2023年中科飞测研究报告：国内量检测设备领先者，产品覆盖度提升加速国产替代

一、中科飞测：国内半导体量检测设备领先者，产品打破 国外厂商垄断

1.1 国内领先的半导体质量控制设备企业，股权结构稳定

公司是国内领先的高端半导体质量控制设备公司，助力国内量检测设备技术突破。公司成 立于 2014 年，并于 2023 年 5 月在上交所科创板挂牌上市。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，目前已成为国内集成电路质量 控制装备的领先企业，相关产品已应用于国内 28nm 及以上制程的集成电路制造产线。同 时，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。

陈鲁、哈承姝夫妇为公司实际控制人，中科院微电子所持股 3.63%。截至 2023 年 5 月 19 日，公司控股股东苏州翌流明合计持股 17.7%，其中直接持股 11.81%，通过员工持股平 台小纳光间接持股 5.89%。中科院微电子所持有公司 3.63%股份。陈鲁、哈承姝夫妇合计 持有苏州翌流明 100%股份，哈承姝直接持有公司 5.20%股份，因此陈鲁、哈承姝夫妇合 计控制公司 22.9%股份，为公司的实际控制人。此外，公司还获得芯动能、国投基金、深 创投、华为哈勃等投资机构入股。

1.2 产品：布局检测+量测，打破国外设备厂商长期垄断

公司专注集成电路质量控制设备，主要产品包括检测设备与量测设备两大类。公司专注于 研发面向集成电路前道制程和先进封装的质量控制设备，产品可以分为检测设备和量测设 备两大类，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。 检测设备：检测设备的主要功能是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。 量测设备：量测设备的主要功能是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。

公司产品覆盖深度不断提升。根据 VLSI Research，半导体检测和量测设备主要划分为 14 大类。截至 2021 年末公司已推出并覆盖了其中 5 大类，正在研发其中 3 大类。公司正 在积极布局纳米图形晶圆缺陷检测设备、关键尺寸量测设备等设备，未来产品覆盖的广度 与深度有望不断提升，目前公司已量产和正在验证的设备种类占质量控制设备市场总量超 60%。

公司产品打破国外设备厂商垄断，目前已广泛应用于国内主流集成电路制造产线。公司产 品已应用于国内 28nm 及以上制程的集成电路制造产线，在国内高端半导体质量控制设备 市场实现了国产化的突破，同时在部分细分领域填补了国内空白。客户方面，公司优质客 户众多，在集成电路领域，公司已获得国内多家龙头集成电路前道制程及先进封装厂商的 设备验收和批量订单，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、通富微电等集成电路前道制程及先进封装企业；在精密加工领域，亦进入了蓝思 科技等知名厂商。

1.3 财务：公司营收高速增长，毛利率稳步提高

收入端：公司营收高速增长，检测设备营收占比不断提高。公司的营业收入由 2018 年的 0.3 亿元提高至 2022 年的 5.09 亿元，CAGR 达 103.23%；2023Q1 公司实现营收 1.62 亿元，同比增长 254.81%；2022 年公司实现营收 5.09 亿元，同比增长 41.24%。近年来 公司业绩规模持续增长主要由于公司多个型号设备研发成功并顺利推向市场，同时客户对 公司及产品的市场认可度明显提升。营收占比方面，公司检测设备营收占比由 2020 年的65.61%提升至 2022 年的 75.53%，呈不断上升趋势。

利润端：2023Q1 归母净利润高增。归母净利润方面，公司于 2020 年实现扭亏为盈， 2020-2022 年归母净利润分别为 0.40 亿元、0.53 亿元、0.12 亿元。2023Q1 公司实现归 母净利润 0.31 亿元，同比大增 258.93%。扣非归母净利润方面，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因素的综合 影响，2022 年公司扣除非经常性损益后归属于母公司所有者的净利润为-0.88 亿元。

公司综合毛利率逐步上升，盈利能力稳步增长。近年来公司毛利率呈稳步增长趋势， 2023Q1 公司综合毛利率为 55.26%，同比+10.92pct。2018-2022 年公司综合毛利率分别 为23.67%/33.90%/41.12%/48.96%/48.67%，其中2022年公司主营业务毛利率相对稳定， 2021 年毛利率上升主要系毛利率较高的检测设备销售占比上升及量测设备毛利率增长所 致。净利率方面，2023Q1 公司净利率为 19.39%。

