2023年中科飞测研究报告 国内量测检测设备企业

一、半导体质量控制设备国产替代正当时

1、半导体质量控制设备——贯穿生产全过程，保证良品率的关键

质量控制设备为集成电路生产过程中的核心设备之一，是保证芯片生产良品率的关键。集 成电路制造过程的步骤繁多，工艺极其复杂，仅在集成电路前道制程中就有数百道工序。 随着集成电路工艺节点的提高，制造工艺的步骤将不断增加，工艺中产生的致命缺陷数量 也会随之增加，因此每一道工序的良品率都要保持在几乎“零缺陷”的极高水平才能保证 最终芯片的良品率。质量控制贯穿集成电路制造全过程，是保证芯片生产良品率非常关键 的环节。

集成电路质量控制包括前道检测、中道检测和后道测试，其中，前道检测主要以光学和电 子束等非接触式手段，针对光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗、CMP 等晶圆制造环节的质量控 制的检测；中道检测面向先进封装环节，主要以光学等非接触式手段针对重布线结构、凸 点与硅通孔等晶圆制造环节的质量控制；后道测试主要利用接触式的电性手段对芯片进行 功能和参数测试，主要包括晶圆测试和成品测试两个环节。目前，我国企业在前道检测、 中道检测和后道测试领域有不同程度发展，国内多家公司产品涉及后道测试，涉及前道检 测和中道检测的公司相对较少。

应用于前道制程和先进封装的质量控制根据工艺可细分为检测（Inspection）和量测 （Metrology）两大环节。检测指在晶圆表面上或电路结构中，检测其是否出现异质情况， 如颗粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；量测 指对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、关键尺寸、 刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。

从技术原理上看，检测和量测包括光学检测技术、电子束检测技术和 X 光量测技术等。目 前，在所有半导体检测和量测设备中，应用光学检测技术的设备占多数。光学检测技术基 于光学原理，通过对光信号进行计算分析以获得检测结果，光学检测技术对晶圆的非接触 检测模式使其具有对晶圆本身的破坏性极小的优势；通过对晶圆进行批量、快速的检测， 能够满足晶圆制造商对吞吐能力的要求。在生产过程中，晶圆表面杂质颗粒、图案缺陷等 问题的检测和晶圆薄膜厚度、关键尺寸、套刻精度、表面形貌的测量均需用到光学检测技 术。

集成电路检测和量测技术的发展呈现出以下趋势：检测的缺陷尺度和测量的物理尺度在不 断缩小；缺陷检测和尺度测量从二维平面中的检测逐渐拓展到三维空间的检测。为满足检 测和量测技术向高速度、高灵敏度、高准确度、高重复性、高性价比的发展趋势和要求， 行业内进行了许多技术改进，例如增强照明的光强、光谱范围延展至 DUV 波段、提高光学 系统的数值孔径、增加照明和采集的光学模式、扩大光学算法和光学仿真在检测和量测领 域的应用等，未来随着集成电路制造技术的不断提升，相应的检测和量测技术水平也将持 续提高。半导体量/测设备贯穿晶圆制造全流程，重要程度高。

在晶圆制造过程中，多采用循环工艺且工序复杂，循环次数多。单道良率下降会对整体良率产生较大影响。因此， 在制造的各个环节中通过量测和检测的方式对单道工序良率进行把控的举措，对硅片厂/ 晶圆厂保障产品良率、产品一致性、降低成本十分有意义。

根据 VLSI Research 的统计，2020 年半导体检测和量测设备市场，检测设备销售额 47.9 亿美元，占比为 62.6%，包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、掩膜检 测设备等；量测设备销售额 25.6 亿美元，占比为 33.5%，包括三维形貌量测设备、薄膜膜 厚量测设备（晶圆介质薄膜量测设备）、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、掩膜量 测设备等。

