及FCT测试是广泛应用的、现代电子企业必备的生产测试工序。ICT测试的原理是通过探针接触测试点后通电，来检测成品线路板所有零件的焊接情况，可以有效检测漏装、错装、参数值偏差等问题。 FCT测试系通过模拟的成品线路板的运行环境，使其工作于各种设计状态，从而获取到各个状态的参数来验证测试目标板的功能好坏。在功能性模组检测领域，通常有显示测试、无线射频测试、音频测试、传感器测试等。显示屏测试主要用于检测LCD及OLED屏幕的亮度、颜色、对比度、均匀度等。无线射频测试主要检测无线电信号带宽、功率及频率等指标。 近年来，机器视觉技术快速发展，基于机器视觉开发的自动光学检测设备（AutomatedOpticalInspection，AOI）得到较大范围应用，如在PCB检测方面，机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。 又如在显示屏检测领域，AOI可以自动检测显示屏的外观缺陷、颜色、坏点等情况，并通过算法判定是否通过检测。机器视觉技术具备检测速度快、准确率较高、可靠性高等优点，完全可以辅助甚至代替人工目检，实现自动检测。 六、 国产化趋势 整体半导体设备领域存在较高的技术、资金及产业协同等壁垒。与国外企业相比，本土企业进入该领域时间较晚，整体实力和规模与国外竞争对手存在较大差距。然而，经过多年来的不懈追赶，本土企业技术水平迅速提高，检测和量测设备从无到有，中科飞测等国产企业带动量检测设备国产化持续突破，目前在28nm已实现突破并向2Xnm以下节点推进。 在政策和需求的推动下，我国检测设备产业发展迅速，但目前在高端产品领域，国产产品和进口产品还存在一定的差距。国内检验设备相对国外仍处中低端，价格相对低廉，利润较低，限制企业快速发展及开发高端产品，主要是因为国内企业的技术积累相比国外发达国家较为薄弱，这仍需国内企业自身努力及国家政策扶持，促使我国检测设备研发企业技术积累不断雄厚，开发更多具国际竞争力的产品。 虽然我国检测设备行业技术落后，但行业规模已经较大，拥有实验室离心机、天平、热分析仪器、动力测试仪器、真空仪器与装置、电泳仪、铸造测试仪器、应变测量仪、环境试验设备、土工测试仪器、声学仪器、陶瓷检测仪器等多样化的产品，其中一部分产品已达到或接近世界先进水平，质量稳定，少部分高端仪器达到国际先进水平，具有自主知识产权，先后进入欧洲、美洲、非洲、东南亚市场，取得了可喜的成绩。 我国检测设备产业正快速成长，处于进口替代的阶段。随着机械、电子、信息等基础产业的进步，国产检测设备的性能参数等指标与国外产品的差距逐渐缩小，整体技术水平逐渐提高，未来随着整个行业的进一步发展，我国检测设备的市场份额将稳步增长。 国产检测设备与国外相比差距主要体现在两个方面：主要技术指标如设备稳定性、精密度和准确度不足，加大了设备使用的难度，也降低了检测结果的可靠性;在自动化、智能化和成套性方面也与国际同类产品存在显著的差距。 国外先进设备采用了新材料、新技术，实现了高灵敏度、高适应性、高可靠性，并不断地向嵌入式、微型化和网络化方向发展，而国产设备的技术含量不高，发展受困于中低端，核心设备严重地依赖进口。检测设备具有技术密集型特征，想要突破行业发展瓶颈，科技创新是必经之路，目前我国检测设备的自主创新机制存在一些问题，如：研发投入低，高精尖人才供应不足，高校相关