KLA（科磊）是全球领先的半导体制造流程控制设备提供商，是半导体制造先进工艺、先进封装量检测设备的龙头。本文希望通过复盘公司发展历程，分析其成长过程中的公司核心竞争力和行业变化因素，对竞争环境进行剖析，为投资者和中国半导体量检测设备提供一定的借鉴经验。
摘要
芯片全生命周期布局流程控制设备，内生外延并举打造“广而精”壁垒。流程控制是保证芯片制造良率的关键环节之一，量检测设备的应用贯穿芯片制造全过程，设备类型众多且细分领域均存在较高门槛，因此具有“广而精”的特点。公司核心收入来自半导体过程控制（SPC）事业群，2020年整合成立了EPC（电子、封装和组件）事业群，业务范围向芯片全生命周期延伸。2020年KLA在前道量检测设备市占率为51%，稳坐龙头。FY2022收入达到了92.12亿美元，FY2019-22收入CAGR 26.3%。
深度受益于先进制程工艺迭代而推动的量检测设备需求。晶圆制造步骤随芯片复杂性提高而增多，工艺愈加复杂，工艺节点每缩减一代，工艺中产生的关键缺陷数量会增加50%，因此每一道工序的良品率都要保持在非常高的水平才能保证最终的良率。随着集成电路器件逐渐向三维结构发展，对于缺陷检测和尺度测量的要求逐渐拓展到三维空间。KLA针对制造环节不同环节的关键工艺分别设计出针对性产品，包括2xnm及以上的成熟制程以及EUV技术5nm以下节点芯片的过程监控，我们认为公司有望与晶圆制造厂、制造设备和材料供应商共同受益于先进工艺迭代。
WFE（晶圆制造设备）市场2023年可能面临衰退，但细分板块龙头公司盈利可能具备韧性。SEMI预计2022年全球半导体设备市场规模仍有望同比增长5.9%至1,085亿美元（前道948亿美元）。但受宏观经济不景气拖累，半导体市场自3Q22进入衰退阶段，固定资本开支缩减导致设备行业进入下行阶段。SEMI预计2023年全球半导体设备市场规模将同比减少16.0%至912亿美元（前道788亿美元）。但我们认为部分市占率较高的细分市场龙头，有望维持盈利能力上的韧性。同时，我们预计2Q23-4Q23半导体行业有望触底反弹，2024年行业或将重新回归上行周期。
风险
中美贸易摩擦或持续带来业绩波动的风险；半导体行业周期性波动以及半导体终端市场需求不达预期的风险；欧洲滞涨危机、美联储加息、宏观经济下行的风险；市场竞争加剧以及先进制程研发推进缓慢的风险。
正文
KLA：全球半导体制造过程控制流程设备龙头
KLA Corporation（科磊）是全球半导体制造量检测设备龙头公司，总部位于美国，1980年上市，纳斯达克上市代码为KLAC。公司凭借持续的技术研发和外延并购，在把持量检测领域领先技术的同时不断扩充业务范围，现已形成涵盖材料分析、晶圆缺陷量检测、光罩量检测等环节的半导体前道全流程量检测产品体系，并已布局中后道封装以及平板显示等电子元器件产品。公司客户已覆盖全球主要晶圆厂、IDM，包括IBM、台积电、英飞凌等。
组织架构：三大事业群覆盖芯片全生命周期工艺控制设备和服务
公司架构包括半导体制造工艺过程控制（SPC）、电子封装和组件（EPC）以及全球服务和支持（GSS）三大事业群。公司核心业务收入来自SPC事业群。借助2019年收购的以色列上市公司Orbotech（奥宝科技）在印刷电路板、平板显示器、先进封装等领域的技术优势，于2020年KLA整合成立了EPC事业群，业务范围延伸至芯片全生命周期领域。此外公司设立GSS负责为客户提供售后维修、人员培训等服务支持。
► Semi PC：前道量检测设备、软件与服务。IC制造方面，支持芯片包括逻辑、DRAM、3D NAND、功率器件、MEMS和传统工艺芯片等。晶圆和衬底方面，支持Si、SOI和化合物等各种类型。掩膜版方面，支持光学和EUV掩膜。此外还涉及化学及材料质量控制工具、软件工具等。
► EPC：后道封装、面板和电子元件组件以及半导体制造。后道封装方面，支持2.5D/3D先进封装IC的量检测。此外还提供PCB板的激光钻孔和FPD的自动光学检测。特色半导体工艺方面，提供真空沉积和蚀刻工艺工具，客户包括汽车和工业领域的MEMS、射频通信芯片和功率半导体制造商。
