机械行业：全产业链视角看半导体检测设备-20200420-国金证券-32页.pdf

-1-敬请参阅最后一页特别声明 市场数据市场数据(人民币）人民币）市场优化平均市盈率 18.90 国金机械指数 2424 沪深 300 指数 3839 上证指数 2838 深证成指 10528 中小板综指 9913 相关报告 1.注 轨 交 装 备2020.4.19精测电子深度（300567）：面板检测设备龙头，半导体业务拓展可期，2019.10.24 5.望 超 预 期2020.3.30 王华君王华君 分析师分析师 SACSAC执业编号：执业编号：S1130519030002S1130519030002 丁健丁健 分析师分析师 SACSAC执业编号：执业编号：S1130519060005S1130519060005 ding_jianding_ 赵晋赵晋 联系人联系人 全产业链视角看全产业链视角看半导体检测设备半导体检测设备 投资建议投资建议 检测环节是半导体设备领域最有希望实现较高国产化率的环节之一，龙头公司将具备较好投资价值，我们认为精测电子具备未来龙头潜力。重点重点推荐推荐精测电子精测电子，建议关注：，建议关注：华峰测控、长川科技。华峰测控、长川科技。行业观点行业观点 中国大陆半导体检测设备中国大陆半导体检测设备+服务服务年需求超过年需求超过 200 亿元亿元，进口替代需求强烈进口替代需求强烈。半导体检测设备是芯片良率控制的关键，全球半导体检测设备（分前道量测设备和后道测试设备）超过 800 亿元，呈现寡头垄断格局，其中中国大陆半导体检测设备+服务年需求超过 200 亿元。科磊半导体、爱德万、泰瑞达三家在中国区合计有 150 亿元人民币收入规模。以精测电子、华峰测控、长川科技和上海睿励为代表的国产半导体检测设备企业奋起直追，在模拟芯片测试领域已经占据较高的份额，但是在半导体前道量测和后道 SoC 芯片和存储芯片测试设备领域国产化程度并不高，进口替代需求强烈。下游资本开支下游资本开支增长确定，增长确定，国内国内重点关注长江存储和中芯国际重点关注长江存储和中芯国际设备招标进展设备招标进展。半导体检测设备的采购需求依赖于下游晶圆和封测厂的资本开支增长和国产化率提升。复盘历史，目前全球处于第 9 轮半导体设备行业的上行周期，推动因素为 5G 及物联网技术发展，疫情对终端消费电子行业需求有短期冲击，但是不改行业中长期逻辑。我们认为进入海外供应体系的门槛相对较高，首要任务是国产替代。我们测算长江存储和中芯国际两大龙头对半导体检测设备的年采购需求分别为 44亿元（未来 5 年年均数据）和 30 亿元（2020 年预计数据，同比+66%），两大龙头的设备招标情况值得重点关注。精测电子精测电子具备具备国产半导体检测设备国产半导体检测设备未来未来龙头龙头的的潜力潜力。与海外半导体检测设备寡头相比，国产半导体检测设备企业处于发展初期，技术差距较大，但并非不可逾越。精测电子具备未来国产龙头的潜力：（1）布局最为完整：精测电子是国内唯一布局前道量测和后道测试设备的公司，且已均取得长江存储订单，具备持续量产能力。（2）自主研发与外延收购发展路径明确：精测电子成立上海精测，核心技术团队来自天马微电子等，技术积累深厚，并收购日本 WINTEST、韩国 IT&T 等优质半导体检测设备资产，符合行业龙头的发展路径。（3）国家大基金入股上海精测 15%股权，股东背景雄厚+产品技术领先，有助于加强公司订单获取能力。精测电子半导体精测电子半导体检测设备检测设备业务即将进入全面收获阶段。业务即将进入全面收获阶段。精测电子三大半导体业务相继斩获订单，已进入长江存储采购体系，未来有希望进入中芯国际采购体系，并持续放量。（1）2019 年 12 月，公司中标长江存储 5 台高温老化测试机，执行主体是武汉精鸿；（2）2020 年 1 月，上海精测中标长江存储3 台集成式膜厚光学关键尺寸量测仪；电子显微镜产品正在研发阶段；（3）2020 年 3 月，Wintest LCD 驱动芯片检测设备获台湾客户订单。我们预计未来三年公司半导体业务收入有望维持 80%以上复合增长。风险风险提示提示 半导体设备国产化进度低于预期；新冠疫情对下游需求影响超预期。227223852498261127242837190422190722191022200122国金行业 沪深300 2020 年年 04 月月 20 日日 高端装备制造与新材料研究中心高端装备制造与新材料研究中心 机械行业研究 买入（维持评级）行业深度研究行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究-2-敬请参阅最后一页特别声明 驱动因素、关键假设及主要预测驱动因素、关键假设及主要预测 驱动因素：驱动因素：5G 及物联网技术、先进制程升级等带动下游资本开支扩张；半导体检测设备国产替代。