中科飛測：做中國芯片制造的“標尺”

在深圳龍華，中科飛測的總部大樓里，科技與自然悄然交融。展廳里每一臺精密的半導體量測與檢測設備，都被賦予了一棵樹的名字——云杉、楓香樹、龍血樹……它們身旁，是一個個與之對應的卡通潮玩形象，既有童趣又飽含深意。

創(chuàng)始人兼董事長陳魯在這里種下一個“文化寓言”：讓中科飛測的一棵棵“樹”扎根中國芯片產(chǎn)業(yè)的每一寸土壤，終有一日，長成一片片茂密森林。

“這個行業(yè)里，KLA（科磊）一騎絕塵，2024年占據(jù)國內(nèi)超過六成市場?！敝锌骑w測市場銷售副總裁榮楠坦言，“我們正在挑戰(zhàn)他們的長期壟斷地位，不僅在晶圓制造光學檢測領域的產(chǎn)品種類上實現(xiàn)全面對標，還切入軟件與服務等全鏈條環(huán)節(jié)，現(xiàn)在已初見成效?！?/p>

破壤：對抗壟斷的挑戰(zhàn)者

一個廣泛的共識是，在芯片制造流程中，光刻設備的技術門檻最高、制造成本最昂貴。但相對鮮有人知的是，緊隨光刻之后的“量測與檢測”環(huán)節(jié)，如同制造流程中的“標尺”，同樣具備極高的技術復雜度與成本壁壘——量測是用于對晶圓上薄膜厚度、表面形貌等尺寸與特性進行量化描述；檢測則用于識別晶圓表面或電路結(jié)構(gòu)中的異常，例如污染、劃傷、開短路等缺陷。

在這一領域，成立于1975年的美國KLA長期占據(jù)壟斷地位，全球市場份額穩(wěn)定在50%以上。如果將應用材料、日立等檢測設備企業(yè)計入，全球前五大公司合計占據(jù)超過80%的市場份額，牢牢掌控著全球芯片制造的“良率命門”。

量測與檢測設備不僅技術路線復雜、單價高昂，更特殊的是其種類繁多，不同設備之間的技術遷移度很低。對于先進制程節(jié)點而言，量測與檢測已成為精密產(chǎn)線中的“咽喉要道”，亦是目前國內(nèi)先進制程半導體制造中“卡脖子”環(huán)節(jié)。

國內(nèi)市場以往被海外設備企業(yè)長期壟斷的原因主要有二：一是海外龍頭企業(yè)在各系列量檢測設備不同細分應用領域均處于國際領先地位，尤其在先進制程方面幾乎無可匹敵；二是通過設備捆綁銷售策略形成閉環(huán)。

正是在這種競爭格局極度嚴峻、替代空間極度廣闊的背景下，一批兼具創(chuàng)新精神與工匠匠心的中國科技人才選擇“逆流而上”，力圖打破技術封鎖，實現(xiàn)國產(chǎn)高端設備的自主可控。

陳魯就是其中的典型代表。1977年，他出生于天津一個書香世家，父親是制漿造紙工程領域的權(quán)威專家，2003年榮膺中國工程院院士。在良好的家庭環(huán)境熏陶與個人勤勉努力下，陳魯成為老師和同學們眼中的“天才少年”，15歲就考入中國科學技術大學少年班，攻讀物理專業(yè)。2003年，陳魯獲得美國布朗大學光學物理博士學位，隨后加入知名光學檢測設備制造商Rudolph Technologies（現(xiàn)Onto Innovation），擔任系統(tǒng)科學家。2005年至2010年，擔任KLA資深科學家，積累了大量一線研發(fā)與工程經(jīng)驗。2010年，陳魯回國進入中科院微電子所，立志推動中國芯片產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展。

2014年的最后一天，陳魯創(chuàng)立中科飛測。初創(chuàng)階段，公司的凈化間實驗室就在微電子所里面，辦公場地僅是一間就近租用的住宅。從最初的幾人，到幾十人，擴展至如今的1300余人，中科飛測的團隊逐步壯大，吸納了來自光學、機械、軟件算法等多領域的專業(yè)人才，打造出多個兼具技術深度與工程落地能力的高水平研發(fā)團隊。