► GSS：自动化故障分析和解决。当前公司依托于大数据云计算中心，可实现全球设备数据实时分析，从而实现设备自我检视、自动校准、智能调度和CES辅助等功能。
图表：KLA三大事业群介绍
资料来源：KLA公司公告，KLA官网，中金公司研究部
发展历程：敏锐捕捉市场需求，内生外延并举打造量检测设备全覆盖
KLA公司发展历程可分为即初创期、快速成长期、大举并购期和产业链拓展期四个阶段。初创期（1975-1990年）通过抢占缺陷检测空白赛道从而建立了先发优势；快速成长期（1990-1997年）通过产品迭代和放量加速，营业收入由1.61亿美元增长至10.32亿美元，CAGR为30.4%。1997-2019年通过大举并购期全面覆盖了半导体前道量检测领域，营业收入增长至45.69亿美元，CAGR 7.0%；产业链拓展期（2019年至今）成立EPC部门，业务范围从半导体拓展到PCB和FPD，切入了先进封装和汽车电子领域，FY2019-2022收入CAGR为26.3%。
初创期（1975-1990）：捕捉市场需求，抢占缺陷量检测空白赛道
20世纪80年代，晶圆制造工艺尚不成熟，良率分析主要依靠人工，生产效率较低。KLA敏锐地捕捉到了这些行业痛点，切入竞争相对较少的缺陷检测赛道，从而建立起了先发优势。1975年，KLA Instruments Corporation 正式成立。公司创始人通过在前公司Computer vision的工作经验积累了先进光学和图像处理技术，并积累了IBM、德州仪器、摩托罗拉、仙童半导体等大客户资源。同时海外客户开拓战略也使公司享受了80年代日本半导体制造业蓬勃发展期的红利。
快速成长期（1990-1997）：提升客户黏性，加速产品迭代和放量
20世纪90年代，半导体制造技术复杂性增加，跟随摩尔定律的制程工艺快速迭代，带来更高精度的量检测设备需求，同时光刻层数的增加带来了更多数量的设备需求。在缺陷检测领域拥有较强产品力之后，公司主攻方向由离线检测转到在线检测，进一步提高芯片良率的同时保证了客户黏性。
大举并购期（1997-2019）：多次并购全面覆盖半导体前道量检测
量检测行业细分赛道小而多的特点使并购成为做大做强的必经之路。晶圆制造量检测细分领域较多，相应设备市场的体量较小，市场竞争中，小型企业多以特色设备为突破口进入市场。因此自研具备替代功能设备的投资回报率相对较低，通过并购可实现量检测设备产品线的全面覆盖。
1997年KLA与Tencor合并为KLA-Tencor。Tencor成立于1976年，主攻半导体量测领域，优势在于薄膜测量和产线管理技术，而KLA聚焦缺陷检测领域，优势在于良率控制，两者结合完善了半导体前道工艺控制产品线。1998-1999年KLA-Tencor连续获得了干涉测量（德国Nanopro）、扫描电子显微镜（美国Amray）、产线图像管理（美国VARS）和硅片缺陷分析（美国Uniphase）等技术。
1998-2019年，KLA-Tencor共收购了27家公司，以2006-2008年的收购为例，可以看出产品线的互补性、资产本身的优质性和业务及客户的协同效应是成功整合的关键因素。
图表：1997-2019年KLA并购事件与营收、估值复盘
资料来源：KLA官网，Bloomberg, 中金公司研究部
产业链拓展期（2019-至今）：整合EPC事业部，切入先进封装和汽车电子业务
2019年2月20日，KLA完成收购Orbotech。Orbotech涉及行业包括印刷电路板（PCB）、平面显示器（FPD）、半导体设备制造业（SD），主营PCB和FPD专用的自动光学检测仪和PCB生产制程所需的处理解决方案。通过Orbotech子公司SPTS，公司也进入了半导体蚀刻、沉积和热处理设备领域。
该次收购将KLA从半导体过程控制拓展到PCB和FRD，扩大了在电子产业链中的市场范围。2020年KLA将收购的ICOS、Orbotech和SPTS整合进新的EPC部门（电子、封装和组件）。
图表：2019年后KLA产品线覆盖领域
资料来源：KLA官网，中金公司研究部
行业特点和产业链定位
行业特点：小而美，广而精
