半导体周报(国科龙晖整理)-0417
1. 行业新闻及动态
（1）半导体设计
据意法半导体消息，从2025 年起，采埃孚将从意法半导体采购碳化硅器件，根据这份多年期合同的条款，ST将向采埃孚供应数百万个第三代碳化硅MOSFET器件。
（2）半导体制造及封测
据台湾地区媒体报道称，台积电已多次派遣团队前往德国评估建厂事项，已有台积电供应链收到出货评估通知，建厂模式也已确立，将仿照日本熊本厂与Sony，丰田旗下电装合资作法，而此次主要合作对象为德国博世。
台积电3nm扩产进度放缓且产能规划下修，而其他厂区如高雄28nm厂，下一代2纳米新厂建置进度也稍有减速。
日本经济产业省计划，向芯片制造商Rapidus提供额外3000亿日元，折合22.7亿美元的资金，用于在北海道建设一家半导体工厂。
2022年台积电已在12英寸晶圆厂上花费了大约1350亿美元，到2024年将突破2000亿美元，Fab 18是台积电最昂贵的晶圆厂（5nm和3nm），预计明年该厂的投资将超过1000亿美元。
ASML在台湾地区砸重金投资，并针对2nm晶圆光学量测设备研发制造，向台“经济部”申请A+企业研发补助案，ASML申请案将进入实质审查的第二阶段，台“经济部”表示，预估5月召开决审会议拍板通过，届时补助额也将明确。
（3）半导体设备及材料
三星显示将使用其M12材料组用于今年向苹果供应的iPhone 15系列OLED面板，同时为iPhone 16系列开发M14材料。
（4）其它
工信微报消息，中共中央政治局常委，国务院总理李强在北京市调研独角兽企业发展情况时表示，智能网联汽车作为，大号终端，融合多种功能，满足多种需求，是一个重要的发展方向，要加快芯片研发制造等关键核心技术攻关，着力稳定产业链供应链，打造更多具有话语权产品和技术，推动产业发展实现更大突破。
根据研调机构Prismark预估，2023年全球PCB产值为783.67亿美元，较2022年817.41亿美元下滑4.13％，但2024年起将恢复逐年成长，2023年至2027年年均复合成长率为3.8％。
2023年Q1全球PC出货量为5520万台，同比减少30%，由于经济不确定性，以及消费者缺乏购买动力，预估今年第二度会继续下滑。
2022年Q4全球蜂窝基带芯片市场的销量和收入同比和环比大幅下降，所有领先的基带公司出货量和收入都出现了负增长，下降可归因于OEM库存调整，以及整体宏观经济环境。尽管下半年疲软，但2022年基带芯片市场收益同比增长7.4%至334亿美元，约合2301亿元人民币，高通、联发科、三星LSI、紫光展锐和英特尔在2022年的收入份额排名中位列前五。
英特尔调整数据中心GPU系列，砍掉Max GPU 1350。
台积电2023年3月合并营收约为1454.08 亿元新台币，折合人民币约328.62 亿元，环减10.9%，同减15.4%。
2. 半导体封测设备——前道测试设备
前道检测包括量测、缺陷检测和过程控制软件。前道量检测运用于晶圆的加工制造过程，它是一种物理性、功能性的测试，用以检测每一步工艺后产品的加工参数是否达到设计的要求，并且查看晶圆表面上是否存在影响良率的缺陷，确保将加工产线的良率控制在规定的水平之上。
由于晶圆制造工艺环节复杂，所需要的检测设备种类繁多，因此也是所有半导体检测赛道中壁垒最高的环节，单机设备价格较后道测试设备高，且不同功能设备差异也较大。按照不同的分类方法，集成电路可以被分成不同的类型。1）按照检测目的可以分为量测（Metrology）和缺陷检测（DefectInspection）2）按照应用范畴主要可以分为关键尺寸测量（OpticalCriticalDimensionOCD）、薄膜的厚度测量(FilmMetrology)、套刻对准测量(OverlayMetrology)、光罩/掩膜检测(ReticleInspection)、无图形晶圆检测（Non-patternedWaferInspection）、图形化晶圆检测(PatternedWaferInspection）、缺陷复查(ReviewSEM)3）按技术原理可以分为光学检测设备（OpticalInspectionEquipment），电子束检测设备（E-beamInspectionEquipment）和其他检测设备。关键尺寸量测：半导体制程中最小线宽一般称之为关键尺寸，其变化是半导体制造工艺中的关键。随着关键尺寸越来越小，容错率也越小，因此必须要尽可能的量测所有产品的线宽。eg：在半导体晶圆的指定位置测量电路图案的线宽和孔径。