保持高研发投入，不断提升公司产品竞争力。期间费用方面，2019 年公司因股权激励一 次性确认了 4847.58 万元的股份支付金额，导致 2019 年期间费用率较大。公司保持高比 例的研发投入，提升产品覆盖率，不断推进产品升级，由于纳米图形晶圆缺陷检测设备等 研发项目存在持续的较大规模研发投入的需求，公司研发费用不断增加，2022 年达到 2.06 亿元。2023Q1 公司研发费用 0.54 亿元，同比增长 55.08%。2020-2022 年公司研发费用 率为 19.43%/26.36%/40.40%。

二、量检测设备行业：设备技术壁垒高，国产化率极低

2.1 前道量检测设备：集成电路生产的核心设备之一，行业壁垒较高

半导体质量控制是控制芯片良率的关键，可分为前道检测、中道检测和后道测试三个环节。 半导体制造工艺主要包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、质量控制、清洗、CMP、离子注入、氧 化等，其中质量控制作为半导体制造工艺的重要组成部分，是控制芯片良率的关键。质量 控制按生产环节的不同可进一步分为前道检测、中道检测和后道测试。 前道检测：主要是针对光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗、CMP 等每个工艺环节的质量 控制的检测。 中道检测：面向先进封装环节，主要为针对重布线结构、凸点与硅通孔等环节的质量 控制。 后道测试：主要是利用电学对芯片进行功能和电参数测试，主要包括晶圆测试和成品 测试两个环节。

应用于前道制程和先进封装的质量控制可分为检测和量测两大环节。检测（Inspection） 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，主要包括光罩掩模检测、无图形晶 圆检测、图形化晶圆检测、缺陷复查检测等工序；量测（Metrology）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等，主要包括关键尺寸量测、薄膜厚度量测与套刻对准量测等。

前道量检测设备品类众多，贯穿晶圆制造全过程。前道制程与先进封装量检测设备品类众 多，其中检测设备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。

前道量检测设备涉及多学科技术融合，设备技术壁垒高、制造难度大。半导体量检测设备 行业是典型的技术密集、知识密集的高科技行业，其中前道量检测设备需完成纳米级别的 测量、检测工作，主要由传输单元、光路处理单元、信号单元、量检测单元等系统组成， 涉及高真空腔传输技术、光谱检测技术、快速运算技术、高精度信号检测技术等，是光学、 电学、机械学、算法、运动控制等多学科的技术结晶。同时，由于集成电路的可靠性、稳 定性和一致性要求较高，对生产设备要求也较高，因此前道量检测设备的技术壁垒较高。

技术路线上，检测和量测原理包括光学检测技术、电子束检测技术和 X 光量测技术等， 当前半导体质量控制主要依赖光学检测技术。光学检测技术是指基于光学原理，通过对光 信号进行计算分析以获得晶圆表面的检测结果，具有速度快、精度高、无损伤的特点。与 电子束检测技术相比，光学检测技术在精度相同的条件下，检测速度更具有优势；与 X 光 量测技术相比，光学检测技术的适用范围更广，而 X 光量测技术适用场景相对较窄。因此 半导体质量控制领域采用光学检测技术设备占多数，根据 VLSI Research 和 QY Research 的报告，2020 年全球半导体检测和量测设备市场中，应用光学检测技术、电子束检测技 术及 X 光量测技术的设备市场份额占比分别为 75.2%、18.7%及 2.2%。

2.2 市场空间：国内前道量检测设备市场广阔，2023年有望达到33.7亿美元

全球半导体设备市场规模持续稳步增长，中国半导体设备市场增速高于全球水平。随着信 息化、智能化技术的快速发展，集成电路市场规模在新一代移动通信、智能电网、新能源 汽车、消费类电子等领域带动下实现快速增长。美国半导体产业协会 (SIA) 数据显示， 2022 年全球半导体销售额达 5,735 亿美元，同比增长 3.2%。半导体设备方面，根据 SEMI 数据，2018-2022 年全球半导体设备市场规模由 645.3 亿美元增长至 1,085.0 亿美元，年 均增长率为 13.87%。受下游新兴需求不断涌现、半导体产业向中国大陆转移、晶圆厂资 本性支出增加等因素影响，中国半导体设备市场规模由 2018 年的 131.1 亿美元增长至 2022 年的 329.48 亿美元，年均增长率达 25.91%。

前道量检测设备约占半导体设备市场规模的 13%，2022 年全球市场规模有望达到 92.1 亿美元。前道量检测设备作为半导体设备市场的重要组成部分，其市场规模在半导体设备 中仅次于薄膜沉积设备、光刻、刻蚀设备。据 SEMI 数据统计，前道量检测设备约占半导 体设备市场规模的 13%。市场规模方面，根据 VLSI Research 数据，2022 年全球半导体 量检测市场规模有望达到 92.1 亿美元。