质量控制是保证芯片生产良率的关键环节之一，相关设备的应用贯穿半导体芯片制造生产全过程，根据检查对象不同，可细分为检测和量测两大环节。检测（Inspection）指在晶圆表面上或电路结构中，检测其是否出现异质情况，如颗粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；量测（Metrology）指对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。量检测设备还用于封装、PCB和FPD领域。
晶圆制造步骤随芯片复杂性提高而增多，工艺愈加复杂，对量检测设备要求和数量需求持续提高。芯片结构的复杂性增加带来的光刻层数变多，而每次光刻工艺循环又会带来多次量检测需求。根据YOLE统计，工艺节点每缩减一代，工艺中产生的关键缺陷数量会增加50%，因此每一道工序的良品率都要保持较高水平才能保证最终良率。随着集成电路器件物理尺度的缩小，需要检测的缺陷尺度和测量的物理尺度也在不断缩小；随着集成电路器件逐渐向三维结构发展，对于缺陷检测和尺度测量的要求也从二维平面中的检测逐渐拓展到三维空间的检测。
图表：量检测洗贯穿芯片前道制造工艺流程
资料来源：中科飞测招股说明书，中金公司研究部
按照原理分类，量检测主要分为光学、电子束和X光技术，光学检测应用最广泛。量产过程中，晶圆厂通常利用光学检测技术的速度优势和电子束检测技术的精度优势互补使用，但总的来看光学检测技术在量产中使用更为广泛，根据VLSI Research和QYResearch，2020年全球市占率为75.2%，电子束和X光分别为18.7%和2.2%。
► 光学检测技术基于非接触式的光学原理，通过对光信号进行计算分析以获得检测结果，晶圆表面杂质颗粒、图案缺陷等问题的检测和晶圆薄膜厚度、关键尺寸、套刻精度、表面形貌的测量均需用到光学检测技术。光学检测的优势在于通过对晶圆进行批量、快速的检测，能够满足晶圆制造商对吞吐能力的要求。但劣势在于相比电子束技术精度仍有差距。
► 电子束检测技术是指通过聚焦电子束至某一探测点，逐点扫描晶圆表面产生获得反射二次电子，分析二次电子获得检测结果。光学与电子束的主要区别在于发射波长，其中电子束波长更短，优势在于精度更高，但检测频率较低。电子束检测技术的相对低速度导致其应用场景主要在对吞吐量要求较低的环节，部分关键区域的表面尺度量测以及部分关键区域的抽检并跟随光学复检等。根据VLSI Research，2016-2020年期间所有电子束检测设备在全球半导体量检测设备市场中的占比分别为19.3%、20.4%、21.0%、17.4%、18.7%，其中，电子束缺陷检测设备和电子束缺陷复查设备两种设备总占比分别为9.3%、10.8%、11.5%、9.2%和10.6%，电子束检测设备及部分细分产品市场占有率总体保持平稳。
图表：光学检测技术原理（以图形晶圆成像检测技术为例）
资料来源：中科飞测招股说明书，中金公司研究部
图表：电子束检测技术（SEM）原理
资料来源：Michael Quirk《半导体制造技术》（2009），中金公司研究部
图表：半导体量检测技术分类（按原理）
资料来源：KLA官网，中科飞测招股说明书，中金公司研究部
量检测设备市场约占半导体设备市场的13%。光刻、刻蚀和薄膜沉积是半导体前道制造中最重要的三个环节，根据Gartner，2020年全球前道设备中，光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备投资占比分别为27%、22%和20%（含CVD和ALD 15%、PVD 5%）。量检测设备的市场占比仅次于上述三类设备，为13%。
图表：全球半导体设备市场规模及增速
资料来源：SEMI，中金公司研究部
图表：前道设备投资占比（2020年）
资料来源： Gartner，中金公司研究部
