破局！量/检测设备的“中国速度”

量/检测设备，晶圆制造不可或缺的质量控制工具

半导体量/检测设备是集成电路晶圆制造全流程中不可或缺的质量控制工具，其核心任务是在晶圆未被切割成芯片之前，对每一道加工工序的物理参数及缺陷进行严密监控。在学术与产业界，量/检测通常被严谨地拆分为“量测（Metrology）”与“检测（Inspection）”两个核心维度：

• 检测：指在晶圆表面或电路结构中，识别其是否出现异质异常特征。检测对象包括颗粒污染、表面划伤、开短路、高纵横比结构中的残留和欠蚀等可能对芯片工艺性能和电学特性产生致命不良影响的结构缺陷；

• 量测：指对晶圆电路上的三维结构尺寸和材料物理特性进行精准的量化描述。其量化参数涵盖介质与金属薄膜厚度、关键尺寸（CD）、刻蚀深度、套刻精度（Overlay）、表面形貌及芯片内部物理应力等参数。

从技术实现路径来看，量/检测技术主要分为光学量/检测、电子束（e-beam）量/检测以及X射线和原子力等其他物理特性量/检测。光学技术由于具备无损、高速、在线兼容性强的优势，占据了量/检测市场超过55%的份额。电子束技术则凭借高分辨率，广泛用于亚纳米级超细微缺陷的复检（DR-SEM）和关键尺寸测量（CD-SEM）。

全球量测检测行业发展态势与市场全景分析

受益于人工智能大模型对高端算力芯片的爆发性拉动、全球高带宽内存（HBM）三维堆叠以及先进制程逻辑芯片产能的快速扩张，全球半导体量/检测仪器与设备市场规模持续扩容。前道量/检测设备在晶圆厂设备（WFE）投资中的价值占比高达13%至14%，是除了光刻、刻蚀、薄膜沉积以外体量最大的设备板块。

根据YOLE 数据统计，2025 年全球检测和量测设备市场规模达到190.9亿美元，呈现国外设备企业高度垄断的格局。作为前道最关键的工艺控制手段，量/检测设备将在先进制程逻辑、DRAM/HBM以及2.5D/3D先进封装的共振下维持高景气度。

（1）全球量/检测仪器和设备厂商拆解

全球半导体量/检测设备行业呈现出典型的金字塔式寡头垄断格局，市场集中度极高，前五大厂商（CR5）长期共同占据接近60%的整体市场份额，而在核心晶圆前道在线工艺控制（Process Control）领域，其集中度（CR5）更是超过80%。其中，KLA在整体前道量/检测市场中的市占率长期维持在50%以上，具有绝对的技术话语权和生态主导权。

KLA

作为全球半导体工艺控制领域的统治者，KLA的产品线近乎完整覆盖了所有的光学明场/暗场检测、套刻、薄膜膜厚、关键尺寸量测和缺陷复检系统。其核心壁垒在于将宽光谱等离子体（Broadband Plasma）高亮光源与超大规模图像并行计算相结合，在sub-5nm 制程下仍能稳定捕获超细微物理缺陷。为应对地缘供应链调整和AI工艺的高复杂度，KLA于2026年1月在印度开辟了全新的研发与创新枢纽，重点研究利用生成式AI和数字孪生算法优化高端晶圆制造过程中的检测产率。

应用材料

应用材料作为全球最大的半导体设备平台化巨头，其质控设备的最大特色在于“原位集成量测（IM）”与沉积、刻蚀工艺机台的深度耦合。应用材料推出了将高分辨率电子束、量子传感器与AI算法高度集成的在线量测模块。

为在先进封装和混合键合（Hybrid Bonding）领域确立标准，应用材料于2025年4月完成了对晶圆键合设备巨头Besi约9%股份的战略入股。在2026年2月，应用材料发布了针对下一代高性能AI芯片的晶体管及布线量/检测方案，进一步拓宽了其在前道电学与结构量测领域的版图。

Onto Innovation

Onto Innovation是由Rudolph与Nanometrics合并而成的中大型前道量/检测设备商，尤其在宏观缺陷检测、声学膜厚量测及先进封装计量学领域具有领先优势。

2025年11月，Onto完成了对匈牙利Semilab特定材料成分与电学分析产品线的资产收购，显著增强了其在第三代半导体及高端逻辑芯片衬底表征中的竞争力。其自研的元数据分析系统能将后道3D封装的RDL（重布线层）缺陷数据与前道工艺参数进行无缝关联，建立了极高的软件生态粘性。

