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在半导体晶圆制造过程中，除非前道工艺设备之外，还有非常重要的一个细分领域，前道量检测设备。
前道量检测设备的作用就是在晶圆制造过程中，提供各种检测手段，及时发现问题，及时处理，对于芯片良率控制和提高有巨大的作用。
而且很多量测设备技术难度非常大，比如高端的光学量测（OCD），有“小Scanner”之称，是一种媲美光刻机技术难度的设备，其单价也非常昂贵，基本相当于3-4台刻蚀或者CVD的价格，贵的几千万美金一台。
因此量检测设备是半导体设备中非常关键的一种设备，只可惜在这个领域中国起步较晚，积累补足，与国外一流水平有着巨大的差距。
今天长文探讨中国的量测行业该何去何从。
绝对王者KLA
说起前道量测设备，那么在这个领域有一家绝对霸主级地位的公司是无法绕开的，它就是——KLA。
KLA的全名应该是KLA-tencor，中文一般翻译为科磊。
很显然名字上一眼就能看出，KLA这家公司是由两家公司合并过来的。
目前KLA的主要业务部门包括：
1、半导体过程控制
为晶圆制造过程提供全面的检测，量测，数据分析产品以及相关服务；
2、专业半导体工艺部门
开发，销售先进的真空沉积设备以及刻蚀工艺设备，这个业务部门以前是没有的，是收购SPTS之后才有的。
SPTS，曾经是在化合物半导体行业小而美的公司，主打化合物半导体的沉积与刻蚀，2019年KLA收购Orbotech（奥宝），从而获得了SPTS相关业务。
3、PCB，面板的检测设备部门
为PCB，面板现实，提供相关专业量检测设备和服务；
KLA成立于1976年，创始人为成立之处，刚好遇到集成电路火热的年代，
最初的芯片工艺简单，普通的光学设备人工检测即可完成，但是随着晶体管数量越来越多，工艺越来越复杂，人工早已无法胜任这些工作。
加上工艺约多，出错概率越大，所以芯片良率普遍较低，多次刻蚀和沉积薄膜后良率进一步下降，在这种情况下，对于每道工艺之后的缺陷检测工作显的尤为重要。
KLA当年第一款产品就是掩膜检测设备，随后公司深耕晶圆检测设备，在主业扎实之后，疯狂开始进行外延式收购，最著名的就是于1997年和Tencor合并。
当时Tencor，擅长薄膜量测，与KLA一样都是工艺上的关键量测点，双方业务的互补形式非常明显。
在两家公司合并之后，开启了一系列的收购举动。
1998年：2月收购德国的Nanopro GmbH，其拥有先进的干涉测量技术用于芯片测量；4月收购AmRay, Inc.，为半导体制造等提供扫描电子显微镜系统；6月收购Vars，其为图像归档和检索系统开发商；11月收购Keithley Instruments的Quantox产品线；12月收购Uniphase Corporation的Ultra Pointe子公司.
1999年：12月收购中国台湾的Acme Systems，为领先的良率分析软件供应商；
2000年：2月收购Finle Technologies, Inc.，为光刻建模和分析软件开发商；3月收购Fab Solutions，为先进过程控制软件开发商；
2001年：收购Phase Metrics, Inc.，为良率管理和过程控制公司；
2004年：收购Candela Instruments, Inc.及Inspex, Inc.的晶圆检测系统业务；
2006年：收购Ade Corporation，为硅片计量及相关设备供应商；
2007年：收购On Wafer Technologies、Sensarray Corporation和Therma-Wave Corporation；
2008年：收购Icos Vision Systems Corporation NV及Vistec Semiconductor Systems, Inc.的MIE业务部门；
2010年：收购Ambios Technology, Inc..
2014年：收购Luminescent Technologies, Inc..
2017年：收购Zeta Technologies Co. Ltd..
2018年：收购Keysight Technologies的Nanoindenter产品线、Nanomechanics Inc.、Microvision以及Orbotech，Orbotech旗下还拥有SPTS Technologies Ltd.，为KLA进军平板显示器等领域提供了契机.
