半导体存储器件测试设备产业发展前景预测与投资战略规划一、 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二、 量测设备细分市场量测设备细分品类较多根据数据,2020年半导体检测和量测设备市场各类设备占比中,检测设备包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备(可细分为微米级和纳米级)、掩膜检测设备等;量测设备包括三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备(晶圆介质薄膜量测设备)、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、掩膜量测设备等。
三、 新型显示器件检测设备行业发展趋势(一)终端消费电子带动新型显示器件检测设备需求全球终端消费电子、新型显示器件产业与其检测设备行业发展具有较强的联动性,终端消费电子需求增长带来新型显示器件产业新增产线建设以及产线升级投资是行业发展的重要驱动因素根据Omdia报告,2021年,中小尺寸显示器件市场营收为629.8亿美元,其中中小尺寸AMOLED营收达到368.7亿美元,尺寸显示器件市场总额的50%以上,超过了TFT-LCD的总额252.2亿美元这是中小尺寸显示器件市场营收首次超过600亿美元,也是中小尺寸显示器件市场中AMOLED营收首次超过TFT-LCD,AMOLED已成为该市场的主导技术,正在加速实现对TFTLCD的替代柔性AMOLED在高端智能的应用,奠定了其在中小尺寸显示器件市场技术中的领先地位;刚性AMOLED的生产正转向用于高性能笔记本和平板电脑;TFT-LCD,包括a-Si(非晶硅)和LTPS(低温多晶硅)技术,正在转向车载显示市场;由于向电动汽车的转移和持续的二氧化碳减排政策,显示器件需求将持续增加随着消费电子产业持续增长,新型显示器件尤其是AMOLED行业高速发展,相关产能、良品率等要求愈发趋于严格,生产过程中需要进行大量的检测工作以保证高产能的同时产品具有高良率,检测设备在AMOLED生产过程中发挥的作用愈发重要。
在国内AMOLED市场规模逐渐增大,各厂商纷纷布局产线建设与升级的背景下,新型显示器件检测设备产业保持稳定增长二)检测设备技术面向自动化、集成化发展新型显示器件检测设备的生产制造是复杂的系统工程,需要综合利用新一代信息技术领域的光学、电学、自动化等多项技术,具备生产加工装配能力从而将多项组件结合以实现相应功能、具备软件开发能力以实现算法应用并具备软硬件有机结合能力,并经过长期技术积累及改良,以实现检测设备在极高精密要求的新型显示器件生产过程中实现极微小的缺陷、不良等检出,助力下游客户有效提升产品良率和生产效率不同显示器件厂商对显示器件产品的检测要求、性能参数存在差异,检测设备需要与产线不断磨合改进,积累设备在生产线应用经验并启动和推进新产品、新技术的研发,持续提升产品技术水平及产线适应水平检测设备厂商与显示器件厂商之间的关系依赖于长时间合作产生的信任以及技术互惠,共同完成技术更新及迭代,形成更具实践性的研发成果,检测设备定制化和针对性极强,形成较高的客户资源以及技术壁垒新型显示器件产业一直向着更高清、更节能、更便捷的方向发展,新型显示技术也将呈现出更先进、工艺更复杂、集成度与精细化程度更高的特点,伴随而来的良率问题对检测设备提出了新的挑战,要求相关设备能够实现无人化操作、产品在产线中一步到位完成生产及自动化检测环节,推动检测设备的自动化、集成化发展趋势。
三)检测设备市场正在进行高速的目前,全球新型显示器件主要生产企业主要集中在中国大陆地区、韩国、中国台湾地区及日本凭借庞大的产业基础、系统的供应链体系、持续优化的性能和不断下降的成本,中国大陆地区业已成为TFT-LCD最主要的产地AMOLED产能也正在快速向国内转移,京东方、维信诺股份、TCL科技、深天马等厂商占据国内AMOLED绝大部分产能并持续投入建设新产线根据CINNOResearch报告,全球AMOLED产能预计将从2020年的2,980万平方米增长至2025年的11,710万平方米,年平均复合增长率达31.5%,2021年韩国厂商仍然占据全球AMOLED面板一半以上的产能,随着国内厂商的AMOLED产能不断扩张,2025年中国大陆AMOLED产能占比预计将会达到56.2%新型显示器件行业整体景气度不断提升,本土厂商发展迅速,产能从境外转到境内的过程为国内检测设备的研发、生产创造了重大崛起机会目前,国内检测设备厂商,在技术领域持续投入,已经基本实现对国外厂商技术层面的追赶,并在部分领域实现弯道超车在相同技术情况下,国内厂商设备较国外产品更具价格优势当前国际贸易保护主义抬头的大环境下,国内显示器件厂商大力导入国产设备,自主可控的生产检测设备和本土化的产业链进一步夯实了我国在新型显示器件生产领域的竞争优势。
