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一、检测设备：芯片良率控制关键

1.1半导体检测设备分前道量测设备和后道测试设备

定义：广义上的半导体检测设备，分为前道量测（又称半导体量测设备）和后道测试（又称半导体测试设备）。前道量检测主要用于晶圆加工环节，目的是检查每一步制造工艺后晶圆产品的加工参数是否达到设计的要求或者存在影响良率的缺陷，属于物理性的检测；半导体后道测试设备主要是用在晶圆加工之后、封装测试环节内，目的是检查芯片的性能是否符合要求，属于电性能的检测。

作为物理性检测的前道量检测设备，注重过程工艺监控。根据功能的不同又分为两种设备：一是量测类，二是缺陷检测类。（1）量测类设备：主要用来测量透明薄膜厚度、不透明薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度、关键尺寸、套准精度等指标，对应的设备需求分别为椭偏仪、四探针、原子力显微镜、热波系统、扫描电子显微镜和相干探测显微镜等。（2）缺陷检测类设备：主要用来检测晶圆表面的缺陷，分为光学显微镜和扫描电子显微镜。

作为电性能检测的后道测试设备，注重产品质量监控。根据功能的不同又分为三种，一是测试机，二是分选机，三是探针台。其中测试机根据测试产品不同，分为Soc测试机、存储器测试机和其他测试机等。根据对象不同，后道测试又划分为CP（晶圆）测试和FT（芯片）测试。

本报告对半导体检测设备的定义为广义上的半导体检测设备。

前道量测设备与后道测试设备具有本质区别：（1）工作原理不同，量测设备为物理性的检测，测试设备为电性能的检测；（2）检测环节不同，前道量测设备主要应用于晶圆制造环节，后道测试设备主要应用于芯片设计和封装测试环节；（3）检测技术不同，量测设备主要用到光学和电子束检测技术，测试设备主要用到电路测试技术；（4）检测设备类型不同。

根据工艺在封装环节的前后顺序，后道测试可以分为晶圆测试（CP）和芯片测试（FT）：（1）CP测试需要搭配探针台和测试台，待测硅片被放置到真空托盘上，软件控制探针完成对准和电路测试，不合格的芯片会被墨水标注，在封装前被剔除，确保合格的产品进入封装环节；（2）FT测试需要搭配测试机和分选机，分选机将封装好的芯片传送至测试工位，测试台对集成电路实施测试命令，判断芯片的功能有效性。测试结果将传送给分选机，分选机据此进行标记、分类。

先进制程升级要求半导体检测技术快速迭代

提高制程控制良率，提高效率降低成本是客户的重要诉求：半导体检测设备的核心功能是用来检测晶圆制造和芯片成品的质量，辅助降本、提高良率和增强客户的订单获取能力。检测设备自身不会改变晶圆或芯片的质地，但是经过优化的测试方法，可以在具有高测试覆盖率的前提下，控制成本并降低在最终客户那里的DPPM（DefectivePartsPerMillion），减少退货率。

衡量半导体检测设备先进性的主要指标包括精度、速度、并测能力、自动化程度、平台延展性等指标。从技术指标来看，国内部分测试设备的产品已经逐渐接近国际领先水平。以测试机为例，目前的技术差异主要集中测试功能模块。

先进制程升级对检测设备各项指标的要求大大提升。根据良率公式（Seeds，年），良率Y与单位面积平均检测缺陷密度Do呈反比。随着制程工艺的升级，单位晶圆面积的平均检测缺陷密度将增加，从而导致良率下降，成本上升。这要求半导体检测设备的精度和速度等指标需要进一步提升来进行匹配。

