【研報】機械設備行業：檢測設備系列之一半導體缺陷檢測誰有機會成為中國的科磊？-20200224[22頁].pdf

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1、 檢測設備系列之一:半導體缺陷檢測 誰有機會成為中國的科磊？ 主要觀點主要觀點: : 檢測設備是大家關注但是在劃分上通常并不清晰的一類設備。 我們接下來的一系列報告希望能夠深度挖掘檢測設備的技術內 核以及在不同行業中的不同應用。 半導體行業是首要分析的下游之一。大家口中的“半導體檢測 設備”可以進一步具體分為：狹義的檢測（主要是 Defect Inspection） 、測量（Metrology）以及測試（Test） 。除去這 三種工藝制程相關的“檢測”設備外，在設計驗證階段還有第 三方檢測公司，主要做芯片的失效分析等。 本篇主要討論的是狹義上的“檢測” 。 粗略估算，粗略估算，20202020

2、 年全球年全球前道狹義前道狹義檢測設備檢測設備約約 4040 億億 美金美金左右左右。通常半導體前道檢測和測量設備會放在一起進行 討論。根據 SEMI 數據，狹義檢測+測量設備約占半導體設備投 資比例的 11%，據此，2020 年狹義檢測+測量設備全球約 65 億 美元，國內約 16 億美元，其中狹義檢測設備約占狹義檢測+量 測設備 2/3 左右，即全球和國內分別約為 43、11 億美元。 半導體檢測設備市場格局：半導體檢測設備市場格局：K KLALA 是全球絕對王者，是全球絕對王者， 占比過半。占比過半。2018 年 SEMI 數據講前道的檢測測量放在一起統 計，KLA 在前道的檢測和測量市

3、場中占比過半、穩居行業第 一，堪稱半導體檢測設備領域王者，且在所有半導體設備企業 中排名第五；其次是應用材料和日立，二者市占率均超過 10%，前三市占率合計達到 75%。 國內檢測設備國內檢測設備格局：格局：國內半導體檢測設備領域，相關 企業目前實行自主研發與并購并舉的方式進行布局，在相當細 分領域已取得較大進展，國內重點布局企業有賽騰股份、上海 睿勵、中科飛測等。 投資建議：投資建議：重點推薦賽騰股份重點推薦賽騰股份，公司 2019 年完成收購 日本 Optima 株式會社 67.53%股權，并擬增資提高至約 74.25% 股權，由此進入半導體晶圓檢查設備領域。其他收益標的或公 司包括：上海

4、睿勵（中微公司擬入股） 、上海睿勵（中微公司擬入股） 、中科飛測等。中科飛測等。 風險提示風險提示：1）半導體設備行業波動；2）相關企業研發進度 低于預期。 評級及分析師信息 行業評級： 推薦 行業走勢圖 分析師：劉菁分析師：劉菁 郵箱： SAC NO：S1120519110001 分析師：俞能飛分析師：俞能飛 郵箱： SAC NO：S1120519120002 聯系人：田仁秀聯系人：田仁秀 郵箱： 聯系人：李思揚聯系人：李思揚 郵箱： 盈利預測與估值盈利預測與估值 重點公司 股票股票 股票股票 收盤價收盤價 投資投資 E EPS(PS(元元) ) P P/E/E 代碼代碼 名稱名稱 （元）（

5、元） 評級評級 20201818A A 2012019 9E E 20202020E E 20202121E E 20201818A A 2012019 9E E 20202020E E 20202121E E 603283 賽騰股份 54.78 買入 0.71 0.85 1.24 1.67 77.15 64.45 44.18 32.80 資料來源：資料來源：WindWind，華西證券研究所，華西證券研究所 0% 6% 11% 17% 22% 28% 2019/022019/052019/082019/112020/02 專用設備滬深300 證券研究報告|行業深度研究報告 僅供機構投資者使用

6、Table_Date 2020 年 02 月 24 日 70561 證券研究報告|行業深度研究報告 2 正文目錄 1. 前道檢測設備 vs 測量設備 vs 后道測試設備 . 4 1.1. 半導體檢測設備的環節位置 . 4 1.2. 2020 年檢測全球約 43 億美元，國內約 11 億美元 . 5 2. 國內企業自主研發與并購并舉，立志解決卡脖子環節. 7 2.1. 賽騰股份收購日企 Optima 切入晶圓缺陷檢測設備 . 7 2.2. 上海睿勵/中微公司中微擬入股睿勵，強強聯合. 8 2.3. 中科飛測背靠中科院，強勢崛起，已進入國內大廠 . 11 3. 附錄：KLA檢測王者，占比過半 .