2、国外寡头垄断市场，国产设备不断突破

半导体设备的需求稳定增长，在行业整体承压的下行周期内，半导体设备销售额表现良好。 根据 SEMI 的统计，2022 年全球半导体设备销售额为 1077 亿美元，同比增长 4.9%。作为 全球最大集成电路生产和消费市场，中国大陆的集成电路产业规模不断扩大。但是，目前 中国半导体设备行业整体国产化率的提升还处于起步阶段，国内半导体生产厂商所使用的 半导体设备仍主要依赖进口。根据海关总署的统计，2022 年半导体设备进口额为 347.2 亿 美元，同比-15.3%，半导体设备仍有较大国产替代空间。

量/测设备 2021 年在半导体制造设备价值量中占比约为 9.8%，是仅次于薄膜沉积、光刻 和刻蚀的第四大核心设备，其价值量显著高于清洗、涂胶显影、CMP 等设备。量/测设备在 半导体制造设备中占比较为稳定，据 SEMI 预测数据显示，量/测设备市场规模未来有望随 半导体设备市场规模的整体增长进一步扩容，从 2021 年的 100 亿美元增长至于 2027 年 的 124 亿美元，CAGR 为 3.65%。全球半导体设备市场目前处于寡头垄断局面，市场上美日技术领先，以应用材料、阿斯麦、 拉姆研究、东京电子、科磊半导体等为代表的国际知名半导体设备企业占据了全球市场的 主要份额。根据 CINNO Research 的统计，2022 年全球前十大半导体设备厂商均为境外企 业，市场份额合计超过 75%。

全球量/检测设备厂家中，KLA 一家独大。根据 Gartner 数据，KLA 长期在半导体制造中过 程控制业务领域份额超过 50%，2021 年以 54.4%位列第一，是第二名竞争对手市场份额的 4 倍以上。尤其是在晶圆形貌检测、无图形晶圆检测、有图形晶圆检测领域，KLA 在全球 的市场份额更是分别高达 85%、78%、72%。目前，全球半导体检测与量测设备市场处于高度垄断的市场竞争格局，市场上美日技术领 先，以科磊半导体、应用材料、创新科技等为代表的国际知名半导体设备企业占据了全球 市场的主要份额，我国半导体检测与量测设备市场中国产化率较低。公司及国内主要竞争 对手占国内市场的份额整体较小，但呈现快速增长趋势。

2021 年三大量/检测设备企业在本土市场份额合计不足 3%，国产化率较低。作为晶圆制造 前道设备中国产化率最低的设备之一，量/检测设备本土前三大厂商收入合计为 5.13 亿 元，国内市场份额占比仅为 2.53%。由于国外知名企业规模大，产品线覆盖广度高，品牌 认可度高，导致本土企业的推广难度较大。近年来国内企业在检测与量测领域突破较多， 受益于国内半导体产业链的迅速发展，该领域国产化率有望在未来几年加速提升。

国产量测检测设备公司产品线已涵盖了无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、 三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备和套刻精度量测设备等系列产品。在国内主要集成 电路制造厂商取得批量订单，打破了国外厂商的垄断，国产化进程加快将进一步助力公司 持续快速发展。同时，公司正在积极研发纳米图形晶圆缺陷检测设备、晶圆金属薄膜量测 设备等其他型号的设备，相关产品研发成功后有望进一步提高产品线覆盖广度。

二、中科飞测：国内量测检测设备龙头企业

1、设备不断更新，技术积累深厚

公司于 2014 年 12 月成立，成立至今专注于检测和量测两大类集成电路设备的研发、生产 和销售，推出了无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、三维形貌量测设备、 薄膜膜厚量测设备和 3D 曲面玻璃量测设备等各系列产品。公司生产的检测与量测设备， 先后通过中芯国际、长电、蓝思科技、长江存储、士兰集科等国内一线大厂产品线认证。

公司的核心技术体现在半导体质量控制设备的方案设计开发和调试环节，最终实现整机的 性能指标。公司核心技术涉及光学检测技术、大数据检测算法及自动化控制软件等方面， 包括 9 项核心技术。其中，光学检测技术主要用以收集与晶圆表面缺陷种类、尺寸、位置 或电路结构中的物理尺度相关的光学信号，大数据检测算法主要用以解析上述光学信号并 得出结果，自动化控制软件主要用以控制零部件和整机设备的运行。

