2023年广立微研究报告 集成电路良率提升行业领导者
- 来源:华泰证券
- 发布时间:2023/03/01
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广立微(301095)研究报告:深耕良率赛道,EDA+WAT稀缺标的。良率提升环节贯穿芯片设计、制造、封测全过程,行业发展的核心驱动力来自芯片生产的成本节约需求。随着芯片设计难度不断提升、制造工艺日益复杂,芯片生产成本正不断上升,通过WAT检测提高良率是节约成本的必然选择。随着国内集成电路产能扩张,良率提升需求有望快速释放。我们预计2023年全球测试芯片设计EDA市场规模将达1.6亿美元,预计2025年WAT电性测试设备全球市场规模约67亿元,国内市场规模约13亿元。核心优势:全流程拓展+软硬件协同=客群持续拓宽公司的核心竞争力主要体现在:1)从软件,到软件+硬件,再到软硬件协同,公司通过跨产...
广立微:集成电路良率提升行业领导者
公司背景:深耕集成电路良率提升领域,步入高速拓展期
深耕集成电路良率提升领域,构建软硬件一体化产品生态。广立微是国内领先的集成电路 EDA 软件及晶圆级电性测试设备提供商。自设立以来,公司始终聚焦深耕集成电路良率提 升行业,形成了目前“EDA 软件工具授权+软件技术开发+测试机及配件销售”经营模式。
公司发展可以分为三个维度: 初创研发期(2003-2010):公司在集成电路设计领域进行研发尝试,结合国内外集成电路 产业市场需求和研发团队技术优势,打造了初代软件产品。 发展积累期(2011-2016):根据市场需求和技术进步,公司对软件产品和服务进行升级与 拓展,同时布局圆晶级电性测试设备的研发与生产并完善了公司的产品生态,实现从测试 芯片设计、WAT 测试到数据分析的一站式解决方案。 高速拓展期(2017-至今):公司在原有的业务基础上,专注提升多类型、多节点的先进工 艺技术,开发出高精度、多应用场景的良率提升系列产品以保持行业领先。

商业模式:盈利模式明确,产品链完整
致力提供良率提升一站式服务,探寻差异化盈利模式。公司以 EDA 软件及电性测试监控为 起点,业务范围不断拓宽,目前主要布局测试芯片 EDA、电学性能测试设备、测试数据分 析三大环节,各业务盈利模式有所不同。 测试芯片设计软件:在测试芯片设计软件环节,公司为客户提供软件工具授权及软件技术 开发两大产品。软件工具授权即公司向客户出售 SmtCell、TCMagic、ATComplier、Dense Array 软件使用许可,以此来赚取软件使用费。公司采用直线分摊法来确认收入。2021 年 后公司新增永久授权软件工具业务,在客户验收后确认收入;软件技术开发即公司根据客 户的工艺节点和类型,采用公司 EDA 软件、电路 IP,协助客户完成测试芯片设计。公司采 用项目制,在客户验收后确认收入。
电学性能测试:在电学性能测试环节,公司为客户提供测试机及测试服务两大产品。测试 机即公司采用常规硬件销售方式销售测试机及配件,在客户验收后确认收入;测试服务及 公司在一段时间内为客户提供测试服务,按照服务期直线法确认收入。
数据测试分析:在数据测试环节,公司为客户提供软件工具授权及软件技术开发两大产品。 软件授权工具即公司向客户提供 DateExp 软件使用许可,并用直线分摊法来赚取软件使用 费;软件技术开发即协助客户在完成测试芯片设计之后将数据通过数据分析工具进行分析。 公司采用项目制,在客户验收后确认收入。
以自主研发、生产为中心,直销为主构建产品链。研发层面:公司采取自主研发模式并于 成立以来持续加大研发投入,在杭州、长沙多地组建研发团队,目前公司拥有国内外专利 68 项,其中发明专利 32 项;生产层面:公司生产仅设计测试机及配件业务,采取“以销 定产,适当库存”的原则,其中主要产品由公司生产,其余部分由委托加工;销售层面: 公司采用“直销为主,经销为辅”的销售策略。2018-2020年公司直销收入占比分别为93.29%、 77.01%、92.77%、95.82%,四年平均比例为 89.72%。
公司治理:股权较为集中,高管行业经验丰富
股权较为集中,股权激励或利于未来发展。据 Wind 数据,截至 2023 年 2 月 28 日,公司 最大股东以及实际控制人为公司创始人郑勇军,实际持股比例为 26.40%,其中直接持股比 例为 6.02%。除郑勇军外,其余直接持有公司股权前五的股东分别为广立微股权投资 (16.62%),广立共创(11.87%),史峥(8.19%),武岳峰亦合(7.20%)以及广立共进(3.45%)。 其中广立共创及广立共进为郑勇军与多名高管所设立,高管持股有利于公司重大决策推进, 或助力公司未来长远发展。

董事长及高管团队行业经验充足。公司高管团队深耕集成电路良率提升领域,其中公司董 事长郑勇军以及副总经理赵飒在相关行业从事二十余年。公司董事长郑勇军 2000 年起任 PDF Solutions 高级工程师,2004 年起任 Xilinx INC.资深主任工程师,2007 年 7 月起担任 浙江大学聘任特聘研究员,广立微有限历任总经理、董事长。公司副总经理赵飒 1995 年起 任 Zilog Semiconductor 工程师,1997 年起任 STMicroelectronics 工程师,1999 年起任 PDF Solutions 主任工程师、部门主管;2017 年起任 KLA Corporation 项目总监,2019 年 7 月起任广立微有限副总经理。
财务分析:公司营收持续增长,盈利表现亮眼
营业收入和利润规模迅速提升。2018-2021 年公司营收分别为 0.31 亿、0.66 亿、1.24 亿 以及 1.98 亿,2019-2021 年营收同比增长为 112.25%,87.30%以及 59.92%,2018-2021 年均复合增长率为 85.25%,主要因 2019 年软件技术开发业务的快速增长以及 2020 年WAT 测试机业务营收规模迅猛提升;归母净利润规模随营业收入增长大幅提升。2018-2021 年 归母净利润分别为-0.10 亿、0.19 亿、0.50 亿以及 0.64 亿元,2020-2021 年归母净利润同 比增长为 158.00%,27.82%。
软件工具授权、软件技术开发及测试机销售业务合计营收占比超 90%。软件工具授权、软 件技术开发及测试机销售营收占比逐年上升,2018-2021 年三项业务总收入占主营业务收 入 91.75%、96.35%、98.09%以及 99.92%。其中,测试机业务增长迅速,由 2018 年的 18.00%增长至 2021 年的 50.77%,主要是因公司 WAT 测试设备在 2021 年实现性能和稳 定性的提升优化,在公司内部实现标准化量产流程,产品被国内多家大型圆晶厂采购并应 用于芯片制造。 除测试机及配件产品毛利率轻微下降,其余主营业务毛利率波动较小。主营业务中,软件 技术开发和软件工具授权毛利率维持在高位水平,2018-2021 年平均毛利率分别为 98.92% 及 96.20%;测试机及配件业务毛利率小幅度下降,由 2019 年的 66.04%降至 2020 年的 53.40%并于之后维持相对稳定,主因毛利率较低的量产环节测试机放量导致测试机业务毛 利率下滑;测试服务业务毛利率有所增长,由 2019 年的 67.23%升至 2020 年的 79.05%并 在之后保持相对平稳。

