智能量测技术应用总结论文（量测设备行业研究报告）

（报告出品方/作者：财通证券，张益敏）

1 量测设备保障良率，芯片生产中重要性显著

1.1 量测设备在晶圆制造中的应用

芯片的完整生产流程包括前道晶圆制造和后道封装测试。在晶圆制造中使用的设 备为前道设备；封装测试中使用的设备为后道设备。 晶圆制造借助半导体前道设备及 EDA 等工业软件系统，以硅片、电子化学品、靶 材、气体等为原材料，将设计的电路图转移到晶圆上。晶圆的制造过程包括光刻、 刻蚀、薄膜沉积、清洗、热处理、离子注入、化学机械抛光、量测等多个工艺步 骤。由于集成电路一般由多层结构组成，故在单个晶圆的生产中，需多次重复以 上步骤，层层成形并最终构成完整的集成电路结构。 量测设备不直接参与对晶圆的光刻、刻蚀等工艺处理，但每个重要的工艺步骤后， 量测设备会对晶圆进行检测，以验证并改善工艺的质量，并剔除不合格率过高的 晶圆。

随着制程升级，集成电路的结构日趋复杂化：鳍式场效晶体管、3D 堆叠、埋入式 字线等新型 3D 结构带来了新的工艺挑战，晶圆制造所需要的工序数量不断攀升。 据统计，28 纳米制程晶圆制造需要数百道工序，而采用多重曝光和多重掩膜技术 的 14 纳米及以下制程，工艺步骤数量增加到近千。同时，单片晶圆制造所需的时 间也长达 3 个月。高难度的工艺步骤增大了工艺缺陷的概率，工艺节点每推进一 代，工艺中产生的致命缺陷数量会增加 50%。；漫长的生产时间，增大了晶圆被损 坏、污染的可能性。

晶圆生产近千道的工艺步骤数量，对芯片的最终良率带来较大压力。单个 7 纳米 晶圆制造的成本超过 10,000 美元，涉及超 1000 道工序。如果每个步骤的良品率 为 99.5%，则最终只有价值小于 100 美元的芯片能够出售，良品率低于 1%。即使 每道工序良率达到 99.95%，成品良率也只有 99.9%^1000=60.65%，价值约 4,000 美元的芯片被报废。据此可知，晶圆生产的良率，对晶圆厂的毛利率有着重大影 响；达到并保持高良率水平，能显著增强晶圆厂的盈利能力。

随着集成电路制程继续朝高端推进，晶圆生产对工艺良率 控制提出了更高的要求。量测设备能在晶圆生产中监测、识别、定位、分析工艺 缺陷，帮助晶圆制造企业及时发现问题、改善工艺、提高良率。高端集成电路生 产对于量测设备的依赖将加深，量测设备的市场规模有望持续扩大。

在量测与测试步骤结束后，晶圆上的良率统计结果会以晶圆分布图的方式反馈给 工艺人员。合格与不合格的芯片在晶圆上的位置，会通过工业软件录入到计算机 系统中，以晶圆图的形式记录下来。较早的技术会在不良芯片的表面上涂上墨点 （Inking）；晶圆移送到封装厂后，就不会去封装这些带墨点的芯片，从而节省大 量的人力物力成本。此外，部分芯片会被判定为不合格，但是可以修复；这些芯 片经过专用的激光修复机处理后，会重新进入测试流程。

1.2 量测设备种类丰富，覆盖多种前道工序

量测设备可分为尺寸测量设备(Metrology)、缺陷检测设备(DefectInspection)两大 类，两类设备均广泛运用于晶圆生产流程中。测量设备对单步工艺（或若干次相 似工艺）处理的晶圆进行测量，确保关键工艺参数（厚度、线宽、成分等）符合 集成电路的工艺指标。测量设备主要包括膜厚测量、关键尺寸测量、套刻测量等。 缺陷检测设备对晶圆表面的电路结构进行扫描，发现并定位异常的电路图形，主 要包括有图形检测、无图形检测、电子束检测三大类。