关键尺寸量测示意图
资料来源：公开资料整理
薄膜厚度量测：在整个制造工艺中硅片表面有多种不同类型的薄膜，包含金属、绝缘体、多晶硅、氮化硅等材质。晶圆厂为生产可靠性较高的芯片时薄膜的质量成为提高成品率的关键，其中薄膜的厚度、反射率、密度等都须要进行精准的量测。eg：测量半导体晶圆表面薄膜的厚度。
薄膜厚度量测示意
资料来源：公开资料整理
套刻对准量测：套刻对准测量应用在光刻工艺后，主要是用于量测光刻机、掩模版和硅片的对准能力。量测系统检查覆盖物的准确性（叠加工具）测量用于检查传输到晶圆上的第一层和第二层图案的射覆盖精度。
套刻对准量测示意图
资料来源：公开资料整理
光罩/掩模检测：光罩/掩膜检测远比其他应用，例如无图案或图案晶圆检测重要。这是因为，虽然裸晶圆或图案晶圆上的单个缺陷有可能损坏一个器件，但掩模版上的单个缺陷可能会摧毁上千个器件。通常，掩模在使用过程中很容易吸附粉尘颗粒，而较大粉尘颗粒很可能会直接影响掩模图案的转印质量，如果不进行处理会进一步引起良率下降。因此，在利用掩模曝光后，通常会利用集成掩模探测系统对掩模版进行检测，如果发现掩模版上存在超出规格的粉尘颗粒，则处于光刻制程中的晶圆将会全部被返工。Fab中对掩模缺陷的检测分为在线和离线两种。在线检测是指每次曝光之前和之后对掩模板表面检测。掩模检测系统工作原理可见下图：这通常是依靠光刻机中内置的检测单元来完成的。离线检测是指定期地把掩模从系统中调出来做缺陷检测。
光罩/掩模检测示意图
资料来源：公开资料整理
无图形晶圆检测：无图形化检测指在开始生产之前，裸晶圆在晶圆制造商处获得认证，半导体晶圆厂收到后再次认证的检测的检测过程。用于无图形晶圆缺陷检测的基本原理相对简单。激光束在旋转的晶圆表面进行径向扫描，以确保光束投射到所有晶圆表面。激光从晶圆表面反射，当激光束在晶圆表面遇到粒子或其他缺陷时，缺陷会散射激光的一部分。可直接检测散射光（暗场照明）或反射光束（亮场照明）中强度的损失，从晶圆旋转角度和激光束的半径位置，计算和记录了粒子/缺陷的位置坐标。晶圆的旋转位置和光束的径向位置决定了缺陷在晶圆表面的位置。在晶圆检测工具中，使用PMT或CCD方式记录光强度，并生成晶圆表面的散射或反射强度图。此图提供有关缺陷大小和位置的信息，以及由于颗粒污染等问题而导致的晶圆表面状况的信息。
无图形晶圆检测示意图
资料来源：公开资料整理
图形化晶圆检测：图形化定义：图形化使用光刻法和光学掩膜工艺来刻印图形，在器件制造工艺的特定工序，引导完成晶圆表面的材料沉积或清除。对于器件的每一层，在掩膜未覆盖的区域沉积或清除材料，然后使用新的掩膜来处理下一层。按照这种方式来重复处理晶圆，由此生成多层电路。图形化晶圆的光学检测可采用明场照明、暗场照明，或两者的组合进行缺陷检测。此外，电子束（EB）成像也用于缺陷检测，尤其是在光学成像效果较低的较小几何形状中。然而，它非常缓慢，只在研发阶段使用。模纹晶圆检测系统将晶圆上的测试芯片图像与相邻芯片（或已知无缺陷的"金"模片）的图像进行比较。缺陷的位置会生成缺陷图，类似于为无图案晶圆生成的图。与无图案晶圆的检查一样，图形化晶圆检测需要精确且可重复的运动控制，测试系统的晶圆级和光学元件同时移动。
图形化晶圆检测示意图
资料来源：公开资料整理
市场现状
前道量检测根据测试目的可以细分为量测和检测。量测主要是对芯片的薄膜厚度、关键尺寸、套准精度等制成尺寸和膜应力、掺杂浓度等材料性质进行测量，以确保其符合参数设计要求；而检测主要用于识别并定位产品表面存在的杂质颗粒沾污、机械划伤、晶圆图案缺陷等问题。从价值量来看，根据SEMI数据，量测类设备和缺陷类设备价值量分别占比约34%和55%。
前道检测设备分类
资料来源：公开资料整理
按应用范畴划分划分，前道量检测包括膜厚量测设备、OCD关键尺寸量测、CD-SEM关键尺寸量测、光刻校准量测、图形缺陷检测设备等多种前道量检测设备。其中，价值量占比方面，膜厚量测设备约占12%，CD-SEM约占12%，套刻误差量测约占9%，宏观缺陷检测约占6%，有图形晶圆检测约占34%，无图形晶圆检测约占5%，电子束检测约占12%。
