超声扫描显微镜：半导体尖端制造的“守护者”

观点速览

超声波扫描显微镜等智能检测设备挑战与机遇并存。 智能检测装备将推动新型工业化，增强产业竞争力，并支持数字经济与实体经济的融合。超声波扫描显微镜作为智能检测设备的关键部分，面临市场需求增长和技术挑战的双重压力。 

超声扫描显微镜对比其他检测技术优势尤为突出。 超声扫描显微镜 可分层扫描、多层扫描，实施直观的图像及分析，缺陷的测量及缺陷面积和数量统计。且可对芯片无损检测，不破坏芯片内部结构，对粘结层面也非常敏感，能穿透大多数的材料。 

超声扫描显微镜主要应用领域及市场广阔。 超声波扫描显微镜被广泛应用在生物学、医学、复合材料、新材料、半导体等领域，国产替代化的空间巨大，从市场增量空间的需求来看，国产设备未来的市场占比也会逐步提高。 

市场、政策等多因素驱动超声扫描显微镜行业发展。 国内超声扫描显微镜市场容量和消费增长潜力巨大，政府对超声扫描显微镜行业的监管力度随着行业的发展不断加强并走向规范化，为本土大众超声扫描显微镜行业品牌带来了良好的发展机遇。 

超声扫描显微镜相关企业发展需充分考虑自身优势。我国超声扫描显微镜产品具有市场和体量优势，而超声扫描显微镜市场还处于成长期，机会众多，但整个超声扫描显微镜市场同质化，相关企业要突出自身独特性，找出产品更具优势的卖点出来，赢得市场。

一、超声扫描显微镜行业背景及其发展现状

（一）半导体智能检测设备发展背景

1、智能检测设备是实现制造业高质量发展的核心手段

2023年全国新型工业化推进大会指出，高质量发展是新型工业化的关键，智能制造的核心装备——智能检测装备，对提升制造业效率和产品质量至关重要。它对推动制造业高端化、智能化、绿色化，增强产业链韧性，支撑国家建设具有重要作用。尽管我国在智能检测领域面临技术基础薄弱等问题，但智能检测装备的发展对提升产业技术水平和制造质量至关重要。通过数字化提高检测精度和质量稳定性，智能检测装备将助力新型工业化，增强产业竞争力，并为数字经济与实体经济融合提供支持。

2、我国高端半导体量测设备国产化程度有待提升

半导体是电子产品性能的关键，质量控制对芯片良率至关重要，涉及整个制造过程。量检测设备是芯片制造的基准，对量产和经济效益起决定性作用。该行业壁垒高，设备种类多，主要供应商来自美国、日本、以色列等，竞争集中。2023年中国晶圆厂采购国产设备约33亿美元，占11%。国产化率低，但潜力巨大。中美贸易摩擦促使本土终端厂商支持上游国产化，半导体量检测设备国产化是持续且不可逆的趋势。

3、需求与政策共振，智能检测设备市场空间广阔

近期，多个政府部门发布了智能制造和信息化发展规划，旨在推动智能检测装备行业的发展。新兴技术如5G、大数据和人工智能正加速该行业的智能化转型，改变制造业的检测方式和企业形态。

同时，下游市场对定制化、集成化和智能化产品的需求增长，迫使企业提高智能检测装备的性能和精度，以满足更快速和精确的检测需求。超声波扫描显微镜作为智能检测设备的关键部分，面临市场需求增长和技术挑战的双重压力。

（二）超声扫描显微镜行业概述

1、超声波扫描显微镜介绍

超声波扫描显微镜是超声波检测领域中一种利用传播媒介的无损智能检测设备。在工作中采用反射或者透射等扫描方式来检查元器件、材料、晶圆等样品内部的分层、空洞、裂缝等缺陷。超声波检测也是传统制造业领域应用最广泛和深入的无损检测方法，同时近年来我国产业结构升级也带来更精密的超声波检测新需求。