7、12 3.1. 半導體檢測設備王者 KLA 排名全球半導體設備企業第五. 12 3.2. 科磊是誰？全球半導體檢測設備王者 . 13 3.3. 科磊為何能占據半導體檢測設備的半壁江山？ . 14 4. 風險提示 . 19 圖目錄 圖 1 廣義“檢測”覆蓋了半導體整個設計、生產制造和封測環節 . 3 圖 2 半導體檢測 膜厚測量4% Nova膜厚測量2.60% 其他19% 證券研究報告|行業深度研究報告 14 表 10 半導體檢測設備領域，科磊半導體占據半壁江山 公司公司 總部所在國總部所在國 主要產品領域主要產品領域 20162016 年市場占有率年市場占有率 KLA-Tencor 美國 量檢

8、測 52.10% Applied Material 美國 電子束檢測 11.80% HITACHI 日本 量測 10.70% Nanometrics 美國 量測 3.90% Hermes Microvision 中國臺灣 電子束檢測 3.10% Nova 以色列 量測 2.60% 其他 15.80% 資料來源：Gartner，華西證券研究所 科磊半導體 KLA-Tencor 于 1976 年成立于美國加州硅谷，是全球光學檢測量測之 王，產品線豐富，為半導體、數據存儲、LED 等納米電子產業提供工藝控制和良率管 理產品，其產品、軟件和服務能夠滿足客戶在整個生產制造過程中，從研發到最終量 產的檢測

9、與量測需求，具體產品應用包括晶片制造、晶圓制造、光罩制造、互補式金 屬氧化物半導體(CMOS)和圖像感應器制造、太陽能制造、LED 制造，資料儲存媒體/ 讀寫頭制造、微電子機械系統制造及通用/實驗室應用等。公司主要客戶包括 Intel,tsmc,SMIC 等, 銷售及服務網絡遍及美洲、歐洲及亞洲。 3.3.3.3.科磊科磊為何能占據半導體檢測設備的半壁江山？為何能占據半導體檢測設備的半壁江山？ 1 1、起步起步：抓住行業痛點，推出計算機視覺，大幅提高效率：抓住行業痛點，推出計算機視覺，大幅提高效率股價表現：增收股價表現：增收 不增利，股價表現不佳不增利，股價表現不佳 早起由于制造工藝不成熟，半

10、導體生產制造的良率通常會低于 50%，生產過程中 的檢測速度慢、誤檢率高，導致早起半導體器件的價格昂貴，而且隨著半導體不斷小 型化、復雜化，相關機器檢測的需求不斷提升。 在此背景下，Ken Levy 和 Bob Anderson 在 1976 年創立了 KLA Instruments 一家計算機視覺公司，利用光學技術與軟件算法相結合取代工人和低端輔助工具， 1978 年推出第一個產品 KLA RAPID 100，為確保高芯片良率提供了重要的第一步，并 將光掩膜檢測所需的時間從 8 小時減少到 15 分鐘、可以提供比以前更徹底的檢測， 產品一經推出，就獲得了產業的好評。 證券研究報告|行業深度研

11、究報告 15 圖 7 KLA 第一款產品 KLA RAPID 100，大幅提高檢測效率、獲得產業好評 資料來源：芯思想，華西證券研究所 1984 年公司推出第二個產品 KLA WISARD 2000 系列，是一個自動化晶圓檢測系 統，可以檢測晶圓缺陷和電路錯誤，同樣獲得市場的高度認可。 KLA RAPID 100 與 KLA WISARD 2000 系列均屬于前道檢量測設備，KLA 在 1980 年 代末推出了自動測試設備，包括晶圓探測系統和微光顯微鏡等，前者用于在切割和封 裝之前對完成的芯片進行電氣測試；后者用于發現芯片各層之間的電氣“泄漏”。 到 1990 年 WISARD、RAPID 和

12、自動測試設備大約各占總收入的三分之一，成為公司的 三大支柱產品，從而奠定了 KLA 在檢測領域的領先地位。在此階段，KLA 收入在 1986-1990 年分別為 0.825、0.88、1.13、1.61 億美元，但同期利潤并未實現大幅增 長，公司股價處于橫盤過程。 2 2、1 1990990- -19971997 產品升級、從離線到在線產品升級、從離線到在線公司股價公司股價 1010 年年 5 50 0 倍之旅倍之旅 1990 年代初期開始，美國本土半導體產業開始復蘇，半導體產業越發精細化， 對檢測設備的性能要求進一步提高，包括檢測精度、速度、自動化程度等等，KLA 順 應行業發展趨勢產品不斷

