主要观点
半导体检测设备国产化提速。目前全球半导体产业正向中国大陆加速转移，中国成为全球最大的集成电路生产和消费国。我国是全球半导体设备最大的市场，但国产化率较低。国内下游晶圆厂商基于自身供应链考量，积极扶持上游本土半导体设备厂商发展，加大对国产设备的采购和支持。量/检测环节是半导体设备领域最有希望实现较高国产化率的环节之一。中国大陆半导体检测与量测设备的市场处于高速发展期。2019-2022年，中国大陆半导体检测与量测设备市场规模分别为16.9、21、29.6和40.2亿元，同比增速为32.5%、24.3%、41%和35.9%，维持较高的双位数增长。
全球碳化硅晶圆缺陷检测市场份额高度集中。碳化硅（SiC）晶圆缺陷检测设备利用先进成像技术来识别和表征晶圆表面的颗粒、划痕、凹坑、裂纹等其他可能影响电子设备性能和可靠性的缺陷，从而减少良率损失并提高SiC晶圆及其制造设备的整体质量。QYResearch 预计，2030年全球SiC晶圆缺陷检测系统市场规模将达到28.1亿美元，未来几年年复合增长率CAGR为20.1%。从全球市场份额来看，SiC晶圆缺陷检测系统生产商主要包括科磊、Lasertec、昂坤视觉、布鲁克、伟信科技、TASMIT, Inc.(Toray Engineering)、中电科风华等。2022年，全球前十强厂商占有大约99.0%的市场份额。
山西省第三代半导体产业发展稳步推进。山西省大力实施“链长制”，通过延链补链强链推动重点产业发展。目前，山西省第三代半导体产业链链主为中国电子科技集团公司第二研究所、山西烁科晶体、山西高科华杰光电科技有限公司（第二批）；链核企业为山西省中电科新能源技术有限公司、山西高科华兴电子科技有限公司。国家第三代半导体技术创新中心(山西)于2023年11月主体封顶。中电科风华信息装备股份有限公司聚焦半导体产业高端装备国产化，拥有自主知识产权200余项，获得省部级科技进步奖15项。公司拥有多个碳化硅晶圆检测设备产品，满足多尺寸SiC晶圆的生产检测与良率提升的需求，技术水平达到国际先进，具备整机量产能力和工程化应用水平，目前已获得了多家行业头部客户的批量应用和广泛认可。
风险提示：下游需求放缓、国产化速度低于预期、市场竞争激烈。
【半导体检测行业概况】
半导体检测概念
近年来，在5G通信、汽车电子、人工智能、云计算和消费电子产品等终端市场需求快速增长的带动下，全球半导体产业产能扩张继续。根据Omdia预测，2021-2025年中芯国际、华虹、长江存储、华润微等本土主要晶圆制造厂商每年资本开支合计将继续维持在110-130亿美元，进一步推动上游半导体检测设备规模快速增长。同时，由于半导体的制造工艺逐渐地复杂，下游对半导体检测设备的要求越来越高。
半导体产业设备投资占总投资规模的比例达到60%以上，具有技术含量高、制造难度大、设备价值高等特点。其中，半导体检测贯穿IC设计、生产过程的核心环节。根据使用的环节以及检测项目的不同，大致可分为前道检测和后道检测。其中，前道检测为质量检测，主要用于晶圆加工环节，晶圆制造阶段中的检测，设备包括测量类设备和缺陷检测类设备两种。其中，测量设备包括盖膜厚测量、关键尺寸扫描电子显微镜、光学关键尺寸测量设备、套刻误差测量等，缺陷检测设备包含有图形晶圆检测设备、无图形晶圆检测设备、电子束检测设备以及宏观缺陷检测设备。晶圆检测阶段处于封装测试的前端，下游的主要客户为封装测试企业。在碳化硅晶体生长、化学气相沉积等过程当中，晶体缺陷的产生会导致最后的器件性能受到很大的影响。因此，晶圆检测是半导体制造领域的重要环节。后道测试根据功能的不同包括分选机、测试机、探针台，主要是用在晶圆加工之后、封装测试环节内，目的是检查芯片的性能是否符合要求，属于电性能检测。
图1：半导体检测设备分类
资料来源：晶圆检测设备产业的现状、挑战与发展趋势研究_彭荣超，山西证券研究所 半导体检测和量测是保证产品良率和成本管理的重要环节，检测和量测技术的稳定性与先进性至关重要。半导体新设备往往需要经过下游客户较长时间的技术验证。根据VLSI Research的统计，2020年半导体检测和量测设备市场中，检测设备占比为62.6%，量测设备占比为33.5%。
表1：2020年半导体检测和量测设备市场各类设备占比（%）
数据来源：VLSI Research，QY Research，中科飞测招股说明书，山西证券研究所半导体检测设备国产化提速
我国是全球半导体设备最大的市场，但国产化率较低。SEMI公布的数据显示，2023年全球半导体设备销售额为1,062.5亿美元，受国际经济变动和行业周期性等方面影响同比下降1.3%，但半导体设备的产能扩张仍在继续。
目前全球半导体产业正向中国大陆加速转移，中国成为全球最大的集成电路生产和消费国。SEMI数据统计，2023年中国大陆晶圆产能同比增长12%，中国大陆晶圆厂的产能增速居全球之首。受益于国内晶圆厂的产能持续扩张，中国大陆的半导体设备行业正处于快速发展期，2023年度中国大陆地区半导体设备销售额达到366.6亿美元，同比增长29.7%。