2019年：3月6日，Filmetrics加入KLA仪器集团，成为Filmetrics, a KLA Company；同年完成对Orbotech的收购，并于7月正式将公司名称更改为KLA Corporation；
到现在为止KLA的业务是一个集PCB，FPD，汽车电子，以及晶圆前道制造多个板块多个领域综合平台型半导体设备公司。
这里借用关老师的一张图，帮助大家更好看清公司的发展历程。
大家可以看到KLA这家公司也和AMAT，LAM等其他半导体设备同行一样，一路并购走来，再次提醒我们，国内要是打造一个强而有力的半导体设备公司，一方面是自己主业要稳固，其次就是需要有资本并购思维，两条腿走路，才能做大做强。
所以从笔者的角度来看，中国在量检测赛道同行实在太多了，根据半导体综研的关老师统计约56家，而全世界才112家，中国快占了一半了。
而且大部分还停留在低端AOI上，真正意义上的纳米级，无论是有图形的还是无图形的，门槛标准是明场小于250nm，暗场小于100nm。
显然很多公司是不具备这样的水准和实力，实际上产业真的不需要这么多公司，这样的小而散的行业竞争格局，不利于行业长期健康发展。
中国半导体行业只需要1-2家大而强的公司，才能和KLA，以及AMAT，ASML等公司去竞争，所以启哥不再建议对这行的进行重复的，低水平的投资，这是毫无意义。
光学与电子束
在芯片制造过程中，有大量的量测工作要做，看关键工艺是否符合指标，包括晶圆缺陷检测，关键尺寸，套刻精度，膜厚等等，于是各种各样的量测方案和设备就出现了。
技术路线主要是两条，一条是光学，一条是电子束。
从当时中科飞测的IPO材料来看，其中光学占大部分大约70%，电子束占30%，还有少量的X光。
从ASML这样的光刻图形化工艺解决方案商到晶圆工厂用的各种各样的量测方案基本都基于这两种技术路线。
相比之下，光学检测方案具有速度快，无接触，兼容性好，容易集成等优点，电子束也具备高分辨率和灵敏度，深度探测能力，不受表面物理性质影响，可进行多种分析，可进行在线实时检测的优点。
在实际应用中光学多于电子束路线，因此光学型量测设备也多于电子束型设备。
目前行业标杆为KLA都2139（明场），PUMA 93系列/95系列暗场，无图形的KLA Surfacan为基准，国内常见就是SP3，SP5这种，几千万人民币一套。
基于光学的路线，又分明场和暗场两个系统。
明场（BF）和暗场（DF）的区别在于一个是透射束成像，一个是衍射束成像。二者在照明方法、成像原理等方面存在较大差异，技术难度上也有一定差别，整体而言明场系统对照明光束物理特征、成像系统、信噪比等方面的要求更加严格。一般来说，无图形晶圆的缺陷检测多用暗场系统，有图形晶圆的缺陷检测使用明场系统或是二者的结合。
两者都是芯片检测手段的一种，根据实际情况，通常会使用组合方案，尽可能的实现检测准确性。
电子束检测是一种利用聚焦电子束作为检测源的先进检测技术。
原理是基于电子束与被检测物体的相互作用。当电子束照射到样品表面时，电子与样品中的原子发生碰撞，会产生多种信号，如二次电子、背散射电子、吸收电子、俄歇电子和特征 X 射线等。通过对这些信号的收集、分析和处理，可以获取样品的形貌、结构、成分等信息。
所以说电子束检测更精确，灵敏度更高，在高阶制程下用得更多一些。
整个前道量测设备的市场规模并不小，一般在整个半导体设备中占10%-12%，2022年大约是100-120亿美金左右的市场规模。是在高阶制程的fab厂里，高端量测检测的设备投资占比可能更大，毕竟28nm以下高阶制程的工艺步数突然增加，达到甚至突破2000个steps！在如此多的工艺步骤下，显然检测环节变得更加重要，它是帮助晶圆厂控制良率的关键，因此检测环节大增，对应的检测设备用量也比普通成熟制程的要大。
相比之下，这些年国产设备在前道工艺设备上取得了长足的进步，在刻蚀，薄膜沉积，清洗，涂胶显影，CMP，离子注入，热处理，电镀等环节均实现国产突破，甚至部分领域已经能与国外巨头有一争高下的实力。