销售、管理、研发费用率下行,2019 年后净利率转正。综合毛利率:综合毛利率先上升并 于 2019 年之后有所下降,2018-2021 年综合毛利率分别为 91.62%、92.02%、85.25%及 76.47%;费用率方面:2018-2020 年销售/管理/研发费用率持续下行,原因是随着公司营 收规模实现逐步提升,规模效应凸显,三费率对经营影响逐步减弱并持续下行,2021 年研 发费用率轻微上涨,其主要是公司为进一步加大研发力度导致;2021 年销售费用率轻微上 涨,原因是当年股份支付影响及销售人员规模扩张;净利率方面,2018-2021 年净利率分 别为-31.99%、28.72%、40.17%及 32.18%,原因是随着营收规模快速增长,其增长速率 大于费用支出增长率,净利润随之增长。公司净利率自 2019 年由负转正。
良率提升行业:芯片产业降本增效利器,有望实现快速增长
产业链:良率提升环节贯穿芯片设计、制造、封测全过程
良率提升环节贯穿芯片设计、制造、封测全过程。1)设计环节中版图设计师需要遵循芯片 制造商给出的一系列特殊工艺和制造的设计规则,并根据良率测试结果调整设计方案,从 而提高芯片的良率。2)芯片制造主要的工艺流程包括热处理、光刻、刻蚀、离子注入、薄 膜沉积、化学机械研磨和清洗。晶圆制造厂采取一系列良率提升措施,包括对进厂原材料 进行检验,对如清洗、刻蚀、显影等生产工艺监控并开展分析检测。3)芯片封装是把铸造 厂生产出来的集成电路裸片固定包装为芯片最终产品的过程。封装前需要经过 WAT、CP 测试,封装后需要经过 FT 测试,测试结果对于评价、改进封装工艺具有重要意义。

良率检测环节主要包括 WAT 测试、CP 测试、FT 测试。其中 WAT 测试属于前道测试,主 要进行电学性能测试,其测试精度较高,测试结果能够体现被测样本的电学性能表现;而 CP 测试与 FT 测试又通常称为后道测试或功能测试,测试结果一般仅能体现被测样本的功 能是否完整,而无法具体得知被测样本的电学性能表现。具体来看:
1)WAT 测试:WAT 测试是在晶圆产品流片结束之后和品质检验之前,测量特定测试结构 的电性参数。WAT 的目的是通过测试晶圆上特定测试结构的电性参数,检测每片晶圆产品 的工艺情况,评估半导体制造过程的质量和稳定性,判断晶圆产品是否符合该工艺技术平 台的电性规格要求。WAT 数据可以作为晶圆产品交货的质量凭证,还可以反映生产线的实 际生产情况,通过收集和分析 WAT 数据可以监测生产线的情况,也可以判断生产线变化的 趋势,对可能发生的情况进行预警。公司目前提供的设备为用于 WAT 测试的高速电性测试 机,主要用于在晶圆制造过程中对晶圆进行电性检测,监测晶圆生产过程中是否存在工艺 瑕疵。
2)CP 测试:CP(Chip Probing)测试是指在晶圆制造完成后和进行封装前,通过探针台 和测试机配合使用,对晶圆上的每一个芯片晶粒进行功能和电参数性能测试的过程,是晶 圆制造的最后一道工序。CP 测试的目的是把好的和坏的晶粒分别挑出来,并进行标记形成 晶圆的 Map 图,此后只对性能良好的晶粒进行封装,以节省后续的封装成本。CP 测试一 般在晶圆厂、封测厂或专门的测试代工厂进行,主要用到的设备为测试机和探针台,此外 还有定制化的测试电路板和探针卡,探针卡上装有探针。
3)FT 测试:FT(Final Test)测试是指芯片完成封装后,通过分选机和测试机配合,对每 一颗芯片进行电参数性能测试,保证出厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计 规范要求。FT 测试的目的是把好的和坏的芯片分别挑出来,只有好的芯片才会被销售给终 端客户,以保证芯片出货时的良率。FT 测试一般在封测厂完成,主要用到测试机和分选机, 此外还有定制化的测试电路板和底座。
驱动力:良率提升的动力,来自芯片生产中的成本节约需求
现象:芯片生产成本在不断上升
先进制程工艺不断向微观深入,设计环节成本持续上升。2001 年芯片制程工艺为 130nm; 2012 年制程工艺发展到 22nm;2015 年,制程工艺进入 14nm;2017 年制程达到 10nm。 设计开发先进制程芯片需要高昂的研发和人力费用。据 Semiengingeering 数据,28nm 节 点上开发芯片只要 5130 万美元投入,16nm 节点需要 1 亿美元,7nm 节点需要 2.97 亿美 元,到了 5nm 节点,开发芯片的费用将达到 5.42 亿美元,设计成本不断攀升。

晶圆单价随着原材料成本和制程发展不断上涨。1)从晶圆的原材料成本看,2016 年开始 半导体硅片价格上涨势头强劲。据 SEMI 统计,2021 年半导体硅片的平均价格为 0.99 美元 /平方英寸,较 2020 年同比增长近 10%。2)单片晶圆的价格还与晶圆尺寸和光罩层数有关。 随着芯片光罩层数增加,单片晶圆价格进一步提升。据 CSET,以 5nm 节点制造的 12 英 寸晶圆成本约为 1.7 万美元(约合人民币 11.6 万元),远高于 7nm 制程每片 12 英寸晶圆的 9346 美元的成本。5nm 单片晶圆成本较高的原因是其生产需要 14 层以上 EUV 光罩,昂贵 的设备使用增加了生产成本。
原因:设计难度不断提升、制造工艺日益复杂
芯片设计开发难度上升。1)在先进制程下,设计规则越发复杂,集成电路制造的随机缺陷 类型与数量大大增多。2)随着集成电路产品的快速升级,特别是对人工智能、5G 移动通 讯、物联网、汽车电子方向应用需求的高性能、低功耗、高密度、可靠性及高度功能集成 需求,促使各种新材料、新工艺、新器件的引进,为集成电路产品的设计制造带来挑战。3) 半导体市场持续扩容,芯片品类在不断扩张,例如智能手机中有 CPU、存储芯片、电源管 理芯片、闪存芯片等几十种不同类型的芯片,芯片设计种类持续增长。 芯片测试仿真日趋复杂。芯片设计的复杂程度提升也意味着芯片测试仿真变得更加复杂, 主要体现在三个方面:1)先进工艺下,随着测试样本类型及生产工艺的复杂化、多样化, 测试需求快速增加。2)对芯片进行校准、修复和测试所需要的步骤越来越多,一次偏差, 良率将大幅下降,极大地提高单个芯片的生产成本。3)由于集成电路器件密度与复杂度快 速提升,因此需要测试的环节与对象亦有所增加,满足低质量标准所需要的故障覆盖率标 准更高。
芯片制造工艺步骤增多延长生产周期。一个芯片的产生往往要经过上百道甚至上千道工艺 步骤,而芯片制程的精进需要制造工艺步骤的大幅增加。尤其在 20 纳米节点以后,采用多 次曝光的浸入式光刻,大幅度增加了光刻和刻蚀的次数。目前采用非 EUV 光刻制作的 10 纳米和 7 纳米的工艺,刻蚀步数已经超过 100 次。制造工艺步骤的增多带来生产周期的延 长,制造一个半导体晶圆平均需要 12 周,而高级工艺预计需要 14-20 周。