13、升級，最重要的變化是將原來低效率的離線檢測產品（需較 長時間等待檢測結果）發展到更加快速的在線檢測產品（可以實時提供檢測結果） ： 1）1990 年 10 月，KLA 推出第二代晶圓檢測系統 WISARD 2100 系列，缺陷檢測的 靈敏度更高，更為重要的是 WISARD 2100 系列能夠提供在線檢測，實時提供檢測結果 而不用長時間等待、運行速度比第一代的 WISARD 2000 系列快 100 倍以上。 2）1992 年 KLA 推出在線光罩檢測系統 RAPID 300 系列KLA 331，可以提供 當時世界上最高的檢測靈敏度，至 1993 年 KLA 在全球范圍內交付了 700 套 RA

14、PID 系 統。 3）KLA 還改進了 KLA 5000 系列，用于提高集成電路的良率和性能，另外 KLA 還 推出新的電子束成像系統，靈敏度更高、測量能力更強。 證券研究報告|行業深度研究報告 16 與此同時公司改組了管理層，聘請了 Kenneth L. Schroeder 聘任 CEO，1992 年 Schroeder 將 KLA 重組為五個運營部門：WRING（包括 WISARD 和 RAPID 部門） 、自動 測試系統部門、Watcher 部門（包含利用先進光學字符識別技術的新圖像處理系統） 、 計量部門和 SEMSpec 部門；并成立了客戶服務部門，放棄了微光顯微鏡業務部門。 在公司

15、不斷推出新產品、管理層積極進取的情況下，伴隨半導體產業的快速發展， KLA 規模不斷提高、繼續保持全球領先地位。 圖 8 1990-1997 年公司收入規模實現跨越式發展（百萬美元） 資料來源：Wind，華西證券研究所 圖 9 1990-1997 年公司股價漲幅近 50 倍（元） 資料來源：Wind，華西證券研究所 3 3、1 1997997- -2 2008008 年年密集并購期，股價橫盤密集并購期，股價橫盤 1997 年開始公司開始進入密集并購期，1997 年 5 月以 13 億美元一對一的股票互 換合并 Tencor Instruments, Inc.，新公司命名為 KLA-Tencor

16、 Corp.二者是同年成 0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1993年1994年1995年1996年1997年 167.2 243.7 442.4 1094.5 1031.8 7.0 30.2 58.6 196.6 105.4 總營業收入凈利潤 0 5 10 15 20 25 科磊半導體收盤價(元) 證券研究報告|行業深度研究報告 17 立且均生產半導體檢測設備，區別在于 KLA 專注于缺陷檢測解決方案，而 Tencor 則 專注于量測解決方案，二者的合并可以為客戶提供完整的半導體良率產品和服務。此 后 KLA 便進入了快速并購周期，快速獲得大

17、量先進技術，而且不僅局限于檢量測領域， 公司產品線和服務得以大幅延伸。 圖 10 1998-2008 年公司收入規模有所波動（百萬美元） 資料來源：Wind，華西證券研究所 圖 11 1998-2008 年股價處于橫盤（元） 資料來源：Wind，華西證券研究所 0.0 500.0 1000.0 1500.0 2000.0 2500.0 3000.0 1166.3 843.2 1498.8 2103.8 1637.3 1323.0 1496.7 2085.2 2070.6 2731.2 2521.7 134.1 39.2 253.8 66.7 216.2 137.2 243.7 466.7 38

18、0.5 528.1 359.1 總營業收入凈利潤 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1997-01-01 1997-07-01 1998-01-01 1998-07-01 1999-01-01 1999-07-01 2000-01-01 2000-07-01 2001-01-01 2001-07-01 2002-01-01 2002-07-01 2003-01-01 2003-07-01 2004-01-01 2004-07-01 2005-01-01 2005-07-01 2006-01-01 2006-07-01 2007-01-01 2007-07-01 2008

19、-01-01 2008-07-01 證券研究報告|行業深度研究報告 18 表 11 科磊半導體在發展過程中通過并購獲取大量先進技術 時間時間 公司公司 產品產品/ /業務業務 1998 Nanopro GmbH 芯片測量的先進干涉（interferometric）技術 1998 Amray 掃描電子顯微鏡 1998 VARS 半導體設備圖像存檔和檢索系統制造 1999 UniphaseS Ultrapointe 硅片缺陷分析工具 1999 Acme Systems，Inc. 產量分析軟件 2000 Object Space Inc.s Fab Solutions 2000 FINLE Tech

