半导体前道量测设备行业概述 - 中国半导体设备国产化率较低 先进制程设备国产化迫在眉睫 尤其AI算力芯片产能扩建加速对设备需求激增 [1] - 芯片制造需上百台设备配合 经历400-500道工序 光刻机与刻蚀机是典型设备 [1] - 前道量测设备中套刻测量设备(Overlay)是实现国产化零突破的关键设备 用于检测各层平面图形对准精度 [3][5] Overlay设备技术特性 - Overlay设备测量层间套刻误差 误差来源包括光刻机自身曝光图形畸变/平台误差 及其他工艺环节导致的晶圆翘曲 [7] - 套刻误差允许范围与关键尺寸(CD)相关 28nm工艺要求关键层误差≤6nm 14nm要求≤5nm 7nm要求≤3nm 5nm/3nm要求≤2.5nm/2nm [11][18] - 设备与光刻机配套使用 通常1台光刻机配置1.5-3台Overlay设备 先进制程需求比例更高 [8] 技术路径分析 - IBO(基于图像测量)通过光学显微镜直接获取套刻标识图案 适用标识包括Box-in-Box/Bar-in-Bar/AIM等类型 [14][15] - DBO(基于衍射测量)通过分析反射光衍射光谱计算误差 支持更小标记面积 具备in die标记潜力 [20] - 中国大陆晶圆厂目前以IBO技术路径为主 因制程多集中在14nm及以上且考虑工程师使用习惯 [26] 市场竞争格局 - 全球Overlay市场由KLA和ASML双寡头垄断 合计占90%份额 KLA占60-70% ASML占约30% [24] - KLA以IBO技术为主 Archer系列覆盖28nm至5nm以下制程 DBO系列ATL支持10nm以下节点 [24][25] - ASML以DBO技术为主 Yieldstar系列支持5nm及以下制程 凭借光刻机协同优势切入市场 [24][25] - 2024年全球Overlay设备市场规模约14亿美元 KLA收入约10亿美元 ASML约4亿美元 [33] 中国市场需求与国产化进展 - 2024年中国大陆Overlay市场规模约4.5亿美元(30亿元人民币) 其中国产化率几乎为零 [33] - 28nm产线每万片产能需约3台Overlay设备 14nm需3-4台 先进制程需求密度持续提升 [22] - 无锡埃瑞微半导体为国内主要厂商 核心团队源自KLA 具备IBO+DBO双路径技术能力 [34] - 埃瑞微首款产品IOL100对标KLA Archer500 支持28-14nm工艺 部分参数接近但吞吐量(130片/小时)略低于KLA(150片/小时) [35][36] 技术壁垒与产业链挑战 - Overlay设备需满足精度/速度/一致性/稳定性四大核心指标 测量精度要求达目标值1/10(如28nm工艺需0.6nm精度) [27] - 设备性能依赖光源及光学模组/对准系统/运动平台等硬件系统 运动平台需实现亚微米级控制并配备减震系统 [29] - 设备一致性(Tool-to-Tool Matching)要求极高 14nm制程需达0.3nm 是进入量产线的必要条件 [31] - 国产零部件在光学和运动台等关键环节与国际存在差距 需设备厂商与供应链深度协同开发 [38]