半導體檢測設備是半導體設備的一個重要分支,占半導體設備比重在15%左右。半導體檢測從設計驗證到最終測試都不可或缺,貫穿整個半導體制造過程。按照電子系統(tǒng)故障檢測中的“十倍法則”,如果一個芯片中的故障沒有在芯片測試時發(fā)現(xiàn),則在電路板(PCB)級別發(fā)現(xiàn)故障的成本為芯片級別的十倍。
2019年半導體行業(yè)受存儲價格暴跌影響,全球半導體行業(yè)出現(xiàn)下滑。2019年全球半導體行業(yè)營收為4121億美元,與2018年相比大跌12.1%,這是自2001年以來的最大降幅。2019年全球半導體設備銷售額597.5億美元,較2018年的645.3億美元下降了7.41%。
2014-2019年全球半導體設備銷售情況
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從地區(qū)銷售情況來看,中國臺灣地區(qū)是2019年半導體設備的最大市場,銷售額增長了68%,達到171.2億美元,占比28.65%。中國大陸以134.5億美元的銷售額保持其第二大設備市場的地位。其次是韓國,為99.7億美元,受存儲市場大幅下滑影響,韓國2019年半導體設備銷售額下降了44%。盡管日本,歐洲和世界其他地區(qū)的新設備市場萎縮,但北美設備銷售額在2019年躍升了40%,達到81.5億美元,這是該地區(qū)連續(xù)第三年增長。
全球半導體設備地區(qū)銷售情況(單位:十億美元)
地區(qū) | 2019 | 2018 | 增速 |
中國臺灣 | 17.12 | 10.17 | 68% |
中國大陸 | 13.45 | 13.11 | 3% |
韓國 | 9.97 | 17.71 | -44% |
北美 | 8.15 | 5.83 | 40% |
日本 | 6.27 | 9.47 | -34% |
其他地區(qū) | 2.52 | 4.04 | -38% |
歐洲 | 2.27 | 4.22 | -46% |
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智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國半導體檢測儀器行業(yè)市場運行態(tài)勢及未來發(fā)展前景報告》數(shù)據(jù)顯示:預計2020年我國半導體設備將達1700億元,其中檢測設備占總設備17%(晶圓檢測9%,過程工藝控制8%),預計我國半導體檢測設備2020年規(guī)模在289億元。從檢測設備細分領域而言,量測設備和缺陷檢測設備是最主要的兩個領域,分為為117億元和144億元。
我國半導體設備投資額(億元)
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國內(nèi)半導體檢測設備環(huán)節(jié)市場(億元)
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工藝控制檢測設備即前道量測/檢測設備,在半導體制造工藝過程中,對晶圓進行測量和檢測,以保證在制造的過程中,關鍵的工藝參數(shù)滿足設計要求,從而提升芯片制造的良品率。
前道量測/檢測設備占晶圓制造設備比例達10%
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量測主要是對芯片的薄膜厚度、關鍵尺寸、套準精度等制成尺寸和膜應力、摻雜濃度等材料性質(zhì)進行測量,以確保其符合參數(shù)設計要求;缺陷檢測主要用于識別并定位產(chǎn)品表面存在的雜質(zhì)顆粒沾污、機械劃傷、晶圓圖案缺陷等問題。
半導體檢測設備主要環(huán)節(jié)設備(億元)
主要組成部分 | 細分設備 | 市場規(guī)模 |
量測設備 | 關鍵尺寸掃描電子顯微鏡 | 29.4 |
掩膜檢測設備 | 37.1 | |
掩膜測量設備 | 4.9 | |
