四种设备都会含有“检测”或者“测试”的字眼,对家当不理解的情形下可能会有所稠浊。本系列报告将逐个拆解研究。
“检”:狭义检测(紧张是 Defect Inspection)。

“量”:丈量(Metrology),也叫量测。丈量=量测。 “试”:测试(test)。

下表综述了半导体行业广义检测设备的分布情形。用不同颜色标注了狭义检测、量测和测试的工艺运用处所。我们未来的系列报告中将会逐一展开。
在半导体的实际制程中,大家一样平常是根据晶圆生产、晶圆制造、晶圆封测这样的环节来研究,我们之以是把设备按照功能或者目的来分,是由于设备厂家是按照目的来深耕各自领域的。
其余,检测设备在其他一些行业中或在不同的语境下还存在着其他的分类方法: 比如尺寸检测,性能检测,逻辑检测,外不雅观检测等等。本篇作为系列报告第二篇, 将着重梳理半导体测试设备(测试机、探针台、分选机等)市场格局、重点企业等。
1.测试贯穿半导体生产制造多个环节测试设备广泛运用于集成电路生产制造流程,对付良率和品质掌握至关主要,是必不可少的环节:1)集成电路的设计流程须要芯片验证,即对晶圆样品和集成电路封装样品进行有效性验证;2)在生产制造环节中可能由于设计不完善、制造工艺偏差、晶圆质量、环境污染等成分,造成集成电路功能失落效、性能降落等毛病,因此分别须要完成晶圆检测(CP, Circuit Probing)和成品测试(FT, Final Test),通过剖析测试数据,能够确定详细失落效缘故原由,并改进设计及生产、封测工艺,以提高良率及产品质量。
因此半导体测试部分紧张涉及两种测试(CP 测试、FT 测试等)、三种设备(探针台、测试机、分选机等)。
CP 测试:Circuit Probing,晶圆测试,芯片在 wafer 的阶段、封装之前,通过探针卡扎到芯片管脚上对芯片进行性能及功能测试,把坏的 die 挑出来、减少封装和测试的本钱。CP 测试紧张用到的设备是测试机和探针台等。
FT 测试:Final Test,成品测试,指的是芯片在封装完成往后进行的终极测试, 只有通过测试的芯片才会被出货。FT 测试设计到的设备包括测试机、分选机等。
也即 CP 测试是对整片 wafer 上的每个 die 测试,而 FT 测试是对封装好的 chip 测试,CP 测试通过之后才会去封装,封装好后的 chip 进行 FT 测试。
常日全体过程涉及多个测试项,有些测试项在CP 测试时进行过,在 FT 测试时就不用再次进行测试了,节省了 FT 测试韶光;但也有部分测试项必须在 FT 测试时才会进行,不同的设计公司会有不同的哀求。在 CP 测试阶段,尽可能选择那些对良率影响较大的测试项目,一些测试难度大,本钱高但 fail 率不高的测试项目,可以放到FT 阶段再测试。
各个环节测试芯片的各项功能指标均须完成两个步骤:一是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来,二是通过测试机对芯片施加输入旗子暗记,并检测输出旗子暗记,并检测输出旗子暗记,判断芯片功能和性能是否达到设计哀求。
测试紧张涉及到的设备包括测试机、探针台和分选机:测试机用于检测芯片功能和性能,尤其是客户对付集成电路测试在测试功能模块、测试精度、相应速率、运用程序定制化、平台可延展性以及测试数据的存储、采集和剖析等方面提出愈来愈高的哀求;探针台与分选机则是实现被测晶圆/芯片与测试机功能模块的连接。
在芯片设计验证阶段须要用到测试机、分选机和探针台,晶圆制造阶段的晶圆检测环节须要用到测试机和探针台,封装测试阶段的成品测试环节须要用到测试机和分选机:
(1) 设计验证环节:设计验证指芯片设计公司分别利用测试机和探针台、测试机和分选机对晶圆样品检测和集成电路封装样品的成品测试,验证样品功能和性能的有效性。
(2) 晶圆检测环节:晶圆检测是指在晶圆制造完成后进行封装前,通过探针台和测试机合营利用,对晶圆上的芯片进行功能和电参数性能测试,其测试过程为:探针台将晶圆逐片自动传送至测试位置,芯片的 Pad 点通过探针、专用连接线与测试机
的功能模块进行连接,测试机对芯片施加输入旗子暗记、采集输出旗子暗记,判断芯片在不同事情条件下功能和性能的有效性。测试结果通过通信接口传送给探针台,探针台据此对芯片进行打点标记,形成晶圆的 Map 图。
(3) 成品测试环节:成品测试是指芯片完成封装后,通过分选机和测试机合营利用,对集成电路进行功能和电参数性能测试,担保出厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计规范哀求。其测试过程为:分选机将被检测集成电路逐个自动传送至测试工位,被检测集成电路的引脚通过测试工位上的金手指、专用连接线与测试机的功能模块进行连接,测试机对集成电路施加输入旗子暗记、采集输出旗子暗记,判断集成电路在不同事情条件下功能和性能的有效性。测试结果通过通信接口传送给分选机,分选机据此对被测试集成电路进行标记、分选、收料或编带。
