量检测设备贯穿制造全程，
复杂工艺对良率追求持续推动行业发展
半导体检测设备主要用于制造过程中及加工后晶圆产品性能与缺陷的检测，贯穿半导体制造全过程。广义上根据测试环节刻分为前道量检测设备和后道封测设备。
前道量检测设备根据应用场景的不同，可分为量测和缺陷检测两类。1）量测设备主要用于透明薄膜厚度，膜应力、掺杂浓度、关键尺寸等物理参数的量测，对应椭偏仪、四探针、CD-SEM、OCD-SEM等设备；2）缺陷检测设备主要分为光学、电子束检测两类，其中光学检测应用最为广泛，主要用于晶圆表面缺陷，对应光学图形图片缺陷、以及无图形表面的检测。在前道设备中，量测设备、缺陷检测设备、以及过程控制软件价值占比分别为34%、55%、及11%。而在所有细分设备领域中，价值占比最高的三类设备分别为纳米图形晶圆缺陷检测设备、掩膜版缺陷检测及关键尺寸量测设备，在前道设备价值占比比分别为24.7%、11.3%和10.2%。
目前KLA科磊在大部分前道测试设备市场占据70%以上的市场份额（第二名日立Hitachi占比仅14%），部分领域如晶圆形貌检测领域市占率超80%。而复盘KLA的发展，我们看到企业一方面长期深根于量测领域，通过持续挖掘客户需求，获得产品know-how来拓展产品，另一方面公司通过不断收购细分子领域的隐形冠军有针对性的丰富产品结构。另外对比KLA同其他半导体设备巨头的毛利率及盈利水平（毛利率中枢常年保持在60%，远高于AMAT和LAM等其他国际设备巨头），可以看到量检测是半导体设备中技术附加值相对较高的环节，而优异的盈利水平也进一步推动KLA持续保持较高的研发投入。
未来量检测设备需要在灵敏度、准确性、稳定性和吞吐量等指标上进一步提升，以保证整条产线平稳连续的运行。我国量测设备企业起步基础薄弱，量检测设备因此也是前道国产化率最低环节之一，目前整体国产化率不足10%；以公开招标的华虹和积塔半导体为标本，2022年国产设备中标率约为8%。因前道量检测设备种类复杂，国产化需要先在特定领域深耕实现突围后，如技术门槛相对较低领域（如膜厚量测领）为突破口，再考虑横向和纵向的扩张。具体来看，我国中科飞测、上海精测、东方晶源等设备企业已陆续取得主流晶圆厂小批订单，实现逻辑、存储主流客户群体的导入。
量检测设备在半导体设备中价值占比仅次于薄膜沉积、光刻和刻蚀。从细分设备领域来看，纳米图形晶圆缺陷检测设备、掩模版缺陷检测设备、无图形缺陷检测设备、图形缺陷检测设备价值量占比分别达到24.7%、11.3%、9.7%和6.3%。受益于中国大陆晶圆厂逆周期扩产需求，我们预计2023年中国大陆量/检测设备市场规模将达到285亿元。
后道测试设备关注技术难度高细分测试领域，
我国厂商应借鉴海外巨头成长史
后道测试设备用于晶圆加工前的设计验证环节和晶圆加工的封测环节，属于电性能的检测。主要设备为测试机、探针台、及分选机。2021年全球后道测试设备全球市场规模约为74亿美元。后道设备市场目前被三大寡头垄断，日本Advantest、美国泰瑞达和科休Cohu 合计占比超 90%，而对于集成电路设计商的绑定是后道测试设备商壁垒之一。测试设备根据工艺流程可进一步分为CP晶圆测试（测试机和探针台），和FT成品测试（测试机和分选机），其中CP晶圆检测是指在晶圆完成后进行封装前，通过探针台和测试机的配合使用，对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试，而FT测试指芯片完成封装后，通过分选机和测试机的配合使用，对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试。以价值占比来看，测试机因在CP、FT两个环节皆有应用，占比最高达63.1%，分选机占17.4%、探针台占 15.2%。
测试机根据测试产品的不同刻分为SOC测试机、存储测试机和其他测试机等。目前爱德万在应用占比最大的 SOC 领域具备较大的优势。我国企业则在模拟、功率领域开始取得一定突破，我国目前模拟测试机国产化率已接近80%。但高技术壁垒的SOC与存储测试系统是我国厂商急需突破的领域，目前国内仅有长川科技实现了SoC测试机的量产出货，存储测试机尚待突破。