根据VLSI Research，2020年全球前道量检测设备市场规模为规模达到76.5亿美元，细分品类中纳米图形晶圆检测设备市场占比最高，达到24.7%。2016-2020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%，作为参与制造全产业链的设备类型，其增长波动基本与半导体设备市场规模相近。细分品类中，纳米图形晶圆缺陷检测、掩模版缺陷检测和关键尺寸量测设备的市场规模排名靠前，2020年市场规模分别达到了18.9、8.6、7.8亿美元，占比分别为24.7%、11.3%、10.2%。
图表：全球半导体量检测设备市场规模及增速
资料来源：VLSI Research, 中金公司研究部
图表：2020年半导体量检测设备市场各类设备占比
资料来源：VLSI Research，QY Research，中金公司研究部
竞争格局：美国、日本、以色列公司市占率较高，KLA稳坐龙头
KLA稳坐半导体量检测设备市场龙头。根据VLSI Research统计数据，2020年KLA市占率为51%，应用材料（美国）、日立高新（日本）、雷泰光电（日本）、创新科技（美国）分别占12%、9%、5%和6%。中国大陆公司市占率较低，技术上看目前主要以先进封装设备销售为主或者以个别类别的前道量检测设备为主，且在纳米制程上仍有一定差距；客户上看主要是以国内晶圆制造或中道制造厂为主；在研发投入、人才吸引、市场拓展和规模上与国际龙头仍有一定差距。
► 应用材料（Applied Materials）：应用材料成立于1967年，总部位于美国，1972年上市（股票代码AMAT）。公司主要提供刻蚀设备、离子注入机、化学气相沉积设备（CVD）、物理气相沉积设备（PVD）、化学机械抛光设备（CMP）、晶圆检测和测量等各类半导体设备。应用材料通过公司在前道制造设备领域的优势，切入量检测设备具备客户基础优势。FY22（结束于2022年10月30日）公司实现收入257.85亿美元。
► 日立高新（Hitachi High-tech）：日立高新技术前身成立于1947年，总部位于日本，曾分别在大阪证券交易所、东京证券交易所上市（股票代码8036），并于2020年退市。公司主要生产销售半导体制造设备、科学仪器和医用系统、产业和IT系统、汽车电子和工业电子等的设备和材料。在半导体制造设备领域，公司主要有干法刻蚀设备和量检测设备，其中量检测设备主要以SEM为主。FY21（结束于2022年3月31日）公司实现收入5,768亿日元（约合42亿美元）。
► 雷泰光电（Lasertec）：雷泰光电成立于1960年，总部位于日本，2012年上市（股票代码6920）。公司主要提供半导体掩膜量检测设备（含EUV、DUV、FPD）和功率、第三代半导体量检测设备，此外还提供激光显微镜和锂电池检测显微镜。FY22（结束于2022年6月30日）公司实现收入903.78亿日元（约合7亿美元）。
► 创新科技（Onto Innovation）：创新科技由纳米技术（Nanometrics）和鲁道夫（Rudolph Technologies）于2019年合并而成（股票代码ONTO），总部位于美国。其中，纳米技术成立于1975年，1984年上市，主要提供紫外光学量检测设备；鲁道夫成立于1940年，1999年上市，主要提供宏观检测、光刻以及可见光学量检测设备。两家公司的产品互为补充，完善了创新科技的产品线，覆盖了从前道光刻工艺至中后道先进封装量检测设备。FY22（结束于2022年1月1日）公司收入7.89亿美元。
► 新星测量仪器（Nova）：新星测量仪器成立于1993年，总部位于以色列，2000年上市（股票代码NVMI）。该公司产品主要为半导体量测设备，包括关键尺寸测量、薄膜膜厚测量、材料性能测量等，通过综合应用X射线、光学技术、软件建模等技术，为半导体制造企业提供专业的过程控制解决方案。FY21（结束于2021年12月31日）实现收入4.16亿美元。
► 康特科技（Camtek）：康特科技成立于1987年，总部位于以色列，2000年上市（股票代码CAMT）。该公司是半导体行业高端检测和量测设备的制造商，其产品应用于前道、先进封装等领域，为众多行业内领先的全球IDM、OSAT和代工厂提供服务。根FY21（结束于2021年12月31日）公司收入2.70亿美元。