但是在高端量测领域差距还是很大，在光学方面KLA，AMAT，日立加一块占了84%，而电子束方面AMAT，日立，ASML，KLA则占了99%。
所以整个量测行业，KLA，ASML，日立，AMAT等几大巨头占据超过95%以上的市场份额。特别是KLA，一家就占了一大半，不愧是世界级半导体公司，其地位难以撼动，而国产检测设备公司，堪堪迈过0到1的阶段。
国产量测设备到现在才算有所突破，在整个前道设备中，前道量测设备除光刻机之外，国产化率最低的设备。
主要是量测设备的技术含量非常高，有着“小光刻机之称”，其部分技术特点和难度，真的能媲美光刻机，而且售价也非常高昂，一台高端的明场缺陷检测售价高达数百万至上千万美金，高于刻蚀和沉膜一个档次，价值可见一斑！
行业公司
国内目前处于群雄竞争格局。
包括中科飞测，精测，睿励，东方晶源，御微，优睿谱，中导光电，匠岭科技，中安，昂坤视觉，澈芯，清软，昕微，天准，等一二级市场耳熟能详的公司，甚至还有刚刚杀入这个赛道的中微。
在此之前国内刻蚀设备巨头中微宣布进军电子束量测设备了。
通过关老师资料，启哥大致整理了一下。
中科飞测：有宏观光学，有图形的明场，暗场，无图形的暗场为主，目前属于国内头部；
精测电子的上海精测：有图形的明场，暗场，无图形的暗场等，以及少量的电子束扫描复检；
睿励科学仪器：宏观光学，掩膜板方面的光学检测；
东方晶源：主要是无图形的暗场电子束，电子束扫描复检等；
御微：套刻类为主；
优睿谱：有图形的明场，暗场；
中安：有图形暗场；
中导光电：宏观光学，有图形明场，暗场；
昂坤视觉：宏观光学，有图形明场，暗场等；
目前上市公司主要就是中科飞测和精测，启哥就两家公司目前现有公开资料做对比。
中科飞测公开信息整理：
1）无图形晶圆检测设备：量产型号已覆盖2Xnm及以上工艺节点，即将进入1Xnm节点设备；
2）图形缺陷检测设备：具备三维检测功能的设备已在客户端进行工艺验证，即将进入2Xnm节点明场纳米图形晶圆缺陷检测设备、暗场纳米图形晶圆缺陷检测设备；
3）三维形貌量测设备：支持2Xnm及以上制程；
4）薄膜膜厚量测设备：已覆盖国内先进工艺和成熟工艺的主要集成电路客户；
5）套刻精度量测设备：90nm及以上工艺节点的设备已实现批量销售，2Xnm设备已通过国内头部客户产线验证，获得国内领先客户订单。
6）关键尺寸量测设备：2Xnm产品研发进展顺利。
精测电子：核心产品已覆盖先进制程，膜厚产品、OCD设备以及电子束缺陷复查设备已取得先进制程重复性订单，先进制程工艺节点的明场缺陷检测设备已完成交付；
根据董秘在互动易上的回复：
公司表示已经有7nm先进制程的设备完成交付和验收，甚至更加先进制程的产品正在验证中。
显然中科飞测的产品线更加齐全，但是精测强在有更强的7nm的设备。
当然了，两家公司都在各自领域努力。
结语
启哥就KLA的发展历程，国外巨头的实力，以及量测设备行业特点做一下总结：
1、KLA在这个行业是绝对王者，ASML，AMAT，日立也有自己长处，几个行业巨头占了95%以上的份额，属于绝对垄断地位；
2、前道量测设备是除了光刻机之外，国产化率最低的领域之一，也是技术难度最大的领域，有着小“Scanner”之称，因此这个领域也是国产商们最具成长潜力，最具看点的领域，希望国产设备能早日突破；
3、虽然行业公司众多，但是大部分都是偏低端的，呈现小而散的行业竞争格局，大家在低端赛道上厮杀毫无意义，行业急需整合出几个大公司，才能和国外公司做抗衡，否则无利于行业发展，当然整合并购需要一定的条件和机遇；
4、作为主要两家公司标的，中科飞测产品线更加齐全，精测胜在已经有7nm级别产品研发成功。其他公司也有机会，希望大家继续努力。
这是启哥对于量测行业的一个总结，下面是广告时间。
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