半導體測試設備行業競爭格局分析(附報告目錄)
1、半導體測試設備概況
在測試設備中,測試機用于檢測芯片功能和性能,技術壁壘高,尤其是客戶對于集成電路測試在測試功能模塊、測試精度、響應速度、應用程序定制化、平臺可延展性以及測試數據的存儲、采集和分析等方面提出愈來愈高的要求。探針臺與分選機實現被測晶圓/芯片與測試機功能模塊的連接。晶圓檢測環節需要使用測試機和探針臺,成品測試環節需要使用測試機和分選機。
相關報告:北京普華有策信息咨詢有限公司《2020-2026年中國半導體測試設備行業專項調研及投資前景預測報告》
晶圓檢測環節:晶圓檢測是指在晶圓完成后進行封裝前,通過探針臺和測試機的配合使用,對晶圓上的裸芯片進行功能和電參數測試。探針臺將晶圓逐片自動傳送至測試位置,芯片的 Pad 點通過探針、專用連接線與測試機的功能模塊進行連接,測試機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到設計規范要求。測試結果通過通信接口傳送給探針臺,探針臺據此對芯片進行打點標記,形成晶圓的 Map 圖。該環節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約封裝費用。
成品測試環節:成品測試是指芯片完成封裝后,通過分選機和測試機的配合使用,對封裝完成后的芯片進行功能和電參數測試。分選機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的功能模塊進行連接,測試機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到設計規范要求。測試結果通過通信接口傳送給分選機,分選機據此對被測芯片進行標記、分選、收料或編帶。該環節的目的是保證出廠的每顆集成電路的功能和性能指標能夠達到設計規范要求。
隨著 2018-2020 年中國大陸多家晶圓廠陸續投建及量產,國內封測廠陸續投入新產線以實現產能的配套擴張,將持續帶動國內半導體測試設備市場高速增長。2018 年國內集成電路測試設備市場規模約 57.0 億元,集成電路測試機、分選機和探針臺分別占比 63.1%、17.4%和 15.2%,其它設備占 4.3%。
2018 年中國集成電路測試設備的市場結構
資料來源:普華有策市場研究中心
2、半導體測試機競爭格局
1)半導體測試機概要
半導體測試機又稱半導體自動化測試機,與半導體自動化測試系統同義。兩者由于翻譯的原因,以往將 Tester 翻譯為測試機,諸多行業報告沿用這個說法,但現在越來越多的企業將該等產品稱之為 ATE system,測試系統的說法開始流行,整體上無論是被稱為 Tester 還是 ATE system,皆為軟硬件一體。半導體測試機測試半導體器件的電路功能、電性能參數,具體涵蓋直流參數(電壓、電流)、交流參數(時間、占空比、總諧波失真、頻率等)、功能測試等。集成電路測試貫穿了集成電路設計、生產過程的核心環節,具體如下:
第一、集成電路的設計流程需要芯片驗證,即對晶圓樣品和集成電路封裝樣
品進行有效性驗證;
第二、生產流程包括晶圓制造和封裝測試,在這兩個環節中可能由于設計不完善、制造工藝偏差、晶圓質量、環境污染等因素,造成集成電路功能失效、性能降低等缺陷,因此,分別需要完成晶圓檢測(CP, Circuit Probing)和成品測試(FT, Final Test),通過分析測試數據,能夠確定具體失效原因,并改進設計及生產、封測工藝,以提高良率及產品質量。無論哪個環節,要測試芯片的各項功能指標均須完成兩個步驟:一是將芯片的引腳與測試機的功能模塊連接起來,二是通過測試機對芯片施加輸入信號,并檢測輸出信號,判斷芯片功能和性能是否達到設計要求。
隨著集成電路技術不斷發展,芯片線寬尺寸不斷減小,制造工序逐漸復雜,對集成電路測試設備要求愈加提高,集成電路測試設備的制造需要綜合運用計算機、自動化、通信、電子和微電子等學科技術,具有技術含量高、設備價值高等特點。
2)半導體測試機競爭格局
全球半導體測試機市場呈現高集中度的特點,2017 年市場占有率最高的前兩家企業合計市場份額達 87%。在國內市場,以華峰測控為代表的少數國產測試設備廠商已進入國內外封測龍頭企業的供應商體系,正通過不斷的技術創新逐漸實現進口替代。
3、進入半導體測試機行業的壁壘
半導體測試機行業屬于技術密集型的行業,集計算機、自動化、通信、電子和微電子等技術于一身,具有技術密集、人才密集等特征,在技術、人才、客戶資源、資金、產業整合方面進入壁壘較高,具體如下:
1)技術壁壘
半導體測試系統涵蓋多門學科的技術,包括計算機、自動化、通信、電子和微電子等,為典型的技術密集、知識密集的高科技行業,用戶對測試系統的可靠性、穩定性和一致性要求較高,半導體測試系統的技術壁壘也比較高。具體技術壁壘如下:
①并行測試數量和測試速度的要求不斷提升。
②對測試機的功能模塊需求增加。
③對測試精度的要求提升。
④要求使用通用化軟件開發平臺。
⑤對數據分析能力提升。
半導體測試系統企業需要經過多年的技術和市場的經驗積累儲備大量的修正數據,以確保上述性能指標達標與持續優化,并確保測試設備長期穩定運行。行業內的新進入者往往需要經歷較長一段時間的技術摸索和積累,才能和業內已經占據技術優勢的企業相抗衡,很難在短期內全面掌握所涉及的技術,因此本行業具有較高的技術壁壘。
2)人才壁壘
半導體測試機行業是典型的人才密集型行業。目前,國內半導體測試機行業中具有完備知識儲備、具備豐富技術和市場經驗、能勝任相應工作崗位的技術人才、管理人才、銷售人才均相對稀缺。
3)客戶資源壁壘
由于下游客戶特別是國際知名企業認證的周期較長,設備替換意愿低,半導體測試系統行業頭部企業擁有顯著的客戶資源壁壘。半導體測試系統的穩定性、精密性與可靠性、一致性等特性要求較高,企業在與下游客戶建立合作關系前,需要接受客戶的嚴格考核認證,該等認證通常包括企業成立時間、發展歷史、環保合規性、測試設備質量,內部生產管理流程規范性是否達到客戶的要求等方面。該等認證的審核周期一般都在半年以上,部分國際大型客戶的認證審核周期可能長達 2-3 年。客戶嚴格的認證制度增加了新進入的企業獲得訂單的難度,同時因引入測試系統周期較長,下游客戶一旦選定不會輕易進行更換。
4)資金壁壘
5)產業協同壁壘
半導體測試系統企業在整個產業上的協同能力需要一個持續積累的過程,對于新進入者而言,市場先入者已建立并穩定運營的產業生態鏈將構成其進入本行業的一大壁壘。