Nova

Nova是全球光学晶圆关键尺寸量测（OCD）及高难度化学机械平坦化（CMP）在线量测的标志性企业。其系统深度融合了光谱散度仪（Scatterometry）与高速偏振反射法，通过海量物性演算法实现 sub-3nm GAA架构以及超两百层3D NAND结构的在线厚度与三维轮廓拟合。

Nova的财务表现极佳，2025财年营收规模达8.8亿美元，毛利率稳定保持在57.6%的高位，凭借极高的物理建模门槛，构成了针对新进者的硬性防御壁垒。

Camtek

Camtek是典型的乘AI东风实现跨越式增长的专业化检测巨头，其主力产品2D/3D光学检测系统几乎垄断了高端高带宽内存（HBM）微凸块（Micro-bump）高度、共面性和大尺寸高密度硅通孔（TSV）深度测量的关键节点。

伴随TSMC的CoWoS月产能从2023年的1.5万片激增至2024年底的4.5万—5万片且在2025—2026年持续被算力大厂抢空，Camtek迎来强劲业绩周期，2025财年营收冲高至4.96亿美元，其凭借轻资产运营实现了高达30%的营业利润率。

日立高新

日立高新是全球电子束关键尺寸量测设备（CD-SEM）的龙头，其系统被视为晶圆厂光刻、刻蚀工序后的标准度量衡。其设备的长期稳定性、电磁透镜偏转精度和高电压对低损伤晶圆表面的微观扫描，形成了极高的工艺配方粘性。2025年10月，日立高新面向AI芯片研发推出SU9600超高分辨率在线场发射扫描电镜，在提升极限放大倍率的同时大幅改善了Throughput性能。

JEOL

JEOL是全球超高分辨率电子显微镜（SEM/TEM）及能谱仪（EDS）的经典基础科学设备供应商。虽然其工业在线检测设备的整体体量弱于KLA，但在半导体实验室、逆向工程分析、先进失效分析（FA）以及特定半导体晶格结构缺陷表征等高端科学仪器领域，JEOL提供的高清截面电镜是晶圆厂制程标定与基础材料物理缺陷诊断的底座。

赛默飞

赛默飞世尔科技通过整合FEI公司，确立了其在半导体前沿微观失效分析、透射电镜（TEM）制样及全方位三维形貌显微测量的统治地位。其双束聚焦离子束系统（Dual-Beam FIB-SEM）能对3D堆叠及GAA架构下的特定物理层级进行纳米级精准切割与样品提取。在2nm及以下制程，赛默飞的高端显微解决方案提供了对于原子级栅极间距及阻挡层缺陷检测的绝对物理解算能力。

（2）国内量/检测仪器和设备厂商拆解

在国产化替代提速的背景下，国内本土半导体量/检测设备行业正处于有史以来最清晰的技术追赶与装机扩张期。2025至2026年，国内两大存储芯片巨头的资本开支与设备订单释放是产业景气度高增的主要引擎：

l长鑫科技：截至2025年底其月产能攀升至28万—29万片，2026年规划进一步扩充5万—6万片，对应的设备采购总规模预计高达350亿—430亿元；

l长江存储：其武汉三期项目（注册资本207.2亿元）明确提出以“高比例国产设备采购”为目标，规划月产能10万片，已于2026年启动设备订单释放和大规模产线调试。

在中国半导体行业协会2026年1月发布的《2025年半导体设备国产化率白皮书》中，国内半导体设备的整体国产化率已从2025年的25%跃升至35%。然而，量/检测设备的国产化率目前仍受制于1%至10%的极低区间，成为前道制造设备中最突出的自主化短板。

中科飞测

作为国内前道光学量/检测设备的首家上市公司，中科飞测2025年实现营业收入约20.53亿元，同比大幅增长48.75%，印证了国产替代红利在其订单端的显著兑现。公司2026年一季度研发投入占营收比例高达46.26%，在突破核心技术的同时承受高强度的资本开支，导致公司处于研发高投入及扩张期。

• 产品布局：中科飞测销售占比中，缺陷检测设备约占67.9%，量测设备占30.8%。其三大支柱产品系列包括：纳米图形晶圆缺陷检测系统（覆盖前道复杂图形工艺缺陷）、无图形晶圆缺陷检测系统以及套刻精度量测系统、介质与金属薄膜厚度量测系统。

• 工艺突破：2025年第四季度，中科飞测自主研制的明场图形检测设备在高端4nm工艺节点取得突破并获得阶段性客户验证，较原计划提前了近6个月，极大拉近了与KLA明场设备的技术间距。其暗场纳米图形缺陷检测系统采用自研深紫外激光暗场扫描与大范围快速自焦技术，已实现在大曲率、高翘曲晶圆检测中的稳定批量出货。

