半导体检测与量测报告：集成电路良率控制关键（22页）

行业报告下载 2023年01月10日 07:31 管理员

从技术路线原理上看，检测和量测主要包括光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术，其中光学检测技术空间占比较大。三种技术的差异主要体现在检测精度、检测速度及应用场景上。结合三类技术路线的特点，应用光学检测技术的设备可以相对较好实现高精度和高速度的均衡，并且能够满足其他技术所不能实现的功能，如三维形貌测量、光刻套刻测量和多层膜厚测量等应用。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%，可以看出应用光学检测技术的设备在占比方面具有领先优势。未来检测和量测设备的技术提升主要体现在三个方面：提高光学检测技术分辨率、加强大数据检测算法和软件的自主研发、提升设备检测速度和吞吐量。分辨率：随着DUV、EUV光刻技术的不断发展，集成电路工艺节点的不断升级，市场对检测技术的空间分辨精度也提出了更高的要求。未来设备制造厂商必须使用更短波长的光源以及更大数值孔径的光学系统，才能进一步提高光学分辨率。软件与算法：在达到或接近光学系统极限分辨率的情况下，光学检测技术在依靠解析晶圆的图像来捕捉其缺陷的基础之上，还需要结合深度的图像信号处理软件和算法，在有限的信噪比图像中寻找微弱的异常信号。然而目前市场上并没有可以直接使用的软件，因此业内企业均需在自己的检测和量测设备上自行研制开发算法和软件。

吞吐量：半导体质量控制设备是晶圆厂的主要投资支出之一，因此设备的性价比是其选购时的重要考虑因素。质量控制设备检测速度和吞吐量的提升将有效降低晶圆检测成本，从而实现降本增效。受益于半导体行业红利，全球半导体设备整体市场持续增长。根据SEMI数据，2020年全球半导体设备市场规模为712亿美元，2021年为1026亿美元，同比增长44.10%，SEMI预测2022年将增长至1175亿美元，2023年将持续扩张到1208亿美元。中国半导体设备市场快速增长，设备进口额占比仍较大。2016-2021年中国大陆半导体设备市场规模复合增速为35.6%，设备进口额复合增速为29.8%。2021年中国半导体设备市场为296亿美元，同比增速为58.12%，第二次成为全球半导体设备的最大市场。其中进口占比呈降低趋势，但仍然过半，国内半导体生产所用设备对进口依赖较大。前道量测设备对保证晶圆良率至关重要，全球检测和量测设备市场预计于2022年达92亿美元。根据VLSI Research的统计，2016年至2020年全球半导体检测与量测设备市场规模的年均复合增长率为12.6%，预计2022年全球半导体检测与量测设备市场规模将超90亿美元。细分设备市场：检测设备占比62.6%，量测设备占比33.5%。2020年全球前道量测设备销售总额为76.5亿美元，其中检测设备占比为62.6%，量测设备占比为33.5%。根据产品类型，检测设备可细分为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；量测设备可细分为三维形貌量测设备、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。其中纳米图形晶圆缺陷检测设备投资额最高，占量测市场近四分之一的比重。