拓尔思|电子行业报告：芯片良率的重要保障，量检测设备国产替代潜力大( 五 ) 大数据|市场规模|交易

探针台主要应用于半导体行业、光电行业、集成电路以及封装的测试。广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。探针台的核心在于真空XYZ 工作台控制系统，工作过程中通过PC和控制器调整工作台位置和探针位置，使得探针对准每个芯片（Die）的Pad ，完成电性能的测试。该系统对于控制速度和精度均有较高要求，例如摄像头采用CCD相机、工作台移动采用摩尔光栅闭环控制，以保证微米级控制精度。此外，为保证测试环境的稳定和低干扰度，对探针台的光衰减、光谱噪声、电流噪声等都有相当高的要求，对于某些特殊芯片如RF等有特殊要求。而真空腔、工作台、承片台的加工等也有一定难度，这一同构成了探针台的设计和制造壁垒。

2.半导体前道量测设备：市场规模达114亿美元，美国KLA垄断市场
2.1.半导体前道量检测设备市场超百亿美元
根据SEMI的统计， 2020 年全球半导体设备市场规模约712 亿美元，同比增长19.2% ，其中前中道晶圆制造设备613 亿美元，占比86.1%；后道封装测试设备市场规模约为98.6亿美元，占比约14% ，在所有地区均显示强劲增长，其中封装设备38.5 亿美元，后道测试设备60.1 亿美元。
受消费电子、PC 等下游景气度提升和5G、AI、云计算等新应用拓展，全球半导体需求整体向好，半导体厂商资本开支进入新一轮上升周期，半导体设备市场规模随之提升， 2021年全球半导体设备市场销售额达1026亿美元，同比增长44.1% ，其中前道晶圆制造设备880亿美元，后道测试设备78亿美元，后道封装设备70亿美元。
分地区来看， 2021年中国大陆半导体设备市场达296亿美元，同比增长58% ，占全球市场比29% ，第二次成为全球最大半导体设备销售市场，近年来全球半导体产业链呈向中国大陆转移趋势，中国半导体设备市场国产替代进程明显。

2021年前道量测设备市场规模114亿美元。在前道的晶圆制造设备中，市场投资占比最高的是薄膜沉积设备和刻蚀设备分别为28%和22% ，其次是光刻设备占比约为20% ，累计合计市场规模占比近70%；除此之外工艺过程量检测设备也是质量监测的关键，占前中道投资比重约13%；其他设备占比相对较小。结合此前SEMI给出的2021年前道晶圆制造设备市场880亿美元的数据，按此比例测算，半导体前道量测设备2021年市场规模达到114亿美元。从国内来看，如果按照2021年半导体设备国内占全球29%的比例来测算，中国大陆半导体前道量测设备市场规模为33亿美元。

前道量测设备进一步细分为量测设备、缺陷检测设备以及过程控制软件，据VLSI Research数据，缺陷检测设备占前道检测设备市场规模比例最大，超一半以上达到62.6%；量测设备占前道检测设备的33.5%；过程控制软件占前道检测设备的3.9% 。
进一步按产品细分，根据智研咨询数据，价值量占比方面膜厚测量占比12%、OCD-SEM测量占比10% ， CD-SEM占比11%、套刻误差测量占比9%；缺陷检测中有图形晶圆检测占比32%、无图形晶圆检测占比5%、电子束检测占比12%、宏观缺陷检测占比6% 。

2.2.前道量测技术壁垒高，美国KLA垄断市场
前道设备精密复杂、制造难度大，需要企业长时间的投入及技术积淀。量测设备涉及电学、光学、光声技术等多个技术领域，对设备制造企业的技术研发实力和跨领域技术资源整合能力有较高要求。国内设备厂商起步晚基础薄，国产设备仍有很大的突破空间。前道设备种类复杂，细分市场较多；其中膜厚量测技术门槛较低，集中度相对分散，为国内厂商进入检测设备的突破口。