关键假设：关键假设：未来 5-10 年，国内有希望诞生一家收入规模 40 亿元收入体量的半导体检测设备龙头；国产半导体检测企业技术持续突破，并获得下游客户的认可。主要预测：主要预测：精测电子具备国产半导体检测设备未来龙头的潜力。我们与市场不同观点我们与市场不同观点 市场认为市场认为半导体检测设备国产化进度缓慢，寡头格局的局面很难打半导体检测设备国产化进度缓慢，寡头格局的局面很难打破破，未来龙头实现，未来龙头实现 10%-20%的份额较为困难的份额较为困难。我们认为，以中芯国际和长江存储为代表的国内晶圆厂具有设备国产化的需求和意愿，国产半导体检测设备在产品上与海外龙头逐渐缩小差距，基于性价比和国产化的考虑，未来国产半导体检测设备工厂将有能力占据一定的市场份额。市场认为市场认为新冠疫情打乱了半导体晶圆厂下游资本开支节奏。新冠疫情打乱了半导体晶圆厂下游资本开支节奏。我们认为，5G 及物联网技术带动的下游应用刚刚开始，晶圆厂资本开支端具备持续扩张的潜力，疫情过后，行业景气度有望延续。投资建议投资建议 重点推荐精测电子；建议关注：华峰测控、长川科技。催化剂催化剂 国产设备供应商进入到长江存储和中芯国际的设备采购体系；行业新产品开拓顺利。主要风险因素主要风险因素 半导体设备国产化进度低于预期；新冠疫情对下游需求影响超预期；nQrNoMxPvN9PaOaQtRrRmOrReRpPrNlOtRqR7NqRpRNZpMxOxNsOyQ行业深度研究-3-敬请参阅最后一页特别声明 内容目录内容目录 一、检测设备：芯片良率控制关键一、检测设备：芯片良率控制关键.6 1.1 半导体检测设备分前道量测设备和后道测试设备.6 1.2 半导体检测设备相比面板检测设备技术门槛更高.9 1.3 全球超 800 亿规模，寡头垄断格局.10 二、景气追踪：目前处于第二、景气追踪：目前处于第 9 轮半导体设备的上行周期轮半导体设备的上行周期.13 2.1 终端需求：宏观经济强相关，依赖半导体下游资本开支.13 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.13 2.3 下游资本性开支扩张确定，重点关注长江存储和中芯国际.15 三、海外对标：科磊半导体三、海外对标：科磊半导体&爱德万爱德万&泰瑞达泰瑞达.18 3.1 科磊半导体：全球前道量测设备龙头.18 3.2 爱德万：全球半导体后道测试设备巨头.20 3.3 泰瑞达：仅次于爱德万的半导体后道测试设备企业.22 四、国产之光：精测电子具备国产半导体检测设备龙头潜力四、国产之光：精测电子具备国产半导体检测设备龙头潜力.23 4.1 国产半导体检测设备领域有望诞生 300 亿市值以上龙头.23 4.2 苦练内功+积极外延是龙头崛起的发展路径.24 4.3 财务比较：行业普遍盈利能力较强.28 五、风险提示五、风险提示.30 图表目录图表目录 图表 1：半导体测试设备作用于集成电路全过程.6 图表 2：广义上的半导体检测设备.6 图表 3：半导体前道量测设备与半导体后道测试设备.6 图表 4：半导体前道量测设备与后道测试设备.7 图表 5：半导体后道测试设备核心技术指标.8 图表 6：半导体后道测试设备核心技术指标.8 图表 7：芯片良率与单位面积平均缺陷密度呈反比.9 图表 8：32nm 制程向 22nm 制程升级加大检测难度.9 图表 9：半导体检测与面板检测设备比较.10 图表 10：全球半导体检测设备市场规模超 800 亿元.11 图表 11：半导体前道检测设备寡头竞争格局.11 图表 12：全球测试机呈现寡头垄断.11 图表 13：分选机和探针台的市场集中度较高.11 图表 14：半导体检测设备市场规模.12 图表 15：半导体产业链示意图.13 图表 16：历史上的 9 轮半导体周期.14 图表 17：历史上的 9 轮半导体设备的周期.14 行业深度研究-4-敬请参阅最后一页特别声明 图表 18：全球半导体行业资本开支增速.15 图表 19：台积电 19Q4 资本开支创历史新高.15 图表 20：代表性的晶圆和封测厂资本开支（亿元）.16 图表 21：代表性晶圆厂和封测厂对应检测需求 40 亿元.16 图表 22：20162017 年存储器价格明显上行.16 图表 23：全球存储厂资本开支集中在 20172019 年.16 图表 24：主要晶圆厂资本性支出.17 