2024年中科飞测研究报告：质量控制设备龙头加速国产化进程

中科飞测：高端半导体质量控制设备龙头加速国产化进程

中科飞测成立于 2014 年，自成立以来专注检测和量测两大类集成电路专用设备的研发、生 产和销售，主要产品有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、套刻精度量测设备系列等产品等，已成功应 用于国内 28nm 及以上制程的集成电路制造产线。公司在检测和量测领域拥有领先地位， 客户覆盖中芯国际、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 成电路厂商。凭借高端设备打破国际质量控制设备厂商对国内市场长期垄断局面，2021 年， 中科飞测在国内主流厂商公开招标前道检测及量测设备中标 14 台（占比 7.57%），远高于 国内主要竞争对手。2022 年公司累计发货检测设备、量测设备超过 130 台，实现营收 5.09 亿元，同比增长 41.24%，2019-2022 年 CAGR 达 108.8%。

公司坚持自主研发，2017 年出厂首台无图形晶圆缺陷检测设备（130nm）、三维形貌量测 设备，分别通过中芯国际、长电先进产线验证，随后在 2018 年至 2020 年先后出台图形晶 圆缺陷检测设备、3D 曲面玻璃量测设备、三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备，分别通 过长电先进、蓝思科技、长江存储、士兰集科产线验证。此外，公司坚持提升设备检测精 度，于 2020 年推出工艺节点 28nm 及以上的无图形晶圆缺陷检测设备。2021 年，公司无 图形晶圆缺陷检测设备通过国家科技重大专项验收。为打破国际厂商对国内的垄断，除了 技术过硬的设备，中科飞测还为国内大客户提供建立了专属的服务团队以提供及时的驻场 技术服务支持，与中芯国际等保持长期合作关系。

公司以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、套刻精度量测设备、3D 曲面玻璃量测设备六大产品为核心，打造技术护城河：

1） 无图形晶圆缺陷检测设备系列：无图形晶圆缺陷检测设备为公司核心产品，2017 年首 次通过下游客户验证并获得市场广泛认可，2022 年实现收入 2.55 亿元，占比 50.06%， 较 2021 年 47.23%略有提升。作为制程工艺领先的量检测设备厂商，目前已有两种无 图形晶圆缺陷检测设备产业化应用，量产设备型号已覆盖 2Xnm 及以上的集成电路工 艺节点客户需求，根据公司 23 年中报，对应 1Xnm 工艺节点检测需求的型号设备研 发进展顺利。公司 SPRUCE-600和 SPRUCE-800设备分别达到 130nm 及以上和 2Xnm 及以上工艺节点，其中 SPRUCE-800 于 2020 年推出，应用“深紫外成像扫描技术”，其 工艺节点与灵敏度等性能可与科磊 Surfscan SP3 相媲美，在中芯国际等知名晶圆制造 厂商的产线上能实现无差别应用。

2） 图形晶圆缺陷检测设备系列：公司图形晶圆缺陷检测设备主要有两款型号产业化应用， 2022 年实现收入 1.30 亿元，占总收入 25.47%，占比略有下降。其中升级款图形晶圆 缺陷检测设备 BIRCH-100 于 2020 年成功进入前道市场，目前仍处于市场导入初期阶 段，主要应用于先进封装环节的晶圆出货检测，与创新科技 Rudolph F30 等国际竞品 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应用。具备三维检 测功能的图形晶圆缺陷检测设备已在客户端进行产线工艺验证，进展顺利。

3） 三维形貌量测设备系列：公司三维形貌量测设备最早于 2017 年出厂至客户端，应用于 集成电路前道制程领域，目前主要有两种型号，2022年创造收入 0.41亿元，占比 8.24%， 销售收入同比略有下降，系重点客户减少采购导致销售数量减少。公司三维形貌量测设 备能够支持 2Xnm 及以上制程工艺中的三维形貌测量，对标海外厂商帕克公司，其 CYPRESS-U950 型号设备重复性精度达到帕克的 NX Wafer 设备标准。主要客户有长 江存储、通富微电等知名晶圆制造厂商。目前有纳米级、高速高吞吐量的晶圆三维形貌 量测设备处于产业化验证阶段。

4） 薄膜膜厚量测设备系列：公司介质薄膜膜厚量测设备于 2020 年首次通过客户产线验证， 可应用于集成电路前道领域 28nm 及以上制程。该领域竞争对手相对较多，公司凭借良 好的产品美誉度和售后服务等优势，在市场竞争中获得了士兰集科等客户认可，同时积 极覆盖更多种类的薄膜材料、厚度、层数等客户工艺需求，具备相对竞争优势。金属薄 膜膜厚量测设备覆盖更多集成电路客户需求，市场认可度进一步提升。