截至 2022 年底，公司拥有研发人员 324 人，占公司总员工人数的 43.03%。公司目前已形 成了一支涵盖光学、算法、软件、机械、电气、自动化控制等多学科、多领域的专业人才 队伍。公司与核心技术人员均签订了保密和竞业限制等协议，并授予了核心技术人员股权 激励以调动其研发工作的积极性。公司目前核心技术人员 3 人，分别为公司董事长 CHEN LU（陈鲁）；首席科学家黄有为、陈乐。

公司实际控制人为 CHEN LU（陈鲁）、哈承姝夫妇。苏州翌流明持有公司 15.75%的股份， CHEN LU（陈鲁）、哈承姝夫妇合计持有苏州翌流明 100%股份；小纳光持有公司 7.86%股 份，苏州翌流明为小纳光执行事务合伙人，CHEN LU（陈鲁）、哈承姝夫妇通过苏州翌流 明对小纳光享有控制权；同时，哈承姝直接持有公司 6.93%股份。CHEN LU（陈鲁）、哈承 姝夫妇合计控制公司 30.54%股份，为公司实际控制人哈勃投资作为华为旗下的投资公司， 在 2020 年 9 月投资入股，持股比例为 3.30%。哈勃投资持股对公司意义重大，公司有 望成为华为半导体产业布局的关键环节，有较好发展前景。

2、产品矩阵丰富，对接国内知名企业

公司的质量控制设备主要包括检测设备和量测设备两大类。检测设备的主要功能系检测晶 圆表面或电路结构中是否出现异质情况，如颗粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性 能具有不良影响的特征性结构缺陷。公司检测设备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等。公司量测设备的主要功能系对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出量化描述， 如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。在精密加工领域，量 测设备主要功能是精密结构件的三维尺寸量测。量测设备主要包括三维形貌量测设备系列、 薄膜膜厚量测设备系列、3D 曲面玻璃量测设备系列等。

公司检测和量测设备的生产技术涉及光学、算法、软件、机电自动化控制等多学科、多领 域知识的综合运用。公司产品生产工艺流程具有模块化、系列化、标准化的特点，可较大 程度提高生产灵活性，缩短生产周期，提高生产效率，并且能够快速响应不同客户不同配 置的需求。 检测和量测设备销售收入均呈快速增长，其中检测设备增长尤为突出，收入占比逐年提升， 主要系以下因素影响：（1）公司检测设备自 2017 年通过下游知名客户验证后，口碑效应 明显，产品迅速获得市场广泛认可，客户数量快速增长，带动设备销量的快速增长；（2） 公司持续对各系列设备进行优化升级，逐步进入更高端市场，受此因素的积极影响，公司 产品销售均价呈现上升态势，进一步带动收入的增长。2019-2022，检测设备收入占比均 超过 60%，是公司主要收入来源。

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。公司客户结构持续优化。2020-2022 年，公司前五大客户合计销售金额占当期销售总额的 比例分别为 51.21%、44.32%及 33.27%，前五大客户占比下降趋势较为明显。公司与中芯 国际持续开展业务合作，为降低供应链风险，同时有效缩短供应周期与减少对关键供应商 的依赖，中芯国际重视供应链国产化的推动及本土供应商的培养。公司产品已广泛应用于 国内主流集成电路制造产线，与国际竞品整体性能相当，并在产线上实现无差别使用。

3、持续加大研发投入，不断突破技术节点

公司作为以研发为驱动的半导体设备企业，研发投入维持在较高水平。公司 2019-2022 年 研发费用分别为 0.56/0.46/0.95/2.06 亿元，同比+59.71%/-17.53%/+105.84%/+116.49%。 公司研发费用主要由职工薪酬、材料费用、租赁水电费、折旧与摊销等构成。2022 年，公司积极研发纳米图形晶圆缺陷检测设备等新系列设备，并对无图形晶圆缺陷检测设备等系 列设备进行升级优化研发。同时，为了支持重点研发项目的顺利开展，公司研发人员人数 有较大增加。2022 年公司研发投入规模相对较大，保持了高强度的研发投入。公司研发费 用占营业收入比重高于同行业可比公司，主要原因系业务规模较小和持续加大研发投入的 综合影响所致。