图表 25：主要封测厂资本性支出恢复增长.17 图表 26：半导体设备国产化率不升反降.17 图表 27：半导体检测设备的进入门槛高.17 图表 28：科磊半导体股东结构.19 图表 29：2018 年中国大陆向科磊半导体采购 84 亿元.19 图表 30：科磊半导体研发占比 15%20%.19 图表 31：科磊半导体市占率稳定在 60%左右.19 图表 32：科磊半导体利润规模超过 80 亿元.19 图表 33：科磊毛利率长期维持在 60%左右.19 图表 34：爱德万股东结构.20 图表 35：爱德万集团全球网络.20 图表 36：爱德万测试产品收入结构.21 图表 37：爱德万销售区域结构（单位：亿元）.21 图表 38：爱德万在全球后道测试设备市占率超过 40%.21 图表 39：爱德万研发占比 15%20%.21 图表 40：爱德万净利润规模超过 30.22 图表 41：爱德万长期毛利率接近 60%.22 图表 42：泰瑞达股东结构.22 图表 43：泰瑞达中国大陆收入 36 亿元.22 图表 44：泰瑞达市场份额 30%左右.23 图表 45：泰瑞达研发占比 15%-20%.23 图表 46：泰瑞达净利润规模 33 亿元.23 图表 47：泰瑞达销售毛利率长期维持在 60%左右.23 图表 48：精测电子在国产半导体设备领域布局最完整.24 图表 49：科磊+爱德万+泰瑞达从中国大陆收入 150 亿元.24 图表 50：国内主要半导体检测设备公司比较（单位：亿元）.24 图表 51：上海精测半导体发展历程.25 图表 52：上海精测半导体股权结构.25 图表 53：上海精测半导体业务布局.26 图表 54：上海精测半导体的核心产品.26 图表 55：上海睿励发展历程.27 图表 56：2019 年之前上海睿励的股权结构.27 行业深度研究-5-敬请参阅最后一页特别声明 图表 57：WINTEST 发展历程.27 图表 58：WINTEST 产品形态.27 图表 59：华峰测控高管阵容.28 图表 60：长川科技高管阵容.28 图表 61：半导体检测公司毛利率长期较高.29 图表 62：半导体检测设备公司净利率较高.29 图表 63：半导体检测设备公司人均创收差距较大.29 图表 64：长川科技和华峰测控测试机单价不超过 50 万元.29 图表 65：半导体检测设备公司存货周转天数.29 图表 66：半导体检测设备公司应收账款周转天数.29 行业深度研究-6-敬请参阅最后一页特别声明 一、一、检测设备检测设备：芯片芯片良率控制良率控制关键关键 1.1 半导体检测设备分前道量测设备和后道测试设备半导体检测设备分前道量测设备和后道测试设备 定义定义：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。图表图表1：半导体测试设备半导体测试设备作用于作用于集成电路全过程集成电路全过程 图表图表2：广义上的半导体检测设备广义上的半导体检测设备 来源：华峰测控招股书，国金证券研究所 来源：国金证券研究所绘制 前道量测设备与后道测试设备具有本质区别：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。图表图表3：半导体前道量测设备与半导体前道量测设备与半导体后道测试设备半导体后道测试设备 工作原理工作原理 半导体前道量测设备半导体前道量测设备 半导体半导体后道后道测试设备测试设备 检测环节 贯穿晶圆制造环节的每一步 芯片设计环节；晶圆制造环节之后，封装测试之内 检测目的 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 检查芯片的性能是否符合要求 检测性质 物理性检测 电性能检测 行业深度研究-7-敬请参阅最后一页特别声明 检测分类 量测、缺陷检测 晶圆测试（CP)和芯片测试（FT）；检测项目 膜厚；方块电阻；膜应力；折射率；掺杂浓度；无图形表面缺陷；有图形表面缺陷；关键尺寸；台阶覆盖 CP 测试：电参数、逻辑功能、数据通信；FT 测试：施加测试命令，采集输出信号。检测设备 椭偏仪、四探针、原子力显微镜、热波系统、扫描电子显微镜、相干探测显微镜 分选机、测试机、探针台 检测技术 光学检测技术；电子束检测技术 接通电路，通过算法完成测试 来源：国金证券研究所绘制 根据工艺在封装环节的前后顺序，后道测试可以分为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（晶圆测试（CP）和芯）和芯片测试（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。