量测检测设备的进展与挑战

2025年8月25日 补充重要的一点:很多人的认知是量测检测只占10%的设备投资，但实际上这个数据偏落后了。制程节点越先进，量测检测设备投资占比越高，湾湾2nm制程，占比已经提升到22%。

这里存在非常巨大的认识差。

——————————

简要：
一、精测电子7nm设备的验证疑云
二、量测检测设备的技术难点
三、国产技术突破与局限
四、行业展望：国产替代的路径思考

一、7nm设备的验证疑云

精测电子关于7nm设备的信息披露有点耐人寻味。自2024年9月19日首次公开"公司部分主力产品已完成7nm先进制程的交付及验收，目前更加先进制程的产品正在验证中"这一表述后，该内容在2025年2月、5月、8月的业绩交流会中被反复引用，甚至各季度说明会的回复也高度雷同，如同复制粘贴般的信息输出，反而加剧我对它的疑虑。

更值得关注的是，设备验证状态与订单数据的背离。精测电子明确将送验设备计入研发经费，这意味着相关设备仍处于技术迭代阶段；而在公开信息中，截至目前尚未有7nm设备的订单披露。这种"验收完成却无订单"的现状，使得关于7nm设备的实际成熟度蒙上阴影。

回溯技术演进轨迹，精测电子2023年5月才正式交付14nm制程的明场检测、OCD光学关键尺寸及电子束相关设备。从14nm到7nm的技术跨越，在量测检测领域绝非简单的参数升级，而是涉及检测原理、吞吐量控制、缺陷识别算法的系统性革新。明场检测、OCD和电子书相关设备对7nm制程产线验收，其技术跃迁的真实性需要更严谨的产业验证。

技术可能性分析：（1）若"完成验收"仅指电子束ReviewSEM（本身支持1nm检测），有这个可能，因为电子束检测本身精度就高；（2）若涉及光学检测（明场/暗场）或OCD量测、多通道电子束检测，则需验证其实际产线吞吐量及长期稳定性。

二、量测检测设备的技术难点

要理解7nm设备的真实水平，首先需要建立量测检测设备的技术认知框架。这类设备根据原理与应用场景，可分为四大核心类别：

1.接触式检测设备以纳米级精度著称，但其物理接触的特性导致检测效率低下，仅适用于小批量研发场景，难以满足量产需求。在先进制程的大规模生产中，接触式设备的市场份额正逐步萎缩。

电子束检测系统呈现明显的技术分化：扫描电子显微镜（SEM）凭借1nm以下的检测精度，成为掩膜版制备和工艺研发的核心工具，但极低的检测速度使其难以应用于量产环节；多通道电子束（EBI）缺陷检测设备通过并行检测提升效率，如ASML的25通道系统已能实现接近实时的缺陷检测，但仍主要用于生产过程中的抽检环节，其技术复杂度远超SEM。

2.光学检测设备则面临精度与速度的平衡难题：明场光学检测可覆盖14-7nm制程，但强光导致的灵敏度限制使其难以识别微小缺陷；暗场光学检测通过提高灵敏度可支撑5-3nm制程，但检测速度的牺牲使其必须在量产需求与精度要求间找到平衡点。当前行业主流方案是采用光学+EBI的混合检测模式，通过算法优化实现精度与效率的协同。

3.OCD光学关键尺寸测量设备则聚焦三维结构的精确描绘，其技术难度随制程演进呈指数级增长。从14nm到7nm制程，晶体管的栅极间距缩短由22nm到18nm（也有说法是20nm缩短至16nm），Fin（鱼鳍）高度提升而宽度减少，这种结构变化使得关键尺寸的测量误差要求从±4nm收紧至±2.5nm。看似仅1.5nm的差异，实则对光学系统、建模算法和环境控制提出了颠覆性要求——微小的温度波动或振动都可能导致测量失效。

（1）技术分类与制程适配性

（2）关键制程的技术鸿沟

7nm节点核心挑战。栅极间距从14nm节点的22nm缩短至19nm，Fin宽度从8nm降至5nm（大概），要求OCD量测误差从±4nm压缩至±2.5nm。明场光学检测需突破衍射极限，KLA通过计算光刻将灵敏度提升至7nm，但国产设备信噪比仍待验证。