1.2.1 膜厚测量：薄膜沉积与 CMP 关键参数

集成电路的制造需要在晶圆表面多次沉积各种薄膜。随着工艺制程的进步，薄膜 沉积的次数由 90 纳米制程的 40 次上升到 14 纳米制程的超过 100 次；薄膜种类 也由 6 种上升到近 20 种。薄膜的厚度和均匀性会对集成电路的最终性能产生较大 影响；故高质量、厚度精确的薄膜沉积和薄膜形貌保持，是实现高良率关键。薄 膜的种类主要包括硅（单晶硅、多晶硅），电介质（二氧化硅、单晶硅），金属膜 （铝、钛、铜、钨）。不同透明度的薄膜，量测设备会采用不同的方式测量膜厚。

针对透明的介质薄膜（氮化物、氧化物）、半导体薄膜（硅）、很薄的金属薄膜（Ti、 Ta 及其氧化物），可基于多界面光学干涉原理对其进行膜厚测量。这种测量方式 称为光学薄膜测量，具有快速、精确、无损伤的特点。

光学薄膜测量设备有椭圆偏振光谱测量和垂直测量两种方式。椭圆偏振测量方式 更为精确，其主要原理是：光源发出的光以一定角度入射晶圆片表面，被薄膜层 和衬底层反射的光，经过光学系统和检偏器，最终由质谱仪接收。其中，光学系 统需要兼顾入射光在晶圆表面的光斑大小、光通量、光谱系统的分辨率，从而实现在以毫秒为单位的短时间内，微小区域内的光谱收集。质谱仪收集光学信号后， 软件系统依据光学色散模型，及多界面光学干涉原理，对入射信号进行算法处理， 最终得到精确的薄膜厚度，并上传到数据系统当中。在工作过程中，移动平台会 移动晶圆从而测量多个位置；光谱采集、数学计算、晶圆移动一般并行进行。

对于较厚的不透光导电金属，一般使用四探针仪对其进行厚度测量。由于铝、铜 这样的纯金属材料，电阻率是一个常数，故对金属膜层方块电阻率的测量，能同 时计算出薄膜厚度。 四探针测量电阻的具体方法为：在 1,4 两点外接电流源，将一个恒定电流通过探 针注入样品，使用电流表计量电流大小 I；同时在 2,3 探针之间用精准电压表测得 内部电压 U，从而凭借 R=U/I 得出电阻，再除以金属的单位厚度电阻率，最终得 出膜厚。

1.2.2 关键尺寸（CD）测量：栅极制造关键

随着晶圆制造技术的不断发展，集成电路中各类尺寸不断微缩，对尺寸误差的容 忍度也不断降低。其中，集成电路栅极的关键尺寸大小非常重要，其任何变化都 会严重影响芯片性能，需要光刻和刻蚀等高难度工艺。此外，关键尺寸测量有助 于实现工艺的均一性和稳定性。因为集成电路关键尺寸的变化，会反映出刻蚀、光刻等设备和工艺的波动偏差，或光刻胶等关键材料的性能变化。由于栅极是集 成电路中最微小的结构，故测量关键尺寸通常需要关键尺寸扫描电子显微镜(CDSEM)和光学关键尺寸测量设备(OCD)。

关键尺寸电子扫描显微镜用于测量关键尺寸，并监控光刻与显影涂胶设备的运行 状况，其工作的基本原理是：被测物体的原子被显微镜电子枪发射的电子束激发， 产生二次电子。由于斜坡处入射电子有效作用面积大，产生的二次电子数量最多， 转换为电镜图像时，图像边缘亮度高，可以此为依据计算关键尺寸。

集成电路大批量生产对于关键尺寸扫描显微镜（CD-SEM）的产能有较高要求，故 其需要具备快速准确的图像识别能力。设备中承载晶圆的移动平台，通常以微米 为单位进行移动，CD-SEM 会在低放大倍数上，通过光学方式初步搜索特征图形， 然后依据特征图形与待测图形的相对位置，对准最终需要测量的关键尺寸图形(高 精度的电子束用以确保对准精度)。电子扫描并完成成像后，会将图像和数据上传 到系统中，系统依据算法构建出集成电路结构的 2D 或 3D 图形。

