电子系统故障检测存在“十倍法则”，即如果一个芯片中的故障没有在芯片测试时发现，则在电路板（PCB）环节发现故障的成本为芯片级别的十倍。因此，检测在半导体产业中扮演着十分重要的角色，从设计验证到最终测试都不可或缺，贯穿整个半导体制造过程 半导体检测的分类及应用
半导体检测包括设计验证测试、工艺控制检测、晶圆测试（CP，Circuit Probe）和成品测试（FT，Final Test）。从涉及的设备类型来看，工艺工程控制测试可分为一类，设计验证测试、CP测试以及FT测试可以归为一类。工艺控制检测应用于晶圆的加工环节，所以也称为是前道测试，主要内容包括形状、膜厚、线宽、缺陷检测、电阻率、离子注入浓度等，测试类型主要为光学测试，目标客户为芯片制造企业及代工厂。设计验证测试、CP及FT测试所使用的设备类型基本一致，包括测试机、分选机以及探针台，主要测试内容则包括DC/AC参数测试、功能测试，基本为电学性能测试，应用环节包括芯片前期的设计验证环节、晶圆加工完成后环节、芯片封装前后。设备的下游目标客户主要为芯片设计企业以及封测企业。
图源：华峰测控招股书，广发证券
根据测试目的，过程控制检测可以细分为量测和检测。量测主要是对芯片的薄膜厚度、关键尺寸、套准精度等制成尺寸和膜应力、掺杂浓度等材料性质进行测量，以确保其符合参数设计要求；而检测主要用于识别并定位产品表面存在的杂质颗粒沾污、机械划伤、晶圆图案缺陷等问题。
检测和量测对于提高芯片制造的良率以及经济效益至关重要。晶圆不合格的原因来源于制造过程中发生的技术误差或者外部环境污染， 几乎每个工艺环节如氧化、光刻、刻蚀、离子注入等都有可能成为导火索。因此必须在各工艺步骤之间穿插进行测量、检查，以便及时定位出问题的工艺环节，并发现和解决生产过程中出现的问题，可以有效避免重大经济损失。
图源：KLA
图源：微电子制造技术概论
2020 年全球过程控制设备市场空间约 73 亿美元，其中光刻相关（套刻误差量测、掩膜板测量及检测等）相关需求约20亿美元、缺陷检测需求约39亿美元、膜厚测量需求约11 亿美元。过程控制市场中在全球市场比例基本维持在11~13%之间，相对稳定，随着制程微缩、3D堆叠推进，晶圆制造对于量测、检测需求不断增加，精度要求也不断提高，过程控制设备持续有升级需求。
图源：Gartner
目前全球先进过程控制测试设备制造技术基本掌握在美国、日本等厂商手中。2020 年全球市场中，科磊KLA排名第一，占比 54%；应用材料排名第二，占比 12%；其次是日立高新，占比为9%。国内主要厂商主要有精测电子（子公司上海精测）、赛腾股份（收购 Optima）、 上海睿励（中微公司持股 20.45%，第一大股东）、中科飞测、东方晶源等。
图源：Gartner
国产化进程
过程控制检测设备涉及电学、光学、光声技术等多个技术领域，在半导体制程中起到了关键的锚定作用，具有一定的技术壁垒。上海精测加速布局，聚焦半导体前道测试设备。以椭圆偏振技术为核心开发了适用于半导体工业级应用的膜厚测量以及光学关键尺寸测量系统。在膜厚方面，上海精测已经推出了膜厚检测设备、OCD 检测设备等多款半导体测量设备。首款半导体电子束检测设备 2020 年底正式交付，并在2021年出货国内首台 OCD 设备。睿励科学成立于2005年，主营产品为光学膜厚测量设备和光学缺陷检测设备，以及硅片厚度及翘曲测量设备等。2021年3月，睿励获得中微公司1亿元投资，其他股东包括浦东科创、张江科投、国家大基金、上海创投、上海国盛等一众知名产业投资机构。中科飞测总部位于深圳龙华区，自主研发针对生产质量控制的光学检测技术，以工业智能检测设备为核心产品。已有产品在长江存储等产线中标。
参考资料：
1. 国盛股份-半导体设备系列：量测检测，国产替代潜力巨大
2. 广发证券-华峰测控-砥砺前行，成就半导体测试设备龙头 