成立以來，中科飛測選擇在產(chǎn)品體系上與KLA全面對標，正面迎戰(zhàn)全球量測與檢測設備的長期壟斷格局，不斷拓展設備品類，追趕代際差距，逐漸成為這一高壁壘賽道中最具實力的中國挑戰(zhàn)者。

生長：從代際差距中加速突圍

中科飛測的成長軌跡是清晰而扎實的，在中國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展年輪上，一圈圈地鐫刻下自己的印記。

2016年，在公司成立不到兩年時間內(nèi)，首臺無圖形晶圓缺陷檢測設備進入中芯國際深圳廠，并吸引中芯國際旗下投資機構(gòu)中芯聚源參與A輪融資。2017年，該設備通過中芯國際產(chǎn)線驗證，首次叩開國內(nèi)頭部晶圓廠的大門。同年，國投創(chuàng)業(yè)完成對公司投資，并于2019年追加注資，兩輪投資合計超億元，助力公司推進產(chǎn)品研發(fā)、客戶驗證和市場拓展。

如同多數(shù)半導體設備企業(yè)的必經(jīng)之路，中科飛測亦經(jīng)歷了長達三年的產(chǎn)品驗證周期。2019年，早期播下的種子陸續(xù)通過主流客戶的產(chǎn)線測試，開始進入小批量出貨階段。也正是在這一階段，深創(chuàng)投集團與深圳市引導基金連續(xù)兩年合計注資超1億元，龍華區(qū)政府提供相匹配的產(chǎn)業(yè)園區(qū)，為公司實現(xiàn)從研發(fā)突破到批量銷售的關鍵躍升提供了重要支撐。自此，中科飛測步入發(fā)展快車道：2019年營收為5598萬元，2020年躍升至2.38億元，達到科創(chuàng)板上市標準，2023年5月成功登陸科創(chuàng)板，邁上全新臺階。

2024年，在中科飛測成立十周年之際，公司已形成九大系列設備和三大系列軟件的產(chǎn)品組合。九大系列設備覆蓋接近70%的半導體檢測設備市場容量。其中七大系列設備已經(jīng)量產(chǎn)并在國內(nèi)頭部客戶產(chǎn)線應用，技術指標全面滿足國內(nèi)主流客戶工藝需求；另外明場納米圖形晶圓缺陷檢測設備、暗場納米圖形晶圓缺陷檢測設備完成樣機研發(fā)，并已批量出貨至多家國內(nèi)頭部客戶開展產(chǎn)線工藝驗證和應用開發(fā)。三大系列智能軟件則已全部應用在國內(nèi)頭部客戶，并不斷提高在不同應用領域的覆蓋度，有效地提升半導體制造良率和產(chǎn)品性能。

此外，公司緊跟先進制程以及HBM應用需求，各系列設備在前沿技術領域也實現(xiàn)了重大突破。其中，無圖形晶圓缺陷檢測設備、薄膜膜厚量測設備已經(jīng)通過國內(nèi)最先進制程客戶產(chǎn)線的驗證并實現(xiàn)銷售；應用在HBM先進封裝新興領域的圖形晶圓缺陷檢測設備、三維形貌量測設備都已經(jīng)通過多家國內(nèi)頭部客戶的驗證；最新一代套刻精度量測設備已經(jīng)實現(xiàn)多臺出貨，并全面覆蓋國內(nèi)的頭部客戶，預計很快能夠?qū)崿F(xiàn)銷售。

截至2024年末，公司已累計出貨集成電路量檢測設備超過1000臺，覆蓋前道制程、先進封裝、化合物半導體、大硅片及制程設備領域接近300家客戶產(chǎn)線，其中包括國內(nèi)頭部的前道制造和先進封裝客戶，市場占有率穩(wěn)步提升。