2. 估量 2020 年我国半导体测试设备市场需求约 11.6 亿美元
2018 年环球半导体设备发卖创下历史新高,根据今年 4 月国际半导体家当协会(SEMI)发布的报告信息,2018 年环球半导系统编制造设备发卖总金额达 645 亿美元, 较 2017 年 566.2 亿美元同比增长 14。同时中国大陆首度跃升为第二大设备市场, 同比增长 59%达到 131.1 亿美元。
但至 2019 年半导体设备市场迎来负增长,根据 SEMI 数据,2019 年一、二季度环球半导体设备发卖额分别为 137.9 亿、133.1 亿美元,二季度同比下滑 20%、环比下滑 3%。在此情形下,SEMI 年中设备预测报告指出,2019 年环球发卖额将从去年高点的 645 亿美元降至 527 亿美元,降幅达到 18.4%,而中国台湾将逆市增长 21%达到123.1 亿美元,超越韩国成为环球之最。
2020 年,SEMI 预测环球半导体设备市场有望在 memory 支出和中国大陆新的项目推动下规复增长,增幅 11.6%达到 588 亿美元,个中中国大陆市场将增长 24达到145 亿美元,超越韩国成为环球最大的半导体设备市场。
半导体测试设备在半导体装备中占比为 8%,仅次于晶圆制造装备,海内半导体自给率和需求都逐步递增,未来市场逐步递增。
根据 SEMI 数据,2018 年海内集成电路测试设备市场规模约 57.0 亿元,集成电路测试机、分选机和探针台分别占比 63.1%、17.4%和 15.2%,其它设备占 4.3%。
根据 SEMI 预测 2020 年环球半导体设备投资额为 588 亿美元,及各项占比情形, 我们估量 2020 年环球半导体测试设备市场规模约为 47 亿美元、个中测试机、分选机、探针台市场空间分别约为 29.7、8.18、7.15 亿美元。
随着技能水平的提高和海内大力新建及扩建产能,海内半导体设备投资将稳步增加,估量 2020 年将达到 145 亿美元,相应检测设备亦将随之增长,估量 2020 年将达到 11.6 亿美元。
结合 SEMI2018 年数据,假设各种设备的占比较为稳定,因此进一步测算,2019 年测试机、分选机、探针台规模分别为 5.9、1.63、1.42 亿美元,2020 年分别为7.32、2.02、1.76 亿美元。
3. 半导体检测设备领域国外企业仍上风显著半导体测试设备行业集中度较高, 美国泰瑞达( Teradyne )、日本爱德万Advantest)霸占环球紧张紧张市场,2017 年二者市占率合计达到 87,其他主要供应商还有东京电子、美国安捷伦(Agilent)、美国科利登(Xcerra)和美国科休(Cohu)霸占了紧张市场份额,个中泰瑞达紧张产品为测试机,爱德万紧张产品为测试机和分选机,科利登紧张产品为测试机,东京电子产品系列较多,在测试设备方面紧张产品为探针台。
从环球半导体设备企业排名收入利润数据可以看出,测试设备中环球排名前两位的泰瑞达和爱德万与第一集团的运用材料、阿斯麦、东京电子、拉姆研究等还存在较大差距,这也与设备代价量和市场空间干系,但是从毛利率方面看,二者的毛利率都坚持在 50以上,明显高于前四名企业。
从详细产品市场构造来看,均表示出非常高的头部集中度:
1) 测试机头部企业紧张是泰瑞达和爱德万,二者市占率估量分别约为 50、40 ; 中高端芯片测试机险些被国外企业垄断,海内华峰测控和长川科技在部分细分领域也 有所打破,北京冠中集创深耕 CIS 芯片测试机,开始向Memory 领域渗透。
2) 探针台紧张是东京电子、东京精密,二者市占率合计超过 80;海内企业中长川科技处于研发阶段,深圳矽电处于测试阶段。
3) 分选机紧张是爱德万、科休&爱普生等,市占率合计约 60; 海内企业紧张有长川科技等。
4. 海内测试机分选机不断打破,探针台尚在测试阶段海内企业方面,从事半导体测试设备的企业紧张有华峰测控、长川科技、北京冠中集创、深圳矽电等,个中华峰测控紧张产品为测试机;长川科技紧张产品包括测试机和分选机,探针台处于研发阶段;北京冠中集创深耕 CIS 测试机领域,目前处于验证阶段;深圳矽电紧张为探针台。
海内半导体测试机市场同样呈现集中度较高的特点,根据赛迪顾问数据,2018 年中国集成电路测试机市场规模为 36.0 亿元,个中泰瑞达和爱德万当年在中国发卖收入分别约为 16.8 亿元和 12.7 亿元,分别占中国集成电路测试机市场份额的 46.7%、35.3,合计占比达到 82。海内公司产品以仿照及稠浊旗子暗记类测试系统为主,华峰测控与长川科技 2018 年测试机发卖收入分别约为 2.2 亿元和 0.86 亿元,分别占中国集成电路测试机市场份额的 6.1和 2.4%。
