2022年半導(dǎo)體測試設(shè)備行業(yè)現(xiàn)狀及趨勢分析

1、2022年半導(dǎo)體測試設(shè)備行業(yè)現(xiàn)狀及趨勢分析1、 半導(dǎo)體測試設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，市場需求巨大集成電路測試旨在檢查芯片性能是否符合設(shè)計目標(biāo)及要求，貫穿了集成電路設(shè)計、 生產(chǎn)、封測過程的核心環(huán)節(jié)。具體來說，IC 測試通過測量 IC 對于激勵的輸出回應(yīng) 和預(yù)期輸出比較，以確定或評估 IC 元器件功能和性能，其是驗(yàn)證設(shè)計、監(jiān)控生產(chǎn)、 保證質(zhì)量、分析失效以及指導(dǎo)應(yīng)用的重要手段。測試主要包括芯片設(shè)計中的設(shè)計驗(yàn) 證、晶圓制造中的晶圓檢測和封裝完成后的成品測試。IC 檢測過程中一般包括兩個 步驟，一是將芯片的引腳與測試機(jī)的功能模塊連接起來（使用探針臺或分選機(jī)）；二 是要通過測試機(jī)對芯片施加輸入信號，并檢測芯片的輸

2、出信號，判斷芯片功能和性 能指標(biāo)的有效性（使用測試機(jī)）。圖：測試設(shè)備覆蓋半導(dǎo)體生產(chǎn)三大主要環(huán)節(jié)集成電路（后道）測試核心設(shè)備包括測試機(jī)、分選機(jī)、探針臺 3 種，測試機(jī)負(fù)責(zé)檢 測性能，后兩者主要實(shí)現(xiàn)被測晶圓/芯片與測試機(jī)功能模塊的連接。在 IC 測試設(shè)備 中，測試機(jī)用于檢測芯片功能和性能，技術(shù)壁壘最高、市場份額最大。尤其是客戶 對于集成電路測試在測試功能模塊、測試精度、響應(yīng)速度、應(yīng)用程序定制化、平臺 可延展性以及測試數(shù)據(jù)的存儲、采集和分析等方面提出愈來愈高的要求。而探針臺 與分選機(jī)用于實(shí)現(xiàn)被測晶圓/芯片與測試機(jī)功能模塊的連接，分應(yīng)用場景來看，晶圓 檢測環(huán)節(jié)需要使用測試機(jī)和探針臺，成品測試環(huán)節(jié)需要使

3、用測試機(jī)和分選機(jī)，分類 如下：1. 晶圓檢測環(huán)節(jié)（探針臺+測試機(jī)）：晶圓檢測發(fā)生于晶圓完成后和進(jìn)行封裝前， 通過探針臺和測試機(jī)的配合使用，對晶圓上的裸芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)測試。探針 臺將晶圓逐片自動傳送至測試位置，芯片的 Pad 點(diǎn)通過探針、專用連接線與測試機(jī) 的功能模塊進(jìn)行連接，測試機(jī)對芯片施加輸入信號并采集輸出信號，判斷芯片功能 和性能在不同工作條件下是否達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求。測試結(jié)果通過通信接口傳送給探針臺，探針臺據(jù)此對芯片進(jìn)行打點(diǎn)標(biāo)記，形成晶圓的 Map 圖。該環(huán)節(jié)的目的是確保 在芯片封裝前，盡可能地把無效芯片篩選出來以節(jié)約封裝費(fèi)用；2. 成品測試環(huán)節(jié)（分選機(jī)+測試機(jī)）：成品測試發(fā)生于芯片

4、完成封裝后，通過配合 使用分選機(jī)和測試機(jī)，對封裝完成后的芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)測試。分選機(jī)將被測 芯片逐個自動傳送至測試工位，被測芯片的引腳通過測試工位上的基座、專用連接 線與測試機(jī)的功能模塊進(jìn)行連接，測試機(jī)對芯片施加輸入信號并采集輸出信號，判 斷芯片功能和性能在不同工作條件下是否達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求。測試結(jié)果通過通信接 口傳送給分選機(jī)，分選機(jī)據(jù)此對被測芯片進(jìn)行標(biāo)記、分選、收料或編帶。該環(huán)節(jié)的 目的是保證出廠的每顆集成電路的功能和性能指標(biāo)能夠達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求。2.半導(dǎo)體測試機(jī)為測試設(shè)備最大細(xì)分領(lǐng)域測試機(jī)為后道測試設(shè)備最大細(xì)分領(lǐng)域，其中 SOC 及存儲類測試機(jī)應(yīng)用最廣。據(jù) SEMI 統(tǒng)計，2020 年

