根据不同工序，半导体检测分为前道量检测、后道检测及实验室检测，个中，前道量检测紧张运用于晶圆加工环节，目前以厂内产线在线监控为主；后道检测紧张运用于晶圆加工后的芯片电性测试及功能性测试，目前紧张分为第三方测试和厂内产线在线监控；实验室检测紧张针对失落效样品进行毛病定位和故障剖析，目前紧张分为第三方实验室检测和厂内自建实验室。
前道量检测设备具有两大类功能，一是确保IC产线量产良率，二是定量监控生产设备，为设备验收、维保供应依据。按技能手段，前道量检测设备紧张分为光学检测、电子束检测以及X光检测设备，本文旨在剖析电子束检测设备的基本事理、发展趋势、供求状况。
电子束检测助力前辈制程发展
光学检测存在分辨率瓶颈。分辨率是指仪器能够清晰分开两点间的最小间隔，根据abbe公式，仪器分辨率的提升办法紧张包括：1）减小照明波长，2）增大孔径角。入射波长是影响光学显微镜分辨率的紧张成分，受可见光波长范围（400-760nm）的限定，光学显微镜的极限分辨率约为200nm。
前辈制程对光学检测提出较大寻衅。光学检测目前是半导体质量掌握的紧张技能，具有速率快、无打仗、易于在线集成等上风。为了提高检测精度，目前最前辈的量检测设备所利用的光源波长已包含DUV波段，同时不再纯挚依赖解析晶圆上的图案来捕捉毛病，而是通过结合深度的图像旗子暗记处理软件和算法，在有限的信噪比图像中探求微弱的非常旗子暗记，能够检测的制程水平进一步提升。然而随着工艺节点连续发展，比较真正的毛病，噪声在检测结果中的比例显著提升，光学检测在前辈节点运用中的可靠性降落。
二次电子是扫描电子显微镜的紧张成像旗子暗记。扫描电子显微镜（SEM）的基本事理是，利用电子枪发射电子束经聚焦后在试样表面作光栅状扫描，通过检测电子与试样相互浸染产生的各种旗子暗记（二次电子、背散射电子、接管电子、俄歇电子和特色X射线等），剖析试样表面的身分、描述及构造。在扫描电子显微镜（SEM）中，用于成像的旗子暗记紧张是二次电子，其次是背散射电子和接管电子，用于剖析身分的旗子暗记紧张是X射线和背散射电子。
多电子束方案能够提升检测速率。传统SEM的最大成像速率始终受到库伦相互浸染、探测器带宽的限定，可以通过多电子束方案提升检测效率，是电子束检测的主要方向；然而，根据《集成电路家当全书》，若要达到与光学检测相同的检测速率，须要实现数百乃至数千电子束的并走运行，设备本钱将会大幅提升，研究热点是在系统繁芜性、整机本钱与检测效率之间取得平衡。
电子束检测市场有望快速增长。根据VLSI统计，2023年环球半导体前道量检测设备市场中，光学、电子束、X光技能占比分别为81.4%、14.2%、2.3%。比较光学检测技能，电子束技能速率较慢、设备本钱较高，然而检测精度较高。根据MMR，2022年环球电子束检测市场中，1nm以下运用占比过半，随着集成电路工艺节点减小，毛病尺寸减小、毛病密度增加、漏检风险逐渐提升，电子束检测技能具有显著的分辨率上风，且对付电性毛病具有独特的识别能力，2022-2029年环球电子束检测市场有望快速增长，CAGR估量为19.9%，2029年10nm以上运用将成为电子束技能的紧张市场。
2、海内电子束检测设备市场有望快速发展前辈制程及配套家当链有望加速发展
国家集成电路家当投资基金三期（简称“大基金三期”）于2024年5月24日正式成立，注书籍钱3440亿元，资金规模超过大基金一期（987.2亿元）、大基金二期（2041.5亿元）总和。 大基金一期：紧张聚焦于集成电路制程环节，根据皮书数据库，截至2018年6月，制造、设计、封测和装备材料等领域投资占比分别为63%、20%、10%和7%。 大基金二期：在家当链上游设备、零部件及材料的投资力度加大，根据芯思想统计，截止2022年3月31日，晶圆制造、集成电路设计工具及芯片设计、封装测试、装备/零部件/材料、运用等领域投资占比分别为75%、10%、2.6%、10%和2.4%。大基金三期：考虑我国在前辈制程上的短板，以及配套的上游设备、零部件、材料、EDA及IP等供应链存在“卡脖子”问题，前辈制程及其配套家当链或将成为大基金三期的重点发力方向。半导体前道量检测设备目前国产化率仅个位数，电子束检测设备是前辈制程芯片良率的关键保障，未来有望加速发展。
2024年环球/中国大陆量检测设备市场空间为159/55亿美元