鍍膜測量設備 | 10.5 | |
薄膜兩側設備 | 33.3 | |
光學測量設備 | 1.7 | |
缺陷檢測設備 | 無圖形晶圓檢測設備 | 15.2 |
有圖形晶圓光學檢測設備 | 91.4 | |
有圖形晶圓電子束檢測設備 | 11.9 | |
宏觀缺陷檢測設備 | 8.1 | |
缺陷檢查掃描電子顯微鏡 | 14.9 | |
光學缺陷檢查設備 | 2.6 | |
過程控制軟件 | 過程控制軟件 | 4.7 |
其他 | 其他 | 23.6 |
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檢測設備細分到每個領域差異極大,在上游硅片、光刻膠、電子氣體、超凈高純試劑、濺射靶材生產(chǎn)環(huán)節(jié)需大量的分析儀器,其中高端分析儀器比如質(zhì)譜儀、光譜儀、色譜儀是必備儀器。
各環(huán)節(jié)需用到的設備
領域 | 設備 |
硅片 | 原子力顯微鏡、X射線衍射儀、電子衍射法ED(反射高能電子衍射RHEED、低能電子衍射LEED)、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線能量色散譜EDS、顯微激光拉曼光譜儀、角分辨光電子能譜ARPES、電學性能表征、光致發(fā)光PL、電化學工作站、傅里葉變換紅外光譜儀、拉曼光譜儀、離子色譜儀、電子探針分析儀、熱重分析儀、X射線光電子能譜、俄歇電子能譜、臺階儀、透射光譜(紫外-可見光-近紅外分光光度計、雙光束紫外可見分光光度計)、熒光光譜、掃描探針顯微鏡、特斯拉儀 |
光刻膠 | 原子力顯微鏡、紫外光譜儀、紅外光譜儀、核磁共振儀、掃描電鏡、差示掃描量熱儀、熱重分析儀、元素分析儀液質(zhì)聯(lián)用LC-MS、納米壓痕儀、臺階儀 |
電子氣體 | 氣體轉子流量計、馬弗爐、氣相色譜、微水測定儀;天平、烘箱、pH計、水浴鍋 |
超凈高純試劑 | 氣相色譜、等離子質(zhì)譜ICP-MS、離子交換色譜法;顯微鏡法、庫爾特法、光阻擋法、激光光散射法;發(fā)射光譜法、原子吸收分光光度法、火焰發(fā)射光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、等離子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子質(zhì)譜法ICP-MS |
濺射靶材 | 金相分析、掃描電鏡、X射線衍射儀、顯微硬度計、ICP-MS、輝光放電質(zhì)譜法GDMS、四探針電阻儀、熱重分析儀、激光粒度儀、數(shù)字源表、臺階測試儀 |
拋光材料 | 掃描電鏡、透射電鏡、原子力顯微鏡、俄歇電子能譜儀、納米力學測試儀、X射線光電子能譜儀、摩擦力顯微鏡掃描探針顯微鏡、粒度分析儀;掃描探針、X射線形貌儀、離子質(zhì)譜儀、衍射分析技術、激光拉曼光譜儀、臺階儀、表面測試儀;三維表面輪廓儀(白光干涉儀)、粗糙度儀、精密測厚儀、金相顯微鏡 |
引線框架 | 數(shù)字式微歐計、顯微硬度計、電子拉伸機、金相顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡、能譜分析儀、萬能試驗機 |
封裝基板 | 流變儀、熱重分析儀、差示掃描量熱儀、熱機械分析儀、動態(tài)熱機械分析儀、萬能試驗機;X射線衍射儀、掃描電鏡、四探針測試儀、自制膜層結合強度測試儀 |
鍵合絲 | 掃描電鏡、X射線能譜儀EDS、X射線衍射儀、直流雙臂電阻電橋、萬能試驗機、顯微硬度計、金相顯微鏡、鍵合點拉力試驗所用檢測設備 |
包封材料 | 同步熱分析儀、X射線衍射儀、紅外光譜儀、透射電鏡、紫外-可見分光光度計、試驗機、元素分析儀、掃描電鏡能量散射光譜儀SEM-EDS、高溫熱機械分析儀、熒光光度計 |
芯片粘接材料 | 原子力顯微鏡、X射線光電子能譜、萬能試驗機、顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、動態(tài)熱機械分析儀、X射線衍射儀、熱重分析儀 |