电子束瓶颈。国产单束设备难以满足产线需求。其实ASML的多束EBI系统（25束）速度也大幅度低于光学检测的速度，仅为准实时检测。

三、国产技术突破与局限

在7nm量测检测设备的研发竞赛中，国内厂商呈现出差异化的技术路径：

精测电子的7nm设备宣称，结合其技术积累看，更可能基于扫描电子显微镜（SEM）实现——这类设备本身具备1nm以下的检测精度，理论上可支持7nm制程的研发需求。但真正的挑战在于配套光学检测设备的性能：量产场景中需要的高吞吐量（每小时处理超过100片晶圆）、低于5%的误报率以及不超过4小时的维护周期，都是当前国产设备尚未公开验证的关键指标。

某科技公司宣称的"10nm设备厂内验证"，与实际量产要求存在本质区别。厂内验证仅能证明设备在理想环境下的基本功能，而FAB厂的验证需要通过与现有产线的兼容性测试、长期稳定性考核（通常持续6个月以上）以及实际良率提升效果评估，两者的技术门槛相差数个量级。

中科飞测的突破点集中在三维形貌测量领域，其CD测量设备通过先进存储线验证的进展值得关注。存储芯片的高深宽比沟道结构与逻辑芯片的FinFET结构存在技术关联性，这一突破为其向7nm逻辑制程拓展奠定了基础。但从存储线到先进逻辑制程的跨越，仍需突破逻辑芯片更复杂的三维结构建模算法。

中微公司旗下的超微半导体则选择聚焦电子束量测领域，计划年底推出的CD-SEM（关键尺寸扫描电子显微镜）将填补国内在该领域的空白。但多通道电子束晶圆缺陷检测设备的研发仍在攻坚阶段，其25通道以上的并行检测技术、纳米级定位精度控制等，仍是制约国产设备进入量产线的核心瓶颈。

整体来看，精测电子在7nm逻辑制程领域面临的不确定性最大，其需要同时突破光学与电子束检测的协同优化；中科飞测和XKL公司则在存储与逻辑领域呈现差异化突破；中微系企业的进度相对明确，但多通道电子束的研发仍需时间积累。

四、行业展望：国产替代的路径思考

当前国产量测检测设备的国产化率仍处于较低水平，尤其在7nm及以下制程，几乎处于空白状态。这种差距背后，是技术复杂度与产业生态的双重制约：

从技术层面看，7nm以下制程的量测检测需要解决三大矛盾：更高精度与更大检测范围的矛盾（纳米级精度需覆盖12英寸晶圆）、更快检测速度与更低误报率的矛盾（量产需求倒逼效率提升）、更高环境适应性与更严苛稳定性的矛盾（产线振动、温度波动的实时补偿）。这些挑战并非单一企业能独立攻克，需要材料、精密机械、光学、算法等多学科的协同突破。

从产业生态看，量测检测设备必须与光刻机、刻蚀机等前道设备形成闭环反馈（这也是中微被上面点名需要介入量测检测领域的重要原因，而XKL介入也十分合理），其数据接口、控制协议需要与整个产线深度适配。国际巨头如KLA已与台积电、三星形成数十年的联合研发机制，而国内设备厂商尚未建立起类似的协同生态，导致设备验证周期长、适配难度大。

面对这种局面，国内行业的集体攻关并非"内卷"，而是突破技术封锁的必然选择。未来需要上海精测、中科飞测、中微公司等力量在三个方向形成突破：：一是鼓励具备系统集成能力的龙头企业整合上下游资源；二是加大对光源、生态算法、AI数值仿真技术研究投入；三是建立与晶圆厂的常态化沟通机制，以实际量产需求牵引设备研发方向。

未来差异化突破重点在于：（1）提高逻辑晶圆检测的吞吐量；（2）联合晶圆厂开发"光学+AI"混合检测方案，弥补硬件精度不足；此外，利用数值仿真技术生产大量模拟数据作为训练数据基础，可以在研发阶段，就已经经过大量的模拟数据验证。（3）加强光刻、刻蚀等工艺环节的协同研发。（3）目前已经有国产设备验证“联盟”，未来有机会缩短FAB导入周期。

对于二级投资而言，警惕将"工程样机交付"等同于商业成功。

量测检测设备的国产化绝非"复制粘贴"式的口号突破，而需要正视7nm节点下光学灵敏度、电子束速度、量测精度的系统性挑战。只有技术披露与订单数据相互印证，才能确定。

量测检测设备的国产化突破，不仅关乎半导体产业的安全，更是国家制造业精度升级的关键支点。在这条充满迷雾的道路上，既需要多方力量共同突破，企业也需要保持技术定力，更需要行业建立理性认知——真正的突破在于能否在FAB厂的产线上，稳定可靠地测出每一个纳米的进步。
特别声明：以上验证进度会随着时间变化，相关数据可能有出入，仅供参考。
$中科飞测(SH688361)$ $中微公司(SH688012)$ $中微公司(SH688012)$