芯片中晶体管数量继续遵循摩尔定律的速度增长。摩尔定律揭示了集成电路行业的发展速 度,“集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过 18 个月到 24 个月便会增加一倍”。 尽管有些产品类别的增长率已经放缓,但每两年将每芯片晶体管数量增加一倍仍然是业界 继续遵循的指导原则。以英特尔 4004 的诞生为开端,一个微处理器包含 2300 个晶体管; 1993 年英特尔奔腾处理器问世,其已经含有 300 万个晶体管;2002 年英特尔奔腾 4 处理 器推出,晶体管达到 5500 万个;现在到了 2022 年,苹果的 M1 Ultra 芯片做到了 1140 亿 晶体管。据英特尔官网,Ponte Vecchio 超级计算机芯片将拥有超过 1000 亿个晶体管。随 着芯片所含晶体管数量保持快速增长,总硬件成本也会随之增长。
扩大的晶圆面积对硅片质量要求更加严苛。硅晶圆片按直径划分,主要可以分为 6 英寸、8 英寸、12 英寸和 18 英寸等。理论上来说,晶圆面积越大,切割芯片也就越多,边角料浪 费也就越少。根据 SIMI 数据,同 2015 年相比,2020 年全球 6 英寸和 8 英寸半导体硅片产 量占比分别下降 1.3pct 和 2.7pct,12 英寸硅片产量占比上升 4pct。目前 8 英寸和 12 英寸 是主流产品,SEMI 数据显示,2020 年全球 8 英寸和 12 英寸合计产量占比超 90%。随着 硅片尺寸的扩大,对缺陷密度的容忍度随之降低,相同缺陷率下,大晶圆产生的成本浪费 更大,因此需要更严格地控制硅单晶缺陷、金属杂质、表面颗粒数量等指标,进而带来成 本的增加。以 12 英寸半导体硅片为例,其纯度需要达到 11N,表面平整度和微粒大小小于 10nm,才能通过国际主流厂商的审核认证。

解法:提高良率是节约成本的必然选择
高良率是晶圆厂的核心竞争力,决定产品在市场上的成败。成品率,又称良率,指有效芯 片占晶圆片上的总芯片数量的比例。良率越高,一片晶圆的商业价值越高。如果良率低下, 代表制造工艺尚不成熟,产品不能进入量产。对于晶圆厂来说,能够通过优化工艺和制造 方法,实现先进工艺下芯片的高良率,达到量产水平,这不仅代表着其自身的核心竞争力、 决定产品在市场上的成败,也间接反映国家的集成电路技术水平。 Bose-Einstein 模型较为广泛地应用于良率预测。良率结合缺陷密度能对产品做出合理的 预测,对工艺改善进行指导。公式中,A 为产品面积;D0 是缺陷密度,即每单位面积上的 缺陷个数,仅和制造工艺相关,于产品面积无关,并且该缺陷是指产品最终电性测试上的 失败,而非工艺中的物理缺陷;n 是制程复杂度的指标,在数值上等于各工艺层(关键层、 普通层、非关键层、其他非关键层)的复杂度之和,各层取值对应不同公司、生产线、工 艺可能不同。
提升良率的核心在于降低缺陷密度,需要物理/电性检测参与。随着晶圆制程不断向微观层 面拓展,制造工艺难度自然上升,先进工艺如 FinFET、GAA 不断迭代,使得工艺日趋复杂。 同时, 1)物理检测主要通过光学、电子束等方法获取制造过程中的缺陷情况和相关物理参数,如 关键尺寸、薄膜厚度等。设计企业根据晶圆厂缺陷检测后的反馈改进优化产品芯片和掩模 的设计,使芯片更适合晶圆厂的制造工艺,提高产品的可制造性和良率。 2)电性检测在晶圆制造到一定阶段或完成制造环节后,通过对器件或测试结构的电学性能 测试,获取相关电学参数,表征工艺状况和芯片良率。根据相关参数,制造端对关键设备、 工艺模块、工艺方法等进行改进升级,设计端改进设计方案,从而实现提高芯片产品的良 率的目的。
通常采用测试芯片替代产品芯片进行电性测试。测试芯片即支持电学性能测试功能的专用 芯片,与产品芯片使用相同的工艺,甚至可能集成在同一片晶圆上,测试芯片的电性测试 结果,可以反映产品芯片中关键器件的特性,以及制造工艺的风险状况。相比产品芯片, 由于测试芯片将工艺良率风险拆解到各自独立的结构中,能够直接找到需要改进的风险点。 因此,采用测试芯片技术,是业内进行工艺开发、良率提升的主要方法。随着工艺开发逐 渐成熟,对良率有影响的风险和器件范围缩小,到了产品导入或量产环节,测试芯片仅被 放置在产品芯片间隔的区域。

未来前景:集成电路产能扩张,有望带动良率提升需求快速增长
集成电路产业:产能持续扩张,市场规模快速增长
下游市场需求带动国内芯片产量快速扩张。根据国家统计局数据显示,2011-2021 年,我 国集成电路制造行业总产量呈逐年上升趋势。2021 年中国生产了 3594 亿块集成电路(含 本土企业和外资企业生产的集成电路),同比增长 37.5%,较 2020 年产量增速 29.5%有明 显增长。目前芯片产能仍处于供不应求的局面,受下游需求带动,国内芯片行业仍处于扩 充产能、提高产量的阶段。
中国集成电路行业市场规模增速高于全球平均水平。近年来,随着宏观经济持续稳定的增 长、电子通信等下游市场的迅猛扩张及产业政策的大力支持,中国集成电路行业实现了快 速发展。根据 WSTS 预测,2022 年全球集成电路行业销售额为 5023 亿美元,2013-2022 年 CAGR 为 7.75%。而根据中国半导体行业协会预测,2022 年中国集成电路产业销售额 为 12331 亿元,2013-2022 年 CAGR 达 19.04%,显著高于全球平均水平。

主要晶圆厂持续扩产,有望带动良率检测需求。从下游客户的视角来看,对良率检测软硬 件设备的采购需求通常主要来自三类场景:1)新建/扩建晶圆产线,需要进行工艺开发,带 来检测设备配置需求;2)产线从试产转向量产,带来工艺监控需求,需要增加设备配置数 量;3)原有工艺发生迭代,旧产线的改造带动检测设备配置需求。基于上述逻辑,我们认 为观察下游客户产能规划及资本开支变化情况,有助于判断良率检测行业未来成长前景。 据 Bloomberg 及各公司年报,2022 年国内主要晶圆厂预计建设 8 寸等效产能 3930.3 千片 /月,同增 30.3%;2022 年国内主要晶圆厂 CAPEX 支出规划 135.6 亿美元,同增 40.9%。 随着国内主要晶圆厂产能持续扩张,良率检测软硬件设备需求有望进一步增长。
测试芯片设计 EDA:价值占比有望逐步提升
集成电路行业的不断发展,集成电路 EDA行业的市场规模亦在稳步增长。根据ESD Alliance 数据,2015 至 2020 年全球 EDA 市场规模从 78 亿美元增长到 115 亿美元,年均复合增长 率达 8.07%。随着国内集成电路行业整体进入发展的快车道,EDA 行业也在快速增长。根 据中国半导体行业协会数据,2016 年至 2020 年,中国 EDA 软件行业市场规模从 57.4 亿 元增长至 93.1 亿元,复合增长率为 12.85%。