精测电子

精测电子通过深度跨界，在半导体前道工艺量测领域建树显著，2025年公司整体营收高速增长至33.48亿元，净利润实现扭亏为盈。

• 产品布局：精测电子在量测端形成了极高的壁垒，主要产品包括：膜厚量测系统、Eprofile系列光学关键尺寸（OCD）量测设备以及套刻量测仪。

• 装机规模：截至2026年，精测电子在前道的光学膜厚测量产品累计出货量已突破400台套，OCD量测设备累计出货超70台套，在本土市场具有极高的量测装机占有率。最关键的技术突破在于，其主力膜厚及OCD系统已成功在高端晶圆代工厂完成7nm先进制程产线的全面交付与指标验收。2026年5月，精测电子再次签署了总额达5.16亿元的半导体量/检测设备销售合同，坐实了国内量测品类的国产主力地位。

东方晶源

东方晶源专注于半导体高端电子束（e-beam）量/检测赛道，打破了由ASML和日立高新对电子束关键尺寸测量的绝对垄断。

• 产品布局：产品矩阵由纳米级电子束缺陷检测系统（EBI）、缺陷复检扫描电镜（DR-SEM）、在线关键尺寸测量系统（CD-SEM）以及计算光刻EDA系统和良率管理软件（YieldBook）共同组成。

• 工艺突破：自2021年6月交付国内首台12英寸CD-SEM，并于2022年4月正式向国内集成电路制造大厂燕东微电子交付首台8英寸CD-SEM后，东方晶源在电控扫描与精密微位移控制上实现了大规模工程化。在技术壁垒极高的缺陷复检领域，其首款缺陷复检扫描电镜SEpA-r600已交付至多个头部存储和晶圆代工厂进行验证，图像识别分类精度（CR）高于95%，接近进口成熟机台水平。

天准科技

天准科技作为国内知名的工业视觉装备平台型公司，其半导体业务板块通过海外并购德国MueTec公司（主攻前道套刻量测与掩膜量测）以及战略持股矽行半导体，完成了高壁垒前道光学量/检测的全面进军。公司预测其2026年总营收可达25.06亿元。其德国MueTec在红外透射成像及光学计量上的积淀，有效弥补了国内在背向对准与特殊化合物半导体制程测量领域的空白。

矽行半导体

作为天准科技的参股战略布局公司，矽行半导体专注于攻坚最困难的前道光学宽谱明场纳米图形晶圆缺陷检测设备。其自研的TB系列明场缺陷检测设备，包含自研连续大功率深紫外（DUV）光源、大NA物镜系统以及自适应多通道缺陷信号融合算法。在攻克28nm节点的核心难点后，2026年4月16日，矽行半导体研制的TB2000明场纳米图形晶圆缺陷检测设备正式成功出货国内头部晶圆厂，标志着我国在前道明场图形检测这一“核心深水区”取得了实质性的装机突破。

新凯来

新凯来是目前国内极少数有实力挑战除光刻机以外前道全套卡脖子设备链的平台型高技术企业。其在量/检测领域推出了极具竞争力、多达十余个技术大类的“全景式”质量控制设备家族：

中微公司

中微公司作为本土刻蚀机设备领域的龙头，其在量/检测领域的切入主要是通过投资和成立子公司，全面布局了量检测设备板块，意在通过将自研的介质刻蚀机、薄膜沉积系统与光学量测系统进行一体化原位集成（类似于应用材料与Besi的整合策略），为国内晶圆厂提供高价值的一站式刻蚀－薄膜－量测闭环控制工艺。

睿励科学仪器

上海睿励深耕前道光学椭偏量测技术。其主力出货的TFX3000及TFX4000系列膜厚量测仪，早已在成熟制程产线中实现大量装机。此外，其自主研发的光学关键尺寸（OCD）量测设备已进入主流产线验证，在介质膜厚测量精度、复杂n-k值测定上具备行业领先的高重复性与高灵敏度，是本土前道光学测量的重要力量。

御微半导体

御微半导体专注于高精密半导体光学量/检测系统设计，聚焦于守护半导体制造的“母版”——掩模版及晶圆缺陷检测。2025年新春，御微半导体自主研发的国内首台满足90nm以上成熟制程要求的掩模图形缺陷检测系统 Raptor-500 正式发运并交付国内主流掩模制造大厂。掩模版上极微小的颗粒或划痕会导致整批次晶圆完全报废。Raptor-500创新融合了“高分辨率透射+反射双光路同步紫外成像技术”、超大规模图像并行计算以及纳米级超精密工件台控制，在返修清洁、新掩膜版出货及产线定期监控中实现了关键缺陷的100%检出，与此前交付的空白基版Halo检测系统、i6R出货检测系统协同，构建起国内首个国产“一站式掩模零缺陷”的闭环监管方案。