CD-SEM 也存在一些缺点：测量需在高真空环境中进行，设备体积大，测量速度 慢；高能电荷可能损坏集成电路结构。 针对这些缺点，光学关键尺寸测量设备（OCD）可以有效进行弥补。光学关键尺 寸测量具有较好的重复性和稳定性，可以一次测量得到较多的工艺参数，在先进 制程中得到广泛应用。

1.2.3 套刻（Overlay）误差测量：确保光刻精准度

套刻误差的定义是两层图形结构中心之间的平面距离。随着集成电路的层数不断 增多，多重图形和多重曝光的光刻工艺被广泛应用，不同步骤形成的电路图形之 间的套刻精度愈发重要。套刻误差过大形成的错位，会导致整个电路失效报废。 套刻误差测量设备，用于确保不同层级电路图形，和同一层电路图形的正确对齐 和放置。套刻误差测量通常在每道光刻步骤后进行。

套刻误差测量有光学显微成像（IBO）、光学衍射成像（DBO）、扫描电子显微镜 （SEM-OL）三种方法。光学显微成像设备比较常用，通过光学显微系统获得两层 套刻目标图形的数字化图形，然后通过软件算法定位每一层图形的边界位置，进 一步计算出中心位置，从而获得套刻误差;光学衍射设备将一束单色平行光，照射 到不同层套刻目标的光栅上，通过测量衍射射束强度的不确定性来确定误差。扫 描电子显微镜的主要用于刻蚀后的最终套刻误差测量，对应的目标图形尺寸更小， 但测量速度较慢。

套刻测量需要在模板上设计专用的套刻目标图形以方便对准测量，这些图形通常 出现在划片槽区域。在高端芯片制程中，对准图形的边缘数量不断增加，常见的 对准图形包括：块中块、条中条、特殊目标图形。

1.2.4 宏观缺陷检测：快速发现较大缺陷

宏观缺陷检测设备基于光学图像技术，用于晶圆片上较大缺陷的识别检测，通常 针对尺度大于 0.5 微米的缺陷。宏观缺陷检测有两种方式：一种是全晶圆表面一 次性图像成形，检测速度快；另一种方法为每次检测晶圆部分区域，通过连续扫 描成像，最终得到完整的晶圆图形。检测的光学原理与其他光学设备类似：光源 入射到晶圆片表面，光学传感器捕捉晶圆反射或衍射的光，计算机系统对比分析 光学数据，通过异常值来捕捉缺陷。

宏观缺陷类型通常分为晶圆正面缺陷、晶圆背部缺陷、边缘缺陷三种。晶圆正面 缺陷通常包括聚焦缺陷、部分曝光、光刻胶、颗粒污染缺陷、套刻错误、划痕等； 晶圆背面缺陷主要为划痕和裂纹；晶圆边缘缺陷主要为边缘去除覆盖度缺陷、边 缘缺口、裂纹等。

1.2.5 无图形缺陷检测：识别杂质等缺陷

无图形缺陷检测设备使用光学的检测方法，主要针对的缺陷类型包括颗粒污染、 凹坑、水印、划伤、外延垛堆、CMP 凸起等。在前道晶圆制造流程中，无图形缺 陷检测主要用于来料品质检测、薄膜沉积与 CMP 的工艺控制、晶圆背面污染检 测、测试设备洁净度等领域。

无图形缺陷检的主要工作原理为：将激光照射在晶圆表面某一区域，晶圆在移动 平台的作用下做旋转和直线运动，从而实现激光对晶圆表面的完整扫描。当激光 光束扫描到缺陷时，缺陷部位会产生特殊的散射信号。设备通过多通道采集散射 光信号，排除表面背景噪声，通过算法进行分析比较，从而识别缺陷并确定其位 置。量产时的晶圆处理速度可达到 100 片每小时。

1.2.6 有图形缺陷检测：扫描电路图形，使用最广泛

有图形缺陷检测设备采用高精度的光学技术，对晶圆表面纳米及微米尺度的缺陷 进行识别和定位。针对不同的集成电路材料和结构，缺陷检测设备在照明和成像 的方式、光源亮度、光谱范围、光传感器等光学系统上，有不同的设计。有图形 缺陷检测设备主要可分为明场缺陷检测和暗场缺陷检测两大类。