预计 2023 年全球测试芯片设计 EDA 市场规模 1.58 亿美元。1)据 ESD 联盟数据,2020 年全球 EDA市场规模为 115亿美元,据WSTS预测,全球集成电路行业市场规模 2013-2022 年 CAGR 为 7.75%,受益于集成电路行业增长以及 EDA 软件重要性提升,我们预计 2021-2024 年全球 EDA 市场增速为 10%。2)据 ESD 联盟,2018-2020 年芯片设计和验 证 EDA 市场规模占全球 EDA 市场规模的比例为 19.58%、20.26%、20.38%,我们预计 2021-2023 年继续保持稳定且略有增长,分别为 20.48%、20.58%、20.68%。3)考虑到 随着晶圆厂降低制造成本、提升产品良率的需求扩大,测试芯片设计 EDA 的市场规模也随 之增加,占设计和验证 EDA 的份额有望逐年增长,我们假设 2021-2023 年分别为 4.0%、 4.5%、5%。由此我们测算得,2021-2023 年全球测试芯片 EDA 市场规模分别为 1.04、1.29、 1.58 亿美元。
国内集成电路 EDA 行业受外国厂商垄断,国产替代前景广阔。国内 EDA 产业竞争格局主 要由 Cadence、Synopsys 和 Simens EDA 垄断,三者合计占据 78%的国内市场份额。伴 随着国内集成电路行业的发展,国内也出现了包括广立微、华大九天、概伦电子等一批在 部分细分领域内占据一定市场份额的 EDA 企业。其中,华大九天主要从事设计类 EDA 软 件的研发与销售,广立微专注于制造类 EDA 软件。我们认为,随着国内 EDA 产业国产替 代进程推进,国产 EDA 厂商有望市场份额的逐步提升。
差异化竞争有望帮助公司在国产 EDA 市场站稳脚跟。对比主要国产 EDA 厂商,我们看到: 1)从收入体量来看,广立微 2021 年 EDA 业务收入 0.53 亿元,低于华大九天(4.86 亿元)、 概伦电子(1.40 亿元),主要受公司所处的测试芯片设计赛道空间限制影响;2)从产品类 型来看,公司 EDA 产品围绕测试芯片设计展开,而华大九天、概伦电子主要针对产品芯片 设计提供相关 EDA 产品;3)从下游客户来看,广立微和华大九天主要面向芯片设计厂商 提供 EDA 设计产品,概伦电子主要面向晶圆厂提供器件建模及验证 EDA 工具。我们认为, 广立微主要凭借测试芯片设计 EDA 实现与其他国产企业的差异化竞争,随着客群扩张,未 来有望实现 EDA 市场份额提升。
WAT 电性测试:晶圆产能扩张或将带动测试设备需求放量
全球集成电路设备市场规模增速较快。在全球晶圆产能持续释放的大背景下,半导体设备 市场迎来快速发展。据SEMI数据,2020 年全球集成电路设备行业市场规模达712亿美元, 2017-2022 年 CAGR 达 18.49%。根据 SEMI 统计,2020 年中国半导体设备行业市场规模 达 187.2 亿美元,同比增长 39.18%。2010-2020 年中国半导体设备行业市场规模复合增长 率为 17.66%。据 SEMI 预测,2022 年全球半导体设备市场规模增速将达 10.68%,仍将保 持较快增长。

预计 2025 年 WAT 电性测试设备全球市场规模约 67 亿元。WAT 测试仪器需求与产能扩张 相关,我们假设:1)据 IC Insight 数据,2021 年全球集成电路 8 英寸晶圆约当新增产能为 158 万片/月,据 SEMI,预计 22-25 年全球晶圆产能 CAGR 将达 10%,基于此我们假设 22-25 年全球晶圆产能同比增速均为 10%,计算得 22-25 年全球新增 8 英寸晶圆约当新增产能分 别为 202、222、245、269 万片/月;2)我们预计 2000 片/月新增产能需要配置 1 台 WAT 测试设备;3)据公司招股书,2021 年广立微测试机单价为 495.88 万元/台,因此我们假设 WAT 测试设备单价 500 万。最终计算得 2022-2025年全球WAT 设备市场规模分别为 50.5、 55.6、61.1、67.2 亿元。
预计 2025 年我国 WAT 电性设备市场规模约 13 亿元。据 IC Insight,2021 年中国大陆晶 圆厂产能占全球的 16.0%。据 Knometa Research 预计,2025 年中国在全球 IC 晶圆产能 中的占比将达 19%。考虑到晶圆产能的快速增长或将带动半导体设备需求的增长,我们以 中国晶圆产能在全球的占比,作为中国 WAT 设备市场规模的全球占比,预计 2022-2025 年这一比例分别为 16.8%、17.5%、18.3%、19.0%,测算得 2025 年中国 WAT 电性设备 市场规模将达 12.8 亿元。
核心优势:全流程拓展+软硬件协同=客群持续拓宽
全流程拓展:打通良率提升所有环节
测试芯片设计工具:提供高性能、高可用的测试芯片解决方案
1)SmtCell:高效参数化单元工具,加速物理版图设计。SmtCell 是一款参数化单元版图 设计工具,在公司的良率提升全流程中被用于测试结构设计环节。在集成电路设计中,物 理版图设计是一个非常重要的环节,而单元(Cell)是物理版图的最基本单位。一方面,单 元分非参数化单元和参数化单元,参数化单元的优势在于:相同结构的单元版图只需创建 一次;版图中几何图形的相关属性可用参数来表征;单元版图重复、费时的物理设计过程 用参数赋值来代替。另一方面,SmtCell 的优势还在于友好的图形用户界面、清晰的功能模 块分区和丰富的参数化版图单元库,大幅提升了设计效率和版图的重复利用率。
2)TCMagic:满足先进工艺布局布线设计需求。TCMagic 是一款通用型的测试芯片版图 自动化设计平台,在良率提升全流程中被用于测试芯片设计中的绕线、电路设计和物理拼 接,可以实现基本单元版图批量生成、模块级版图自动布局布线、最终版图布局整合等功 能。TCMagic 基于其独特的软件架构设计和算法支持,在测试芯片设计过程中大幅提升设 计效率。此外,平台还能够有效支持 FinFET 等先进工艺开发,例如在布局布线方面,能够 根据先进工艺的设计规则,实现层内与层间规则自动摆放;区别于传统平面绕线的创新 3D 绕线方法,具有最优化绕线判断、自动检测绕线节点等功能。
3)ATCompiler:可寻址技术具备面积利用率高、使用场景丰富的特点。ATCompiler 是一 款可寻址测试芯片版图设计平台,提供了完整的大型可寻址及划片槽内可寻址测试芯片的 版图设计解决方案,包括基于公司电路 IP 的外围电路快速设计、基本单元版图批量生成、 模块级版图自动布局布线、最终版图布局整合、全芯片仿真和验证等功能。利用 ATCompiler 设计出的测试芯片,具有面积利用率高、多场景使用的特点,为集成电路纳米级先进工艺 研发提供有力的良率提升支持。同时,ATCompiler 内置有公司设计的经过验证、可重复使 用且具备特定功能的电路 IP,电路 IP 能够有效提升测试芯片面积利用率、测量精度和测试 速度,满足日益复杂的测试需求。
4)ICSpider:基于产品版图的电性测试、自动化后道工艺层改造全流程。ICSpider 是一款 用于产品芯片良率和性能诊断的定制化测试芯片工具。在良率提升全流程中,ICSpider 属 于测试芯片设计环节,常被用于先进工艺节点。ICSpider 可以帮助客户通过改变产品芯片 版图,从实际产品芯片中读取待测器件的电性参数,帮助快捷完成失效分析以提升产品良 率和性能指标。此外,可根据客户需求自动识别和提取器件,在保证产品芯片前道、中道 工艺层不变的情况下,将连接层与后道工艺层改造成测试芯片,从而实现对产品芯片关键 器件在真实物理环境下的测试。
5)Dense Array:采用超高密度测试芯片设计及快速测试技术。随着集成电路的特征尺寸 不断减小,器件的密度越来越高,器件性能的统计特性(如标准差)开始发生变化。同时 随着材料和工艺越来越复杂,软缺陷的影响也越来越大。这两个因素导致异常点对良率的 影响越来越大,在先进工艺尤为明显。公司创新研发的 Dense Array 软件搭载超高密度测 试芯片设计及快速测试技术,实现了单个测试芯片模板上容纳上百万个待测器件,属于测 试芯片设计环节。Dense Array 在测量方法上,通过片上控制模块和测量设备的协同优化, 突破了传统测试芯片的测量瓶颈,大幅提升了测量速率,有效地控制了测试时间,能够为 先进工艺研发和良率提升提供高效率、高精度的测试芯片解决方案。