具体设备占比方面，根据 VLSI Research，2020 年半导体检测设备占比为 62.6%，量测 设备占比 33.5%；纳米图形晶圆缺陷检测设备、掩膜版缺陷检测设备与关键尺寸量测设备 销售额占据前三，占比分别为 24.7%/11.3%/10.2%。

国内晶圆厂扩产带动半导体前道量检测设备市场规模扩张，2023年有望达到33.7亿美元。 在国内晶圆厂持续扩产的带动下，中国半导体量检测设备市场稳步增长。根据中科飞测招 股书，以中芯天津 T3 集成电路 12 寸成熟制程晶圆产线为例，月产 1 万片晶圆产线需配 置约 50 台质量控制设备，国内晶圆代工厂扩产有望带动前道量检测设备需求增长。根据 VLSI Research 数据，中国已成为全球最大的量检测市场，市场规模由 2017 年的 8.4 亿 美元上涨至 2021 年 25.3 亿美元，年复合增长率为 31.74%；预计 2023 年中国半导体前 道量检测设备市场规模有望达到 33.7 亿美元。

2.3 竞争格局：前道量检测设备长期被国外厂商垄断，2021年国产化率仅2.4%

半导体前道量检测设备国产化率极低，2021 年国产化率仅 2%左右，国产替代前景广阔。 由于我国半导体产业起步相对较晚，目前仍处于发展初期，前道量检测设备的国产化率较 低，国产替代空间广阔。根据沙利文数据，2020 年前道量检测设备国产化率仅为 2%；根 据中国电子专用设备工业协会数据，2021 年我国前道量检测设备国产率仅为 2.4%。

国外厂商长期垄断，目前市场呈现高度集中的竞争格局。目前中国半导体量检测设备市场 中，科磊、应用材料、日立等垄断全球市场的国外企业占据主导地位，科磊一家独大。根 据 VLSI Research，2020 年科磊半导体在中国半导体检测和量测市场的市占率达 54.8%， 科磊、应用材料、日立前三家合计占比超过 70%，呈现高度集中的竞争格局。

2.4 国产替代：成熟制程领域有望率先突破，先进制程与国外厂商差距尚存

目前我国晶圆产能仍以成熟制程为主，国内厂商积极布局下国产替代有望在成熟制程率先 迎来突破。

需求端：目前我国晶圆产线仍以成熟制程为主，国内晶圆厂对成熟制程量检测设备需 求不断提高。根据 IC Insights 数据，2020 年末中国大陆晶圆产能在小于 10nm 制程 领域尚待取得突破，20nm 以上的制程产能占比为 61%，其中 40nm 及以上制程占比 达到 50%，晶圆产线以成熟制程为主。

海外出口管制政策加码，设备国产化需求迫切。2023 年 5 月 23 日，日本经济产业 省正式公布了《外汇法》法令修正案，将 23 个品类的半导体设备列入出口管制，其中管制对象就包括检测设备。继 2022 年 10 月 7 日美国《出口管制新规》后，日本、 荷兰等国相继对半导体设备进行出口管制，半导体设备自主可控需求不断提升，将加速 国产设备验证和导入进度。

供给端：目前大陆部分主流进口设备推出时间较早，国内厂商积极布局下国产替代前 景广阔。进口设备方面，KLA、Hitachi、AMAT 等国际龙头企业的部分成熟制程设备 推出时间较早但依然在国内广泛应用，相关产品较为成熟，客观上降低了国内厂商追 赶的难度。如KLA 的Surfscan SP1TBI、Surfscan SP3推出时间分别为1997年与 2011 年，但仍为国内主流产品，主要原因是目前中国大陆集成电路的整体制程工艺水平与 国际先进制程仍有差距，相关产品虽然推出时间较早，但其所适用的制程工艺仍为国 内主流工艺水平。

国内厂商方面，过去长川科技、华峰测控等多家国内设备厂商在后道测试设备领域进行布 局，而前道量检测设备国产厂商则相对较少。近年来上海精测（精测电子控股）、上海睿 励（中微公司持股）、中科飞测等积极布局前道量检测设备，这些国产设备企业以成熟制 程领域一类或几类产品为切入点，逐步实现技术突破，并向更多品类及更先进制程水平发 展。随着技术逐渐成熟，未来国产替代前景广阔。