明场缺陷检测设备，采用等离子体光源垂直入射，入射角度和光学信号的采集角 度完全或部分相同，光学传感器生成的图像主要由反射光产生；暗场缺陷检测设 备通常采用激光光源，光线入射角度和采集角度不同，光学图像主要由被晶圆片 表面散射的光生成。明场设备的照明光路和采集光路共用一个显微物镜；而暗场 检测设备的照明光路和采集光路存在物理隔离。

晶圆表面的缺陷可分为系统性缺陷和随机缺陷两大类。随机缺陷通常由晶圆生产 中的杂质污染（灰尘，金属颗粒）所导致，具有较强的不可预测性；而系统性缺 陷通常由掩膜版或晶圆制造过程中的工艺问题所导致，具有较强的重复性。系统 性缺陷通常出现在一批晶圆的相似位置（如晶圆的边缘或中心位置）。

有图形缺陷检测的具体步骤为：移动平台吸附晶圆；通过预对准确定晶圆中心位 置和旋转角度；通过图像识别功能，精确校准并确定每个芯片的位置；运动系统 以 S 形轨迹运动；运动中，光学系统对晶圆上的各个芯片进行扫描、拍照；有图 形缺陷检测设备将图像和数据上传系统，通过算法进行处理。

由于随机缺陷重复出现的概率极低，故有图形缺陷检测可对比两个相邻芯片的电 路图形，搜寻电路图形差异从而定位缺陷。相对的，系统性缺陷可能同时出现在 相邻芯片上，故邻近对比的陷检测方式可能无法发现。为进一步提高有图形缺陷 识别的准确性，缺陷扫描系统通常会确定“黄金芯片”作为图形对比基准 （reference）。“黄金芯片”可以通过人工选择得到，也可以通过若干芯片的图形组 合叠加得到。

1.2.7 电子束、X 射线检测与复检：精度最高

电子束图形缺陷检测设备（EBI），是一种利用电子扫描显微镜，对晶圆进行缺陷 检测的量测设备。其核心部件电子扫描显微镜，通过聚焦离子束对晶圆表面进行 扫描，接收放射回来的二次电子和背散射电子，经过计算处理后将其转换为晶圆 形貌的灰度图像。 传统的光学检测技术晶圆处理速度快；但随着集成电路制程的发展，光学检测方 法受制于光线波长，图像识别时的分辨率和灵敏度面临越来越大的挑战。集成电 路产线通常采用光学、电子束相结合的检测方法：光学检测快速定位缺陷，电子 束设备对缺陷进行高精度的扫描成像。

相比于光学检测设备，电子束检测设备对图形的物理缺陷（颗粒、凸起、桥接、 空穴）具有更高的识别率，对具备隐藏缺陷的检测能力。虽然电子束设备性能占 优势，但是其检测速度较慢，不能单独满足晶圆厂的需求，故不能完全替代光学 检测。为提高电子束设备的检测速率，并行多筒和单筒多电子束设备为未来的主 要发展方向。

X 射线检测设备主要由 X 射线管和 X 射线质谱仪组成，这种检测方法具备穿透力 强，低损伤的特点，同时具备测定金属成分的能力，可运用在超薄膜的测量中。 与电子束检测类似，单独的 X 射线检测速度慢，主要运用在多层、高深宽比结构 （例如：3D NAND 存储器的 ON Stack）等特定场景中。

在完成对晶圆表面缺陷的检测后，识别道的缺陷位置和特征会录入到缺陷数据库 中。随后，缺陷分析扫描电子显微镜（Review-SEM）用于高精度地分析缺陷的形 貌和成分。Review-SEM 通关收集散射的二次电子、背散射电子来观测缺陷的尺 寸、形貌、背景环境，通过收集特征 X 射线信号来确定缺陷的元素成分。与 EBI 相比，Review-SEM 具有更高的分辨率，但检测速度更慢。