根据VLSI统计，2020/2023年环球量检测设备市场空间为76.5/128.3亿美元，CAGR为18.8%；2023年环球半导体量测/检测设备市场空间分别为39.5/87.1亿美元，光学/电子束/X光检测设备市场空间分别为104.4/18.2/3.0亿美元。
我们测算，2024/2025年环球半导体量检测设备市场空间分别为159/196亿美元，中国大陆半导体量检测设备市场空间分别为55/68亿美元，环球电子束量检测设备市场空间分别约为25/34亿美元，个中，电子束关键尺寸量测市场空间分别为11/15亿美元，电子束毛病检测市场空间分别为6/8亿美元，电子束毛病复查设备市场空间分别为8/10亿美元。
假设1：2023年环球半导体设备市场中，半导体量检测设备的市场份额为12%，2024/2025年逐年+1%。
假设2：2024/2025年环球量测/检测设备的市场份额坚持2023年30.8%/67.9%；量测设备中，关键尺寸/套刻精度/晶圆薄膜/掩膜版/三维描述量测设备的市场份额坚持2023年15.5%/6.7%/4.5%/1.1%/0.6%，个中，晶圆介质薄膜量测/晶圆金属薄膜量测设备的市场份额坚持2023年3.9%/0.6%；检测设备中，图形晶圆/掩膜版毛病检测/无图形晶圆毛病检测设备的市场份额坚持2023年35.6%/14.1%/10.3%，个中，明场纳米图形晶圆毛病检测/暗场纳米图形晶圆毛病检测/晶图形晶圆毛病检测设备的市场份额坚持2023年19.5%/8.4%/7.7%；
假设3：随着前辈制程、繁芜器件的持续发展，电子束检测技能上风愈发明显，2024/2025年电子束技能的市场份额比较2023年14.2%逐年+1.5pct，光学技能的市场份额比较2023年81.4%逐年-1.3pct，X光技能的市场份额比较2023年2.3%逐年-0.2pct；电子束技能中，2023年电子束关键尺寸量测/电子束毛病检讨/电子束毛病复查设备设备的市场份额分别为6.6%/3.3%/4.3%，2024/2025年逐年+0.5pct/+0.5pct/+0.5pct。
假设4：2024/2025年中国大陆半导体设备的环球市场份额坚持2023年的34.4%，量检测设备的环球市场份额与半导体设备同等。
3、电子束检测设备国产替代空间广阔环球：国际巨子主导电子束检测设备市场
环球电子束检测设备市场集中度较高，欧美、日本企业处于垄断地位。根据VLSI数据统计，2023年环球半导体量检测设备行业CR5超过84%，紧张包括KLA、运用材料、日立等，个中柯磊半导体市占率高达55.8%。电子束检测设备方面，根据运用材料统计，2021年运用材料、日立、阿斯麦、KLA等企业市占率分别为50%、28%、15%、6%。
海内：电子束检测设备国产替代空间广阔
电子束检测设备国产供应商稀缺。中国大陆半导体量检测市场中，设备国产化率较低，国际巨子处于市场主导地位，根据VLSI数据统计，2023年KLA市占率达55.8%。国产半导体量检测设备供应商紧张包括上海精测、中科飞测、上海睿励等，2023年上海精测、中科飞测收入分别为3.32亿元、8.91亿元，海内市占率分别为1.06%、2.84%。电子束检测设备领域，目前海内紧张供应商包括上海精测、东方晶源。
精测电子：明场检测持续发展，DR-SEM海内领先
前辈制程DR-SEM实力领先。电子束检测方面，公司是海内极少数拥有完备自主知识产权的扫描电子显微镜企业，开拓和打破了超高分辨率扫描电子显微镜技能，适用于1x nm前辈集成电路的工艺毛病的自动检测。公司电子整装备已取得海内一线客户的批量订单，电子束毛病复查设备已取得前辈制程重复性订单。
中微公司：刻蚀设备海内领跑者，加速布局量检测赛道
持续丰富关键设备品类，或将发力电子束检测市场。中微公司成立于2004年，主营产品包括刻蚀设备、MOCVD设备、薄膜沉积设备及VOC设备等，据科创板日报，未来5-10年公司操持覆盖50%-60%的集成电路关键设备。中微公司通过投资睿励仪器布局量检测赛道，未来会考虑涉足电子束检测设备市场。
报告节选：（本文仅供参考，不代表我们的何投资建议。如需利用干系信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站