20、nologies, Inc. 行業標準光刻建模和分析軟件 2001 Phase Metrics 數據存儲行業檢驗/認證技術 2004 Candela Instruments 表面檢測系統 2004 Inspex, Inc. 晶圓檢測系統業務 2006 ADE Corp. 硅晶圓檢測設備 2007 OnWafer Technologies 等離子刻蝕產品 2007 SensArray 即時溫度量測技術 2007 Therma-Wave 計量設備服務 2008 ICOS Vision Systems Corporation NV 封裝和互連檢測解決方案 2008 Vistec Semiconduc

21、tor Systemss MIE 微電子檢測設備 2010 Ambios Technology 光學輪廓儀 2014 Luminescent Technologies 發光器 2017 Zeta Technologies 2018 Keysight Technologiess Nano Indenter 力學測試系統產品線 資料來源：芯思想，華西證券研究所 隨著半導體制程的工藝越來越復雜、晶圓廠的投資成本越來越大，因此對工藝控 制水平提出了非常高的要求，因為一旦出錯代價將會非常大，這也為半導體檢測設備 企業帶來了更大的機遇。 KLA 作為全球半導體檢測領域的龍頭，能夠為客戶在研發階段、試生產階

22、段和量 產階段都能夠提供相關產品和服務，幫助客戶實現利潤最大化。 表 12 KLA 可以在研發、試產和量產階段均提供管控服務 生產階段生產階段 KLAKLA 可以提供的管可以提供的管控控服務服務 制程研發階段 制程管控首先需要了解制程需求，因為在新技術引進時會遇到很多新的挑戰、缺陷和困難，KLA- Tencor 檢測和量測的貢獻就是幫助盡早發現和解決問題，幫助客戶找出制程的缺陷和差距。 新品試產階段 制程管控的作用是幫助發現和解決良率問題，加快工藝開發和量產速度。 規模量產階段 制程管控則可以幫助客戶穩定良率，改善制程的可預測性，避免產線出現異常問題。 資料來源：芯思想，華西證券研究所 4 4

23、、2 2008008 年至今深耕中國大陸與中國臺灣市場，股價再次騰飛年至今深耕中國大陸與中國臺灣市場，股價再次騰飛 進入 21 世紀，中國的半導體產業規模不斷擴大、在全球占比也進一步提高， KLA-Tencor 準確的判斷出中國市場的崛起，1999 年便在中國設立了第一個分公司， 目前在在北京、上海、南京、西安、武漢、天津、深圳、大連、廈門、無錫設立了 10 處辦公室，可以快速響應國內客戶的需求。 2008 年至今中國半導體產業快速增長，KLA 來自中國大陸及臺灣地區的收入規模 得到大幅提高，至 2019 年 KLA 來自中國大陸的收入為 12.16 億美元，占比達到 26.6%，比重較上年提

24、高了 10.7 個百分點，占比近年連續快速提高；2019 年來自中 證券研究報告|行業深度研究報告 19 國臺灣的收入為 11.06 億美元，占比為 24.2%；也即 2019 年 KLA 來自中國大陸與中 國臺灣的收入占比超過一半。 圖 12 2009-2019 年 KLA 收入及利潤在波動中成長（百萬美元） 資料來源：公司公告，華西證券研究所 圖 13 深耕中國市場，KLA 股價再次騰飛（元） 資料來源：Wind，華西證券研究所 4.4.風險提示風險提示 1520.2 1820.8 3175.2 3171.9 2842.8 2929.4 2814.0 2984.5 3480.0 4036.

25、7 4568.9 (523.4) 212.3 794.5 756.0 543.1 582.8 366.2 704.4 926.1 802.3 1175.6 (1000.0) 0.0 1000.0 2000.0 3000.0 4000.0 5000.0 總營業收入凈利潤 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 科磊半導體收盤價(元) 證券研究報告|行業深度研究報告 20 1）半導體設備行業波動：半導體行業與宏觀經濟聯系緊密，如宏觀經濟波動過 大或者半導體行業的周期性調整會帶來半導體設備行業的波動。 2）相關企業研發進度低于預期：目前國內半導體設備企業技術與國外

26、仍有較大 差距，如相關企業研發進度低于預期則會影響企業的訂單獲取。 證券研究報告|行業深度研究報告 21 Table_AuthorTable_AuthorInfoInfo 分析師與研究助理簡介分析師與研究助理簡介 劉菁：八年實業工作經驗，其中兩年研發，三年銷售，三年管理，涉足新能源汽車、光伏及機器 人行業。五年券商工作經驗，其中2015年新財富評選中小盤第一名核心成員，2016年水晶球評選 機械行業第一名，2017年水晶球評選30金股第一名。2019年東方財富年度百強（全市場第18名） 分析師。 俞能飛：廈門大學經濟學碩士，從業5年，曾在國泰君安證券、中投證券等研究所擔任分析師， 作為團隊核心