图2：全球&中国大陆半导体设备市场规模（亿美元）及增速（%）
资料来源：中科飞测2023年年度报告，SEMI，山西证券研究所根据VLSI数据统计，2023年全球半导体检测和量测设备市场规模达到128.3亿美元，在全球半导体制造设备占比中半导体检测和量测设备占比约13%，仅次于刻蚀设备、薄膜沉积设备和光刻设备。全球范围内半导体检测和测量设备生产商主要包括KLA Corporation、Applied Materials、Hitachi High-Technologies、ASML等。2023年，全球前五大厂商占有大约76.0%的市场份额。
图3：全球半导体检测和测量设备公司
资料来源：QYResearch，山西证券研究所 量/检测环节是半导体设备领域最有希望实现较高国产化率的环节之一。根据国务院发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》，2030年国内集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批企业进入国际第一梯队。国内下游晶圆厂商基于自身供应链考量，积极扶持上游本土半导体设备厂商发展，加大对国产设备的采购和支持。虽然，目前量/检测国产化率处于个位数，但未来国产替代空间大。
近年来，中国大陆半导体检测与量测设备的市场处于高速发展期。2019-2022年，中国大陆半导体检测与量测设备市场规模分别为16.9、21、29.6和40.2亿元，同比增速为32.5%、24.3%、41%和35.9%，维持较高的双位数增长，预计2023年将进一步增长。
图4：中国大陆半导体量/测设备市场规模（亿美元）及增速（%）
资料来源：中科飞测2023年年度报告，SEMI，山西证券研究所【受益于下游需求，碳化硅检测设备发展迎来加速】
碳化硅在下游应用领域不断扩展
SiC产业链分为上中下游三个环节，上游衬底和外延生长，中游设计制造、下游应用环节主要是功率电子市场。碳化硅器件相较传统硅基器件具备耐高压、低损耗和高频三大优势，广泛应用于新能源汽车、光伏逆变、轨道交通、5G通讯等领域。据Yole预计，碳化硅功率器件市场将从2022年的18亿美金增长到2028年的89亿美金，年复合增长率为31%，其中新能源车贡献超85%。碳化硅在光伏领域的应用也逐渐成熟。碳化硅器件可帮助有效提高光伏发电转换效率，降低能量损耗，提升设备循环寿命。
近年，中国在新能源汽车和光伏领域取得了显著成就。2023年，全球新能源车销量达到1,428万辆，其中，中国新能源汽车销量高达887万辆，占全球市场份额的62.1%。2023年，中国光伏装机量超过216.9GW，占全球总量的62.8%，中国已成为全球SiC项目投资和建设最活跃的国家之一，碳化硅设备厂商拥有更多让设备产品获得验证和试用的机会。
图5：碳化硅功率器件的应用领域
资料来源：天岳先进官方网站，山西证券研究所除传统硅基晶圆制造外，以碳化硅为代表的第三代半导体材料产业链也愈发成熟，扩大晶圆尺寸一直是半导体行业降本提效的最有效途径之一。相比6英寸，8英寸衬底具备更大的芯片利用面积及成本优势。Wolfspeed、意法半导体和英飞凌等海外头部厂商的8英寸衬底项目都已启动或在建设中；多家国内厂商也在积极推进8英寸碳化硅的开发工作。WSTS数据显示，碳化硅晶圆良率不断提升，预计从2022年的50%将提升到2026年的65%，碳化硅成本2022-2026年预计分别下降1%、3%、5%、10%、15%。预测2024年底国内碳化硅晶圆年产能将达到150万片。
图6：碳化硅成本预计下降幅度（%）
资料来源：WSTS数据，快克智能2023年年度报告，山西证券研究所全球碳化硅晶圆缺陷检测市场份额高度集中
碳化硅的特殊材料特性需要专用的WFE制造工具和生产线来处理功率碳化硅器件。功率碳化硅晶片/外延片和设备加工需要计量与检测（Metrology & Inspection，M&I）来检测表面和次表面缺陷。Yole预计M&I市场在2024-2029 年期间会产生57亿美元的累计收入。
图7：2021-2029碳化硅晶圆加工设备收入预测（百万美元）
资料来源：Yole，山西证券研究所SiC晶圆缺陷检测系统是用于半导体行业检测和分析碳化硅（SiC）晶圆缺陷的设备。缺陷检测系统利用先进成像技术来识别和表征晶圆表面的颗粒、划痕、凹坑、裂纹等其他可能影响电子设备性能和可靠性的缺陷，从而减少良率损失并提高SiC晶圆及其制造设备的整体质量。QYResearch 预计，2030年全球SiC晶圆缺陷检测系统市场规模将达到28.1亿美元，未来几年年复合增长率CAGR为20.1%。