目前国内厂商的设备已经在下游客户产线上实现了对国外厂商进口设备的部分替代。相比国 际龙头企业的原厂进口设备，国产设备有着价格相对较低、供应周期短、供应渠道稳定、本土 化服务程度较高的优势。以中科飞测为例，公司 S2、C2 等型号的设备目前已在客户产线上实 现对科磊半导体 Surfscan SP3、帕克公司 NX Wafer 进口设备的部分替代，成熟制程领域国产 替代迈出了关键一步。

先进制程方面，国内厂商先进制程相关设备尚处于研发验证阶段，与国际巨头存在差距。 KLA、AMAT、Hitachi 等国际龙头企业起步较早，多年来围绕下游先进制程晶圆制造工艺 需求开发先进制程量检测设备，在前道量检测设备先进制程领域发挥着引领作用。目前国 际巨头普遍能够覆盖 2Xnm 以下制程，部分产品已经应用在 7nm 以下制程；国内的上海 睿励、上海精测、中科飞测等设备厂商虽然已能够覆盖 2Xnm 及以上制程，但对于应用于 2Xnm 以下制程的质量控制设备仍在研发或验证中，与科磊半导体、应用材料、创新科技 等国际巨头在制程工艺的先进性方面尚存在一定差距。14nm 以下的先进制程由于采用多 层套刻技术，工艺步骤增加至近千道工序，量检测设备技术难度更大。

三、持续推进产品迭代和提升市场覆盖度，业务规模国内 领先

3.1 公司技术处于国内领先地位，管理层技术背景深厚

公司通过自主研发掌握九大核心技术，并实现与产业深度融合应用。核心技术方面，公司 始终坚持自主研发，通过多年深耕积累与自主创新在质量控制设备领域实现了多项技术突 破。目前公司的 9 项核心技术覆盖了光学检测技术、大数据检测算法和自动化控制软件等 多个领域，相关技术处于国内领先地位。

技术应用方面，公司实现了技术与产业的深度融合。依托所掌握的核心技术，公司在灵敏 度/重复性精度、吞吐量、功能性等设备关键性能指标上实现了技术创新，并将该技术创新 在质量控制设备相关产品中进行平台化运用，实现了整体的技术突破，进一步提升了公司 的技术和产品优势。

公司多个在研项目进入产业化验证阶段，同时积极布局先进制程。在研项目方面，公司长 期致力于高端半导体质量控制设备的产业化，目前在研项目涉及集成电路前道工艺、先进 封装、OLED 面板 Array 制程、工业检测等领域，多个研发项目已经进入产业化验证阶段。

先进制程方面，公司积极布局先进制程前沿技术，目前主要包括深紫外激光暗场照明整形 技术、深紫外多通道大数值孔径成像探测技术、超高精度干涉量测技术等六大核心技术。 未来 14-10nm 无图形晶圆缺陷检测设备项目研发成功后，公司产品将可以适用于 1Xnm 的工艺节点，有望逐步缩小与国际巨头在 28nm 以下制程质量控制设备的差距。

公司研发人员数量快速增长，管理层技术背景深厚。为了支撑日益增长的研发需求，公司 的研发人员数量由 2019 年末的 96 人增长至 2022 年末的 324 人，呈快速增长趋势。目前 公司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，核心研发人员方面，公司核心研发人员来自中科院微电子所、清华大学、 中国科学技术大学等，拥有丰富的研发经验，专业的研发团队也为公司技术创新保驾护航。

3.2 多系列产品已批量出货，规模上国内领先

公司国内竞争者包括上海睿励和上海精测。与国内厂商相比，公司有着业务规模优势，同 时三家公司均向 2Xnm 以下节点推进。

公司在本土企业中市占率较高，具有相对竞争优势。公司营业收入高于上海睿励和上 海精测，市场占有率也由 2018 年的 0.35%增长至 2020 年的 1.74%。在目前我国半 导体量测检测设备国产化率相对较低的情况下，公司业务规模持续扩大，在本土企业 中市场占有率相对较高，具有相对竞争优势。

公司多系列产品已通过国内知名客户验证并批量出货，在国内市场具有相对竞争优势。 公司凭借在质量控制设备领域较强的技术创新能力和优良的产品品质，已经积累了优 质的客户群，建立了良好的品牌知名度。目前，公司无图形晶圆缺陷检测设备、图形 晶圆缺陷检测设备、三维形貌量测设备等主要产品已陆续通过中芯国际、长江存储、 华卓精科、长点先进、士兰集科等知名客户的验证。公司日趋丰富的产品不断获得市 场认可，业务规模持续扩大，在市场竞争中已经建立起了相对竞争优势。