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高端分析儀器在半導體領域應用
技術平臺 | 產(chǎn)品 | 應用領域 | 用途 |
無機質(zhì)譜 | ICP-MS | 硅片/靶材/拋光材料 | 測量材料純度、表面痕跡污染物 |
光刻膠 | 測量雜質(zhì)成分 | ||
高純試劑/化學品 | 試劑的雜質(zhì),質(zhì)量檢測 | ||
電子氣體 | 顆粒物及其成分檢測 | ||
GD-MS | 硅片/靶材/拋光材料 | 測量材料純度、雜質(zhì)成分 | |
晶圓 | 對樣品逐層分析 | ||
失效分析 | 分析摻雜情況 | ||
LA-ICPMS | 硅片/靶材/拋光材料 | 對材料進行直接測試,測量成分 | |
晶圓 | 失效分析、樣品逐層分析 | ||
有機質(zhì)譜 | DAPS-ICPMS | 電子氣體/生產(chǎn)環(huán)境 | 監(jiān)測其中的金屬顆粒物 |
PTR-TOF | 電子氣體/生產(chǎn)環(huán)境 | 高純電子氣體的雜質(zhì)監(jiān)測 | |
LC-MS/MS | 光刻膠/有機試劑 | 對光刻膠/有機試劑成分、組成進行定量測量 | |
GC-MS | 電子氣體/生產(chǎn)環(huán)境 | 高純電子氣體的雜質(zhì)監(jiān)測 | |
API-MS | 電子氣體 | 高純電子氣體的雜質(zhì)監(jiān)測 | |
分子光譜 | FTIR | 硅片 | 硅片表面痕量污染物 |
光刻膠 | 檢測光刻膠的分子結構和化學組成分析 | ||
硅片 | 硅片薄膜的表面、異質(zhì)結界面性質(zhì)、薄膜材料的組成分析和微區(qū)形貌分析 | ||
拉曼 | 拋光材料 | 可應用于表面薄膜檢測和檢定,也可對材料表面進行結構分析、成分鑒別、缺陷研究、摻雜研究、均勻性研究等 | |
熒光光譜 | 硅片 | 檢測硅片缺陷性質(zhì)、材料表面評價 | |
紫外可見 | 硅片 | 檢測硅片表面殘留和薄膜材料成分和厚度 | |
光刻膠 | 檢測光刻膠的光學性質(zhì)。獲取粒子顆粒度、結構 | ||
原子光譜 | 原子吸收 | 高純試劑/化學品 | 高純試劑(電子級以下)中的金屬雜質(zhì)檢測 |
ICP-OES | 高純試劑/化學品 | 高純試劑(電子級以下)中的金屬雜質(zhì)檢測 | |
AES | 拋光材料 | 金屬材料成分分析 | |
LIBS | 硅片/拋光材料 | 材料的成分分析 | |
色譜 | IC | 超凈高純試劑 | 高純試劑中的陰陽離子檢測 |
GC | 高純氣體 | 半導體用高純氣體中的雜質(zhì)氣體成分在線監(jiān)測; | |
生產(chǎn)環(huán)境 | 生產(chǎn)環(huán)境的有機氣體檢測 | ||
LC | 超凈高純試劑 | 有機試劑的雜質(zhì)檢測 |
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全球前道檢測領域前三甲分別為科磊半導體(美國)、應用材料(美國)、日立(日本),占率分別約為52%、12%、11%。國內(nèi)前道檢測領域主要企業(yè)有上海睿勵、上海精測、中科飛測等,整體規(guī)模尚較小。
量測設備格局
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2025-2031年中國半導體設備電源行業(yè)市場競爭態(tài)勢及未來趨勢研判報告
《2025-2031年中國半導體設備電源行業(yè)市場競爭態(tài)勢及未來趨勢研判報告》共八章,包含中國半導體設備電源行業(yè)鏈結構及全產(chǎn)業(yè)鏈布局狀況研究,中國半導體設備電源行業(yè)重點企業(yè)布局案例研究,中國半導體設備電源行業(yè)市場及投資戰(zhàn)略規(guī)劃策略建議等內(nèi)容。



