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1、三维形貌量测设备产业可行性研究建成全球最大规模光纤和4G网络，5G商用全球领先，互联网普及率超过70%。从2015年到2020年，固定宽带家庭普及率由526%提升到96%，移动宽带用户普及率由574%提升到108%。城乡信息化发展水平差距明显缩小，全国行政村、贫困村通光纤和通4G比例均超过98%。北斗三号全球卫星导航系统开通。持续跟踪信息化领域战略规划和技术、产业国际前沿动态，加强对战略性、前瞻性、颠覆性技术的研究力度和政策储备。加强中国特色信息化发展理论研究，构建数字中国理论研究体系。一、 半导体细分行业概述（一）半导体质量控制设备的概况半导体设备分类由半导体制造工艺衍生而来，从工艺角度看，
2、主要可以分为：光刻、刻蚀、薄膜沉积、质量控制、清洗、CMP、离子注入、氧化等环节。传统的集成电路工艺主要分为前道和后道，随着集成电路行业的不断发展进步，后道封装技术向晶圆级封装发展，从而衍生出先进封装工艺。先进封装工艺指在未切割的晶圆表面通过制程工艺以实现高密度的引脚接触，实现系统级封装以及25/3D等集成度更高、尺度更小的器件的生产制造。鉴于此，集成电路工艺进一步细分为前道制程、中道先进封装和后道封装测试。贯穿于集成电路领域生产过程的质量控制环节进一步可分为前道检测、中道检测和后道测试，半导体质量控制通常也广义地表达为检测。其中，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
3、环节的质量控制的检测；中道检测面向先进封装环节，主要为针对重布线结构、凸点与硅通孔等环节的质量控制；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。应用于前道制程和先进封装的质量控制根据工艺可细分为检测（Inspection）和量测（Metrology）两大环节。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。根据检测类型的不同，半导体质量控制设备可分为检
4、测设备和量测设备。随着技术的进步发展，集成电路前道制程的步骤越来越多，工艺也更加复杂。28nm工艺节点的工艺步骤有数百道工序，由于采用多层套刻技术，14nm及以下节点工艺步骤增加至近千道工序。根据YOLE的统计，工艺节点每缩减一代，工艺中产生的致命缺陷数量会增加50%，因此每一道工序的良品率都要保持在非常高的水平才能保证最终的良品率。当工序超过500道时，只有保证每一道工序的良品率都超过9999%，最终的良品率方可超过95%；当单道工序的良品率下降至9998%时，最终的总良品率会下降至约90%，因此，制造过程中对工艺窗口的挑战要求几乎零缺陷。检测和量测环节贯穿制造全过程，是保证芯片生产良品率非
5、常关键的环节。随着制程越来越先进、工艺环节不断增加，行业发展对工艺控制水平提出了更高的要求，制造过程中检测设备与量测设备的需求量将倍增。从技术原理上看，检测和量测包括光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术等。目前，在所有半导体检测和量测设备中，应用光学检测技术的设备占多数。光学检测技术基于光学原理，通过对光信号进行计算分析以获得检测结果，光学检测技术对晶圆的非接触检测模式使其具有对晶圆本身的破坏性极小的优势；通过对晶圆进行批量、快速的检测，能够满足晶圆制造商对吞吐能力的要求。在生产过程中，晶圆表面杂质颗粒、图案缺陷等问题的检测和晶圆薄膜厚度、关键尺寸、套刻精度、表面形貌的测量均需用到光学检
6、测技术。（二）全球半导体检测和量测设备市场格局全球半导体检测和量测设备市场规模高速增长，根据VLSIResearch的统计，2016年至2020年全球半导体检测与量测设备市场规模的年均复合增长率为126%，其中2020年全球市场规模达到765亿美元，同比增长201%。根据VLSIResearch的统计，检测设备占比为626%，包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、掩膜检测设备等；量测设备占比为335%，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。目前，全球半导体检测和量测设备市场也呈现国外设备企业垄断的格局，全
7、球范围内主要检测和量测设备企业包括科磊半导体、应用材料、日立等。科磊半导体一家独大，根据VLSIResearch的统计，其在检测与量测设备的合计市场份额占比为508%，全球前五大企业合计市场份额占比超过了824%，均来自美国和日本，市场集中度较高。（三）中国半导体检测与量测设备市场格局近五年，中国大陆半导体检测与量测设备的市场处于高速发展期。根据VLSIResearch的统计，2016年至2020年中国大陆半导体检测与量测设备市场规模的年均复合增长率为316%，其中2020年中国大陆半导体检测与量测设备的市场规模为210亿美元，同比增长243%。2016年至2020年，中国大陆半导体检测与量测
8、设备市场规模呈现快速增长，尤其是在2019年全球半导体检测和量测设备市场较2018年缩减了近38%的背景下，中国大陆地区半导体检测和量测设备市场2019年仍然实现了352%的同比增长，超过中国台湾市场成为全球最大的半导体检测与量测设备市场，占比为265%；2020年中国大陆半导体检测和量测设备市场规模占全球半导体检测和量测设备市场比例进一步提升至274%。综上所述，2016年至2020年，全球和中国大陆地区半导体设备和检测与量测设备市场处于快速发展期，其中，中国大陆地区半导体设备市场和检测与量测市场显著高于全球半导体设备和检测和量测设备市场增长。同时，中国半导体检测与量测设备市场中，设备的国产