中安半导体

中安半导体由美国硅谷资深半导体设备技术团队回国创立。公司核心专注于前道高精度晶圆几何形貌、内部物理应力及超薄多层介质膜厚的高精度非接触式测量。其主推的多通道光学形貌测量平台，利用高精度干涉技术同时获取12英寸晶圆正反两面的完整几何三维形变数据，对CMP平坦化前后的应力消除进行微观控制。中安半导体的应力量测设备性能达到了业内领先的高稳定输出，正处于大规模向头部晶圆厂和高端封装（HBM/硅通孔）渗透的红利释放期。

优劣博弈：中外厂商核心竞争力全维度对标

（1）技术与参数对标：高中低端设备核心技术差距

在半导体量/检测这个技术密集、涉及纳米级物理极值和复杂几何演算法的赛道上，中外厂商的核心技术差距具有明显的层次化结构：

在前道普通薄膜测厚、无图形晶圆颗粒检测上，中科飞测、睿励、精测电子的系统也具备极高的装机占有率，重复性精度已完全达标。

在中端及普通先进制程（如28nm）节点，国内处于主力攻坚和订单放量期。例如在2025年第四季度，我国国产量测设备在成熟制程产线的批量应用比例大幅攀升至25%，同比提升12个百分点，展现出优异的替代斜率。此时核心中端设备（如28nm-40nm OCD关键尺寸及套刻量测设备）的性能已基本比肩国际主流产品。

在高端核心前沿节点（如sub-7nm、High-NA EUV掩模、高速多束电子束检测），中外厂商差距仍极为陡峭。国内明场有图案检测设备性能约为国外龙头KLA的70%左右，暗场设备约为80%—85%，主要缺陷在于大功率深紫外连续光源的发热稳定性、长寿命大数值孔径物镜的光学调校、超高速TDI-CCD/CMOS传感器的噪点控制以及支撑超大计算量的神经网络演算法。

（2）核心零部件自主化率瓶颈解析

量/检测设备的高精密特性决定了其原材料采购结构中，光学元件（反射镜、滤光片组、大NA变焦透镜等）、精密机电（真空吸盘、多轴高加速工件台）和核心探测器件占据了极高的成本权重。根据富创精密等核心零部件厂及各量/检测设备厂的采购比例，不同设备的零部件构成显著不同，其中光学检测类设备所需的原件中，高精密光学部件占比最高，通常达到30%—40%。

尽管国内设备在系统集成、算法优化上进步神速，但底座式的核心零部件自主化率依然不容乐观，许多高能射频、超精密机械和极高真空阀件极易受到地缘出口管制的物理限制。

行业竞争趋势与未来格局预判

当前半导体量检测行业呈现三大发展趋势：

其一，市场转向平台化一站式解决方案，晶圆厂摒弃单一检测工具，本土头部企业对标国际龙头，布局全品类检测设备，依托产品组合销售与数据协同优势提升制程精度，逐步挤压中小型单点设备厂商生存空间；

其二，行业竞争核心由硬件转向 AI 算法与自研软件，各类智能检测算法成为主流应用，大幅缩短缺陷检测时长，软件算力构建起行业核心技术壁垒；

其三，先进封装与 HBM 产业红利持续释放，三维堆叠封装带动质控需求激增，相关检测设备市场增速领跑行业，既稳固海外龙头市场地位，也为国内相关设备企业迎来弯道超车的发展契机。

未来三年将是中国本土半导体设备国产替代斜率最陡、弹性最高的关键历史窗口 。预计至 2026 年底，中国半导体高端设备的整体国产化率有望全面突破40% ，而量/检测设备的国产化率在国内产能的进一步释放深度共振下，有望从目前低于 10% 的极低位，跨越式提升至 15% - 25% 左右的良性运转轨道。

总结

全球半导体量/检测设备呈现“国外高度垄断、国内加速突破”的竞争格局。受益于国内存储大厂扩产等因素，预计2026年国产化率有望迎来跨越式提升。

参考资料：

1.2026年半导体设备行业投资机遇 - 财富号， 

https://caifuhao.eastmoney.com/news/20260307194303533898420

2.Semiconductor Metrology and Inspection Global Market Opportunities and Strategies to 2035,

https://www.researchandmarkets.com/reports/6256802/semiconductor-metrology-inspection-global-market