测试数据分析设计工具:提供数据高效管理工具
DataExp 实现海量数据的高效管理、分析和拓展。公司的数据分析平台 DataExp 是结合“快 捷报表浏览”和“灵活即时性分析”于一体的分析平台,在良率提升全流程中,该平台被 应用于数据分析环节。为满足不同的数据分析需求,公司研发了 General、YMS 和 TMA(EAT 测试数据、RF 三大系列产品,能够应用于多种集成电路数据分析场景。DataExp 平台支持 测试数据、工艺参数、晶圆缺陷数据及图像等多类型数据导入并进行统一管理,实现集成 电路数据分析领域日常数据查看、监控。DataExp 采用最新的分布式数据库及管理系统, 确保数据快速有效地存取与整合,可以实现灵活拓展。
测试机及配件:实现高精度 WAT 测试
测试机及配件:聚焦 WAT 测试环节。公司的晶圆级电性测试设备主要应用于晶圆 WAT 测 试环节,通过自主研发的硬件配置方案、电路结构设计以及驱动和控制软件,实现对电学 参数的快速精确测量。产品分为 T4000(通用型)和 T4100S(针对先进工艺的测试要求) 两个系列,可以满足不同晶圆厂的需求。在设备测试精度方面,公司的 WAT 测试性能、生 产效率均达到较高水平,据招股说明书,设备的电流测试精度达到皮安(pA)以下、电压 测试精度达到微伏(μV)量级。在软件方面,公司的 WAT 测试机搭载 Algorithm Builder 等软件,实现软硬件协同驱动。在自动化流程方面,公司的测试机支持与各类 prober 集成, 并与晶圆厂的 EAP 等系统适配,实现测试自动化。
拓展逻辑:从软件到软硬件结合,实现跨产品线拓展
从软件到软件+硬件,产品线持续拓宽。回顾公司发展历程,我们看到公司产品线持续拓宽: 2007 年推出第一代测试芯片设计 EDA 软件 SmtCell 和 TCMagic;2008-2009 年前后推出 电性数据分析软件 DataExp;2013-2014 年前后推出 WAT 测试设备 Semitronix tester I。 此后,公司又陆续对软硬件产品进行迭代,推出 Semitronix tester II、III、IV 等新一代设备, 以及 ICSpider、Dense Array 等软件技术。随着产品线不断拓宽,公司业务形态从单纯提供 EDA 设计软件,向软件+硬件相结合的方向发展,逐步打通良率提升所有环节需求。对比同 业公司来看,PDF Solutions、Keysight、Synopsys 等海外公司大多只提供特定环节工具, 公司是目前良率提升领域产品覆盖最为全面的供应商之一。
从软件+硬件到软硬件协同,布局深度再进一步。公司成立以来,持续深耕良率提升领域, 通过产品横纵拓展,不断扩大制造类 EDA 和晶圆级电性测试设备品类的覆盖广度。在此基 础上,公司也在不断深化产品布局深度,向软硬件结合方向演进。在芯片设计、电性测试、 数据分析全流程协同的基础上,芯片设计过程借助可寻址技术、超高密度阵列技术提升测 试效率,WAT 测试结果通过反馈设计环节,从而提高设计效率,DataExp 通过数据分析结 果指导设计、制造过程,改进工艺以提升整体良率。我们认为,公司已逐步实现良率提升 全流程的产品线拓展,软硬件协同的深入或将带来公司产品竞争力的进一步提升。

软硬件协同:提升检测效率,提高客户粘性
软硬件协同性的优势体现在良率检测效率的提升。软硬件协同的一站式解决方案能够实现 各个环节的相互配合,通过不同产品和技术的有机结合,显著提高良率提升各环节效率。 以测试效率为例,在先进工艺下,随着测试样本类型及生产工艺的复杂化、多样化,测试 量大幅提升,仅提升测试机测试速度对整体测试效率提升有限。而通过软硬件结合的方式, 工程师则可以利用 BIST 技术,将公司的被测模块设计方案与测试机测试方法进行协同优化, 将一部分测试需求放在设计当中,通过设计与测试的结合,大幅提升测试效率。具体来看, 检测效率的提升可以体现在高设计效率、高测试效率和高面积利用率三个方面。
1)高设计效率:软硬件测试积累优质设计单元库资源。在整个集成电路工艺开发过程中, 由于工艺制程复杂和影响良率因素繁多,需要不断地设计测试结构去满足不同实验和测试 的需求。一组实验需要设计的单元数量往往有上百个,但其中存在不少可以通过单元库进 行复用的设计结构。公司在多年的集成电路良率提升技术开发和项目经验中,积累了多种 类型产品的 180nm~3nm 等多个工艺节点的测试结构,已涵盖业界主流逻辑工艺模块、良 率提升、模型建立与验证等核心需求,用户在遇到同类测试结构时,能够大幅提升设计效 率。
2)高测试效率:软硬件适配优化,进一步提升检测速度。公司自研的 EDA 工具和电路 IP 所设计的先进测试芯片与晶圆级电性测试设备实现协同,在硬件方面,WAT 测试机通过自 研的硬件架构、电路结构设计和控制软件,搭配快速并行的测试技术和新型测试芯片设计 技术;在软件配置上,内置自主研发的软件控制平台,实现软硬件协同。以“晶圆级电性 测试设备并行测试技术”为例,测试设备独特的硬件架构和控制软件结合,能够实现分组测 试、并行测试等功能,根据应用场景需求支持并行测试,利用自研的控制软件优化测试过 程、实现与工厂产线的自动化控制调度系统(EAP)整合,大幅提升了测试速度。同时测 试设备结合公司的可寻址测试芯片技术、高密度测试芯片设计技术能够进一步提高电性测 试效率 1~5 倍,其中搭载高密度列阵技术的测试机 5 分钟内可以完成 1 百万个器件的 I-V 曲线测试,同时能够实现实际产品中的结构测试。

3)高面积利用率:软硬件配合下,可寻址技术带来测试面积节约。传统测试芯片因占用面 积大,在测量样本量和成本控制两个方面已经满足不了先进工艺的需求。利用公司的可寻 址测试芯片设计平台 ATCompiler 设计出来的测试芯片,具有面积利用率高、多场景使用的 特点,传统测试结构所占面积约 754nm2,可寻址测试结构所占面积约 120nm2。同时, ATCompiler 内置公司设计的经过验证、可重复使用且具备特定功能的电路 IP,能够有效提 升测试芯片面积利用率。可寻址器件特征参数提取 IP、可寻址工艺参数提取/缺陷检测定路 IP 的面积优势均高达 20 倍。其中,可寻址工艺参数提取/缺陷检测电路 IP 可以测量良率相 关的电阻、漏电流等相关电学参数,并实现设计规则检查、DFM 相关结构测量等功能。
效率提升为客户创造价值,带来更高的客户粘性。公司对下游客户的价值体现,可以从两 方面来理解:1)对集成电路制造企业而言,高效的良率检测,可以提升工艺水平、加快良 率提升速度、缩短开发周期,最终实现制造工艺生命周期效率的提升。2)对集成电路设计 公司而言,高效的良率检测,可以改善产品设计性能,提前评估代工厂工艺风险,加快产 品导入、试生产及量产速度。总结来看,良率检测效率的提升本质上都是在为客户节约时 间成本,从而加快芯片产品的上市周期,为客户创造增量价值。我们认为,公司通过提供 软硬件协同的方式,实现了检测全过程的效率提升,有望以价值创造为牵引,进一步提高 客户粘性。
客群持续拓宽:客户粘性帮助公司积累行业 know-how,实现客群扩张
以 Synopsys 为例,工艺打磨对 EDA 企业而言至关重要。以 Synopsys 为例,Synopsys 是全球领先的电子设计自动(EDA)解决方案提供商和芯片接口 IP 供应商,而台积电是全 球最大的晶圆制造企业之一。20 多年来,Synopsys 在 IP 核及 PDK 方面与台积电保持稳 定合作,以获得行业最新的工艺节点认证,并不断拓展技术合作。2019 年 Synopsys 获得 台积电的最先进的 5nm 工艺技术认证,并在高性能计算和移动设计流程有针对性地增强多 种设计工具功能,在逻辑密度、性能和功耗方面实现技术突破。2022 年 7 月 Synopsys 的 数字和定制设计流程获得台机电业界领先的 N3E、N4P 工艺技术认证,其基础 IP 和接口 IP 均用于台积电的 N3E 和 N4P 工艺,进一步拓展对先进制程的支持。