①主要分类

超声波扫描显微镜测试分类：按接收信息模式可分为反射模式与透射模式。按扫描方式分可分为C扫，B扫，X扫，Z扫，分焦距扫描，分频率扫描等多种方式。

②超声扫描显微镜原理

超声波扫描显微镜的基本原理是，通过发射短波传递到样品内部，在经过两种不同材质之间界面时，由于不同材质的阻抗不同，吸收和反射程度的不同，所以能够采集不同的反射能量信息或者相位信息，由此来检查样品内部出现的分层、裂缝或者空洞等缺陷，做到不破坏产品检查产品内部缺陷。先进的显微成像技术是诸多行业领域在各类样品中检查和寻找瑕疵的重要手段，尤其在检查材料并且要保持完整的样品时，其非破坏性检测的优势尤为突出。

超声波扫描显微镜可与X-ray成像技术形成很好的互补。X-ray射线检测是基于超声内部的密度差异进行成像的，对于材料内部结构复杂密度差异不明显的检测工件就检测会出现重影和检测不出来的情况。与此相对应的超声波扫描显微镜检测则可以根据超声检测技术进行分层检测，声波穿透器件后，即可抓取成像，解决了X-ray设备无法分层检测，以及检测不精准的问题。

2、超声扫描显微镜的优势

①高分辨率

超声扫描显微镜能够提供微米级甚至纳米级的分辨率，能够清晰地揭示材料内部的细微结构和缺陷。这种高分辨率使得超声扫描显微镜在检测微小缺陷和细微结构时具有独特的优势。

②非接触检测

与传统的接触式检测手段相比，超声扫描显微镜采用非接触式检测方式，避免了因接触可能导致的材料损伤或污染。这对于一些易碎、易污染或需要保持原始状态的材料来说尤为重要。

③无损检测

超声扫描显微镜不会对被检测材料造成任何破坏，能够在不损害材料的前提下获取其内部结构和缺陷信息。这使得超声扫描显微镜成为一种理想的无损检测工具，特别适用于对产品质量和性能要求极高的尖端制造领域。

④适用于多种材料

超声扫描显微镜不受材料透明度的限制，能够检测金属、陶瓷、塑料等多种材料。这使得超声扫描显微镜在材料科学、生物医学、半导体制造等多个领域都有广泛的应用前景。

（三）超声扫描显微镜主要应用领域及市场

超声波扫描显微镜被广泛应用在生物学、医学、复合材料、新材料、半导体、集成电路、微电子、液晶显示、锂电池电解液、金属基板、焊接件、工业设备、航空航天零部件等精密检测领域，实现活体样本观察、材料结构分析、生产过程控制、封装测试、产品质量检测、产品研发、工艺升级等操作。

1、半导体领域

据统计，2021年全球半导体应用超声扫描显微镜销售额为32.81亿元。预测，2029年全球半导体应用超声扫描显微镜销售额达到51.44亿元。2018—2029年全球半导体应用超声扫描显微镜销售额如下：

2、生命科学领域

据统计，2021年全球生命科学应用超声扫描显微镜销售额为19.28亿元。预测，2029年全球生命科学应用超声扫描显微镜销售额达到30.80亿元。2018—2029年全球生命科学应用超声扫描显微镜销售额如下：

3、新材料领域

据统计，2021年全球材料应用超声扫描显微镜销售额为18.39亿元。预测，2029年全球材料应用超声扫描显微镜销售额达到34.39亿元。2018—2029年全球材料应用超声扫描显微镜销售额如下：

4、纳米技术应用

据统计，2021年全球纳米技术应用超声扫描显微镜销售额为18.38亿元。预测，2029年全球纳米技术应用超声扫描显微镜销售额达到40.95亿元。2018—2029年全球纳米技术应用超声扫描显微镜销售额如下：

5、其他应用

据统计，2021年全球其他应用超声扫描显微镜销售额为14.62亿元。预测，2029年全球其他应用超声扫描显微镜销售额达到23.05亿元。2018—2029年全球其他应用超声扫描显微镜销售额如下：