图表图表4：半导体前道量测设备与半导体前道量测设备与后道测试设备后道测试设备 设备类型设备类型 检测指标检测指标/功能功能 设备介绍设备介绍 设备图片设备图片 半 导 体 前 道 量 测 设 备 椭偏仪 透明薄膜厚度 主要是通过发射激光，在样本中经反射会产生椭圆，通过椭圆来计算薄膜厚度。四探针 不透明薄膜厚度 无法使用激光原理测量，根据薄膜厚度与两端电阻之间的对应关系，通过测量电阻率来计算薄膜厚度。扫描电子显微镜 膜应力、关键尺寸、晶圆表面缺陷 通过百万倍数的放大效果，检测尺寸和表面缺陷，放大效果好于光学显微镜，但是检测效率较慢。热波系统 掺杂浓度 通过测量聚焦在硅片上同一点的两束激光在硅片表面反射率的变化量来计算杂质粒子的注入浓度。相干探测显微镜 套准精度 利用相干光的干涉原理，将相干光的相位差转换为光程差。光学显微镜 晶圆表面缺陷 利用光学的反射或散射来检测晶圆表面缺陷。半 导 体 后 道 测 试 设 备 分选机 将芯片分选至测试机 将输入的芯片按照系统设计的取放方式运输到测试模块完成电路压测。测试机 电性能测试 对待测芯片施加输入信号，得到输出信号与预期值进行比较，判断芯片的电性性能和产品性能的有效性。探针台 晶圆输送与定位 技术门槛在于系统的精准定位、微米级运动以及高准确率通信等关键参数。来源：国金证券研究所绘制 先进制程升级要求先进制程升级要求半导体检测半导体检测技术快速迭代技术快速迭代 提高制程提高制程控制良率，控制良率，提高效率提高效率降低成本降低成本是客户的重要诉求是客户的重要诉求：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（Defective Parts Per Million），减少退货率。行业深度研究-8-敬请参阅最后一页特别声明 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、精度、速度、并测能力、自动化程度自动化程度、平台延展性等指标、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。图表图表5：半导体后道测试设备核心技术指标半导体后道测试设备核心技术指标 序号序号 核心技术指标核心技术指标 具体介绍具体介绍 1 测试功能模块 功能模块的测试覆盖范围越大，越具有先进性；2 测试精度 测试电压精确到微伏、测试电流精确到皮安、测试时间精确到百皮秒 3 响应速度 响应/建立速度越快，测试效率越高，并行测试通道越多，越具有先进性 4 应用程度定制化 应用程序开发平台越通用化，以便适应不同产品的定制化测试需求，越具有先进性 5 平台延展性 平台越具有延展性，以便更有效地增加测试功能，提升通道数和工位数，越具有先进性 6 测试数据存储、采集和分析 对芯片的状态、参数监控、生产质量等数据越能更好地存储、采集和分析，以促进客户进一步优化生产，越具有先进性 来源：华峰测控招股书，国金证券研究所 图表图表6：半导体后道测试设备核心技术指标半导体后道测试设备核心技术指标 核心技术指标核心技术指标 具体指标具体指标 华峰测控华峰测控 S STS8200TS8200 系列系列 华峰测控华峰测控 S STS8250/8300TS8250/8300 泰瑞达泰瑞达 E ETSTS 系列系列 长川科技长川科技 C CTATA 系列系列 测试功能模块 高精度浮动电压表（+-）100v，18bit/1Msps 和12bit/10Msps 每通道（+-）100v,18bit/1Msps 和12bit/10Msps 每通道(+-)200v，16bit/200Ksps 和12bit/10Msps 每通道 未披露 通用小功率浮动 V/I 源（+-）40v/(+-)1A（+-）40v/(+-)1A（+-）30v/(+-)0.2A（+-）50v/(+-)1A 通用中功率 V/I 源（+-）100V/（+-）10A（+-）100V/（+-）10A（+-）100V/（+-）12A（+-）50V/（+-）10A 通用大功率 V/I 源 无（+-）100V/（+-）100A（+-）100V/（+-）100A 未披露 测试精度 微小电容测试精度 1pF 1pF 1pF 1pF 微小电流测试精度 1nA 1nA 1nA 未披露 精密低失调运算放大器失调电压测试精度 10uV 10uV 10uV 未披露 精密低失调运算放大器失调电流测试精度 10pA 10pA 10pA 未披露 响应速度 V/I 