5） 套刻精度量测设备系列：公司套刻精度量测设备于 2021 年首次出厂至客户端，目前应 用在集成电路 90nm 及以上工艺节点的设备已实现批量销售，主要覆盖包括第三代半导 体、逻辑芯片等国内一线客户，形成市场优势地位。应用于 2Xnm 工艺节点测量需求的 套刻精度量测设备已通过国内头部客户产线验证，获多个国内领先客户的订单，有望进 一步打开市场。

6） 3D 曲面玻璃量测设备系列：公司 3D 曲面玻璃量测设备于 2019 年首次出厂至客户端产 线验证，产品型号为 TOTARA-100，2022 年销售收入为 1.66 亿元，占比 3.25%，较 2021 年均显著提升，主要客户有蓝思科技等。

除此之外，公司有多种设备处于研发设计和产业化验证阶段，未来将进一步提高公司产品 线覆盖广度。截至 2023 年 6 月 30 日，公司处于研发阶段的检测设备有 2Xnm 明暗场纳米 图形晶圆缺陷检测设备，处于研发阶段的量测设备有 2Xnm 关键尺寸量测设备；处于产业 化验证阶段的检测设备包括制程更先进的无图形晶圆缺陷检测设备和晶圆介质薄膜量测设 备。公司将不断积累技术经验，推动产品迭代进程。

公司背景：创始团队具备深厚技术背景，背靠多家投资机构

截至 2023 年三季报，苏州翌流明直接持有公司 11.81%的股份，其通过小纳光（公司员工 持股平台）间接控制公司 5.89%的股份，合计控制公司股份总数的 17.70%，为公司控股股 东。陈鲁、哈承姝控股苏州翌流明，同时哈承姝直接持有公司 5.20%股份，两人直接和间 接合计控制公司 22.90%股份，共同为公司实际控制人。中科飞测成立 8 年，上市前经历融 资五轮，背后的投资方有国投基金、芯动能、中芯聚源、深创投、哈勃投资等头部投资机 构，其中中芯聚源与哈勃投资在公司上市后退出，国投基金、芯动能、深创投分别控股 11.40%/4.81%/3.06%，芯动能主要股东为国家集成电路基金、京东方等。此外，公司具有 深厚技术背景，中科院微电子所持有 3.63%股份。参股控股方面，截至 2023 年 10 月 27 日，公司共有 10 家控股子/孙公司与 6 家分公司，其中长沙分公司等 4 家分支机构于 2023 年下半年新设立。据公司招股书，截至 2023 年 5 月 16 日，前海中科飞测、珠海中科飞测、 新加坡中科飞测尚未开展实际经营活动。

公司核心技术团队由董事长陈鲁、首席科学家黄有为、杨乐共 3 位核心技术人员组成，自 2020 年 1 月起一直在公司任职，近两年未发生重大变动。陈鲁留美十余年，先后任 Rudolph Technologies（现创新科技）系统科学家、科磊半导体资深科学家；2010 年归国后加盟中 科院微电子，任研究员、博士生导师，创建中科院研发团队，专攻光学仪器设备领域，公 司首席科学家黄有为、杨乐为曾任中科院微电子所助理研究员，全程管控新产品研发进程。 公司董事会成员技术背景深厚，董事陈克复为中国工程院院士，董事周俏羽为中科院博士， 董事刘臻曾任台达电子（东莞）有限公司电子产品工程师。截至 22 年 12 月 31 日公司有 324 名研发人员，较上年同比增长 45.29%，占员工总数 43.03%。

量检测设备市场：工艺升级驱动需求增长，国产替代空间广阔

量检测设备又称过程控制设备，贯穿于集成电路领域生产过程的质量控制环节，是保证芯 片生产良品率的关键环节。根据检查对象，过程控制设备可分为量测设备和检测设备。检 测设备负责检测晶圆表面或电路结构是否出现异质情况，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；量测设备负责量化描述晶圆电路上的 结构尺寸和材料特性，如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数。量检 测设备深度参与各生产制造环节，设备种类繁多，行业壁垒高筑。

全球半导体量检测设备 2022 年市场规模预计为 92.1 亿美元，2016 至 2022 年 CAGR 达 11.6%，2022 年同比增长 9.1%。随着集成电路工艺节点不断提升，晶圆投产量的提高和高 精度工序将增加量检测设备的市场需求。VLSI 预测 2022 年全球半导体量检测市场规模同 比增加 9.1%，高于 SEMI 预计全球半导体设备市场规模 2022 年同比增速的 5.9%，达 92.1 亿美元。2020 年全球量检测市场中，检测设备市场规模占 62.6%，量测设备占 33.5%，细 分市场中纳米图形晶圆缺陷检测设备规模最大。据 VLSI、QY Research，2020 年，检测设 备可细分为纳米图形晶圆缺陷检测设备（25%）、掩膜版缺陷检测设备（11%）和无图形晶 圆缺陷检测设备（10%）等，量测设备可细分为关键尺寸量测设备（10%）、电子束关键尺 寸量测设备（8%）和套刻精度量测设备（7%）等。