研发费用中职工薪酬费用金额维持在较高水平，总体呈现出上升趋势。半导体设备行业为 技术密集型行业，公司竞争力与研发实力密不可分，公司持续吸引行业内优秀人才，研发 人员数量快速增长。2019-2022 年，公司研发人员数量分别为 96 人、121 人、223 人和 324 人，呈现快速增长态势。

公司多项研发产业化取得积极进展。例如，2019 年，应用在集成电路前道领域的三维形貌 量测设备通过长江存储产线认证，2020 年，应用在集成电路前道领域的薄膜膜厚量测设 备通过士兰集科产线验证，2021 年，无图形晶圆缺陷检测设备通过国家科技重大专项验 收等。目前，公司正在积极研发纳米图形晶圆缺陷检测设备、晶圆金属薄膜量测设备等其 他型号的设备。公司目前在研项目数量较多，长期重视研发为公司发展建立了长期壁垒， 后续新产品研发成功并客户导入后，有望为公司打开长期发展天花板。

经过多年的研发和技术积累，公司已形成多系列具有自主知识产权的核心技术，并实现产 业深度融合应用，相关技术处于国内领先地位，相应产品可与国际主流企业形成竞争。公 司自主研发、生产的检测和量测设备已在国内主要集成电路制造厂商获得验证并取得批量 订单，在国内市场上打破了国外厂商的垄断。

最小灵敏度表示设备能够检测到晶圆表面最小颗粒缺陷的直径，该指标的数值越小，表明 设备能够检测到晶圆表面更小尺寸的缺陷；吞吐量表示该设备单位时间内完成检测的晶圆 数量，该指标的数值越大，表明设备的检测速度越快。公司 SPRUCE-600 和 SPRUCE-800 设 备可实现的最小灵敏度分别为 60nm 和 23nm。其中，SPRUCE-600 在灵敏度为 102nm 时的吞 吐量为 100wph，SPRUCE-800 在灵敏度为 26nm 时的吞吐量为 25wph。公司设备与国际竞品 整体性能相当，已在中芯国际等晶圆制造厂商产线上实现无差别应用。

晶圆上同一位置和同一特征尺度进行多次重复测量，并将测量结果的标准差作为设备的重 复性精度指标。该指标体现设备对晶圆同一位置和同一特征尺度的测量结果的波动幅度大 小。该指标的数值越小，表明控制的精度越高。公司该型号设备的重复性精度达到 0.1nm， 能够支持 2Xnm 及以上制程工艺中的三维形貌测量。公司设备与国际竞品整体性能相当， 已在长江存储等晶圆制造厂商产线上实现无差别应用。

公司行业领先地位显著。目前，公司已有多台设备在 28nm 产线通过验收，另有对应 1Xnm 产线的 SPRUCE-900 型号设备正在研发中，对应 2Xnm 以下产线的 DRAGONBLOOD-600 型号设 备正在产线进行验证，并已取得两家客户的订单。公司 2021 年度国内主流厂商公开招标 前道检测及量测设备共计 185 台，其中公司中标设备 14 台，国内主要竞争对手中标设备 1 台，业务规模高于其他国内竞争对手，技术研发均向 2Xnm 以下节点推进，处于国内领 先地位。

三、中科飞测：营收快速增长，科创板上市进展顺利

1、营收收入高速增长，毛利率稳步提升

2019-2022,公司营业收入分别为 0.56 亿元、2.38 亿元、3.61 亿元及 5.09 亿元，2019 年 至 2022 年复合增长率为 108.69%，呈持续快速增长趋势。随着公司产品类型日趋丰富、 市场认可度不断提升以及客户群体不断拓展等因素积极影响，公司经营业绩保持了持续增 长态势。检测设备与量测设备毛利率提升幅度明显。检测设备毛利率由 2019 年的 38.26%提升至 2022 年的 52.63%；量测设备毛利率由 2019 年的 27.19%提升至 2022 年的 35.84%。毛利率 提升的主要原因是产品结构变动，规模经济因素影响。毛利率较高的设备销售占比提升， 同时随着公司规模扩张，成本有所下降，毛利率不断提升。