► 阿斯麦（ASML）：阿斯麦成立于1984年，总部位于荷兰，分别在纳斯达克（ASML）、阿姆斯特丹交易所（ASML）伦敦交易所（0QB8）上市。公司主要提供光刻曝光设备和量检测设备，阿斯麦是全球市占率最高的光刻机供应商，可提供给DUV和EUV光刻机。其中量检测设备中主要有利用公司在光学领域优势研发的光学检测设备和通过收购汉微科而获得的电子束检测设备和系统。FY2021（结束于2021年12月31日）公司总收入186.11亿欧元（约合196.17亿美元），其中量检测设备收入为5.14亿欧元。
► 帕克科技（Park）：帕克公司成立于1988年，总部位于韩国，于2015年上市（股票代码140860.KS）。公司主要致力于纳米领域的形貌、力学量测和半导体先进制程领域的检测，主要生产的原子力显微镜（AFM）系列产品所提供的高纳米级分辨率和高灵敏度可以满足纳米级电学特性表征的要求，并可提供全自动的晶圆缺陷检测和识别服务。根据帕克公司2021年年报披露显示（结束于2021年12月31日），其全年实现营业收入852.50亿韩元。
图表：2020年全球半导体设备市场份额
资料来源：VLSI Research, 中科飞测招股说明书，中金公司研究部
图表：2020年全球半导体量检测设备市场份额
资料来源：VLSI Research, 中科飞测招股说明书，中金公司研究部
我们分析了全球龙头KLA和其他实力较强的公司发现，在激烈的竞争中取得优势主要得益于精准定位、技术累积和客户的长期积累。
► 精准定位：半导体行业发展初期，技术发展不确定性较高，多数厂商主要在制造设备上进行竞争，量检测设备的需求相对利基，厂商如KLA定位清晰，瞄准量检测设备专精赛道持续不断的投入为公司赢得了先发优势。
► 技术积累：技术积累包括技术积累和获取两个方面。半导体量检测设备行业作为技术密集型行业，其研发与销售涉及精密光学、电子束、精密机械运动以及软件工程等多个学科，设备厂商需要大量的研发投入和长期的时间积累才能保持竞争优势。海外龙头企业大多发展历史久，在产品上持续突破创新，长期的积累让龙头公司甚至能够通过量检测设备的迭代引领制程工艺的发展并确立新的行业标准。此外，量检测设备具有“广而精”的特征，在横向拓展新品类设备时，检测对象和检测方式等方面并不一定相同，因此我们看到，量检测设备行业发生了较多并购、重组和合并事件。
► 客户积累：半导体量测设备在晶圆厂中为工艺提供了标准，是晶圆制造工艺的“尺”。因此，客户粘性相对较高，一般不轻易更换。此外，如应用材料等前道制造设备龙头厂商充分利用自己在薄膜、刻蚀设备领域的技术，拓展量检测设备，在已建立的客户基础上进行横向拓展相对便捷。龙头厂商经过多年的发展，已建立了较强的客户粘性和完善的营销和售后网络，长期累积的品牌知名度和客户资源成为其重要的核心资源。
图表：半导体量检测设备行业竞争特点和2020年国内市场格局
资料来源：VLSI Research、QY Research，中金公司研究部
图表：全球量检测设备公司概览
资料来源：Wind，各公司公告，中金公司研究部
国内上市公司与拟上市公司中能够提供半导体量检测设备的公司主要有国内公司主要有精测电子、赛腾股份、天准科技、中微公司、中科飞测、卓海科技等。上述公司参与半导体量检测设备行业的方式主要有自研、收购国内外相关资产或团队，根据团队背景不同，在行业中所涉及的赛道也有所区别。除此之外，国内还有如上海微电子、东方晶源等公司提供半导体量检测设备及服务。
图表：国内主要两检测设备供应商情况
资料来源：精测电子公告，赛腾股份公告，天准科技公告，中微公司公告，中科飞测招股说明书，卓海科技招股说明书，各公司官网，中金公司研究部
行业上游：以光学、电子束、精密移动类机械零部件为主
从上游来看，量检测设备根据其原理不同，主要涉及光学类、电子束源和X-光源等核心零部件。其中光学类主要涉及光源、镜头、相机、探测器和光学元件等。共通性较强的零部件主要是运动与控制类，包括晶圆传输系统EFEM、机械手和精密运动系统，以及机械加工件等。