量检测设备核心技术：光学检测技术占据主流，技术壁垒不断提高

在所有半导体量检测设备中，光学检测技术占据主流地位。从技术原理看，量检测可分为 光学检测技术、电子束检测技术和 X光量测技术三大类，根据 VLSI Research和 QY Research， 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%。其中光学检测技术广泛运用于晶 圆/掩模版的缺陷检测与电路/膜厚等的量测，电子束检测技术主要应用于抽检、尺寸量测与 研发等环节，X 光量测技术主要用于检测特定金属成分等特定场景。据华中科技大学机械学 院刘世元教授团队于 2022 年 4 月在 SEIC 发表的论文《Optical wafer defect inspection at the 10 nm technology node and beyond》，明/暗场成像、离焦扫描成像等多种光学检测方 法可进一步提升检测精度，有望实现技术突破，对 10nm 节点及以下晶圆缺陷进行检测。

1） 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。在生产过程 中，可用于检测晶圆表面杂质颗粒、图案缺陷等问题，也可用于测量晶圆薄膜厚度、关 键尺寸、套刻精度、表面形貌等，具备速度快、无损伤的特点。理想情况下，光学技术 的检测速度可较电子束检测技术快 1,000 倍以上（电子的物理特性使得电子束技术难以 在检测速度方面取得重大突破），未来有望通过提高光学分辨率、结合图像信号处理算 法，进一步提高检测精度。 2） 电子束检测技术通过聚焦电子束扫描样片表面，可应用于部分关键区域尺寸抽检或量测 等生产环节。其精度高于光学检测，但速度较慢，未来可提升检测速度、提高吞吐量， 由单一电子束向多通道电子束技术发展。 3） X 光量测技术利用 X 光对特定场景进行检测，如特定金属成分等，具备穿透力强、无损 伤的特点，目前应用场景较为局限，未来发展方向为扩大应用范围。

光学检测技术是晶圆质量控制使用的关键技术。在检测环节，光学检测技术可进一步分为 无图形晶圆激光扫描检测技术、图形晶圆成像检测技术和光刻掩膜版成像检测技术： 1） 无图形晶圆激光扫描检测技术对无电路结构的区域进行缺陷检测，运用单波长光束扫描 硅片以识别、判断晶圆表面缺陷种类,应用于无图形晶圆缺陷检测设备。 2） 图形晶圆成像检测技术对晶圆电路结构的缺陷进行捕捉，所涉信息量与计算量皆远大于 无图案技术应用于图形晶圆缺陷检测设备。 3） 光刻掩膜板成像检测技术则用于检测掩模板缺陷，提高图形信息转移精准度，主要应用 于掩模版缺陷检测设备。

在量测环节，光学检测技术基于光的波动性和相干性实现测量远小于波长的光学尺度。集 成电路制造和先进封装环节中的量测主要包括三维形貌、薄膜膜厚、套刻精度、关键尺寸 等，分别对晶圆电路特征图案的高度均匀性、薄膜厚度和折射率、不同层之间的光刻图案 对齐误差、电路图形线宽和高度等参数进行测量，主要应用于三维形貌量测设备、套刻精 度量测设备、关键尺寸量测设备等，以提高工艺稳定性和晶圆良品率。

前道制程与先进封装的每个环节均需至少 1 类检测设备与 1 类量测设备，以保证各环节与 最终成品的良品率。光刻作为整个流程中最关键的步骤，成本接近整个晶圆制造的 1/3，对 工艺精度的要求极高，所需检测与量测设备达 8 种，包括无图形晶圆缺陷检测设备、纳米 图形晶圆缺陷检测设备、电子束缺陷检测设备、套刻精度量测设备、晶圆介质薄膜量测设 备等。其中，图形晶圆缺陷检测设备广泛参与光刻、刻蚀等 9 个环节，根据 VLSI 及 QR Research，2020 年全球市场规模为 4.8 亿美元。纳米图形晶圆缺陷检测设备销售额占比最 高，达 18.9 亿美元，参与光刻等 4 个环节。掩模版缺陷检测设备和掩模版关键尺寸量测设 备仅参与掩膜环节，市场规模分别为 8.6 亿美元和 1.0 亿美元。

集成电路工艺节点不断升级，对单一工序的良品率提出更高要求，量检测设备参与度提高。 国际主流半导体制程正从 28nm、14nm 向 10nm、7nm 发展，部分先进半导体制造厂商已 实现 5nm 工艺的量产及 3nm 工艺的研发。其中，28nm 工艺节点的工艺步骤有数百道工序， 14nm 及以下节点的工艺步骤由于采用多层套刻技术，增加至近千道工序。根据 YOLE，工 艺节点每缩减一代，工艺中产生的致命缺陷数量会增加 50%。当工序超过 500 道时，只有 保证每一道工序的良品率都超过 99.99%，最终的良品率方可超过 95%；若单道工序的良品 率下降至 99.98%，最终的总良品率将下降至约 90%。因此，制造过程中对工艺窗口的挑战 要求几乎“零缺陷”，市场对检测设备与量测设备的需求量也由此倍增。

