2022年全球及中國半導體檢測和量測設備行業市場規模結構全景調研分析及競爭策略研究預測
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①半導體質量控制設備的概況:半導體設備分類由半導體制造工藝衍生而來,從工藝角度看,主要可以分為:光刻、刻蝕、薄膜沉積、質量控制、清洗、CMP、離子注入、氧化等環節。
傳統的集成電路工藝主要分為前道和后道,隨著集成電路行業的不斷發展進步,后道封裝技術向晶圓級封裝發展,從而衍生出先進封裝工藝。先進封裝工藝指在未切割的晶圓表面通過制程工藝以實現高密度的引腳接觸,實現系統級封裝以及2.5/3D等集成度更高、尺度更小的器件的生產制造。鑒于此,集成電路工藝進一步細分為前道制程、中道先進封裝和后道封裝測試。貫穿于集成電路領域生產過程的質量控制環節進一步可分為前道檢測、中道檢測和后道測試,半導體質量控制通常也廣義地表達為檢測。其中,前道檢測主要是針對光刻、刻蝕、薄膜沉積、清洗、CMP等每個工藝環節的質量控制的檢測;中道檢測面向先進封裝環節,主要為針對重布線結構、凸點與硅通孔等環節的質量控制;后道測試主要是利用電學對芯片進行功能和電參數測試,主要包括晶圓測試和成品測試兩個環節。
應用于前道制程和先進封裝的質量控制根據工藝可細分為檢測(Inspection)和量測(Metrology)兩大環節。檢測指在晶圓表面上或電路結構中,檢測其是否出現異質情況,如顆粒污染、表面劃傷、開短路等對芯片工藝性能具有不良影響的特征性結構缺陷;量測指對被觀測的晶圓電路上的結構尺寸和材料特性做出的量化描述,如薄膜厚度、關鍵尺寸、刻蝕深度、表面形貌等物理性參數的量測。
中金企信國際咨詢公布的《2022-2028年中國半導體檢測和量測設備行業市場研究及投資戰略預測報告》
半導體檢測與量測技術分析
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根據檢測類型的不同,半導體質量控制設備可分為檢測設備和量測設備。隨著技術的進步發展,集成電路前道制程的步驟越來越多,工藝也更加復雜。28nm工藝節點的工藝步驟有數百道工序,由于采用多層套刻技術,14nm及以下節點工藝步驟增加至近千道工序。根據YOLE的統計,工藝節點每縮減一代,工藝中產生的致命缺陷數量會增加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證最終的良品率。當工序超過500道時,只有保證每一道工序的良品率都超過99.99%,最終的良品率方可超過95%;當單道工序的良品率下降至99.98%時,最終的總良品率會下降至約90%,因此,制造過程中對工藝窗口的挑戰要求幾乎“零缺陷”。檢測和量測環節貫穿制造全過程,是保證芯片生產良品率非常關鍵的環節。隨著制程越來越先進、工藝環節不斷增加,行業發展對工藝控制水平提出了更高的要求,制造過程中檢測設備與量測設備的需求量將倍增。
從技術原理上看,檢測和量測包括光學檢測技術、電子束檢測技術和X光量測技術等。目前,在所有半導體檢測和量測設備中,應用光學檢測技術的設備占多數。光學檢測技術基于光學原理,通過對光信號進行計算分析以獲得檢測結果,光學檢測技術對晶圓的非接觸檢測模式使其具有對晶圓本身的破壞性極小的優勢;通過對晶圓進行批量、快速的檢測,能夠滿足晶圓制造商對吞吐能力的要求。在生產過程中,晶圓表面雜質顆粒、圖案缺陷等問題的檢測和晶圓薄膜厚度、關鍵尺寸、套刻精度、表面形貌的測量均需用到光學檢測技術。
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②全球半導體檢測和量測設備市場格局:全球半導體檢測和量測設備市場規模高速增長,根據中金企信統計數據,2016年至2020年全球半導體檢測與量測設備市場規模的年均復合增長率為12.6%,其中2020年全球市場規模達到76.5億美元,同比增長20.1%。
2016-2020年全球半導體檢測和量測設備市場規模及增速情況
單位:億美元
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數據統計:中金企信國際咨詢
根據中金企信統計數據,2020年半導體檢測和量測設備市場上,檢測設備占比為62.6%,包括無圖形晶圓缺陷檢測設備、圖形晶圓缺陷檢測設備、掩膜檢測設備等;量測設備占比為33.5%,包括三維形貌量測設備、薄膜膜厚量測設備、套刻精度量測設備、關鍵尺寸量測設備、掩膜量測設備等。
2020年全球半導體檢測和量測設備市場分析
單位:億美元
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數據統計:中金企信國際咨詢
目前,全球半導體檢測和量測設備市場也呈現國外設備企業壟斷的格局,全球范圍內主要檢測和量測設備企業包括科磊半導體、應用材料、日立等。科磊半導體一家獨大,根據中金企信統計數據,其在檢測與量測設備的合計市場份額占比為50.8%,全球前五大公司合計市場份額占比超過了82.4%,均來自美國和日本,市場集中度較高。
2020年全球半導體檢測和量測設備市場格局分析
單位:億美元
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數據統計:中金企信國際咨詢
③中國半導體檢測與量測設備市場格局:近五年,中國大陸半導體檢測與量測設備的市場處于高速發展期。根據中金企信統計數據,2016年至2020年中國大陸半導體檢測與量測設備市場規模的年均復合增長率為31.6%,其中2020年中國大陸半導體檢測與量測設備的市場規模為21.0億美元,同比增長24.3%。
2016-2020年中國大陸地區半導體檢測和量測設備市場分析
單位:億美元
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數據統計:中金企信國際咨詢
2016年至2020年,中國大陸半導體檢測與量測設備市場規模呈現快速增長,尤其是在2019年全球半導體檢測和量測設備市場較2018年縮減了近3.8%的背景下,中國大陸地區半導體檢測和量測設備市場2019年仍然實現了35.2%的同比增長,超過中國臺灣市場成為全球最大的半導體檢測與量測設備市場,占比為26.5%;2020年中國大陸半導體檢測和量測設備市場規模占全球半導體檢測和量測設備市場比例進一步提升至27.4%。
2016-2020年全球和中國大陸半導體(檢測和量測)設備市場分析
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數據統計:中金企信國際咨詢
綜上所述,2016年至2020年,全球和中國大陸地區半導體設備和檢測與量測設備市場處于快速發展期,其中,中國大陸地區半導體設備市場和檢測與量測市場顯著高于全球半導體設備和檢測和量測設備市場增長。
同時,中國半導體檢測與量測設備市場中,設備的國產化率較低,市場主要由幾家壟斷全球市場的國外企業占據主導地位,其中科磊半導體在中國市場的占比仍然最高,領先于所有國內外檢測和量測設備公司,并且得益于中國市場規模近年來的高速增長,根據中金企信統計數據,科磊半導體在中國大陸市場近5年的銷售額復合增長率超過35.7%,顯著高于其在全球約13.2%的復合增長率。
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2020年中國半導體檢測和量測設備市場格局分析
單位:億美元
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數據統計:中金企信國際咨詢
目前,國內半導體市場處于高速增長期,本土企業存在較大的國產化空間,但由于國外知名企業規模大,產品線覆蓋廣度高,品牌認可度高,導致本土企業的推廣難度較大。近年來國內企業在檢測與量測領域突破較多,受益于國內半導體產業鏈的迅速發展,該領域國產化率有望在未來幾年加速提升。