公司国外竞争对手主要为科磊半导体、创新科技与帕克公司等。技术水平方面，公司产品 总体性能和关键性能参数与竞品相当并已在客户产线上实现无差别应用。

无图形晶圆缺陷检测设备系列：通过对比，公司 SPRUCE-600 和 SPRUCE-800 设备可实现的最小灵敏度分别为 60nm 和 23nm，设备与国际竞品整体性能相当，已在 中芯国际等知名晶圆制造厂商的产线上实现无差别应用。

图形晶圆缺陷检测设备系列：通过对比，公司该型号设备主要应用于先进封装环节的 晶圆出货检测，最小灵敏度可达到 0.5μm，在灵敏度为 3μm 时的吞吐量为 80wph， 公司设备与国际竞品整体性能相当，已在长电先进、华天科技等知名先进封装厂商的 产线上实现无差别应用。

三维形貌量测设备系列：通过对比，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， 已在长江存储等知名晶圆制造厂商的产线上实现无差别应用。

同时，在于国际大厂竞争中，公司同类产品在产品性价比、交付周期、售后服务等方面较 国外竞品具有相对竞争优势。相比国际知名厂商，公司设计研发、生产、销售及售后技术 团队均位于国内，其中公司生产基地位于深圳，能够更迅速地响应下游客户需求，缩短销 售、发货、验收的周期，驻厂支持服务也可以减少新产品导入的工艺磨合时间。目前，公 司设备已经在国内客户产线上投产运行，S2、C2 等型号设备已经在长江存储等客户产线 上实现了对进口设备的部分替代。随着产品升级换代，产品覆盖度不断提升，公司有望凭 借本地化供应优势逐步提高市场份额。

3.3 客户涵盖国内主要晶圆厂、封装厂，募投项目保障长期发展

公司客户数量快速增长，覆盖了国内集成电路领域的主流厂商。公司下游客户为国内主要 晶圆制造前道厂商、主要先进封装厂商、知名半导体设备及材料厂商或知名科研院所等。 目前公司设备陆续进入中芯国际、长江存储、士兰集科、长电科技、华天科技、通富微电 等知名客户，在精密加工领域亦进入了蓝思科技等知名厂商。受益于知名客户的口碑效应， 公司持续获得新客户导入机会，公司客户数量由 2019 年末的 18 家增长至 2021 年末的38 家，在手订单客户数量由 21 家增长至 61 家，客户数量呈快速增长趋势。

公司自 2015 年起与中芯国际逐步建立合作关系，未来双方持续合作的前景广阔。公司早 在 2015 年 6 月便与中芯国际就设备功能配置、性能参数等进行沟通，并于 2015 年 9 月 签订首台设备 Conditional Demo 合同。2017 年 2 月首台设备顺利通过验收后，公司与 中芯国际及其关联方的合作逐步深入，对中芯国际销售金额规模稳定增长。2022 年，中 芯国际已成为公司第一大客户，2022 年占公司营收比例 8.17%。半导体量检测新设备存 在相对较长的导入验证期，故客户黏性相对较高。公司于 2017 年通过首台设备验证，目 前相关设备均已在产线使用，设备性能与稳定性已经得到了时间检验，未来公司有望充分 受益中芯国际产能扩张下的国产设备需求，双方持续合作前景广阔。

公司在手订单充足，持续进行产品迭代。2019-2021 年，公司在手订单金额分别为 11,596.54 万元、26,114.37 万元及 99,513.64 万元，呈稳步增长趋势，并多次获得中芯国 际、长江存储、士兰集科、长电科技、华天科技、通富微电等知名客户的重复订单。同时， 公司通过持续推出新产品和开展新业务逐步进入更高端市场，如 2021 年推出了 S2、B2 等具有高产品附加值的升级型号设备，在手订单的平均单价呈逐年上升趋势。随着产品结 构的不断完善和日益丰富，公司产品的市场覆盖广度和深度将进一步提高。

募投项目扩张产能，满足公司长期发展。公司高端半导体质量控制设备产业化项目主要对公司主要产品型号设备进行产能扩充，预计 2025 年达产，达产后每年新增 230 台半导体 质量控制设备产能，其中检测设备 150 台、量测设备 80 台。募投项目落地可及时解决公 司研发、生产场地不足，提高新产品的研发效率，保证公司对下游客户的稳定供货，提高 公司产品在国内市场占有率，促进公司未来主营业务的持续增长。

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