源稳定时间 100us 100us 100us 应用程度定制化 软件开放性 开放架构，支持C/C+语言编程，支持图形化的菜单式编程 开放架构，支持C/C+语言编程，支持图形化的菜单式编程 开放架构，支持 C/C+语言编程，支持图形化的菜单式编程 开放架构，支持 C/C+语言编程，支持图形化的菜单式编程 平台延展性 平台化程度 同一技术平台，可测试模拟器件及分立器件 同一技术平台，可测试模拟器件、分立器件和混合器件 ETS200/ETS300/ETS200T/ETS364/ETS88 不同的型号应对不同的测试需求 CTA8280F/CTA8200/CTA8290D/CTA3280 不同的测试需求 测试数据存储、采集和分析 测试数据存储 自动保存测试数据，数据格式支持ACCESS/EXCEL/CSV/STDF/TXT,并可定制专用数据格式 自动保存测试数据，数据格式支持ACCESS/EXCEL/CSV/STDF/TXT,并可定制专用数据格式 自动保存测试数据，支持多种数据格式 自动保存测试数据，支持多种数据格式 测试数采集和分析 自带数据分析软件工具，可进行数据分析，统计，同时具有标准接口，可实现与第三方数据分析软件对接 自带数据分析软件工具，可进行数据分析，统计，同时具有标准接口，可实现与第三方数据分析软件对接 未披露 未披露 行业深度研究-9-敬请参阅最后一页特别声明 来源：华峰测控招股书，国金证券研究所 先进制程升级对检测设备各项指标的要求大大提升。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，1967 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。图表图表7：芯片良率与单位面积平均缺陷密度呈反比芯片良率与单位面积平均缺陷密度呈反比 图表图表8：32nm制程制程向向22nm制程升级加大检测难度制程升级加大检测难度 来源：Seeds，国金证券研究所（Do：平均缺陷密度；A：晶圆面积）来源：IDF2012，国金证券研究所 1.2 半导体检测设备半导体检测设备相比相比面板检测设备面板检测设备技术门槛更高技术门槛更高 半导体检测设备半导体检测设备相比相比面板检测面板检测设备设备：技术门槛更高，市场容量更大。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 800 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。行业深度研究-10-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表9：半导体半导体检测与面板检测设备比较检测与面板检测设备比较 面板检测设备面板检测设备 半导体检测设备半导体检测设备 分类 Array 制程 Cell 制程 Module 制程 前道量测设备 后道测试设备 原理 主要是利用光学、电学原理对玻璃基板或偏光片进行各种检测 主要是利用电学原理对面板进行检测 主要是利用电讯技术对面板或模组进行信号检测 利用光学和电学原理，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 接通电路，通过算法完成测试，检查芯片的性能 设备 AOI 光学检测系统；光学图案检测仪（PI）、OS Tset、CD 仪、宏观微观缺陷检测仪（MM）宏观检查机、蒸汽机检查机、G MURA 检查机和 VI检查机、Panel检测、人工检查 偏光片 AOI 检测、画面点灯机外观检测及老化处理与检测。椭偏仪、四探针、原子力显微镜、热波系统、扫描电子显微镜、相干探测显微镜。分选机、测试机、探针台。市场规模 140 亿元 40 亿元 20 亿元 460 亿元 380 亿元 市场参与者 致茂电子 奥宝科技 致茂电子 由田科技 精测电子 华兴源创 科磊半导体 精测电子 爱德万；泰瑞达 精测电子 市场规 模占比 70%20%10%55%45%技术门槛*来源：WIND，国金证券研究所 1.3 全球超全球超 800 亿规模，寡头垄断格局亿规模，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800 亿，其中前道量测设备市场规模 406 亿元左右，后道测试设备 399 亿元左右。半导体检测设备市场结构特征半导体检测设备市场结构特征包括包括（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半导体检测设备呈现寡头垄断格局寡头垄断格局。