1.2半导体检测设备相比面板检测设备技术门槛更高

半导体检测设备相比面板检测设备：技术门槛更高，市场容量更大。

1）市场容量差异较大：全球半导体检测设备市场规模超过亿元，是面板检测设备的4倍，面板检测设备龙头致茂电子收入规模34亿元，而半导体检测设备龙头收入超过百亿元。

（2）竞争格局差异较大：半导体检测设备竞争格局更趋于集中，面板检测设备竞争格局更为分散。

（3）检测对象标准化程度不一样：半导体检测设备检测对象为定制化芯片，面板检测设备检测对象为相对标准化的显示面板。不同场景、不同制程的芯片检测基本是定制化的设备。因此，某一公司的半导体检测设备产品即使在某一个领域做的很成熟，但是横向扩张存在天然的障碍。

（4）技术难度差异较大：面板的Array和Cell环节与半导体前道量测设备检测原理相似，均采用光学和电学原理进行物理性的检测。但是同样为光学检测，半导体检测的精密程度（半导体检测至少到纳米级，面板检测最高到微米级）、检测维度（比如膜厚检测设备要求对图像三维立体有三维立体效果，而面板检测要求二维平面图像即可）等许多指标要求更高，技术难度更大。

1.3全球超亿规模，寡头垄断格局

根据SEMI统计及我们的测算口径，全球半导体检测类设备市场规模超亿，其中前道量测设备市场规模亿元左右，后道测试设备亿元左右。

半导体检测设备市场结构特征包括（以下数据仅为我们粗略测算依据或假设，仅供参考）：

半导体设备占整线投资的80%左右；

半导体检测设备占半导体专用设备17%左右，其中前道量测设备占比8.5%左右，后道测试设备占比8.3%左右；

前道量检测设备中，其中测量设备占34%左右，缺陷检测设备占比55%左右，过程控制软件占11%左右。

后道测试设备中，测试机占63%，分选机占17%，探针台占15%。在测试机中，Soc测试机占68%，存储器测试机占20%，其他占13%。

半导体检测设备呈现寡头垄断格局。前道检测设备领域，科磊、应用材料、日立合计占比76%；在后道测试设备领域，爱德万、泰瑞达两家合计合计占有80%的份额；在后道分选机设备领域，爱德万、泰普达、爱普生合计展有60%的份额；在后道探针台设备领域，东京精密和东京电子合计占有80%的份额。

半导体前道量测设备里，除了薄膜测量设备、宏观缺陷检查设备的龙头份额低于50%以外，其他细分设备领域的龙头市场份额都在50%以上。由此推断，薄膜测量设备、宏观缺陷检查设备可能是比较容易突破的两种前道量测设备类型。

二、景气追踪：目前处于第9轮半导体设备的上行周期

2.1终端需求：宏观经济强相关，依赖半导体下游资本开支

半导体检测设备采购需求直接取决于下游半导体厂商的资本开支，而半导体厂商的资本开支直接依赖下游终端需求。终端需求里边，消费电子占14%、汽车电子占12%、PC/平板电脑占30%、通信及智能手机占32%、工业占14%。

目前终端需求构成里，大部分行业进入平缓增长阶段，打破行业增长边界的增长点依赖于新的技术创新，技术创新带动下游产品结构升级对芯片制程提出更高的要求，这些增长点包括5G及其应用场景、新能源汽车带动的电子化趋势、可穿戴设备等。

国产半导体设备的采购需求除了跟随半导体资本开支周期外，还有国产替代的逻辑。

2.2目前处于半导体设备的第9轮上行周期，短期受疫情冲击

~年，全球半导体设备先后经历了9轮小周期，每一轮周期基本与全球经济的库存周期保持同步，持续时间在3.5年左右。对每一轮周期的复盘见下图。

目前半导体设备正处于第9轮上行周期。高频指标显示，10月份北美半导体设备商出货额同比增速转正，截止到年2月，北美半导体设备商出货额同比增速26%。驱动本轮半导体景气向上周期的主要动力为5G及物联网技术发展，中国对芯片自主可控需求。

目前受到新冠疫情影响，全球经济陷入短期衰退的概率在增加，复盘历史，虽然本轮上行周期持续的时间不到半年，可能复苏周期的节奏被突然打乱，但只要待疫情可控经济企稳，5G商用加速的动力将继续支撑半导体景气上行。

2.3下游资本性开支扩张确定，重点

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