27、成員獲得2016年水晶球機械行業第一名，2017年新財富、水晶球等中小市值第一 名。目前專注于半導體設備、自動化、汽車電子、機器人、工程機械等細分行業深度覆蓋。 田仁秀：畢業于上海交通大學，工學碩士，能源動力方向；專注于高端制造研究，重點覆蓋光伏 設備、鋰電設備、激光、油服板塊。 李思揚：美國東北大學金融學碩士，2019年加入華西證券，CFA三級已通過。 分析師承諾分析師承諾 作者具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格或相當的專業勝任能力，保證報告所采 用的數據均來自合規渠道，分析邏輯基于作者的職業理解，通過合理判斷并得出結論，力求客觀、 公正，結論不受任何第三方的授意、影響，特此聲明。

28、 評級說明評級說明 公司評級標準公司評級標準 投資投資 評級評級 說明說明 以報告發布日后的 6 個 月內公司股價相對上證 指數的漲跌幅為基準。 買入 分析師預測在此期間股價相對強于上證指數達到或超過 15% 增持 分析師預測在此期間股價相對強于上證指數在 5%15%之間 中性 分析師預測在此期間股價相對上證指數在-5%5%之間 減持 分析師預測在此期間股價相對弱于上證指數 5%15%之間 賣出 分析師預測在此期間股價相對弱于上證指數達到或超過 15% 行業評級標準行業評級標準 以報告發布日后的 6 個 月內行業指數的漲跌幅 為基準。 推薦 分析師預測在此期間行業指數相對強于上證指數達到或超過

29、 10% 中性 分析師預測在此期間行業指數相對上證指數在-10%10%之間 回避 分析師預測在此期間行業指數相對弱于上證指數達到或超過 10% 華西證券研究所：華西證券研究所： 地址：北京市西城區太平橋大街豐匯園 11 號豐匯時代大廈南座 5 層 網址： 證券研究報告|行業深度研究報告 22 華西證券免責聲明華西證券免責聲明 華西證券股份有限公司（以下簡稱“本公司” ）具備證券投資咨詢業務資格。本報告僅供本公 司簽約客戶使用。本公司不會因接收人收到或者經由其他渠道轉發收到本報告而直接視其為本公司 客戶。 本報告基于本公司研究所及其研究人員認為的已經公開的資料或者研究人員的實地調研資料， 但本公

30、司對該等信息的準確性、完整性或可靠性不作任何保證。本報告所載資料、意見以及推測僅 于本報告發布當日的判斷，且這種判斷受到研究方法、研究依據等多方面的制約。在不同時期，本 公司可發出與本報告所載資料、意見及預測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息始終保持 在最新狀態。同時，本公司對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改，投資者需自行關 注相應更新或修改。 在任何情況下，本報告僅提供給簽約客戶參考使用，任何信息或所表述的意見絕不構成對任何 人的投資建議。市場有風險，投資需謹慎。投資者不應將本報告視為做出投資決策的惟一參考因素， 亦不應認為本報告可以取代自己的判斷。在任何情況下，本報告均未

31、考慮到個別客戶的特殊投資目 標、財務狀況或需求，不能作為客戶進行客戶買賣、認購證券或者其他金融工具的保證或邀請。在 任何情況下，本公司、本公司員工或者其他關聯方均不承諾投資者一定獲利，不與投資者分享投資 收益，也不對任何人因使用本報告而導致的任何可能損失負有任何責任。投資者因使用本公司研究 報告做出的任何投資決策均是獨立行為，與本公司、本公司員工及其他關聯方無關。 本公司建立起信息隔離墻制度、跨墻制度來規范管理跨部門、跨關聯機構之間的信息流動。務 請投資者注意，在法律許可的前提下，本公司及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發 行的證券或期權并進行證券或期權交易，也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務顧問 或者金融產品等相關服務。在法律許可的前提下，本公司的董事、高級職員或員工可能擔任本報告 所提到的公司的董事。 所有報告版權均歸本公司所有。未經本公司事先書面授權，任何機構或個人不得以任何形式復 制、轉發或公開傳播本報告的全部或部分內容，如需引用、刊發或轉載本報告，需注明出處為華西 證券研究所，且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。