供应商方面，根据中科飞测公告，EFEM和机械手海外供应商主要有乐孜，国内供应商主要有果纳半导体、华卓精科、广川科技等；光学类零部件主要海外供应商蔡司、滨松光子学、爱特蒙特、爱万提斯、索雷博光电等，国内供应商主要有英诺激光、奥普特、凌云光、科迪赛瑞光电等；机械加工件海外供应商主要有京瓷等，国内供应商主要有尚德福、郑州磨料磨具磨削研究所等。
图表：中科飞测心原材料和零部件的情况
资料来源：中科飞测公告，中金公司研究部
图表：量检测设备产业链图谱
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
行业驱动力以及公司业务布局
晶圆厂资本开支是行业增长的主要驱动力
晶圆厂资本开支提高是半导体量检测设备行业增长的主要驱动力，但我们认为半导体设备在2023年可能面临市场规模下滑的风险。2020-2021年由于芯片短缺，全球半导体企业加大资本开支扩建产能，半导体设备行业进入高速上行周期。根据SEMI数据，2021年全球半导体设备销售额达1,026亿美元（其中前道设备875亿美元），同比增长44%。SEMI预计2022年全球半导体设备市场规模有望进一步增长至1,085亿美元（其中前道设备948亿美元），仍有5.9%同比增长。
受全球宏观经济不景气拖累，半导体市场自3Q22进入衰退阶段，各大企业也相继宣布缩减资本开支，半导体设备行业进入下行阶段。SEMI预计2023年全球半导体设备市场规模或将达到912亿美元（其中前道设备预计约788亿美元），同比减少16.0%。参照历史规律，我们预计2Q23-4Q23半导体行业有望触底反弹，2024年行业将重新回归上行周期。SEMI预计2024年全球半导体设备市场规模或将达到1,072亿美元（其中前道设备预计约924亿美元），同比增长17.5%。
图表：晶圆设备市场规模预测
资料来源：SEMI，中金公司研究部
考虑到先进制程和成熟制程的设备需求在2022年仍然维持了较为强劲的需求，SEMI预计2022年晶圆制造和逻辑领域的设备销售额预计将同比增长16%，达到530亿美元，占晶圆厂设备总销售额的一半以上。同时SEMI这两个领域的投资预计将在2023年减少，导致该细分市场销售额预计下降9%。
在存储器领域，SEMI预计2022年DRAM设备销售额将同比下降10%至143亿美元，2023年将下降25%至108亿美元，而2022年NAND设备销售额预计将同比下降4%至190亿美元，2023年将同比下降36%至122亿美元。
在2021实现30%的强劲增长后，SEMI预计半导体测试设备市场销售额2022年将下降2.6%至76亿美元，2023年将下降7.3%至71亿美元。封装设备销售额2022年预计将下降14.9%至61亿美元，2023年将下降13.3%至53亿美元。预计2024年，后端设备支出将有所改善，测试设备、封装设备领域的同比增长率分别为15.8%和24.1%。
图表：晶圆制造设备按照下游应用分布
资料来源：SEMI，中金公司研究部
先进工艺迭代推动量检测精度提高，量产能力同样重要
“一代工艺、一代设备、一代材料”的行业特征在量检测设备领同样适用。主流半导体工艺制程已从28nm、14nm、10nm、7nm向5nm发展，部分先进半导体制造厂商正在开发3nm工艺，FinFET、GAA、3D NAND等结构逐渐成为主流技术。随着工艺不断进步，产品制程步骤越来越多，微观结构逐渐复杂，材料使用也更加的多样化，生产成本呈指数级提升。为了获取尽量高的晶圆良品率，必须严格控制晶圆之间、同一晶圆上的工艺一致性，因此对集成电路生产过程中的质量控制需求将越来越大。未来检测和量测设备需在灵敏度、准确性、稳定性、吞吐量等指标上进一步提升，保证每道工艺均落在容许的工艺窗口内，保证整条生产线平稳连续的运行。
随着集成电路器件物理尺度的缩小，需要检测的缺陷尺度和测量的物理尺度也在不断缩小；随着集成电路器件逐渐向三维结构发展，对于缺陷检测和尺度测量的要求也从二维平面中的检测逐渐拓展到三维空间的检测。为满足检测和量测技术向高速度、高灵敏度、高准确度、高重复性、高性价比的发展趋势和要求，在光学领域，行业内进行了许多技术改进，例如增强照明的光强、光谱范围延展至DUV波段、提高光学系统的数值孔径、增加照明和采集的光学模式、扩大光学算法和光学仿真在检测和量测领域的应用等，未来随着集成电路制造技术的不断提升，相应的检测和量测技术水平也将持续提高。