1.2.8 红外光谱仪测量(FTIR)：有效获取掺杂成分

傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）采用红外线（2.5-25 微米）的高压汞灯或碳硅棒 光源，可以测量膜层物质的化学组成和分子结构。FTIR 主要运用在硅外延膜层的 膜厚和成分测量，及硼磷硅玻璃膜等特殊膜层的掺杂成分测量当中。 FTIR 工作的主要原理为：由红外光源发出的红外光经准直为平行红外光束进入干 涉系统（由定镜和动镜组成），由于光程差形成干涉。干涉光信号到达探测器上， 经过傅里叶变换处理得到红外光谱图，进而得到化学成分等所需信息。

1.3 量测设备技术复杂，行业壁垒高

量测设备需要光学、电子学、移动平台、传感器、数据计算软件等多个系统密切 配合，每个设备厂商针对上述系统都有独特设计和大量的独家 knowhow，行业壁 垒较高。 此外，制程升级也带来了新的难点。等同样大小的缺陷在成熟制程中是非致命的， 在先进制程中却极有可能是导致电路失效的致命性缺陷。因此量测设备需要更高 的灵敏度，更快速、更精确的测量能力。超薄膜(厚度小于 10 埃)、极高深宽比、 非破坏性的图形等结构的测量，也提出了新的要求。量测设备的主要技术难点包 括分辨率、软件算法、产能等。

1.3.1 光学检测技术分辨率提高

随着光刻技术的不断发展，集成电路构造不断缩小，对检测技术的分辨精度也提 出了更高要求。目前较先进的量测设备已使用 DUV 波段光源，能够检测小于 14 纳米的缺陷，并实现 0.003 纳米的膜厚测量；展望未来，量测设备会更多使用波 长更短的 VUV、 EUV 光源来捕捉更小的缺陷。此外，光源光谱范围的拓宽和光 学系统数值孔径的提升以提高光学分辨率，也是重要突破方向。

1.3.2 大数据检测算法和软件重要性凸显

量测设备已不单纯依赖图像解析来捕捉缺陷，而是结合了图像信号处理软件和算 法，在信噪比图像中寻找异常信号。量测算法的专业性强、难度大，需要较长时 间的工艺经验积累，开发周期长。量测设备企业均在自家产品上研发算法和软件， 算法不对外单独出售。随着量测设备收集的数据量继续增长，未来对量测设备算 法软件的要求会越来越高。

1.3.3 设备检测速度和吞吐量的提升

量测设备的产能关系到晶圆生产的效率和经济效益。量测设备的产能提升，将有 效降每片晶圆的检测成本，从而在提高良品率的同时，更好地控制晶圆厂的生产 成本。

2 量测市场前景广阔，海外龙头一家独大

2.1 量测设备市场规模持续扩大

量测是除光刻、薄膜沉积、刻蚀外，最大的半导体设备细分类市场。随着集成电 路制程的进步，量测设备的市场规模逐年上升，2021 年全球市场规模达到 104.1 亿美元，仅次于刻蚀、光刻、CVD，相比于 2020 年的 76.5 亿美元增长 36.5%。

由于量测设备种类较多，量测设备市场存在多个细分类。有图形缺陷检测设备市 场规模最大，占量测设备整体销售额的 34%；关键尺寸扫描显微镜占 12%；膜厚 测量设备占 12%；电子束检测设备占 12%；套刻误差设备占 9%；宏观缺陷检测 设备占 6%；无图形晶圆检测设备占 5%。

量测设备市场呈现出高度垄断的格局，行业前 5 名分别为科磊、应用材料、日立、 Nanometrics、Nova，市场占比分别为 52%，12%，11%，4%，3%，行业 TOP3 占 据 75%的市场份额。美国的科磊公司牢牢占据行业的龙头地位，市场占有率超过 行业第二的四倍。

2.2 量测设备国产率低，自主可控需求迫切

受益于国内晶圆厂的大幅扩产，中国大陆量测设备市场规模不断攀升，2020 年市 场规模已达到 21 亿美元，折合人民币约 150 亿元，占全球量测设备市场总额的 27.4%。据精测电子预估，目前中国半导体量测设备市场已进一步上升到 31.1 亿 美元，未来 5 年预计复合增长率为 14%。