目前，中科飛測已經(jīng)成為國內(nèi)半導體質(zhì)量控制設備的龍頭企業(yè)，在經(jīng)營規(guī)模、技術先進性、產(chǎn)品種類、客戶覆蓋度等方面處于國內(nèi)領先地位。“過去，全球所有的12英寸晶圓廠中，沒有一家不使用KLA的設備。而目前公司多款設備已經(jīng)在國內(nèi)頭部客戶的產(chǎn)線上實現(xiàn)無差別替代?！睒s楠介紹道。

這背后，是多個研發(fā)隊伍引領著公司以及國內(nèi)多項半導體質(zhì)量控制設備核心技術持續(xù)突破海外壟斷。例如，首席科學家黃有為帶領的“SPRUCE”（云杉）團隊聚焦無圖形晶圓缺陷檢測設備研發(fā)。自2016年加入公司以來，黃有為帶領團隊實現(xiàn)了從90nm、65nm到14nm、7nm的技術跨越，尤其是僅用不到三年時間便完成從90nm直達14nm的“跳代式追趕”，推動該領域國產(chǎn)設備從無到有、從跟隨到部分領先。目前，中科飛測已經(jīng)具備深紫外成像掃描、高精度多模式干涉量測、參考區(qū)域?qū)Ρ热毕葑R別等11項關鍵核心技術，引領著國內(nèi)半導體質(zhì)量控制設備實現(xiàn)從追趕到并跑。

挺立：以攻堅之力筑自主之基

2024年全球半導體設備銷售額增長10%，達到1171.4億美元。中國大陸市場銷售額同比激增35%，達到495.5億美元，連續(xù)五年蟬聯(lián)全球最大半導體設備市場。其中，半導體檢測與量測設備占據(jù)重要市場份額，在半導體制造設備的價值量占比高達13%。然而，目前該設備領域的國產(chǎn)化率仍不足10%，尚存很大的國產(chǎn)替代空間。

中科飛測長期以來將自主研發(fā)創(chuàng)新放在首位，重視國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設，保持高強度的研發(fā)投入，近五年公司研發(fā)支出占營業(yè)收入的平均比例超過30%。目前公司核心產(chǎn)品線覆蓋了約70%的市場產(chǎn)品種類，走出了用十年追趕國外企業(yè)數(shù)十年積累的成長曲線，成為國產(chǎn)設備體系中最具系統(tǒng)化實力的代表之一，已在產(chǎn)品種類、客戶覆蓋、技術水平、營收規(guī)模與研發(fā)強度等多個維度國內(nèi)領先，大力推動國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)在檢測和量測設備環(huán)節(jié)的自主可控。

未來，中科飛測仍將堅持自主研發(fā)創(chuàng)新，聯(lián)合國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作伙伴合作攻堅，進一步提高現(xiàn)有70%產(chǎn)品種類的市占率，持續(xù)增強客戶黏性，并完成代際差距的追逐和趕超。同時，加快對尚未覆蓋的30%高端領域的技術突破，重點攻克電子束檢測等前沿設備，拓寬產(chǎn)業(yè)邊界，力求實現(xiàn)從“對標國際”的挑戰(zhàn)者，邁向“重塑格局”的行業(yè)引領者。

中科飛測正加速“播種”，不斷拓展全國布局。為更高效地響應客戶需求，目前產(chǎn)業(yè)布局已遍布京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域，輻射國內(nèi)主流客戶產(chǎn)線；2025年5月，公司啟動了上海張江研發(fā)中心及生產(chǎn)基地建設項目，以進一步增強與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈伙伴的緊密聯(lián)系，以此進一步加快前沿工藝產(chǎn)品驗證和產(chǎn)業(yè)化進程，構(gòu)建“以產(chǎn)帶研、以需促產(chǎn)”的協(xié)同生態(tài)。

中科飛測不僅是國產(chǎn)量測和檢測設備的技術替代者，更肩負著成為中國集成電路制造行業(yè)“標尺”的國家使命。每一款產(chǎn)品都是一棵新苗，扎根于全國芯片產(chǎn)業(yè)的沃土，正茁壯成長為參天大樹，匯聚成茂密的國產(chǎn)創(chuàng)新“森林”。