强客户粘性帮助公司积累行业 know-how。一般的逻辑工艺的生命周期大致包括早期开发、 产品导入和量产环节,在这一过程中:1)集成电路制造企业需要提升各工艺步骤良率,完 成 PDK 的建立、验证和产品性能的持续优化。2)集成电路设计企业需要通过 EDA 软件进 行先进工艺制程设计,通过良率反馈改进器件模型。基于此,良率提升行业公司通过与下 游两类客户的深度合作,得以持续进行软件打磨和迭代,在良率提升过程中不断获取工艺 信息,逐渐积累行业 know-how。
基于行业 know-how,公司持续扩大客群范围。公司最早提供测试芯片设计 EDA 工具,客 群以 IC 设计公司为主,随着公司不断积累半导体制造工艺 know-how,越来越多的 IC 制造 企业开始使用公司的数据分析和 WAT 产品,客群逐渐拓宽。目前公司已成为多家大型集成 电路制造与设计企业的重要合作伙伴,客户涵盖了三星电子等 IDM 厂商,上海华虹等 Foundry 厂商以及部分 Fabless 厂商。据公司招股书,2020 年收入排名前 10 的中国大陆 本土晶圆代工厂,大多数系公司客户。公司团队已与国内外知名集成电路设计、制造企业 在 10/7nm 与 5nm 工艺测试、数据分析、产品良率提升以及高密度测试芯片设计等项目上 展开深度合作。具体来看,目前公司客群主要包括:
1)IDM 厂商:公司客户目前包括三星电子等国际领先的 IDM 企业,2015 年公司成功进入 三星电子供应体系,持续向其销售 SmtCell、ATComplier、DataExp、ICSpider 等产品, 2018 年三星采购公司快速测试机产品,主要用于芯片产品研发。此外,据公司官网,某世 界领先的集成电路设计和生产企业,为加速其先进 FinFET 研发,采用了公司的 Dense Array 软件,成功地在 1 片晶圆内放入约 3000 万个待测器件,并能在 1 分钟之内测量得到 1 百万 个测量值。
2)Foundry 厂商:公司主要客户包括上海华虹、粤芯半导体、合肥晶合、长鑫存储等。上 海华虹有限公司为公司的主要客户之一,主要采购公司软件技术开发、测试机及配件产品。 近年来,随着产业的发展和业务的增长,上海华虹产能不断扩张,且受国际经贸形势影响, 其对生产设备国产化率提出更高要求,因此对公司产品的需求大幅提升。
3)Fabless 厂商:2021 年半导体大数据分析平台将公司潜在客户从目前的 Foundry 厂商 扩展到了 Fabless 厂商,该软件目前已被平头哥半导体采购使用。
客户结构趋于分散,营收质量有望提升。随着公司客群持续拓宽,前五大客户营收占比逐 年下降。2020 年公司主要大客户包括上海华虹、三星等,前五大客户营收占比 85.93%, 其中上海华虹贡献营收占比 45.6%;2021 年公司前五大客户新增客户 B、睿力集成电路等 公司,前五大客户营收占比 84.27%,其中上海华虹营收占比 44.8%;据公司 2022 年半年 报,22H1 公司前五大客户销售额占营收比例为 83.04%。我们认为,随着公司大客户依赖 程度的降低,持续经营能力或将更加稳健,营收质量有望持续提升。

未来推演:短期受益于国产化加速,长期商业化空间逐步打开
短期视角:内外部环境双轮驱动,稀缺标的有望受益于国产替代
外部环境刺激下,国产化或将加速。2022 年 8 月 13 日,美国商务部工业和安全局(BIS) 发布公告,对四项“新兴和基础技术”纳入新的出口管制,其中包括开发 GAAFET(全栅 场效应晶体管)结构集成电路必需的 ECAD(电子计算机辅助设计)软件。2022 年 10 月 7 日,BIS 再次发布对于中国的出口管制新规,限制出口用于制造以下芯片的半导体设备: 16/14nm 及以下逻辑芯片、半间距超过 18nm 的 DRAM 芯片、128 层级及以上 NAND 芯片。 我们认为,随着中美贸易摩擦加剧,外部环境变化或将刺激国内芯片产业自主可控进一步 推进,EDA 设计工具、芯片制造设备的国产化进程有望加速。
国内产业政策扶持下,集成电路自主可控有望快速推进。集成电路产业是支撑经济社会发 展和保障国家安全的基础性、先导性产业。2014 年 10 月工信部宣布设立国家集成电路产 业投资基金,资金规模超过 1000 亿元;2015 年国务院提出中国在 2025 年实现芯片自给率 70%的战略目标;2021 年以来,国家陆续出台包括《国务院关于印发新时期促进集成电路 产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》、《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》 等产业扶持政策。我们认为,上述国家相关支持政策的出台与落实,为国内集成电路产业 发展提供了良好的环境,产业自主可控进程有望快速推进。
公司作为良率赛道国产化稀缺标的,有望受益于国产化加速。我们认为,在外部环境刺激 以及内部政策支持下,集成电路产业国产化进程有望加速。从国内良率提升赛道来看,目 前主要由 Keysight、PDF Solution 等海外企业垄断,国产企业主要包括:1)EDA 企业: 主要包括华大九天、概伦电子等,主要业务集中于产品芯片设计,而非测试芯片设计;2) 国产半导体检测设备企业:主要包括华峰测控、长川科技等,主要业务集中于 CP、FT 等 后道检测,而非 WAT 前道检测。考虑到目前公司已经打通从芯片测试,到 WAT 硬件,再 到数据分析的检测全流程,我们认为,公司在良率提升赛道具备一定稀缺性,在 WAT 等细 分赛道具备一定独占性,有望充分受益于国产化替代进程。
WAT 设备国产化或将为公司带来近 10 亿收入增量。据前文我们的预测,22-25 年中国 WAT 电性检测设备市场规模分别为 8.5、9.7、11.2、12.8 亿元。考虑到国内半导体设备国产化 进程推进,据国家统计局及海关总署数据,我国集成电路国产化率从 2016 年的 27.79%提 升至 2020 年的 32.48%。我们认为,集成电路国产化背景下,国内 WAT 设备国产化率有 望逐步提升,预计 22-25 年国产化率分别为 24.8%、43.7%、64.0%、85.0%。此外,考虑 到公司系国产 WAT 设备龙头,目前几乎是国内唯一能够提供 WAT 电性检测设备的国产厂 商,因此以国产化率作为公司 2020-2023 年国内市占率。出于谨慎性原则,考虑到未来可 能进入的潜在竞争者,如国产后道检测设备厂商可能向 WAT 领域拓展,我们预计 2024、 2025 年公司国内市占率分别为 62.7%、82.2%,略低于国产化率。基于此,预计公司 22-25 年 WAT 业务收入分别为 2.1、4.3、7.0、10.5 亿元。