未来检测尺度缩小，向三维空间检测拓展，技术壁垒提高。总体上，集成电路检测和量测 技术的发展呈现以下趋势：随集成电路器件物理尺度的缩小，检测和测量的尺度不断缩小； 随集成电路器件向多层三维结构发展，缺陷检测和尺度测量逐渐从二维平面中拓展到三维 空间。提高集成度和性能是集成电路不断缩小尺寸追求的目标，目前规模化生产的集成电 路已达到微米级，成熟的集成芯片达到纳米级，对特征尺寸的要求不断提高。此外，由于 二维集成电路存在功耗大、电荷泄漏、延时高等问题，晶圆制造逐渐转向三维集成电路， 将不同功能器件与电路纵向立体集成到一个芯片中，大大加强了对电流的控制，可有效提 高集成电路效能。量测与检测设备需与集成电路尺度与形态相适应，缩小检测尺度并拓展 三维空间检测，对行业技术提出更高要求。

竞争格局：美日龙头高度垄断，美国科磊一超多强

半导体量检测设备市场呈现美日设备企业垄断格局，国产化程度低。2020 年全球量检测设 备市场主要被美日厂商垄断，包括科磊半导体（50.8%）、应用材料（11.5%），日立（8.9%）、 创新科技（5.6%）和雷泰光电（5.6%）等， CR5 超过 80%，市场集中度高，且主要被美 日厂商垄断。其中科磊半导体占比超 50%，呈现一家独大的格局。由于量检测设备较高的 技术壁垒，中国半导体量检测设备市场同样被海外龙头垄断，2020 年国产化率约为 2%。 国内主要公司有精测电子、中科飞测、睿励科学仪器等，未来将进一步促进国产化率的提 升。

科磊半导体（KLA）：KLA Instruments 和 Tencor Instruments 相继成立于 1976 年和 1977 年，并于 1997 年合并成立科磊半导体，总部位于硅谷，主要为半导体、数据存储、LED 及其他相关纳米电子产业提供前道工艺控制和良率管理解决方案。产品覆盖芯片制造、衬 底制造、光罩制造、先进封装等缺陷检测与量测设备，凭借其检测产品高效、精准的性能 特点，科磊在半导体检测与量测设备领域拥有绝对龙头地位。2023 年营收 105.0 亿美元（结 束于 2023 年 6 月 30 日）。 应用材料（Applied Materials）：成立于 1967 年，总部位于加利福尼亚州硅谷，1972 年 上市（股票代码 AMAT）。公司主要提供刻蚀设备、离子注入设备、化学机械抛光设备、化 学气相沉积设备（CVD）、物理气相沉积设备（PVD）、晶圆检测和量测设备。FY2023 实现 总收入 265.2 亿美元（Yoy+2.8%），净利润 68.0 亿美元，其中半导体设备营收 196.7 亿美 元，占比 74%。

日立高新（Hitachi High-tech）：成立于 1947 年，总部位于日本，曾分别在大阪证券交易 所、东京证券交易所上市，于 2020 年退市。公司产品涵盖半导体制造和测量仪器、医用临 床分析仪器、电子显微镜、汽车电子和工业电子等设备，其中量检测设备以高速缺陷观测 设备 Defect Review SEM 为主。 雷泰光电（Lasertec）：成立于 1960 年，总部位于日本，2012 年上市，股票代码 6920. 公司主要提供半导体掩膜量检测设备（含 EUV、DUV、FPD）和功率、第三代半导体量检 测设备，晶圆检测设备包括晶片边缘检查、膜厚全面检查、SiC 镜片缺陷检查等，此外还提 供激光显微镜和锂电池检测显微镜。FY23（结束于 2023 年 6 月 30 日）公司实现收入 10.6 亿美元，同比增长 69.1%。

阿斯麦（ASML）：成立于 1984 年，总部位于荷兰，分别在纳斯达克、阿姆斯特丹交易所 和伦敦交易所上市。阿斯麦是全球市占率最高的光刻机供应商，可提供 DUV 和 EUV 光刻 机，公司主要生产光刻曝光设备和量检测设备，量测业务优势在套刻误差测量、电子束检 测，FY2023 公司总收入 275.6 亿欧元。 新星测量仪器（Nova）：成立于 1993 年，总部位于以色列，2000 年于纳斯达克上市（股 票代码 NVMI）。公司产品主要为半导体量测设备，包括关键尺寸测量、薄膜膜厚测量、材 料性能测量等，通过应用 X 射线、光学技术等，为半导体制造企业提供过程控制解决方案。 康特科技（Camtek）：成立于 1987 年，总部位于以色列，2000 年于美国纳斯达克上市（股 票代码 CAMT），公司为半导体行业提供广泛的检测和计量解决方案，涵盖光刻、刻蚀、化 学机械抛光和出场质量控制等检测设备，产品用于前道和先进封装等领域。