9、化率较低，市场主要由几家垄断全球市场的国外企业占据主导地位，其中科磊半导体在中国市场的占比仍然最高，领先于所有国内外检测和量测设备企业，并且得益于中国市场规模近年来的高速增长，根据VLSIResearch的统计，科磊半导体在中国大陆市场近5年的销售额复合增长率超过357%，显著高于其在全球约132%的复合增长率。目前，国内半导体市场处于高速增长期，本土企业存在较大的国产化空间，但由于国外知名企业规模大，产品线覆盖广度高，品牌认可度高，导致本土企业的推广难度较大。近年来国内企业在检测与量测领域突破较多，受益于国内半导体产业链的迅速发展，该领域国产化率有望在未来几年加速提升。二、 信息化发展环境优
10、化提升信息化发展法律政策框架基本形成，数字市场改革开放步伐加快，数字监管服务优化提升。网络安全法电子商务法网络安全审查办法等颁布实施，信息技术与网络安全标准化、学科建设、人才培养等取得积极进展，网络安全保障能力显著增强。网络空间日益清朗，网络文化繁荣发展，网络文明程度稳步提升。三、 规范试点示范聚焦重点行业、重点领域和优先方向，统筹推进信息化试点示范工作，组织实施一批基础好、成效高、带动效应强的示范项目，防止盲目跟风，避免重复建设。发挥好试点示范作用，坚持以点带面、点面结合，及时总结形成可复制可推广经验做法，推动数字中国建设取得新突破。四、 健全政策体系建立健全数字中国发展的政策体系，完善各部
11、门数字经济、科技创新、数字社会等相关领域的规划和政策，做好与规划的衔接。创新财政资金支持方式，加大现有国家科技计划的统筹力度，支持关键核心技术研发和重大技术试验验证。优化知识产权质押融资体系，统筹做好信息领域知识产权保护、反垄断、公平竞争审查等工作。五、 数字经济实现跨越式发展我国数字经济总量跃居世界第二，2020年数字经济核心产业增加值占GDP比重达到78%，数字产业化基础更加坚实，数据赋能赋智作用日益凸显。农业数字化加快发展，精准作业、数字化管理等大面积推广。制造业数字化转型加快推进，降本提质增效明显。服务业数字化进程加快，新业态新模式蓬勃发展。2020年电子商务交易额达到3721万亿元，
12、成为居民消费的重要渠道。六、 光学检测行业技术发展情况从技术路线原理上看，检测和量测包括光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术等。光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术的差异主要体现在检测精度、检测速度及应用场景上。光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术在应用上各有所长。半导体质量控制设备的主要性能指标涉及灵敏度、吞吐量等，不同技术路线在实现前述指标存在差异。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
13、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1，000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。半导体质量控制设备是集成电路生产过程中核心设备之一，涉及对集成电路制造的生产过程进行全面质量控制和工艺检测，对设备的灵
14、敏度、速度均有较高的要求。结合三类技术路线的特点，应用光学检测技术的设备可以相对较好实现有高精度和高速度的均衡，并且能够满足其他技术所不能实现的功能，如三维形貌测量、光刻套刻测量和多层膜厚测量等应用，进而使得采用光学检测技术设备占多数。根据VLSIResearch和QYResearch的报告，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752%、187%及22%，应用光学检测技术的设备占比具有领先优势，电子束检测技术亦具有一定的市场份额。随着技术的不断发展，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，但光学检测技术面临
15、技术迭代的风险较小，主要理由有以下方面：光学检测技术与电子束技术之间存在优势互补的情况。受限于检测速度，电子束无法满足规模化生产的速度要求，导致其应用场景主要在对吞吐量要求较低的环节。同时，光学检测技术可以满足规模化生产的速度要求，但是比电子束检测在检测精度上存在一定劣势。因此，在实际应用场景中，往往会同时考虑光学检测技术与电子束检测技术特性，即当光学技术检测到缺陷后，用电子束重访已检测到的缺陷，对部分关键区域表面尺度量测的抽检和复查，确保设备检测的精度和速度。两种技术之间存在优势互补的情况。当前半导体质量控制主要依赖光学检测技术。鉴于电子束检测通常接收的是入射电子激发的二次电子，无法区分具有
16、三维特征的深度信息，因而部分测量无法用电子束技术进行检测，主要通过光学检测技术实现，如三维形貌测量、光刻套刻测量和多层膜厚测量等应用。以国际巨头科磊半导体为例，其在1998年通过收购AmrayInc获得电子束检测技术，开始开发电子束缺陷检测设备和电子束缺陷复查设备。截至目前，科磊半导体官网显示的电子束相关设备依然为电子束缺陷检测设备和电子束缺陷复查设备，未进一步拓展基于电子束技术的其他检测及量测设备。同时，电子束检测技术在检测速度上存在制约。科磊半导体的总裁RickWallace（任职2008年至今）曾直接提及光学技术的检测速度可以较电子束检测技术快1，000倍以上，电子的物理特性使得电子束技术难以在检测速度方面取得重大突破。相比而言，光学检测是最经济、最快的选择。此外，根据VLSIResearch，2016年度至2020年度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1