2019-2022，公司归属于母公司所有者的净利润分别为-0.97 亿元、0.40 亿元、0.53 亿元、 0.12 亿元；扣除非经常性损益后归属于母公司所有者的净利润分别为-0.72 亿元、-0.01 亿元、0.03 亿元及-0.87 亿元，2021 年度公司首次实现微利。2022 年度受部分重点研发 项目投入相对较大以及现阶段公司营业收入规模相对较小，规模效应尚未充分体现等主要 因素的综合影响，扣除非经常性损益后归属于母公司所有者的净利润为负。

盈利水平不高主要原因是为了提升公司核心竞争力和竞争优势，公司需持续进行研发投入， 研发费用占营业收入比例处于较高水平。公司所处的半导体设备行业具有研发投入大、市 场导入周期相对较长等特征，为了提高产品覆盖率和推进产品升级换代，进一步提升公司 的核心竞争力，公司需持续加大研发投入，加强市场培育力度。在研发、人才、市场拓展 等方面持续的大规模投入将对公司盈利水平造成一定的影响，公司面临未来一定期间扣除 非经常性损益后归属于母公司所有者的净利润率偏低的风险。

随着营业收入的快速增长，毛利率呈现稳步提升的态势。2019-2022，公司毛利率分别为 33.90%、41.12%、48.96%、48.67%。2019 年度，公司销售的设备以基础型号为主，处于发 展初期、经营规模较小，尚未完全产生规模效应，毛利率整体低于同行业平均水平。随着 公司升级型号设备的不断推出、经营规模逐步扩大，2020 年度公司毛利率达到同行业平 均水平。2021 年度及 2022 年，公司毛利率较高主要系产品结构中以毛利率较高的检测设 备为主。

公司三费呈下降趋势，费用管控成果显著。2019 年度费用占营业收入的比例较高主要系 公司处于成长阶段，销售规模较小。随着公司业务收入快速增长，2020 年度和 2021 年度， 公司期间费用率有一定程度下降。公司 2022 年整体费用率略有上升，主要系公司研发人 员数量增长较快，研发投入大幅增长所致。随着公司经营规模的不断提升以及管理模式的 优化，未来公司销售、管理及研发费用率有望持续优化。

存货增长速度快，发出商品增多显示销售强劲。公司 2019-2022 存货分别为 0.79 亿元、 1.80 亿元、5.39 亿元和 8.61 亿元，呈现快速增长态势。公司的存货由原材料、在产品、 库存商品、发出商品、委托加工物资和合同履约成本组成。发出商品占比逐渐提升，2019 年占比为 31.6%，2022 年末占比已经提升至 49.9%。发出商品增加说明商品订购、验证量 高速增长，预示公司销售增速强劲。公司合同负债快速增长，在手订单充沛，公司快速成长能见度高。2019-2022 公司合同负 债分别为 0.10 亿元、0.32 亿元、1.56 亿元和 4.85 亿元。2022 年公司合同负债大幅增长， 增速高达 211.7%，预示公司在手订单充裕，公司快速成长动力充足。

2、IPO进展顺利，募集资金用于产品创新及产能建设

公司 2023 年 5 月 12 日确定初始发行价格为 23.6 元/股。公司 IPO 发行 8000 万股，募集 总金额为18.88亿元人民币，其中3.08亿计划用于高端半导体质量控制设备产业化项目， 1.42 亿计划用于研发中心升级建设项目，5.50 亿计划用于补充流动资金，其余部分为超 募资金。公司将持续提供优秀性能和较高性价比的高端半导体质量控制设备，推动检测和 量测设备国产化。