量测设备涉及多种光学、电子学尖端技术，国内企业在相关领域起步晚，技术积 累薄弱，相比于科磊等海外企业有着很大的差距。国内包含成熟制程在内的所有 半导体生产线中，国产前道量测设备的整体占比只有 2%。2022 年 1-6 月，国内 晶圆厂公开招标量测设备中（几乎全部为成熟或特色工艺制程），国产化比例只有 12%。考虑到大量 12 寸设备，晶圆厂未进行公开招标，实际国产化率更低。

2022 年 1-9 月，中国大陆光学类半导体量测设备的进口额已达 25.21 亿美元，已 接近去年 26.70 亿美元的水平。同期，中国大陆电子显微镜与衍射仪进口额 9.89 亿美元，已超过去年全年（有部分电子显微镜与衍射仪用于半导体生产）。国内量 测设备市场规模大，进口替代空间充裕，国产设备企业成长空间广阔。 随着海外对中国半导体施加更多限制，量测设备的重要性不断凸显。科磊（KLA） 和应用材料（AMAT）两家美国公司，占据全球量测设备市场份额超过 60%，欧 洲和日本企业能够替代的美系产品有限。科磊公司 2021 财年来自中国市场的销售 额，高达 26.6 亿美元（包括备件、服务收入），国内晶圆厂对其依赖程度较高。美 国企业在量测设备领域的优势地位，是国内半导体产业突破本轮新限制、冲击高 端制程所面临的严峻挑战。

2.3 科磊公司：全球量测设备领跑者

科磊（KLA）于 1976 年创立，总部在美国旧金山湾区的米尔皮塔斯，全球最大的 量测设备企业。公司的业务已扩张到全球 19 个国家，拥有员工超过 13200 人，65% 的员工拥有博士或硕士学位，2022 年实现营业收入 92.12亿美元，同比增长 33.14%。 科磊公司的业务可分为服务和量测设备两大类，其中 2022 财年服务收入 19.10 亿 美元，占比 20.74%; 量测设备收入 73.01 亿美元,占比 79.26%。公司 2022 年的研 发支出达 11.05 亿美元。

科磊公司产品种类丰富，覆盖几乎全部量测设备细分类。其中，科磊公司在宏观 晶圆形貌检测，无图形缺陷检测，有图形缺陷检测、掩膜版检测、套刻误差检测 等领域具有较强的技术优势，市场占比预估超过 50%。

3 中国企业奋起直追，技术突破前景可期

经过长时间的技术研发与经验积累，中国企业在膜厚测量、缺陷检测、关键尺寸 测量等领域取得了部分突破。数家国内企业脱颖而出，成功打入中芯国际，长江 存储等企业的量产产线。国内企业在产品种类、工艺覆盖、算法软件、制程支持、 核心零部件等方面，相比海外巨头还有较大差距。但随着国内晶圆厂积极引入国 产设备验证，国内量测设备企业有望在技术上实现快速追赶，业绩预期加速兑现。

3.1 精测电子：全方位布局前道检测设备

武汉精测电子集团股份有限公司创立于 2006 年 4 月，是一家致力于为半导体、显 示以及新能源等测试领域提供卓越产品和服务的高新技术企业。公司产业布局日 趋完善，在中国的武汉、苏州、上海、香港、中国台湾等地，及美国、日本等国拥有众多家分子公司。公司于 2018 年进军半导体设备领域，成立上海精测半导体技术 有限公司、武汉精鸿电子技术有限公司，分别布局前道、后道测试设备领域。

精测电子 2021 年实现营收 24.09 亿元，同比增长 16.01%；其中半导体检测设备实 现收入 1.36 亿元，同比增长 109%，占比呈逐步提升态势。公司保持高研发投入， 2021 年研发费用 4.26 亿元，占营收 17.70%。同期由于面板扩产速度放缓，公司 AOI 检测系统和 OLED 检测系统毛利率下降，公司利润增速放缓。