国内企业与国外竞争对手存在差距，但经过多年发展，国产化设备在部分领域实现了从无 到有的突破。当前国外巨头科磊半导体产品已经涵盖 14 大量检测设备中 11 类设备，占据 绝对优势地位，此外应用材料和创新科技也分别覆盖了 4 类和 6 类设备，其中应用材料的 电子束关键尺寸量测设备更是在量检测设备市场中填补了空白。 国内重点量检测设备基本实现了 28nm 及以上制程重点产品的初步覆盖，更先进工艺节点 设备开始研发验证。当前，国内重点设备量检测设备公司包括上海精测、中科飞测、睿励 科学仪器、东方晶源、赛腾智能、天准科技、卓海科技、御微半导体等，除东方晶源（完 成 C 轮融资）、卓海科技（IPO 终止）、御微半导体（完成 B 轮融资）外，其余公司均已完 成上市。当前，这些公司覆盖无图形/有图形缺陷检测、电子束缺陷检测/复查、关键尺寸量 测、套刻精度量测、晶圆介质薄膜量测、三维形貌量测等多种设备，基本实现了 28nm 及 以上制程重点量检测设备的初步覆盖，中科飞测、上海精测、睿励科学仪器等设备厂商已 经开始更先进工艺节点的研发或验证。 我们认为未来驱动国产量测设备产业发展的因素主要有：1）供应链安全需求下国产化率提 高的窗口期。半导体出口限制风险提高了国产晶圆厂商对半导体供应链安全的重视成熟， 提高半导体量检测设备国产化率成为当下迫切需求，客观上为国产设备厂商提供了发展契 机；2）中国半导体量检测设备行业高速发展为国产企业提供了广阔市场空间。根据 VLSI Research 统计，2016 年至 2020 年中国大陆半导体量检测设备市场规模年均复合增长率为 31.6%，显著高于全球半导体量检测设备市场增速。未来随我国半导体产业产能持续扩张， 叠加先进制程不断升级，本土企业将受益于中国半导体行业的整体发展。

公司核心竞争力分析

竞争力分析#1：国产量检测设备领军者，部分产品技术水平与海外龙头相当

国内产业化应用量检测设备布局最全的设备厂商，加速国产化替代进程。中科飞测主要产 品包括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、套刻精度量测设备等，公司量检测设备市场的国外竞争对手有科磊、应用材料、 创新科技等，其中科磊产品线接近实现质量控制设备全覆盖，创新科技与公司的产品重合 度较高。中科飞测的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和三维形 貌量测设备系列已分别与科磊、创新科技和帕克的竞品整体性能相当，在产线上实现无差 别应用。根据 VISL，2019 年至 2020 年量检测设备国产化率由 0.60%增至 2.31%，国产替 代加速趋势明显，2020 年公司国内市场市占率达 1.74%。

1）无图形晶圆缺陷检测设备方面，公司主要机型为 S1、S2，使用的最小制成工艺分别为 130nm、2Xnm，分别对标科磊 Surfscan SP1、Surfscan SP3。S1 在灵敏度为 102nm 时 的吞吐量为 100wph，设备灵敏度和吞吐量可以满足不同客户需求，目前公司产品已与国 际竞品整体性能相当，未来有望持续放量贡献业绩。华卓精科选择向公司采购无图形晶圆 缺陷检测设备 S2 型样机，公司产品相关关键指标满足华卓精科集成电路产品科研项目的研 发使用需求，公司受益于华卓精科国产替代需求，同时相较科磊具有性价比、售后服务等 方面竞争优势。 2）图形晶圆缺陷检测设备系列：目前公司的该类设备主要用于先进封装环节的晶圆出货检 测，能够对晶圆表面进行高精度高速成像，并能够对成像进行高速运算，从而识别出电路 缺陷。目前公司的 BIRCH-100 型号产品可实现最小灵敏度 0.5μm，在灵敏度为 3μm 时 吞吐量为 80wph，产品已在长电先进、华天科技等知名先进封装厂商的产线上应用。未来 公司有望依托在先进封装领域积累的经验实现前道图形晶圆缺陷检测设备的突破。 3）三维形貌量测设备系列：该设备主要用于晶圆上纳米级三维形貌的测量，衡量该类设备 性能的关键指标为重复性精度，即对晶圆上同一位置和特征尺度进行多次重复测量结果的 标准差，数值越小表明客户或其产线对制程工艺控制的精度越高。为满足客户需求，该指 标通常需要达到客户实际制程工艺控制精度的 1/3 或更小。目前公司设备的重复性精度达到 0.1nm，可以应用于 2Xnm 及以上制程，并已成功通过长江存储等大客户认证。