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，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。行业深度研究-11-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表10：全球半导体检测设备全球半导体检测设备市场规模市场规模超超800亿元亿元 图表图表11：半导体前道检测设备寡头竞争格局半导体前道检测设备寡头竞争格局 来源：SEMI，WIND，国金证券研究所 来源：SEMI，国金证券研究所 图表图表12：全球测试机呈现寡头垄断全球测试机呈现寡头垄断 图表图表13：分选机和探针台的市场集中度较高分选机和探针台的市场集中度较高 来源：SEMI，国金证券研究所 来源：SEMI，国金证券研究所 399.3 435.3 369.3 317.9 375 365.2 412.4 566.2 645.3 561.4 41.5 37.70 35.50 27.20 35.50 33 33.60 34.60 54.00 46.6 0.14 52.09 58.00 63.35 01002003004005006007002010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年E 全球半导体检测设备超全球半导体检测设备超800亿元亿元 全球半导体专用设备（亿美元）全球半导体后道测试设备（亿美元）全球半导体前道量测设备（亿美元）53%12%11%4%3%3%16%半导体前道量测设备竞争格局半导体前道量测设备竞争格局 KLA（美国）应用材料（美国）日立（日本）耐诺（美国）Hermes Microvision（台湾）Nova（以色列）others47%36%11%6%全球测试机竞争格局 AdvantestTeradyneCohu其他 80%60%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%探针台：东京电子+东京精密 分选机：爱德万、科休、艾普生 分选机和探针台的市场份额集中度较高 行业深度研究-12-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表14：半导体检测设备市场规模半导体检测设备市场规模 来源：SEMI，Gartner，国金证券研究所（备注：以上数据为粗略测算，仅供参考；单位：亿元）行业深度研究-13-敬请参阅最后一页特别声明 二、二、景气景气追踪追踪：目前处于第目前处于第 9 轮半导体设备的上行周期轮半导体设备的上行周期 2.1 终端需求：终端需求：宏观经济强相关，依赖半导体下游资本开支宏观经济强相关，依赖半导体下游资本开支 半导体半导体检测检测设备设备采购采购需求直接取决于需求直接取决于下游下游半导体厂商的资本开支，半导体厂商的资本开支，而而半导半导体厂商体厂商的资本开支的资本开支直接直接依赖依赖下游终端需求。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 及其及其应用应用场景、新能源汽车带动场景、新能源汽车带动的电子化的电子化趋势趋势、可穿戴设备等、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。图表图表15：半导体产业链示意图半导体产业链示意图 来源：SEMI，国金证券研究所（备注：以上数据为粗略测算，仅供参考）2.22.2 目前处于半导体设备的第目前处于半导体设备的第 9 9 轮上行周期轮上行周期 ，短期受疫情冲击，短期受疫情冲击 19912019 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目前半导体设备正处于第 9 9 轮上行周期。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 2020 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。