图表：从平面型器件到3D器件检测的对象大幅增加
资料来源：应用材料官网，中金公司研究部
前道量检测作为公司最先布局的领域，KLA产品类型广泛，涵盖衬底、光罩、芯片以及基板的研发设计和加工量产完整过程中的工艺控制。公司针对制造环节不同环节的关键工艺分别设计出针对性产品，其工艺水平既包括2xnm及以上的成熟制程，又支持EUV技术5nm以下节点芯片的过程监控。1）在缺陷检测与复检领域，公司的缺陷检测及复检设备支持各类型芯片的生产，包括高级逻辑芯片、DRAM芯片、3D NAND芯片、功率芯片、MEMS等。检查和复检工具主要用于识别、定位、表征、审查和分析图案化和未图案化晶片表面的各种缺陷问题。2）在量测领域，公司的量测系统满足了一系列芯片和基片晶圆制造应用所需，产品应用包括设计可制造性验证、新工艺表征以及批量制造工艺的监控。通过精确测量图案尺寸、薄膜厚度、层间对齐、图案位置、表面形貌和电光特性，帮助芯片制造商严格控制工艺，提高器件性能和良率。
图表：KLA芯片制造缺陷检测与复检工具
资料来源：公司官网，中金公司研究部
图表：公司芯片制造量测工具
资料来源：公司官网，中金公司研究部
量产能力同样重要，其中包括精度、速度以及缺陷覆盖率之间的权衡以及数据监控和预测体系。大量取样可以更好的反应出各工艺流程对晶圆造成的影响。但是考虑到动辄数千道工艺下，对每道工艺都进行大量取样并不现实，因此需要在检测精度和速度上取舍，并将每道工序的良率控制在工艺窗口内并达到目标良率。因此在速度与精度之间需要一定的权衡，速度与精度之间的权衡包括了光学检测的大量取样进行缺陷定位，并附加以电子束的复检进行精度更高的检测，因此对于光学检测而言需提高精度，而对于电子束而言需提高检测速度。此外，可靠的数据监控和预测体系必不可少。晶圆制造过程中可获取的数据体量较大，各类数据的波动与制造良率之间存在一定联系，因此对数据获取、清洗、分析甚至预测可以对工艺流程控制和良率管理起到有效的促进作用。通常，设备供应商会提供与自身设备相匹配的软件，如KLA推出了如5D Analyzer、Klarity、Anchor、SPOT、RDC、ProDATA等软件，在数据分析、自动化、良率管理等领域占据了一定的份额。此外，提供过程控制软件的公司还有NI（国家仪器）、PDF Solutions（普迪飞）、Synopsys（新思科技）等。
图表：大量取样与工艺窗口控制
资料来源：应用材料官网，中金公司研究部
图表：主要半导体制造数据监控和预测体系软件
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
EPC业务部广泛布局芯片成品制造
高性能计算需求提升封装复杂性，先封装重要性提高
先进封装带动高端量检测设备需求。高性能计算需求提升了封装的复杂性，使封装同时向平面缩小和垂直堆叠的方向发展，包括异构集成和2.5/3D集成方案等。混合键合下更复杂的架构和更小的几何形状也给量检测带来新的挑战，比如键合膜沉积、切割轮廓缺陷、铜垫错位、键合温度变化等等。
KLA于2006年收购ICOS后业务拓展至先进封装、LED、光伏等领域，之后历经十余年发展技术逐步完善。在封先进封装领域，公司布局具体包括通孔硅（TSV）的2.5D/3D集成、晶圆级封装（WLCSP）、扇出式晶圆级封装（FOWLP）、异质集成以及各种IC基板制造。此外子公司奥宝科技（Orbotech）也为先进封装和IC载板领域提供一系列技术支持，包括自动光学检测（AOI）、自动光学成形（AOS）、直接成像（DI）、紫外激光钻孔、喷墨/加成喷印和软件解决方案。
图表：KLA先进封装业务布局
资料来源：KLA，中金公司研究部
图表：KLA针对先进封装的设备自2021年起放量
资料来源：KLA官网，中金公司研究部
PCB、FPD和半导体制造设备