竞争力分析#2：研发技术深厚，募投项目进一步拓宽产品深度与广度

研发技术实力强劲，自研九大核心技术均为国内领先。公司的核心技术主要体现在半导体 质量控制设备的方案设计开发和调试环节，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，具体包括 9 项核心技术，目前已全部实现量产，其中 7 项核心技术拥有 专利保护，2 项技术正在申请专利。截至 2022 年 12 月 31 日，公司已拥有境内外授权专利 353 项，其中发明专利 72 项、实用新型专利 280 项，外观设计专利 1 项。2017 年，公司 通过国家高新技术企业认定。公司的三维形貌量测设备和无图形晶圆缺陷检测设备分别在 2020 年和 2021 年获得中国集成电路创新联盟颁发的“IC 创新奖”。截至 2022 年 12 月 31 日，公司拥有技术研发人员 324 人，占比达 43.03%。

不断拓宽产品布局，缩小工艺节点。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、薄膜膜厚量测设备已完成产业化应用，其中无图形晶圆缺陷检测 设备、三维形貌量测设备推出较早，目前已覆盖 28nm 及以上制程，公司套刻精度量测设 备于 2021 年首次出厂至客户端，目前应用在集成电路 90nm 及以上工艺节点的设备已实现 批量销售，研发团队持续推进无图形晶圆缺陷检测设备 14 至 20nm 的更小工艺节点；图形 晶圆缺陷检测设备最小灵敏度达到 0.5μm，已在知名先进封装厂商的产线上实现与国际竞 品无差别应用；薄膜膜厚量测设备系列重复性精度达到 0.003nm；3D 曲面玻璃量测设备也 通过产线验证，处于市场推广阶段，公司还将推进纳米图形晶圆缺陷检测设备、关键尺寸 量测设备、晶圆金属薄膜量测设备的研发，进一步拓宽产品布局。同时，公司承担多个国 家级、省级、市级重点专项研发任务，不断助力国内集成电路产业领域关键产品和技术的 攻关与突破。

中科飞测科创板上市募集资金净额为 18.88 亿元，其中 10.00 亿元将被用于投资高端半导 体质量控制设备产业化、研发中心升级建设项目和补充流动资金，通过扩大公司检测和量 测设备的产能、进一步提升自主创新能力，提高公司产品的国内市场占有率和产品在相关 领域内的竞争力，促进公司主营业务的持续增长。具体而言，将新建现代化的洁净生产车 间，建设高端半导体质量控制设备产业化基地；改造升级深圳研发中心场地，重点研发无 图形晶圆缺陷检测设备、纳米图形晶圆缺陷检测设备等。公司以设备研发和测试平台研发 为载体，长期致力于高端半导体质量控制设备的产业化。目前，公司有 4 项研发项目仍处 于设计阶段，9 项研发项目已开展产业化验证，多项研发产业化取得积极进展，设备集中应 用于集成电路前道、先进封装等环节，均处于国内领先水平。其中，薄膜膜厚量测设备于 2020 年通过士兰集科产线验证，无图形晶圆缺陷检测设备于 2021 年通过国家科技重大专 项验收。

竞争力分析#3：中芯国际等大客户认可度高、粘性强，充分受益于国产替代

获中芯国际、长江存储等知名晶圆厂商认可，迅速开拓国内市场。中科飞测主要客户均为 国内知名晶圆厂。公司于 2017 年出厂首台 130nm 无图形晶圆缺陷检测设备至中芯国际并 通过产线验证，三年后获评中芯天津 2020 年“最佳供应商”称号。自 2020 年以来，中芯 国际位列中科飞测前五大客户，因国际供应链安全问题与公司持续开展合作。此外，公司 多系列设备在国内市场上成功实现国产化，产品在性价比、交付周期、售后服务等方面较 国际竞品具备相对优势，客户粘性增强，其中无图形晶圆缺陷检测设备（S2）和三维形貌 量测设备（C2）分别在客户 B 与长江存储等下游厂商替代科磊半导体与帕克公司的竞品。 目前公司依靠良好口碑迅速打开国内市场，客户结构日趋多元，前五大客户收入占比逐年 降低，2022 年前五大客户收入占总营收 33.27%，公司防范风险能力进一步加强。

公司前道市场份额领先，业务规模大幅增长。根据公司招股书，2021 年公司在国内主流厂 商公开招标前道检测及量测设备市场份额占 7.57%，持续领先国内同行业企业。截至 2022 年末，公司合同负债达 4.85 亿元，截止 2023 三季报，公司合同负债达 5.27 亿元，业务规 模不断扩大，取得客户批量订单，在手订单数量大幅增长。