行业深度研究-14-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表16：历史上的历史上的9轮半导体周期轮半导体周期 来源：WIND，国金证券研究所 图表图表17：历史上的历史上的9轮半导体设备的周期轮半导体设备的周期 第一轮第一轮 第二轮第二轮 第三轮第三轮 第四轮第四轮 第五轮第五轮 第六轮第六轮 第七轮第七轮 第八轮第八轮 第九轮第九轮 起点时间 1991.01 1997.02 1998.09 2002.01 2005.08 2009.04 2012.11 2016.03 2019.10 终结时间 1997.02 1998.09 2002.01 2005.08 2009.04 2012.11 2016.03 2019.03 现在 持续时长 6.1 年 1.6 年 3.3 年 3.6 年 3.7 年 3.6 年 3.3 年 3 年 -驱动因素 Internet 开始商用（1991 年商业用户首次超过了学术界用户）个人计算机、通信、多媒体市场的需求以及 0.35m 以下前沿技术器件生产 的需求 新一轮通信技术革命加速/半导体设备（晶圆处理设备、测试设备、组装和封装设备）投资高峰 全球经济逐渐恢复/存货多已出清，PC 升级活动增加，数码相机、平板电脑、DVD录音机以及汽车电子应用需求旺盛，库存较低，芯片市场需求骤增/中国经济持续保持高速发展/美国经济渡过复苏期 消费类（电视、数码相机等）、计算机类（PC、笔记本电脑、显示器等）以及网络通信类产品快速发展 美国经济开始好转；中囯四万亿投资带动全球经济加快复苏 全球经济复苏，特别是发展中国家经济快速增长，为半导体行业的加速复苏带来活力/消费电子产品（智能终端、电视于计算等）需求增加/特别是智能大屏手机推动硅片需求增加 全球半导体产业竞争加剧，中国半导体产业（中国制造2025）自主可控力量正在崛起/下游智能化消费电子产品需求突起/智能网联汽车迅速发展，对智能汽车系列的芯片需求提高 5G 及物联网技术发展/中国国产芯片自主可控需求 终结因素 产能过剩 亚洲金融 危机 互联网泡沫破裂，全球通信资本开支下滑 伊拉克战争不确定性导致全球市场疲软、全球投资萎缩；芯片产能过剩，投资缩小/传统整机市场需求疲软 全球金融 危机 欧债危机 经济形势走软，DRAM 市场供过于求 智能手机市场逐渐饱和 新冠疫情 冲击 -100-500501001502002503000.00500.001,000.001,500.002,000.002,500.003,000.001991/011991/081992/031992/101993/051993/121994/071995/021995/091996/041996/111997/061998/011998/081999/031999/102000/052000/122001/072002/022002/092003/042003/112004/062005/012005/082006/032006/102007/052007/122008/072009/022009/092010/042010/112011/062012/012012/082013/032013/102014/052014/122015/072016/022016/092017/042017/112018/062019/012019/08目前正处于1991年以来的第9轮半导体设备的上行周期 北美半导体设备制造商:出货额:当月值（百万美元）北美半导体设备制造商:出货额:当月同比（%）行业深度研究-15-敬请参阅最后一页特别声明 来源：WIND，国金证券研究所 2.3 3 下游资本性开支下游资本性开支扩张确定，重点关注长江存储和中芯国际扩张确定，重点关注长江存储和中芯国际 半导体检测设备采购需求依赖于下游客户资本性支出。20202020 年台积电资本性支出或再创历史新高。年台积电资本性支出或再创历史新高。台积电作为全球最大的晶圆代工制造厂，其每年的资本开支力度是行业的风向标。2019 年，台积电资本性开支投入 1072 亿元，创历史新高，同比增长 49%，预计 2020 年资本性支出将达到 1120 亿元，同比增长 4.4%，继续创历史新高。台积电巨额资本预算主要用于扩增先进工艺产线台积电巨额资本预算主要用于扩增先进工艺产线，除了满载的 7nm 工艺生产线之外，2020 年还将提升 6nm 及 5nm 工艺产能。近些年来，台积电先后从泰瑞达、科磊半导体、应用材料、ASML 等公司订购超过百亿新台币的设备。其中 2019 年先后向 ASML 和应用材料等公司订购价值 152.79 亿新台币（约 35.82 亿元人民币）和 56.68 亿新台币（约 13.29 亿人民币）的设备。台积电测试设备的供应商主要来自于国外龙头企业，国内供应商比例较台积电测试设备的供应商主要来自于国外龙头企业，国内供应商比例较低。低。随先进制程的线宽越来越细，避免光刻胶产生晶圆报废事件再次发生给公司