4.1 华峰测控——海内测试机龙头企业,操持进入 SoC 等更大空间细分市场
华峰测控前身为华峰技能,成立于 1993 年,为航空航天工业部第一研究院下属企业北京光华无线电厂出资设立的全民所有制企业,华峰测控是海内最早进入半导体测试设备行业的企业之一,深耕行业二十多年,目前华峰测控聚焦在仿照和稠浊旗子暗记测试设备领域,不仅达到海内领先水平、更是冲破了国外厂商的垄断地位,同时华峰测控产品还外销至中国台湾、欧洲、韩国、日本等半导体家当发达的地区,是目前为数不多的能够进入欧美半导体市场的中国本土半导体测试设备厂商。截至目前环球累计装机量打破 2300 台。
目前华峰测控已成为海内前三大半导体封测厂商仿照测试领域的主力测试平台供应商,同时还拥有上百家集成电路设计企业客户资源、与超过三百家以上的集成电路设计企业保持业务互助关系。
华峰测控收入由 2016 年的 1.12 亿元增至 2018 年 2.19 亿元,复合增长率为39.77 ,2019 年前三季度为 2.01 亿元,同比增长 10.83;归母净利润方面,由2016 年的 4121 万元增至 2018 年的 9073 万元,复合增长率为 48.38 ,2019 年前三季度微增 2.2至 8137 万元。
近年华峰测控毛利率坚持在较高水平,2018 年及 2019 年前三季度更是达到了 82 以上,紧张缘故原由在于华峰测控紧张产品测试机的毛利率水平较高、且较为稳定。净利率水平同样处于较高位置,年前三季度坚持在 40.45。
4.2 长川科技——测试机分选机为主,向探针台产品进军
目前长川科技紧张产品包括测试机、分选机及自动化生产线。长川科技生产的测试机包括大功率 测试机(CTT 系列)、仿照/数模稠浊测试机(CTA 系列)、数字测试机(D9000)等;分选机包括重力下滑式分选机(C1、 C3、C3Q、C37、C5、C7、C8、C9、C9Q 系列)、平移式分选机(C6、C7R 系列)等;探针台(CP12);自动化生产线包括CM2010 系列、CM2020 系列、CM8200/CM8200A 系列。
长川科技业务收入持续增长,2016-2018 年分别实现了 1.24、1.80、2.16 亿元的业务收入,2017、2018 年营收增速分别为 45.16和 20.00%。2016-2018 年长川科技归母净利润分别为 4142、5025、3647 万元。
2019 年前三季度长川科技实现收入 2.02 亿元、归母净利润 132 万元,分别同比增长 17.93、下滑 95.9。根据公司最新古迹预报,长川科技 2019 年度估量实现净利润 1057.66 万元-1787.08 万元,同比下滑 51-71 ,紧张缘故原由是商誉减值、研发用度提升、新大楼固定资产计提折旧等。
公司 2015 年 7 月得到大基金入股,当时占比为 7.5,落后步至目前的 9.85,为公司第二大股东,其余上海半导体设备材料家当投资基金持有公司 3.29股份。
4.3. 冠中集创——生产集成电路综合测试仪
北京冠中集创科技有限公司成立于 2009 年 4 月,紧张从事集成电路综合测试仪的研制、生产制造、发卖做事等事情,产品紧张运用在集成电路设计、测试和封装事情环节中。CATT 系列极大规模集成电路综合测试仪对海内高端封测行业提高量产, 降落本钱具有促进浸染。
4.4. 深圳矽电——海内规模最大探针台生产企业
深圳矽电经由 12 年的发展已发展为海内规模最大的探针台(点测机)生产企业, 是中国大陆最早研制,批量生产全自动探针台、LED 点测机,专业从事研发、生产各种半导体设备的中国国家高新技能企业。紧张产品有:8-12 英寸全自动探针台,4-8 英寸多款探针台、双面探针台、LED 探针台、LED 全自动抽测探针台、焊卡台、全自动芯粒镜检机(AOI)等芯片测试干系设备及配件,在海内同行业处于领先地位。公 司拟 IPO,已接管招商证券的辅导,并于 2019 年 12 月 31 日在深圳证监局进行了辅 导备案。
公司 12 英寸全自动探针台(PT-912A)适用于 8~12 英寸大规模集成电路晶圆的全自动测试,海内创始、自主研发的 12 英寸高精度全自动探针台,可知足大规模集成电路对探针台多 PIN 及多芯的测试哀求,测试高效、稳定、可靠,大幅提高生产效率。
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(报告来源:华西证券)
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