未来有望充分受益于国产下游客户扩产。2022 年 10 月 7 日美国商务部宣布限制中国进口 可用于加工14/16nm及以下逻辑芯片、18nm及以下的DRAM芯片和128层及以上的NAND 芯片的设备，日本及荷兰亦相继出台相关设备出口政策。受此影响各类厂商正积极进行国 产设备导入及验证，未来国产替代空间广阔。根据各公司公开披露数据，2023 年受周期及 贸易摩擦影响，我们预计国内内资晶圆厂/IDM/存储厂 2023 年资本开支略有下滑，但随着 下游景气度恢复以及国产设备顺利导入，我们预测 2024 年中国大陆内资晶圆厂/IDM/存储 厂资本开支同比提升 17.7%至 295 亿美元。

他山之石：海外量检测设备公司 KLA 并购扩张铸就龙头地位

公司简介

KLA 公司的前身为 KLA-Tencor，为 KLA Instruments 与 Tencor 两家公司于 1997 合并而 成，并于 2019 年再次更名为 KLA。KLA Instruments 成立于 1975 年，主要业务为掩膜 检测与芯片检测，后续拓展至晶圆量测、检测以及综合检验等。Tencor 成立于 1976 年， 早期业务为半导体膜厚的精确测量。两家公司合并时，总收入超过 10 亿美元。KLA 通过持 续的外延并购扩充自身的业务范围，目前公司的量检测产品体系能够涵盖半导体前道制造 全流程，且在后道封装以及面板显示等领域有深远的布局。根据 VLSI Research 数据，2020 年 KLA 在全球半导体量检测市场的份额超过 50%，而排名第二的应用材料仅占有 12%的份 额。

KLA 由三个业务部门组成：Semi PC（Semiconductor Process Control，半导体制造过程 控制）、EPC（Electronics, Packaging and Components，电子、封装与组件）、Services （服务）。Semi PC 是其支柱部门，为 IC 制造商提供全周期的量检测以及数据分析产品， 主要可分为晶圆检测以及掩膜检测两大部分。EPC 部门则是在 KLA 收购 Orbotech 后成立 的，分为 Specialty Semiconductor Process（特殊半导体工艺）以及 PCB, Display and Component Inspection（PCB、显示与组件检测）两个部分，前者为汽车与工业领域的 MEMS、 射频通信芯片、功率半导体制造商等提供真空沉积与蚀刻工具，而后者为 PCB、FPD、先 进封装、微机电系统和其他电子元件制造商提供一系列的量测产品。

发展历程：敏锐捕捉市场需求，内生+外延扩张量检测设备覆盖版图

初创期（1976-1990）：KLA 早期通过抓住市场空白创业成功，并于 80 年代跟随美国与日 本半导体市场飞速发展。1970 年代半导体开始商业化生产，而随着芯片层数的增加、尺寸 的减小以及芯片复杂性的增加，缺陷检测需求大幅提升。1976 年 KLA 成立，创始人将先进 的光学技术、定制化的高速数字电子系统和专有软件相结合，取代人眼和相对低技术水平 的视觉辅助检测，其第一款产品 RAPID 100 利用先进的光学和图像处理技术来对掩膜版进 行自动化检测。受益于美国和日本半导体产业飞速发展，KLA在80年代经历了显著的增长。 继自动化掩膜版缺陷检测之后，KLA 于 1984 年推出了 KLA 2000 系列自动化晶圆检测系统， 用于在投影掩膜版图案到晶圆后查找其中的缺陷以及电路错误，随后与东京电子公司（TEL） 合作研发推出了晶圆探测系统，用于在切割和封装之前对已完成的芯片进行电测试。到 1990 年，KLA 的收入已经增长至 1.61 亿美元。

发展期（1990-1997）：KLA 于 80 年代末半导体低谷期逆势大力研发在线使用新产品，90 年代中后期获得显著回报。80 年代末，KLA 认识到一种新型的“在线”监测设备的需求， 这种设备可以作为制造过程中的一步进行集成，能够立即检测缺陷，而不是离线测试并等 待结果，并开始大力投资研发以改进其现有产品并推出新的设备系列。1990 年 10 月，KLA 推出了其第二代晶圆检测系统，即 2100 系列；该新系统具有在线功能，对缺陷的灵敏度更 高，运行速度比流行的 2000 系列快 100 多倍。1992 年，KLA 将掩膜版检测系统与一台计 算机结合成 KLA 331，在原始的 210e 系列基础上提供了许多速度和灵活性的改进，还被设 计为可以用于潜在的在线使用。对这些可用于在线使用的新产品的研发投入使得公司在 90 年代初盈利不佳，但随着半导体行业开始反弹，KLA 营收迅速增长，研发投入得到显著回 报，至 1997 年营收已达到 6 亿美元。