根据Gartner数据，2020年KLA占晶圆制造环节检测设备市场58%的销售额份额，应用材料、日立高新则分别占比12%、5%，三家合计占比75%，市场集中度较高且被海外公司垄断，国内主要公司有上海睿励、精测电子、赛腾等，市场份额不足1%
根据智研咨询和Gartner,SEMI数据整理，2020年检测设备全球市场规模约69亿美元，预计增长率为19%，如下图可见。
全球半导体前道量检测设备市场规模2016-2020（亿美元，%）
资料来源：天风证券研究所
细分赛道市场可见下图，其中，膜厚量测技术门槛相对较低，集中度相对分散，KLA占比35%、Nanometrics占比23%、Nova占比16%，本土企业逐渐形成了量测领域切入，有向检测较高难度领域延伸的国产替代突围之势，其余的检测领域技术难度大，KLA占比均为一半以上，新进入者较难立足。
前道量检测细分赛道市场情况
资料来源：公开资料整理
目前，全球半导体检测和量测设备市场保持高速增长态势，2021年全球市场规模达100亿美元，预计2022年将达到112亿美元。在前道检测设备市场中，美国企业KLA一家独大，具有绝对的优势，占52%的市场份额；另外，AMAT、Hitachi分别占12%、11%的市场份额。
竞争企业
科磊（KLA）
科磊半导体于1977年在美国加利福尼亚州成立，由KLA公司和TencorInstruments公司合并而成。科磊半导体目前是全球第5大半导体设备公司，是从事半导体及相关纳米电子产业设计、制造制程控制和良率管理解决方案的领导者。产品应用范围主要包括晶片制造、晶圆制造、光掩模制造、化合物半导体制造、互补式金属氧化物半导体(CMOS)和图像感应器制造、太阳能制造、LED制造、资料存储媒体/读写头制造、微电子器械系统制造及通用/实验室应用等。公司主要客户有台积电、三星电子等全球先进制程半导体制造领导者。
中科飞测
深圳中科飞测科技有限公司成立于2014年底，是以海外留学归国的研发和管理团队为核心、与中科院微电子研究所深入合作、自主研发和生产工业智能检测装备的高新企业，检测技术在行业处于国际前沿地位，检测设备在高端市场实现设备的国产化。公司最具代表的产品和服务有：三维形貌量测系统CYPRESS系列，表面缺陷检测系统SPRUCE系列，智能视觉缺陷检测系统BIRCH系列，3C电子行业精密加工玻璃手机外壳检测系统TOTARA系列。
中科飞测与中芯国际、长江存储、长电科技、华天科技、通富微电、士兰微等，都有深入的合作关系。公司研发成果初显，少批量产品已经成功进入国内领先逻辑和存储厂。据新浪财经报道，在集成电路领域，中科飞测已经全面覆盖了先进封装光学检测市场需求，几款半导体前道产品实现了国产设备零的突破，并从2016年开始陆续进入中芯国际、长江存储等国内大厂；根据5月20日中科飞测主页报道，公司椭偏膜厚量测仪作为首批设备，正式搬入厦门士兰集科微电子有限公司。
上海精测
上海精测成立于2018年，核心技术团队来自国内外丰富产业经历人才，通过自主研发及吸收引进先进技术，实现半导体测试设备的技术突破及产业化，快速做大做强。公司聚焦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级应用的膜厚量测以及光学关键尺寸量测系统，在产品推向市场后，先后于2020年1月中标长江存储3台集成式膜厚光学关键尺寸量测仪，并于2020年8月再次中标3台，其他客户的拓展工作也已取得了较好的成绩，电子显微镜等相关设备的研发符合预期，预计近期将完成首台套的交付，产品受到国内重点客户认可。
上海睿励
睿励科学仪器（上海）创建于2005年，公司自主研发的12英寸光学测量设备TFX3000系列产品，已应用在28纳米芯片生产线并在进行14纳米工艺验证，在3D存储芯片上达到64层的检测能力。产品目前已成功进入世界领先芯片客户3D闪存芯片生产线，并取得7台次重复订单，是目前进入该国际领先芯片生产企业唯一的国产集成电路设备产品。睿励科学仪器（上海）产品还进入国内多家领先芯片生产企业生产线，其产品和技术能力已获得业界的认可。此外，睿励科学仪器（上海）应用于LED蓝宝石衬底图形检测的自动光学检测设备，也已成功进入众多客户国内LED外延芯片生产线。
免责声明：本文章不涉及投资建议，仅供分享观点所用。
参考资料：
公众号：【香洲光电产业协会研报分享】|半导体前道检测设备研究报告