在国内新型显示器件生产厂商持续大规模投资及升级面板生产线的影响下,我国新型显示器件检测行业发展势头良好,检测设备的趋势明显随着国家政策扶持力度的加大,我国国产检测设备的发展环境将更加优化完善,新型显示器件检测设备产业迎来量质齐升的发展阶段四、 发展趋势随着集成电路器件物理尺度的缩小同时逐渐向三维结构发展,需要检测的缺陷尺度和测量的物理尺度也在不断缩小的同时三维空间的检测业在持续渗透为满足检测和量测技术向高速度、高灵敏度、高准确度、高重复性、高性价比的发展趋势和要求,行业内进行了许多技术改进,例如增强照明的光强、光谱范围延展至DUV波段、提高光学系统的数值孔径、增加照明和采集的光学模式、扩大光学算法和光学仿真在检测和量测领域的应用等,未来随着集成电路制造技术的不断提升,相应的检测和量测技术水平也将持续提高五、 智能检测及自动化设备的市场规模智能检测及自动化行业发展与下游市场如消费电子、平板显示、汽车电子及医疗电子等呈深度绑定关系,行业发展的核心驱动力主要源于传统消费电子产品的升级换代、平板显示行业新产能及新技术路线的投入以及在医疗电子领域的进一步渗透总体来看,市场前景广阔消费电子是智能检测及自动化的第一大应用领域,应用场景包括智能、可穿戴产品、平板电脑、可穿戴设备、VR终端及智能家居等。
消费电子产品具有加工工艺精细、技术要求高、更新速度快、需要持续创新等特点,使得其生产线亦需要根据产品升级换代而更新2020年,消费电子市场已经形成近万亿美元的市场规模根据西部证券研究机构的预测,2021-2025年消费电子市场规模的复合年均增长率为2.64%,市场规模将达到1.16万亿美元应用于消费电子领域的智能检测及自动化设备市场需求将稳步增长全球平板显示检测行业发展与全球平板显示产业具有较强的联动性,通常会受下游平板显示产业新增产线以及产线升级投资所驱动在平板显示产业投资方面,中国大陆在2011年以后开始成为全球平板显示行业投资的主要地区,主要包括京东方、天马、华星光电等中国平板显示厂商,以及三星、友达、富士康等韩国和中国台湾地区厂商在中国大陆的模组生产线投资平板显示行业新产线的扩展为面板显示检测产业提供了基础需求保障在新能源汽车和自动驾驶大趋势下,汽车电动化、网联化、智能化方向发展,芯片、模组等电子器件得到越来越广泛的应用,汽车的属性逐渐从传统的机械硬件转向机电一体、软硬结合的产品,汽车电子成为智能检测及自动化应用的又一重点领域,汽车电子市场规模的快速增长将会进一步带动智能检测及自动化的需求。
当前的医疗产业正在不断跨界融合人工智能、物联网、大数据、5G技术等高新技术,使医疗应用逐步迈向智能化,由此带动了医疗电子产业的迅速发展,相应智能测试及自动化在医疗电子领域也得到较广泛的应用2020年中国医疗电子产业规模可达688亿元,预计到2023年该产业的市场规模将会达到1,000亿元,智能测试及自动化设备在该领域的市场前景良好六、 半导体测试设备行业发展情况根据SEMI统计,2021年,全球半导体设备销售额相比2020年的712亿美元增长了44%,达到1,026亿美元;中国大陆地区已成为半导体设备的最大市场,销售额增长58%,达到296亿美元;2021年,晶圆制造设备、封装设备、测试设备分别占半导体设备市场的85.6%、6.8%和7.6%半导体测试贯穿整个半导体制造过程,广义上的半导体测试设备包括前道量测设备和后道测试设备前道量测设备包括量测类和缺陷检测类质量控制设备;后道测试设备包括测试机、探针台、探针卡等晶圆测试设备,及测试机、老化修复设备、分选机等封装测试设备根据SEMI统计,2020年,中国大陆半导体测试设备市场规模约为91.4亿元,2015-2020年复合增长率达29.3%;测试机占测试设备市场规模的63.1%;存储器件测试机和SoC(系统级芯片)测试机分别约占测试机品类的44%和23%,是最主要的应用领域。
七、 检测设备行业发展态势(一)新型显示器件检测设备行业发展态势我国新型显示器件检测设备市场主要企业包括显示器件产业起步较早且发展成熟的韩国企业、日本企业、中国台湾地区企业以及迅速发展的中国大陆地区企业新型显示器件Array制程的检测系统市场仍然由韩国HBTechnology、韩国YangElectronic、韩国DIT、以色列Orbotech、日本VTechnology等境外供应商占据主要份额在Cell制程和Module制程,韩国YWDSP、韩国ANI等境外企业曾是新型显示器件厂商主要设备供应商,近年来以精测电子、华兴源创、凌云光等为代表的中国大陆新型显示器件检测系统生产企业凭借技术自主可控取得快速发展,下游行业的认可度逐渐提升,市场影响力不断增强,在国内市场逐步取得优势地位根据CINNOResearch报告,2021年中国大陆AMOLED行业Array制程检测设备厂商销售额前三位分别为HBTech。