并购期（1997-2019）：随着 KLA 研发投入得到回报，公司开始了积极的并购之路，以实 现量测软硬件全领域覆盖。1997 年 KLA 与 Tencor 完成了合并，建立了 KLA-Tencor 公司， 合并后公司收入达到 10 亿美元。Tencor 成立于 1976 年，业务侧重于薄膜量测与数据分析 工具等，与主营缺陷检测的 KLA 形成了良好的互补，使得半导体前道工艺控制产品体系得 到了完善。之后通过收购 Nanopro GmbH、VARS、Ultrapointe、Acme Systems 等公司， KLA 补齐了先进干涉技术、半导体图像存档与检索系统、硅晶片缺陷分析、产能分析软件 等软硬件技术，至 2001 年，KLA-Tencor 公司收入达到 21 亿美元，较 1997 年合并后实现 了翻倍以上增长。1998-2019 年公司又进行了多次收购，成为半导体量检测设备市场产品 线最全、软硬件综合能力最强、市场份额最高的领导者。

拓展期（2019-至今）：2019 年之后，KLA 通过并购实现了产业链的扩展，切入了电子、 封装与组件领域。2019 年，KLA 收购了 Orbotech，并在 2020 年将 Orbotech 与此前收购 的 ICOS 与 SPTS 进行了整合，建立了 EPC 部门。EPC 部门在 CY19 至 CY21 的营收实现 了 13%的 CAGR，虽不及 Semi PC，但仍展现出了充分的增长潜力，为 KLA 未来的发展 拓展了新的方向。

产品技术优势+客户黏性抢占市场份额

KLA 在市场份额上拥有绝对的领先优势。在半导体制造过程控制市场中，KLA 在 2021 年 的份额达到 54.4%，超过第二名份额的 4 倍。半导体技术的进步不断推动客户产生新的需 求，而 KLA 强劲的技术能力以及先发优势使其牢牢占据市场中的主动地位，持续且稳定的 高市场份额体现了 KLA 产品组合的全面性与优越性。根据公司公告，KLA2020 年在过程控 制 领域 的研 发投入 甚至超 过了 大部 分竞争 对手在 这一 市场 的收入 ，包括 Hitachi High-Technology、Onto Innovation、Lasertec 以及 ASML。尽管随着时间的推移，这一关 系可能目前已不再成立，但对于大部分竞争对手来说，依然难以在研发投入上与 KLA 匹敌， 这使得 KLA 能够持续保持高市场份额。

KLA 相对竞争对手的高毛利率与高营业利润率体现了产品差异性以及出色的运营效率。相 较于其他的半导体设备供应商（包括 Applied Materials、ASML 与 Lam Research 等），KLA 的毛利率高出约 20pct，营业利润率高出约 10pct。更高的毛利率表明 KLA 的产品存在不可 替代性，从而能够从客户端获得超额利润，而 KLA 出色的管理效率也使得其能够保持较高 的营业利润率，从而进一步体现在净利润与现金流中，为股东带来更高的回报，有利于其 进一步从资本市场获得融资。

汽车半导体成为 KLA 新增长点。随着汽车不断电动化、智能化，汽车半导体需求不断扩大， 对功率半导体、传感器、算力芯片需求尤为明显。根据 KLA、IHS、Cowen and Company 数据，2023 年全球汽车半导体市场规模 630 亿美元，到 2030 年市场规模预计达到 1160 亿美元，CAGR 达到 9.11%；其中根据 KLA、Yole 数据，2021 年功率半导体占汽车半导体 市场达到 34%，是汽车半导体市场占比最大的部分，而 SiC 等功率半导体带来了对良率、 可靠性以及成本控制更高的要求，因而对量检测设备有着大量需求。KLA 于 2021 年推出专 用于汽车半导体检测的系列产品，并针对 SiC 良率提升、功率密度提升与衬底成本降低推 出了一系列过程控制与量检测设备。KLA 预计其 2017-2023F 汽车半导体业务收入 CAGR 达 37%，其中 2019 年特种半导体开始贡献收入，到 2022 年 SiC 方面收入已超过 3 亿美元； 未来汽车半导体业务将为公司带来新的增长。

KLA 通过收购切入封装领域，随后先进封装需求带动收入高增。先进封装是后摩尔时代全 球集成电路的重要发展趋势，也是解决芯片封装小型化、高密度等问题的关键途径，前道 半导体制造、IC 载板、晶圆级封装将相互融合，对过程控制设备的需求逐渐向前道半导体 制造趋同，同时对 IC 载板的量测需求也提升至了晶圆级层面。根据 Yole 数据，2022 年全 球先进封装市场规模达 443 亿美元，预计到 2028 年整体市场份额达到 786 亿美元，CAGR 为 10.03%，市场规模迅速扩张。KLA 2020 年将先前收购的 Orbotech、ICOS 与 SPTS 整 合为 EPC 部门，切入封装领域，随后 AI、服务器需求大幅带动先进封装过程控制设备需求， 2017-2022 KLA 封装收入 CAGR 超过 33%，目前已推出超过 50 款针对先进封装的设备， 并有超过 10 款新产品在研发中。

（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。）