二、战略转型：发展超声波扫描显微镜的必要性与可行性

（一）必要性分析

1、先进制造业数字化转型和高质量发展

制造业的数字化转型已被提升为国家战略，相关政策密集出台，旨在通过数字化新技术推动传统产业的转型升级，探索新增长模式，营造新经济形态。《制造业数字化转型行动方案》的出台，为制造业的数字化转型提供了系统性解决方案，强调了因地制宜、分类施策的重要性，考虑到不同行业、不同企业的数字化需求和转型路径存在的差异。需要有检测设备能够为各类企业提供定制化的检测解决方案，满足不同行业和领域的检测需求，推动企业向数字化、智能化方向升级，能够助力各类企业优化生产流程、实现精细化管理、提高生产效率和产品质量，更好地满足客户需求。

随着我国半导体产业近几年的迅速发展以及国家政策的大力扶持，半导体产品国产替代化进程逐步加快。大趋势给半导体制造商带来挑战的同时也造就了新的机遇，面对周期性需求大、量产实现周期长、产品配置复杂、高成本压力等问题，半导体制造商不断寻求各种新型技术，以实现低成本高质量按期交付的目标。而半导体检测分析，正是守护半导体产品制造质量的最后一道防线，超声波扫描显微镜不仅能够对半导体行业的国产化替代做出贡献，同时也推动了我国智能检测装备行业技术发展。

2、弥补产业链空白，加速超声波扫描显微镜的国产替代

目前超声波扫描显微镜市场有超八成被国外厂商占据，主要原因在于国外厂商从早期便进入中国的半导体行业，与许多半导体客户的合作久远。许多半导体公司基于技术与工艺上的要求，不敢贸然更换设备。同时，由于国外SAT设备技术起步较早，国外厂商对整个行业与产品的理解会比国内的厂商更加深刻，因此客户的黏性更大。但从另一方面来说，国产替代化的空间巨大，从市场增量空间的需求来看，国产设备未来的市场占比也会逐步提高。

国内企业积极响应国家“强链、补链、延链”的战略要求，通过技术创新和产业应用，有效弥补了产业链的空白，加速了超声波扫描显微镜的国产替代进程。这一进程不仅满足了我国半导体对高端检测设备的需求，而且提升了产业链的自主可控能力和整体竞争力，为半导体行业的高质量发展提供了坚实的技术支撑和装备保障。随着技术的不断成熟和市场的逐步认可，国产产品有望在更广泛的领域得到应用，为下游客户的技术升级和可持续发展贡献更大的力量。

（二）可行性分析

1、产业发展政策

近年来，随着智能制造深入推进，智能检测装备需求日益增加，新技术新产品竞相涌现，产业呈现快速发展势头。但总体来看，我国智能检测装备产业仍存在技术基础薄弱、创新能力不强、高端供给不足、产业体系不完善和应用生态不健全等问题，已成为智能制造深入发展的关键短板和重要制约，迫切需要提升供给能力和水平。

我国智能检测装备产业起步较晚，企业大多规模较小，部分重点行业及应用场景“测不了、测不全、测不准”的痛点难点大量存在，成为智能检测装备产业发展的关键短板。随着智能检测需求日益增加，产业呈现快速发展势头，为抓住发展机遇，需要以问题为导向，着重从标准引领、场景驱动、平台服务、集群建设和人才培养等方面推动产业高质量发展，加速新型智能检测装备技术成熟化与产业化。

从半导体行业来看，检测分析作为半导体设计、生产、封装、测试流程中的重要步骤。随着半导体器件的不断发展和全球电子行业的不断进步，半导体智能检测行业面临着持续的需求增长。半导体器件的尺寸越来越小，性能越来越高，这就要求半导体智能检测行业提供更先进的检测设备和技术，以满足市场需求。近年来，半导体检测分析行业受到了国家政策的大力支持，如《质量强国建设纲要》《扩大内需战略规划纲要（2022－2035年）》等。