探针台主要负责晶圆的输送与定位，以不同功能可划分为高温、低温、RF等探针台，市场集中度较高。当下东京精密和东京电子占据七成以上的全球份额，深圳矽电是国内最大的探针台生产企业，此外长川科技和中电集团45所等也取得一定突破。探针台的主要难点在于：1）针对不同晶圆尺寸和材料定制不同晶圆搬运方案；2）不同温度下保证设备的长期绝对精度，涉及到材料学、热力学、制冷和控制多方面技术几点；3）工作腔区、精密平台和光学系统的严苛设计要求及跨学科融合能力。未来探针台将向着 1）多品种测试 2）微变形接触技术 3）非接触测量技术 等重点技术方向发展。
分选机主要用于芯片的测试接触、拣选和传送，目前平移式和转塔式占比最高。相比其他细分领域，竞争格局相对较为分散，主要企业包括科休、爱德万、台湾鸿劲等。当下国际巨头正积极围绕产业链寻求产业整合，持续完善公司产品及服务布局。2023年1月，爱德万宣布并购台湾PCB供应商兴普科技，进一步加速亚洲地区业务增速，而科休也在同时期宣布收购半导体测试分选机供应商MCT Worldwide，为现有产品线增加了薄膜框和激光打标设备。相比其他设备细分领域，目前我国分选机市场的国产化率较高，整体国产化率接近30%。
2.5D/3D等先进封装技术保持稳定增长，
新型封装技术带来新增材料及设备需求
半导体常用的封装设备包括减薄机、贴片机、引线键合机、划片机、塑封机、打标设备等。其中先进封装下增量的设备需求包括研磨设备（更薄晶圆）、切割设备、固晶设备（Die Bond要求更高）；新设备需求包括曝光机、回流焊等（凸块（bump）工艺）。TSV工艺增加新设备需求。
2022年全球半导体设备规模达1076亿美元，封装设备占比约7%，市场规模71亿美元。在各类封装设备中，固晶机价值占比最高，达31.6%，其次为划片机，占比27.6%。在固晶机领域，ASM和Besi为全球龙头企业，占据我国70%以上高端市场份额。固晶工艺主要要求固晶速度和固晶准确性，IC对放置精度要求高，而传感器、功率器件和LED器件对精度要求相对较低。我国厂商多以LED固晶切入，从LED拓展至半导体领域。
划片机是使用刀片或激光等方式高精度切割晶圆的装置，用于晶圆的划片、分割、或开槽等微细加工，目前业内的主要切割工艺为刀片切割和激光切割。刀片切割作为目前使用最广泛的切割工艺，应用于较厚晶圆切割，具备高效率、成本低以及寿命长等特点。而激光切割可避免对晶体硅表面造成损伤，其中chiplet技术切割芯粒最重要的就是激光划片机。
目前全球划片机市场由日本公司垄断，Disco为全球划片机设备龙头，份额占比高达70%。我国封测行业龙头长电科技所使用的划片机主要由Disco和东京精密两家提供。国内的划片机技术起步晚，国产化率约为5%，目前主要制造划片机企业包括了中电科45所、光力科技、沈阳和研科技等公司。我国企业需要改变本土客户长期以来对进口设备的依赖，制定个性化本土服务方案，以及进一步在精密封测装备、空气主轴、精密刀片等核心零部件上尽快实现国产替代。
在多种封装互联方式中，引线键合通过引线将芯片的接触电极与引线框架链接起来，因成本低、可靠性高等优势是封装技术的主力，同时也是目前半导体设备国产化率较低领域之一。引线键合设备的技术门槛高，对焊接设备的速度、精度和稳定性都有严格要求。目前我国焊线设备国产化率不足5%，K&S、ASMPT等国际厂商占据超过90%市场份额。
在“后摩尔时代”，行业从过去着力于晶圆制造技术节点的推进，逐渐转向封装技术的创新，通过先进封装技术提升芯片整体性能成为了集成电路行业技术发展趋势。根据Yole数据，2021年全球封装市场规模超770亿美元，其中先进封装规模占比约45%。目前在先进封装中，倒装占比最高，3D封装预计增长最快。先进封装未来有望进一步增加设备需求，如晶圆需要做的更薄而增加研磨设备，凸块工艺涉及到曝光、回流焊等新设备。
我国前道量检测设备以及后道封测设备已经基本完成了0~1的阶段，目前有望进入国产替代的快车道。部分还没有成熟技术积累的企业可以在各自差异化领域作为切入点，有一定研发与人才基础的企业需要尽快完成从泛半导体向核心集成电路领域相关设备的升级，进一步缩小与全球巨头的差距，在有条件的情况下可择时选择并购优秀的海外技术团队和企业，实现技术和产品的快速跃迁。