四、盈利预测

半导体设备板块公司 23Q1 业绩表现良好，受行业景气度下行影响较小。半导体行业景气 度下行，但部分半导体设备公司 23Q1 业绩逆势大幅增长。展望全年，受益于晶圆厂继续 扩产及国产替代的持续催化，公司业绩有望于 2023 年半导体行业下行周期内逆势成长。公司合同负债及存货中发出商品快速增长，反应公司在手订单充沛且销售强劲，公司快速 成长动力充足。展望未来，公司业绩有望持续以较高增速成长。预计 2023-2025 年公司营 收达到 7.9 亿元、11.6 亿元、15.6 亿元，同比+55%、+47%、+35%，毛利率分别为 48.7%、 49.1%、49.4%,不同板块业务的营收、毛利率变动逻辑如下：

检测设备：公司无图形晶圆检测设备持续放量为公司业绩增长带来稳定增量。与此同时， 公司高单价图形晶圆检测设备有望在未来数年内快速放量。预计 2023-2025 年检测设备收 入达 6 亿元、9.1 亿元、12.4 亿元，同比+59%、+49%、+36%。毛利率方面，预计 2023-2025 年将维持高位，分别为 52.0%、52.0%、52.0%。

量测设备：公司量测设备机型持续出货，预计公司 2023-2025 年量测设备营收达 1.7 亿 元、2.3 亿元、3 亿元，同比+42%、+39%、+28%。毛利率整体保持平稳，预计 2023-2025 年 半导体检测板块毛利率分别为 37.0%、38.0%、39.0%。 费用率方面，预计 2023-2025 年销售费用率稳中有降，分别为 10%/9.5%/9%。公司为留住 核心管理人才，管理费用率将继续维持高位，同时规模效应下略有下降，预计 2023-2025 年管理费用率分别为 11%/10%/9%。公司重视研发，继续保持高研发投入，以彰显科技创新 型企业特色。预计 2023-2025 年研发费用率分别为 36%/32%/28%。

预计公司 2023-2025 年分别实现归母净利润为 0.43、0.95、1.84 亿元，上市后 EPS 分别 为 0.14、0.30、0.57 元。根据公司情况，目前国内半导体设备整体国产化率在 15%左右， 量/检测设备国产化率仍低于 5%，国产替代空间巨大，叠加国内半导体下游晶圆厂 capex 持续提升，公司具备长期持续且较高的成长性。我们采用现金流折现法对公司投资价值进 行分析。 根据 DIGITIMES，预计到 2030 年半导体产业收入将达到 1 万亿美元左右。由于 5G、物联 网、云计算、高性能计算、汽车芯片等领域的需求增加，预计到 2030 年，半导体行业的 收入将达到 1 万亿美元左右，复合年增长率为 7%。长期 AI，万物互联等持续驱动半导体 行业增长，同时新的工艺及制程节点促进制造端资本开支增长，预期公司永续增长率 5%。

营收增速：我们认为，公司目前处在自主替代、渗透率快速提升的阶段，因此预计公司上 市后营收将维持快速增长，扣非后净利润扭亏，规模效应后业绩迎来爆发性增长。此后随 着公司营收规模变大，增速将有所下降。预测 2023 公司营收增长 55%，2024-2033 年公 司营收增速将由 47%逐步下降至 5%左右。 毛利率：公司产品结构持续优化，纳米图形晶圆检测等高单价、高壁垒、高毛利产品占比 提升，同时参考国际量测设备龙头 KLA 产品综合毛利率多年持续维持在 60%，我们预测公 司毛利率整体保持稳中有升。保守假设 2023-2033 年公司综合毛利率从 48.7%提升至 53%。

费用率：我们认为随着公司业务规模的扩大，参考已经实现利润释放的国内半导体设备公 司，销售费用率、管理费用率、研发费用率在规模效应下大幅下降。由于公司下游主要为 国内几家晶圆厂，有利于形成较强粘性，销售费用率有望下降，同时参考海外龙头半导体 设备厂长期研发投入在 15%左右，我们预测 2023-2033 年公司销售费用率由 10%逐步下降 至 6%，管理费用率由 11% 逐步下降至 6%，研发费用率由 36% 逐步下降至 15% 。 按照上述假设，采用 DCF 法对公司投资价值进行分析，得到公司归母股权价值 243 亿元， 每股股价在 76 元。

（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。）