2、下游市场即将迎来爆发，未来市场空间广阔

以往半导体功率器件检测包含的热冲击、力学性能测试等破坏性手段，只能针对外部缺陷进行检测，难以检测产品内部可能存在的裂纹和夹杂，且检测后产品无法继续使用。而超声波扫描显微镜会通过一定介质，将超声波送达功率器件内部。超声波遇到气泡、裂痕、分层等缺陷，会反射回特殊信号。收集这些反射波后，由计算机进行图像化处理，可以直接观测到功率器件内部的封装结构以及结合处的焊接质量，辨别封装分层、晶片裂纹、引脚处的孔洞气泡等质量缺陷，在整块IGBT功率模组中也可以清晰地看到IGBT模块逐层之间的焊接、封装、胶体填充质量。此外，超声波扫描显微镜不仅可以高精度识别内部缺陷位置、大小及类型，还可自动出具缺陷占比率，为产品质量保驾护航。

未来，随着碳化硅芯片替代硅基芯片，AOI检测会被SAT逐步替代，同时半导体复合材料工艺和应用不断拓展，以及先进封装技术、新能源电池包强化检测等行业趋势变化将会对SAT设备需求产生巨大的增量空间。预计到2029年，中国超声波扫描显微镜市场规模约48.75亿元。

3、技术可行性

半导体设备行业是装备制造业中壁垒较高的行业，超声波扫描显微镜作为半导体检测设备中的重要分支，技术壁垒体现在诸多方面，特别是在超声波换能器、超声波发生器等核心零部件的研发和制造上，国内技术与国际先进水平相比仍有差距。因此，对于国内企业来说，更要紧跟市场趋势，深入理解客户需求，在日常运营中持续收集客户反馈，以便不断优化产品和服务。

三、超声扫描显微镜产业分析

（一）超声扫描显微镜行业发展机遇及主要驱动因素

1、国内市场容量和消费增长潜力巨大

我国经济持续稳定发展是我国超声扫描显微镜行业快速增长的有力保证。超声扫描显微镜行业消费与制造业经济的提高直接相关，国民经济的持续健康发展将带来工业制造业的显著提升，加之国家鼓励消费、拉动内需的经济政策，以及城市化进程加快等因素，均为超声扫描显微镜行业的快速发展提供了良好的环境和巨大的市场空间。

与此同时，随着国民素质的提高和消费理念的转变，社会消费结构逐渐向发展型、享受型升级。消费者对商品和品牌附加价值的认知程度逐渐提高，消费心理和需求逐渐呈现出多样化和个性化的特点，从而为超声扫描显微镜行业向细分领域发展和差异化定位提供了进一步空间。

2、监管不断规范化

从国家监控力度看，我国政府对超声扫描显微镜行业的监管力度随着行业的发展不断加强并走向规范化，对超声扫描显微镜行业生产企业的准入门槛也不断提高。监管日趋严格所导致的成本增加使得部分生产条件差、无品牌优势的小型超声扫描显微镜行业企业被逐渐淘汰，而具备品牌优势和质量管理优势的大中型超声扫描显微镜行业企业则获得了提高市场份额和整合市场的机会。

3、税收支持政策出台

消费税的调整为超声扫描显微镜行业大众品牌的发展提供契机。早在2006年国家税务总局颁布了新的消费税调节政策，为本土大众超声扫描显微镜行业品牌带来了良好的发展机遇。

（二）超声扫描显微镜行业发展面临的风险

随着中国市场近年来的快速增长，国际领先的超声扫描显微镜机构纷纷加强对中国市场的开拓。国外超声扫描显微镜厂商依托数十年的技术研发积累，在品牌、资本、技术和人才等方面与国内厂商相比具有明显优势。进口产品对国内厂商的业务拓展带来一定的竞争压力。

1、未能正确选择产品方向

产品是企业发展的基础和与外界联系的桥梁，也是维系超声扫描显微镜行业成员的关键。在竞争激烈的市场中，不断推出新产品是集团技术战略的核心。由于该行业企业众多且产品种类繁多，选择新产品开发方向变得更具挑战。