5、全球半導(dǎo)體測試設(shè)備市場規(guī)模為 60.1 億美元，到 2022 年預(yù)計 將達(dá) 80.3 億美元，未來兩年的 CAGR 達(dá) 16%。從結(jié)構(gòu)來看，測試設(shè)備中，測試機(jī) 在 CP、FT 兩個環(huán)節(jié)皆有應(yīng)用，而分選機(jī)和探針臺分辨僅在設(shè)計驗(yàn)證和成品測試環(huán) 節(jié)及晶圓檢測環(huán)節(jié)與測試機(jī)配合使用，且測試機(jī)研發(fā)難度大、單機(jī)價值量更高，因 此測試機(jī)占比最大，達(dá)到接近 70%的比例，而分選機(jī)、探針臺占比分別為 17%、 15%。圖：2020 年全球半導(dǎo)體測試設(shè)備細(xì)分結(jié)構(gòu)存儲及 SOC 測試機(jī)，結(jié)構(gòu)占比更高、技術(shù)難度大。按照測試機(jī)所測試的芯片種類 不同，測試機(jī)可以分為模擬/混合類測試機(jī)、SoC 測試機(jī)、存儲器測試機(jī)等。模擬類

6、 測試機(jī)主要針對以模擬信號電路為主、數(shù)字信號為輔的半導(dǎo)體而設(shè)計的自動測試系 統(tǒng)；SoC 測試機(jī)主要針對 SoC 芯片（System on Chip）即系統(tǒng)級芯片設(shè)計的測試 系統(tǒng)；存儲測試機(jī)主要針對存儲器進(jìn)行測試，一般通過寫入一些數(shù)據(jù)之后在進(jìn)行讀 回、校驗(yàn)進(jìn)行測試。其中，SoC 與存儲測試機(jī)難度最高，同時在結(jié)構(gòu)占比上也是測 試機(jī)中占比最大的部分，在全球和國內(nèi)市場均在 70%左右占比。3. 客戶黏性強(qiáng)，盈利質(zhì)量高協(xié)同開發(fā)推出解決方案屬性，客戶黏性強(qiáng)、不易替代。半導(dǎo)體測試機(jī)需配套芯片的 測試需求，有 IC 設(shè)計廠商進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)，因此具有較強(qiáng)的定制化屬性。基于長期的 開發(fā)合作，測試機(jī)廠商積累大量專利與

7、研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，與合作的設(shè)計公司形成默契合作 并逐步建立生態(tài)。因此，往往早期綁定 IC 設(shè)計廠商進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)的測試機(jī)廠商，獲 取訂單的概率更大，一旦進(jìn)入設(shè)計公司合作體系，將擁有顯著的客戶資源壁壘與產(chǎn) 業(yè)協(xié)同壁壘。軟件算法復(fù)用性強(qiáng)，規(guī)?；档统杀?。測試機(jī)具有遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體其他設(shè)備的毛利率， 我們認(rèn)為主要基于第一、上文提到的高客戶黏性，第二、軟件算法的復(fù)用性。測試 機(jī)產(chǎn)品可以拆解為軟件算法、硬件設(shè)計、原材料、制造及人力成本，而測試機(jī)廠商 為客戶提供的核心是軟件算法，軟件算法具有非常強(qiáng)的復(fù)用屬性，隨著產(chǎn)品收入規(guī) 模的提升，使得測試機(jī)廠商具有遠(yuǎn)高于其他半導(dǎo)體設(shè)備公司的毛利率。另外，通過 材料、器件國產(chǎn)化及國內(nèi)工程師紅利，可以進(jìn)一步提升毛