公司的PCB、FPD产品线主要来自于2019年针对奥宝科技的战略并购。其中PCB产品可为客户提供直接成像、自动光学检测、光学成形、喷印/增层印刷以及UV激光钻孔系统的制造和工程解决方案。FPD产品则可以用于识别和分类缺陷的检查和电气测试系统，以及用于修复显示器市场缺陷的系统。
公司的半导体制造设备业务主要提供蚀刻、等离子切割、薄膜沉积等晶圆加工技术和解决方案。该部门组建于2019年，公司借助奥宝科技旗下的SPTS部门，在沉积蚀刻设备领域的优势进一步发展而来。其主要产品包括等离子切割设备、先进真空沉积设备以及蚀刻工艺设备的开发及销售，服务于包括MEMS、LED、功率半导体和高速RF-IC生产制造及先进封装在内的广泛终端市场。
图表：收购奥宝科技后进一步拓宽业务条线
资料来源：KLA公司公告，中金公司研究部
图表：公司PCB及FPD产品介绍
资料来源：KLA公司官网，中金公司研究部
文章来源
本文摘自：2022年12月23日已经发布的《KLA：全球半导体制造量检测设备龙头》
张怡康 分析员 SAC 执证编号：S0080522110007
李学来 分析员 SAC 执证编号：S0080521030004 SFC CE Ref：BRH417
彭虎 分析员 SAC 执证编号：S0080521020001 SFC CE Ref：BRE806
法律声明
特别提示
本公众号不是中国国际金融股份有限公司（下称“中金公司”）研究报告的发布平台。本公众号只是转发中金公司已发布研究报告的部分观点，订阅者若使用本公众号所载资料，有可能会因缺乏对完整报告的了解或缺乏相关的解读而对资料中的关键假设、评级、目标价等内容产生理解上的歧义。订阅者如使用本资料，须寻求专业投资顾问的指导及解读。
本公众号所载信息、意见不构成所述证券或金融工具买卖的出价或征价，评级、目标价、估值、盈利预测等分析判断亦不构成对具体证券或金融工具在具体价位、具体时点、具体市场表现的投资建议。该等信息、意见在任何时候均不构成对任何人的具有针对性的、指导具体投资的操作意见，订阅者应当对本公众号中的信息和意见进行评估，根据自身情况自主做出投资决策并自行承担投资风险。
中金公司对本公众号所载资料的准确性、可靠性、时效性及完整性不作任何明示或暗示的保证。对依据或者使用本公众号所载资料所造成的任何后果，中金公司及/或其关联人员均不承担任何形式的责任。
本公众号仅面向中金公司中国内地客户，任何不符合前述条件的订阅者，敬请订阅前自行评估接收订阅内容的适当性。订阅本公众号不构成任何合同或承诺的基础，中金公司不因任何单纯订阅本公众号的行为而将订阅人视为中金公司的客户。
一般声明
本公众号仅是转发中金公司已发布报告的部分观点，所载盈利预测、目标价格、评级、估值等观点的给予是基于一系列的假设和前提条件，订阅者只有在了解相关报告中的全部信息基础上，才可能对相关观点形成比较全面的认识。如欲了解完整观点，应参见中金研究网站（http://research.cicc.com）所载完整报告。
本资料较之中金公司正式发布的报告存在延时转发的情况，并有可能因报告发布日之后的情势或其他因素的变更而不再准确或失效。本资料所载意见、评估及预测仅为报告出具日的观点和判断。该等意见、评估及预测无需通知即可随时更改。证券或金融工具的价格或价值走势可能受各种因素影响，过往的表现不应作为日后表现的预示和担保。在不同时期，中金公司可能会发出与本资料所载意见、评估及预测不一致的研究报告。中金公司的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本资料意见不一致的市场评论和/或交易观点。
在法律许可的情况下，中金公司可能与本资料中提及公司正在建立或争取建立业务关系或服务关系。因此，订阅者应当考虑到中金公司及/或其相关人员可能存在影响本资料观点客观性的潜在利益冲突。与本资料相关的披露信息请访
http://research.cicc.com/disclosure_cn，亦可参见近期已发布的关于相关公司的具体研究报告。本订阅号是由中金公司研究部建立并维护的官方订阅号。本订阅号中所有资料的版权均为中金公司所有，未经书面许可任何机构和个人不得以任何形式转发、转载、翻版、复制、刊登、发表、修改、仿制或引用本订阅号中的内容。