超声扫描显微镜企业的新产品开发应聚焦特定领域，而非全面覆盖或平均分配资源。这一方向的选择是企业经营战略的关键，并需经过科学论证。在竞争激烈的市场环境中，确定新产品开发方向是技术战略决策的重要挑战。

2、未能有效确定目标市场

超声扫描显微镜企业需确定经营领域作为目标市场，并随企业发展而扩大。企业通常通过市场调研选择目标市场，并据此投入资源，确定新产品开发方向，推出新产品以占领市场，这是其确定目标市场的基本方法。

超声扫描显微镜行业企业面临的挑战之一是确定目标市场。由于企业实力强且产品线丰富，加之生产区域分布广泛，这使得选择正确的市场变得复杂。目标市场的选择对企业的竞争地位至关重要，正确的决策可以促进企业的繁荣，而错误的选择则可能导致经营不稳定，影响未来发展，并限制新生产力的发展潜力，甚至可能成为企业的负担。因此，确定目标市场是超声扫描显微镜行业企业在技术开发战略决策中必须慎重考虑的问题。

（三）超声扫描显微镜中国企业SWOT分析

1、S：优势

我国超声扫描显微镜产品需求量大，前景广阔，产品具有市场和体量优势，企业的生产管理理念越来越先进；我国工业体系完善，具备足够的实力快速扩张产能进而快速提高竞争力，另外我国资本雄厚，大量资金投入超声扫描显微镜行业研发也能快速提升超声扫描显微镜生产技术水平，进一步突显我国超声扫描显微镜行业的竞争优势。

2、W：劣势

我国超声扫描显微镜产品同质化严重，下游购买者认知有限，且超声扫描显微镜产品的价格相对较低，市场份额仅在中低端产品领域占优势；经营扩张和并购会受到地区企业和政府的抵制；产品国际贸易也受贸易战影响，内地市场面临很多具有近地优势的竞争者。

3、O：机遇

我国超声扫描显微镜市场还处于成长期，机会众多；全球消费量，尤其是中国消费量增长迅速；中国本土制造技术还比较落后，有利于产品快速占领市场；预计未来几年我国超声扫描显微镜市场需求仍然快速增长，行业市场前景仍然广阔，未来几年我国超声扫描显微镜行业将面临着新的投资机遇期。一带一路战略的顺利推行将加快我国与西方各国的贸易效率以及扩大我国与西方各国的贸易量，这也将给我国超声扫描显微镜进出口贸易带来巨大的机遇。

4、T：威胁

外国企业通过技术换市场的方式可以轻易地进入中国市场；产品的附加值高，高端产品占据主流。综合而言，国际超声扫描显微镜企业具有技术、管理、品牌等多方面的优势，可以利用中国当前处于成长期的市场政策环境快速进入中国超声扫描显微镜行业。在打开市场的同时对中国企业产生威胁。国外品牌超声扫描显微镜的进入，对市场混乱局面更加严峻。整个超声扫描显微镜市场同质化，我国超声扫描显微镜企业要突出产品的独特性，找出产品更具优势的卖点出来，赢得市场。 

四、总结

超声扫描显微镜以其高分辨率和无损检测的优势，在多个行业中发挥着不可或缺的作用，是现代工业和科研领域中不可或缺的工具之一‌。但长久以来，先进的高频超声扫描显微镜SAT设备研发制造技术一直被欧美等发达国家所有，然而，随着我国综合国力的提升以及科学技术的进步，国内研发团队刻苦攻关高频超声SAT设备研发，在目前也取得了不错的成果，让我国相关企业在尖端制造业检测设备上多了一个国产民族品牌的选择。

在当今互联网+的大潮冲击下，超声扫描显微镜行业正经历着一场前所未有的互联网投资热潮。面对这一趋势，如何巧妙地运用互联网思维来重新塑造这个行业，并实现其转型升级，已经成为所有超声扫描显微镜企业必须深入思考和积极应对的重要课题。

本文来自微信公众号“万创投行”，作者：万创研究院，36氪经授权发布。