2022 前三季度，公司半导体业务营收 1.12 亿，同比增长 43.7%。在产品方面， 膜厚、电子束均获得批量订单。OCD 测量设备通过关键客户 28nm 工艺验证，顺利进入量产生产线并投入使用。公司半导体光学量测再发新品，向国内最大晶圆 制造厂之一的华东大客户交付光学形貌量测 TG 300IF 设备。公司在前道量测领域 布局最为全面，有望充分受益国产替代，未来在半导体领域将有良好发展。

3.2 睿励科学仪器：国产量测设备领跑者

睿励科学仪器（上海）有限公司是于 2005 年创建的合资公司，目前公司拥有 的主要产品包括光学薄膜测量设备、光学关键尺寸测量设备、缺陷检测设备。睿 励科学仪器是国内少数进入国际先进制程 12 英寸生产线的量测设备企业之一，是 国内唯一进入三星存储芯片生产线的量测设备企业。

随着国内对量测设备的重视程度不断提高，睿励科学仪器的融资规模不断扩 大：2019 年 8 月中微投资 1375 万元获得睿励 10%股份；2019 年 11 月睿励获得科 创投集团、同祺投资、海风投资、国家集成电路产业投资等的战略融资超 1.2 亿； 2020 年 12 月中微公司增资 1 亿元，成为第一大股东，股份占比 20%；2022 年 3 月 中微公司再次增资 1.08 亿元，占股比例 29.35%。中微公司为睿励科学仪器第一 大股东，持股比例为 29.36%； 由于量测设备研发周期长，初期投入较大，2021 年 睿励科学仪器实现收入 4084 万元，归母净利润为负 3541 万元。

目前，睿励的膜厚测量，缺陷检测及光学关键尺寸测量设备已为国内近 20 家 前道半导体晶圆制造客户所采用，截至 2022 年 6 月已完成多台设备出货，公司光 学膜厚测量设备已应用在 65/55/40/28 纳米芯片生产线，并正在进行 14nm 工艺 验证；设备支持 64 层 3D NAND 芯片的生产，并正在 96 层 3D NAND 芯片产线上进 行工艺验证。

3.3 赛腾股份：半导体领域有力竞争者

赛腾股份成立于 2001 年，由 3C 自动化设备起家，后通过收购切入半导体量测设 备赛道，在 2011 年成为苹果产业链的供应商后，公司发展速度逐步提高。2019 年 9 月赛腾股份收购日本 Optima 株式会社 67.53%股份。收购价款约合人民币 16395 万元，通过不断增资，截至 2021 年公司持有 Optima 约 74.10%股权。Optima 公司 主要产品有光学晶圆缺陷检测设备（精度 0.2μm），如晶圆边缘检测、晶圆正面/ 背面检测、宏观检测、针孔检测等。 Optima 服务于一线大厂，韩国、日本、中国台湾的客户如 sumco、三星、memc Korea 等。国内包括新晟、中环、奕斯伟、立昂微等客户。目前 Optima 已覆盖国内多家 领先晶圆厂，国内市场是企业未来的主要发展方向。

3.4 中科飞测：深耕半导体质量控制设备

中科飞测在 2014 年 12 月，由岭南晟业、中科院微电子所及苏州翌流明共同 出资设立。公司是一家国内领先的高端半导体质量控制设备公司，自成立以来始 终专注于检测和量测两大类集成电路专用设备的研发、生产和销售，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、三维形貌量测设 备系列、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。

公司依托多年在光学检测技术、大数据检测算法和自动化控制软件等领域的深耕 积累和自主创新，公司得以向集成电路前道制程、先进封装等企业以及相关设备、 材料厂商提供关键质量控制设备。公司产品已广泛应用在中芯国际、长江存储、 士兰集科、长电科技、华天科技、通富微电等国内主流集成电路制造产线，打破 在质量控制设备领域国际设备厂商对国内市场的长期垄断局面.