从全球市场份额来看，SiC晶圆缺陷检测系统生产商主要包括科磊、Lasertec、昂坤视觉、布鲁克、伟信科技、TASMIT, Inc.(Toray Engineering)、中电科风华等。2022年，全球前十强厂商占有约99.0%的市场份额。
图8：全球碳化硅晶圆检测主要生产商
资料来源：QYResearch，山西证券研究所目前，国内检测/量测设备仍以海外为主，国产市占率在个位数。随着SiC功率市场加速扩大，相关上游产业的扩产放量也成为大势所趋。近年来，国产SiC设备从长晶炉、退火炉、切磨抛加工设备、外延炉到检测设备的国产化不断提速。
【山西省第三代半导体设备发展现状】
山西省第三代半导体产业发展稳步推进
近年来，山西省坚持把制造业振兴作为产业转型的主攻方向，大力实施“链长制”，通过延链补链强链推动重点产业发展，加快构建现代化产业体系。2023年，山西省首批十大重点产业链累计营收4751.7亿元，同比增速为22.3%，超额完成全年营收目标。光伏、风电装备、特钢材料等8条产业链实现两位数以上高速增长。目前，山西省第三代半导体产业链链主为中国电子科技集团公司第二研究所、山西烁科晶体、山西高科华杰光电科技有限公司（第二批）；链核企业为山西省中电科新能源技术有限公司、山西高科华兴电子科技有限公司。
国家第三代半导体技术创新中心(山西)位于山西综改示范区潇河新兴产业园区，包括东区占地203亩的三代半导体技术创新中心试验验证线及配套项目，西区占地312亩的微电子智能制造产业基地项目，计划总投资12.7亿元，分两期建设。一期项目建成后，具备年产600台/套智能制造装备、24000片/年陶瓷基板和电路模块的能力，建成6英寸宽禁带半导体制造装备工艺验证平台和共性技术研发平台。该中心于2023年11月主体封顶。
2024年1-5月，山西省半导体设备累计进口405台，累计增速13400%；累计金额为1226万美元，累计增速470.2%，设备均价为3.02万美元。5月单月设备进口401台，进口金额1122万美元。
图9：山西省半导体设备累计进口数量（台）及累计增速（%）
资料来源：太原海关，山西证券研究所 图10：山西省半导体设备进口累计金额（万美元）及增速（%）
资料来源：太原海关，山西证券研究所中电科风华是国内重要的SiC检测设备生产商
中电科风华信息装备股份有限公司成立于1998年，注册地山西转型综合改革示范区，是首批国家级创新型企业，国家级“专精特新”小巨人企业，国家第三代半导体技术创新中心（山西）共建单位。公司总部在山西太原，设有上海分公司、深圳分公司，有调试厂房24200㎡，机加车间4300㎡。公司研发中心占地18500㎡，研发人员占比超过60%，每年研发投入占比超过10%。公司与浙江大学、之江实验室、海康机器人开展产学研用深入合作，在半导体、高端装备、电子信息等领域承担了30余项国家级、省部级科技创新项目。
图11：中电科风华信息装备股份有限公司股权结构
资料来源：wind，山西证券研究所公司聚焦半导体产业高端装备国产化，拥有自主知识产权200余项，获得省部级科技进步奖15项。公司产品布局分为半导体显示、半导体检测、光伏新能源、汽车电子、微电子等五大专用生产设备板块。
图12：中电科风华产品布局
资料来源：中电科风华信息装备股份有限公司官网，山西证券研究所中电科风华拥有多个碳化硅晶圆检测设备产品。国内在晶圆缺陷检测的实力相对薄弱，长期以来依赖国外进口。中电科风华公司制造的SiC晶圆缺陷检测设备采用基于深度学习的自动缺陷检测算法，晶圆检测与数据分析能够并行处理，满足多尺寸SiC晶圆的生产检测与良率提升的需求，产品具有低噪声和高分辨率成像等优势，技术水平达到国际先进，具备整机量产能力和工程化应用水平，目前已获得了多家行业头部客户的批量应用和广泛认可。
表2：中电科风华碳化硅晶圆检测设备
数据来源：中电科风华信息装备股份有限公司官网，山西证券研究所风险提示：下游需求放缓、国产化速度低于预期、市场竞争激烈。
报告标题：山西省第三代半导体产业链：山西省碳化硅晶圆检测设备具有较强竞争优势
分析师：石晋
执业登记编码：S0760514050003
电话：0351-8686645
报告发布日期：2024年7月31日
本人已在中国证券业协会登记为证券分析师，本人承诺，以勤勉的职业态度，独立、客观地出具本报告。本人对证券研究报告的内容和观点负责，保证信息来源合法合规，研究方法专业审慎，分析结论具有合理依据。本报告清晰准确地反映本人的研究观点。本人不曾因，不因，也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点直接或间接受到任何形式的补偿。本人承诺不利用自己的身份、地位或执业过程中所掌握的信息为自己或他人谋取私利。
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