中长期视角:对标海外龙头,商业市场空间有望逐步打开
PDF Solutions 是全球领先的半导体数据分析公司。公司成立于 1991 年,总部位于美国, 2001 年于纳斯达克证券交易所上市。PDF Solutions 是一家具有 30 余年行业经验的半导体 产业跨界整合技术服务公司,致力于为 IC 设计公司验证及改善设计,以及为晶圆代工厂定 位工艺问题、提升新技术开发能力、完善工艺流程控制。公司通过先进的数据分析方法, 帮助客户降低 IC 设计和制造的总成本、加快产品上市时间并提高整体产品质量和可靠性。 据公司官网,自成立以来,公司已累计服务全球 130 多家半导体公司。
Keysight 专注于电子设计和测试解决方案业务。Keysight 最早是惠普公司的一部分,2013 年由 Agilent Technologies 拆分出来,于 2014 年在纽交所上市。公司主要产品与服务包括 示波器、分析仪、电源等,解决方案广泛应用于通信、网络和电子行业中电子系统的模拟、 设计、验证、制造、安装、优化和安全运行。此外,公司在客户的产品开发周期内提供定 制、咨询和优化服务,包括启动协助、资产管理、正常运行服务、应用服务以及仪器校准 和维修。
对比维度一:产品线布局
PDF 产品布局更全面,Keysight 专注测试硬件。从产业环节来看,晶圆生产需要经过产品 芯片/测试芯片设计、制造、电性测试、数据分析、封装测试等环节。其中:1)广立微产品 主要集中在测试芯片设计、电性测试环节、数据分析环节,提供良率测试全流程产品及服 务;2)PDF Solution 通过 Exensio 平台、FDI 系统等产品,实现晶圆制造过程控制、封装 作业等能力,对晶圆厂和封测厂客户更全面覆盖;3)Keysight 主要布局 WAT 电性测试环 节,提供硬件产品。 广立微产品有望向制造、封测等环节拓展。对比产品线覆盖范围来看,PDF 产品布局最广, 广立微布局范围介于 PDF 与 Keysight 之间。我们认为,PDF Solution 成立时间较早,深 耕半导体领域 30 余年,具备更加完整的产品线布局,但随着广立微不断扩张客群范围、积 累行业 know-how,产品力沉淀有望帮助公司拓展其他业务环节。考虑到:1)公司通过 WAT 业务积累大量制造环节工艺参数、经验;2)CP、FT 等封装环节同样对良率检测有大 量需求,我们认为未来有望补齐制造、封测等环节产品布局。

对比维度二:测试能力
良率检测环节,PDF Solution 主要提供参数表征工具系统(Characterization Vehicle System)。其中,CV 系统主要包括三块业务: 1)CV Test Chips(测试芯片):PDF 的工程师根据客户工艺情况,使用自研 EDA 工具设 计测试芯片; 2)pdFasTest(快速测试机):利用专有测试机硬件,实现对每个 CV 测试芯片的定制化缺 陷探测和参数表征; 3)Exensio Characterization software(数据分析软件):从测试机中收集数据,构建器 件分析模型,并提供数据分析服务。
对比来看,我们将 PDF 与广立微检测能力的差异总结为以下几点: 1)广立微的产品通用性更强。广立微不论是在 EDA 工具还是测试机方面,都表现出更强 的通用性。EDA 方面,PDF 并不开放自身的 EDA 工具,主要采用项目制的方式,为客户 提供定制化的测试芯片、测试机及数据分析服务。而广立微可以将 EDA 工具、WAT 等产品 直接单独提供给客户,由客户自行完成所需的测试芯片设计与测试;也可以通过软件技术 开发业务,为客户提供从设计到测试分析的一站式良率提升服务。因此相较而言,广立微 良率提升产品的通用性更强。 2)广立微 WAT 测试机性能相对更优。PDF 的快速测试机与自身的测试芯片产品高度绑定, 不能用于通用设备,应用场景的限制使得公司测试机只能在特定条件下发挥最佳性能。此 外,由于 PDF 的快速测试机主要用于早期工艺开发阶段,测试精度、效率要求较量产阶段 更低。基于此,我们认为广立微 WAT 测试机的标准化程度更高,测试性能相对更优。 3)PDF 与广立微均强调软硬协同,但路径不同。我们看到,PDF 与广立微在良率检测环 节的产品布局,都把软硬件结合作为主要发展方向,但二者的实现路径存在差异:1、PDF 的软硬件结合强调“紧耦合”,从测试芯片,到测试机,到数据分析,每个环节都高度定制 化耦合;2、广立微的软硬件结合强调“松耦合”,不论是 EDA、WAT 还是数据分析软件, 标准化程度都比较高,规模化复制能力更强。我们认为,在考虑同等检测效果的前提下, PDF 能提供有针对性的服务,客户体验或许更好,但定制化的成本往往也相对较高,且较 难实现规模化的扩张。
WAT 测试机对比 Keysight 主力型号,各有优劣。Keysight 在良率检测环节主要提供 WAT 测试硬件,主力型号包括 4080 系列、P9000 系列等,不涉及软件产品,因此我们从参数角 度进行比较能更好地反映测试能力差异。一般来说,衡量 WAT 测试设备性能的指标无外乎 精度和效率:1)精度来看,Keysight 最小电流分辨率可以达到 0.1fA,而广立微仅能支持 10fA;但 Keysight 最小电压分辨率仅支持 2mV,而广立微支持 0.1μV,因此在精度方面 二者互有高低。2)效率来看,最大引脚数影响并行测试能力,在一定程度上可以反映测试 效率,广立微 T4100S 最大引脚数与 Keysight 4082A 相当,但少于 P9002A。综上,我们 认为,广立微 WAT 设备性能基本可以与 Keysight 4082A 匹敌,若考虑到公司通过可寻址 技术、高密度阵列技术等实现软硬件协同,则综合测试能力或优于 Keysight。
结论:我们认为广立微在测试能力较 Keysight 仍有待提升,但相较 PDF 具备通用性更强、 性能更优等优势,看好广立微良率检测方案规模化扩张能力。
对比维度三:数据分析能力
在数据分析领域,广立微主要布局 DataExp 平台,PDF 主要通过 Exensio 平台以及 DFI 系统提供相关能力(Keysight 在这一方面几无涉足)。通过拆解广立微 DataExp 业务模块, 我们可以将广立微与 PDF 的数据分析业务进行更加细致的对比: 1)DataExp-General:主要进行通用数据分析,部分功能类似 Exensio 制造分析模块,但 在产业数据广度以及非结构化数据上,与 PDF 存在一定差距。 2)DataExp-YMS:主要用于产线监控及良率分析,主打数据整合和挖掘能力,可以对标 Exensio 制造分析模块及封装模块的部分功能。 3)DataExp-TMA:主要用于 WAT (MPW、PCM 等)、测试数据分析,基本对标 Exensio 测试模块。
基于上述对比,我们发现: 1)数据是核心竞争要素:同类数据分析软件本身功能差异不大(如 TMA 和 Exensio 测试 模块),竞争的重点在于对底层数据的获取,数据越丰富,预测结果就越准确。而广立微通 过更加通用化的 EDA、WAT、数据分析产品布局,有望积累广泛的数据基础; 2)广立微数据分析产品更强调通用性:如 DataExp-General 主打半导体全生命周期的通用 分析能力,定位类似半导体届的 Excel 软件; 3)广立微在部分环节上有产品缺位:如 PDF Exensio 的过程控制模块、DFI 缺陷检测系统 (物理检测),广立微尚无对应产品,未来可能成为公司产品拓展方向之一。 结论:我们认为广立微产品通用性更强,数据来源广泛,有望不断强化数据分析能力,逐 步补齐产品线。