公司 2021 年度实现营收 3.59 亿元，其中检测设备收入 2.65 亿元，占营收 73.84%，同比增长 8.18%。主营业务营收从 2020 年 2.37 亿元增长至 2021 年 3.59 亿元，同比增长 51.48%。

3.5 东方晶源：发力突破电子束设备

东方晶源微电子科技（北京）有限公司成立于 2014 年，总部位于北京亦庄经济技 术开发区，是一家专注于晶圆制造良率管理的公司。公司的产品有计算光刻软件、 电子束缺陷检测设备、关键尺寸量测设备三种。东方晶源于 2022 年 10 月购置价 值 2800 万元的北京土地，用于新建厂房；并于 2022 年 11 月完成新一轮股权融 资，总融资额为 10 亿。 东方晶源的国内首台电子束缺陷检测设备出货以来，公司持续对其进行升级优化。 设备开机率已由 2021 年 6 月的 57%提升至 2022 年 6 月的月平均 90.5%，最时期 高达到 98%。经过三次重大改进，晶圆产量较改进前提升 250%~400%。2022 年 6 月东方晶源研发的新一代产品 SEpA-i515 正式发货，经过优化升级，使 SEpA-i515 具有更高的 TPT 和更优的平台设计，设备运行效率、性能指标均有大幅提升。

东方晶源研发出国内首 12 寸 CD-SEM，打破了国际巨头的长期垄断。入驻国内知 名晶圆厂后，28nm 制程产品的 90nm 以上关键尺寸已完成验收，更小线宽工艺验 证持续推进中，设备开机率也已超过 90%。 2022年6月，公司新一代型号为SEpA-c410的CE-SEM发货。该设备服务于 300mm 硅片工艺制程，通过先进的电子束成像系统和高速硅片传输方案，搭配精准的量 测算法，可实现高重复精度、高分辨率及高产能的关键尺寸量测。

3.6 上海优睿谱：FTIR 领域拓荒者

优睿谱位于上海张江高科技园区，由长期从事半导体行业的海归博士、国内优秀 的量测设备技术团队共同发起成立。公司团队核心成员均长期深耕量测设备行业, 产业链相关资源积累丰厚。优睿谱的主要产品为 FTIR(傅立叶变换红外光谱)，首 台设备型号 Eos200 于 2022 年 6 月正式交付客户，是国内首家实现 FTIR 设备交付 的公司。此外，公司正在研制适用于 12 寸制程的 Eos300 系列产品。

FTIR 是一款利用红外光谱经傅里叶变换进而分析各种外延层厚度以及元素浓度 的测量设备，可用于测量一代半导体（硅外延片）、二代半导体（砷化镓、磷化铟 衬底外延）、三代半导体（碳化硅、氮化镓外延片）、分子束外延（MBE）等的外 延层厚度、光刻胶厚度及 CMP 抛光后的厚度，以及测定半导体制程各种元素浓 度。长期以来，半导体 FTIR 市场被 Nanometrics、赛默飞等国际设备厂商所垄断。 Eos200 设备采用模块化等多种创新设计，降低了客户的使用及维护成本。同时， 优睿谱通过整合供应链资源，有效缩短了该设备的交付周期。

3.7 上海御微：掩模版晶圆检测同步发力

御微半导体生产出国内首台集成电路掩模版缺陷检测设备，关键性能已经达到国 际领先水平，并获取得全球半导体协会 SEMI S2 认证，通过全球顶尖集成电路制 造商认可并获得重复订单。此外，公司所生产的前道晶圆缺陷检测产品，成功通 过知名集成电路制造商认证。公司掌握整套尖端光学设备设计、集成及成像等核 心技术。研发项目团队采用光刻机技术标准，应用于半导体量检测，致力提高国 产半导体量检测设备的国际竞争力。

3.8 埃芯半导体：X 射线检测领先者

深圳埃芯半导体成立于 2020 年 10 月，公司产品涵盖光学薄膜量测、光学关键尺 寸量测、X 射线薄膜量测、X 射线材料性能量测、X 射线成分及表面污染量测等 领域。其中，公司的 X 射线测量技术在国内居于领先地位。公司在深圳拥有 1000 多平米的研发及生产厂房，包括千级装配调测洁净间、百级和十级实验室洁净间。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。「链接」

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