长期空间:产品线拓展有望进一步打开全球智能制造市场空间
掌握核心数据入口,跨产品线拓展可期。从软件分级的角度来看,半导体制造工厂中主要 用到三类软件:1)工程系统(EES):实现对现场工艺设备的全方位实时控制、监视和分 析,典型软件如 EAP、RMS、FDC 等;2)制造系统(CIM):实现排产、追踪、报表等工 厂生产过程自动化,典型软件如 MES、APS、WMS 等;3)管理系统(Enterprise System): 实现高层级的企业全局管理,典型软件如 ERP、SCM 等。目前公司在软件层面主要布局 EDA 和大数据分析工具,涉足领域大多集中在 EES 分析环节及 CIM 质量分析环节。我们 认为,公司与下游优质客户保持了良好的合作关系,通过 WAT 设备掌握半导体核心数据入 口,并在合作过程中积累 know-how 经验,未来有望实现跨产品线拓展,产品矩阵或将进 一步拓宽。
对于公司未来可能的产品拓展路径,我们认为主要有以下几条思路: 1)跨产品线拓展:从与 PDF Solution 的对比来看,广立微数据分析产品线目前尚且存在 一定缺失,主要体现在过程控制、缺陷管理等。基于此,我们认为,未来公司的跨产品线 拓展思路或将包括:1、基于底层数据入口优势,补齐现有产品体系,向 DMS、FDC 等环 节拓展;2、基于行业 know-how,向更高层级拓展,从数据分析,到 EAP 等流程控制,到 更通用的 CIM 环节,再到制造业通用的工业软件,逐步打开更高维度的市场空间。 2)跨垂直领域:从垂直领域的视角来看,良率检测产业链主要包括 WAT、CP、FT 等环节, 其中公司主要布局 WAT 硬件设备,而 CP、FT 环节同样需要电性测试设备结合探针台、分 选机等设备,完成对晶圆或成品芯片的最终检测。因此,沿着底层硬件能力这一逻辑主线, 我们认为公司未来有望向良率检测下游如 CP、FT 等环节拓展业务布局。 3)产品线迭代:对于公司现有产品线,我们认为仍将继续迭代。对比 Keysight,公司 WAT 测试设备在检测精度和检测效率方面仍然存在一定差距。但公司自 2013 年前后推出第一代 测试机 Semitronix tester I 以来,经历 3 次迭代,电流测试精度从大于 100pA 到 T4100S 的小于 10fA,产品力不断提升。我们认为,未来公司 WAT 产品或将向更高精度和更高效率 持续迭代,产品力的提升有望帮助公司延展性能要求更高的业务场景,实现市场空间提升。
产品线拓展有望帮助公司打开全球智能制造市场空间。随着公司产品线不断拓展,产品应 用场景持续丰富,有望逐步打开全球智能制造市场空间。据 TrendForce,2021 年全球智能 制造市场规模约 3050 亿美元,预计 2026 年市场规模约 6200 亿美元,22-26 年 CAGR 将 达 15%。我们认为,公司在近 20 年的发展中已经逐步实现良率检测全流程产品的拓展,在 全球同类产品对比中表现出了较强的产品竞争力。未来,随着公司产品维度持续拓宽,有 望从良率赛道切入智能制造蓝海市场,实现市场空间的进一步扩宽。

盈利预测
收入预测
公司的主营业务包括软件工具授权、测试机及配件、软件技术开发、测试服务。公司软件 工具授权收入主要来自 ATCompiler、SmtCell、TCMagic、DataExp、ICSpider、Dense Array。 测试机及配件的主力销售机型为 T4000 及 T4100S,有望成为公司未来收入的稳定增长点。
软件工具授权:软件工具授权业务 2019-2021 年收入同比增速分别为 142.06%、15.02%、 78.55%,总体呈持续增长态势,主因:1)公司凭借产品质量可靠、性能稳定、持续创新 等优势,与多家集成电路龙头企业的合作关系不断深化,例如三星电子等 IDM 厂商,华虹 集团、粤芯半导体、合肥晶合等 Foundry 厂商;2)受益于国内 EDA 行业持续增长,据半 导体行业协会数据,中国 EDA 软件行业市场规模 2016-2020 年的 CAGR 为 12.85%。2020 年公司软件工具授权业务增速同比下滑,主因受疫情影响,软件实施交付进度滞后,收入 确认放缓。我们认为 SmtCell、TCMagic、ICSpider、DataExp 已经拥有较稳定的客户群体 和品牌优势,ATCompiler、DenseArray 掌握了多项先进核心技术,未来发展空间较广。据 前文测算 2023、2024 年全球测试芯片 EDA 市场规模同比增速分别为 24.4%、22.8%,有 望保持较快增长。此外,受益于 EDA 产业国产化替代以及 WAT 测试机放量带动,公司 EDA 软件业务增速有望高于市场整体增速。基于此,我们预计公司软件工具授权业务有望保持 较快增长,预计 2022-2024 年营收增速分别为 52.00%、46.00%、45.30%。
测试机及配件:2019-2021 年测试机及配件的业务收入增速分别为 37.50%、299.35%、 227.15%,近两年处于高速增长态势,主因:1)2019 年公司的 WAT 测试机产品仍处于持 续研发过程中,公司 2020 年确定主力销售机型 T4000 及 T4100S,因此销售收入大幅提升; 2)下游客户产能扩张、集成电路供应链国产化的双重驱动下,公司测试机产品销量快速增 长。据 Wind 数据,截至 2022 年 6 月 30 日,公司合同负债金额 6123 万元,同比增长 647%, 预计主因 WAT 测试机订单快速增长。2022 年 11 月 1 日,公司发布《关于全资子公司签订 日常经营重大订单的公告》,新签 WAT 测试机订单 1.26 亿元。我们认为公司 WAT 测试机 产品具有较高的技术壁垒且随着产品被更多晶圆厂商认可,测试机销量将进一步扩大,预 计 2022-2024 年测试机单价维持 500 万,销量分别为 42、85、140 台,测算得到 2022-2024 年该业务收入分别为 2.10、4.25、7.00 亿元,营收增速分别为 108.75%、102.38%、64.71%。
软件技术开发:2019-2021 年软件技术开发的业务收入增速分别为 145.52%、102.26%、 -27.52%,整体呈增长态势。2019-2020 年,公司软件技术开发业务收入稳步提升,主因公 司核心技术突破及与客户合作加深,业务项目的数量和规模增加。2021 年,该业务收入有 所下降主要是因为:1)受国际政治经济环境影响,下游客户的先进制程进度有所放缓,导 致公司针对先进制程的部分软件技术开发收入增长放缓;2)新冠疫情影响部分境外业务的 合同签订和现场技术服务。考虑到先进工艺节点是行业发展的重要趋势,也是集成电路制 造厂商的核心竞争力,我们认为,随着国内先进工艺产线建设加速,软件技术开发业务仍 具有广阔发展空间,预计 2022-2024 年该业务营收增速分别为 50.00%、45.00%、45.00%。
测试服务:测试服务业务主要与客户签订合同,在一段时间为客户提供测试服务,营收占 比较小,2019-2021 年该业务的收入增速分别为-6.23%、-2.07%、-93.64%,呈下降趋势, 主要是因为公司与主要客户的合作方式发生改变,相关测试服务收入有所减少。我们认为 该板块业务收入未来由负增长转为正增长,预计 2022-2024 年该业务营收增速分别为 1.00%、5.00%、10.00%。
(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。)
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