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半導(dǎo)體測試設(shè)備行業(yè)競爭格局分析(附報告目錄)
1、半導(dǎo)體測試設(shè)備概況
在測試設(shè)備中,測試機用于檢測芯片功能和性能,技術(shù)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(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。探針臺與分選機實現(xiàn)被測晶圓/芯片與測試機功能模塊的連接。晶圓檢測環(huán)節(jié)需要使用測試機和探針臺,成品測試環(huán)節(jié)需要使用測試機和分選機。
相關(guān)報告:北京普華有策信息咨詢有限公司《2020-2026年中國半導(dǎo)體測試設(shè)備行業(yè)專項調(diào)研及投資前景預(yù)測報告》
晶圓檢測環(huán)節(jié):晶圓檢測是指在晶圓完成后進(jìn)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(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 點通過探針、專用連接線與測試機的功能模塊進(jìn)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(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)約封裝費用。
成品測試環(huán)節(jié):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(jìn)行功能和電參數(shù)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(jìn)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(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,分選機據(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。
隨著 2018-2020 年中國大陸多家晶圓廠陸續(xù)投建及量產(chǎn),國內(nèi)封測廠陸續(xù)投入新產(chǎn)線以實現(xiàn)產(chǎn)能的配套擴(kuò)張,將持續(xù)帶動國內(nèi)半導(dǎo)體測試設(shè)備市場高速增長。2018 年國內(nèi)集成電路測試設(shè)備市場規(guī)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(shè)備占 4.3%。
2018 年中國集成電路測試設(shè)備的市場結(jié)構(gòu)
資料來源:普華有策市場研究中心
2、半導(dǎo)體測試機競爭格局
1)半導(dǎo)體測試機概要
半導(dǎo)體測試機又稱半導(dǎo)體自動化測試機,與半導(dǎo)體自動化測試系統(tǒng)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(yè)報告沿用這個說法,但現(xiàn)在越來越多的企業(yè)將該等產(chǎn)品稱之為 ATE system,測試系統(tǒng)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(dǎo)體測試機測試半導(dǎo)體器件的電路功能、電性能參數(shù),具體涵蓋直流參數(shù)(電壓、電流)、交流參數(shù)(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(shè)計、生產(chǎn)過程的核心環(huán)節(jié),具體如下:
第一、集成電路的設(shè)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(jìn)行有效性驗證;
第二、生產(chǎn)流程包括晶圓制造和封裝測試,在這兩個環(huán)節(jié)中可能由于設(shè)計不完善、制造工藝偏差、晶圓質(zhì)量、環(huán)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(shù)據(jù),能夠確定具體失效原因,并改進(jìn)設(shè)計及生產(chǎn)、封測工藝,以提高良率及產(chǎn)品質(zhì)量。無論哪個環(huán)節(jié),要測試芯片的各項功能指標(biāo)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(dá)到設(shè)計要求。
隨著集成電路技術(shù)不斷發(fā)展,芯片線寬尺寸不斷減小,制造工序逐漸復(fù)雜,對集成電路測試設(shè)備要求愈加提高,集成電路測試設(shè)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(xué)科技術(shù),具有技術(shù)含量高、設(shè)備價值高等特點。
2)半導(dǎo)體測試機競爭格局
全球半導(dǎo)體測試機市場呈現(xiàn)高集中度的特點,2017 年市場占有率最高的前兩家企業(yè)合計市場份額達(dá) 87%。在國內(nèi)市場,以華峰測控為代表的少數(shù)國產(chǎn)測試設(shè)備廠商已進(jìn)入國內(nèi)外封測龍頭企業(yè)的供應(yīng)商體系,正通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新逐漸實現(xiàn)進(jìn)口替代。
3、進(jìn)入半導(dǎo)體測試機行業(yè)的壁壘
半導(dǎo)體測試機行業(yè)屬于技術(shù)密集型的行業(yè),集計算機、自動化、通信、電子和微電子等技術(shù)于一身,具有技術(shù)密集、人才密集等特征,在技術(shù)、人才、客戶資源、資金、產(chǎn)業(yè)整合方面進(jìn)入壁壘較高,具體如下:
1)技術(shù)壁壘
半導(dǎo)體測試系統(tǒng)涵蓋多門學(xué)科的技術(shù),包括計算機、自動化、通信、電子和微電子等,為典型的技術(shù)密集、知識密集的高科技行業(yè),用戶對測試系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和一致性要求較高,半導(dǎo)體測試系統(tǒng)的技術(shù)壁壘也比較高。具體技術(shù)壁壘如下:
①并行測試數(shù)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(fā)平臺。
⑤對數(shù)據(jù)分析能力提升。
半導(dǎo)體測試系統(tǒng)企業(yè)需要經(jīng)過多年的技術(shù)和市場的經(jīng)驗積累儲備大量的修正數(shù)據(jù),以確保上述性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)與持續(xù)優(yōu)化,并確保測試設(shè)備長期穩(wěn)定運行。行業(yè)內(nèi)的新進(jìn)入者往往需要經(jīng)歷較長一段時間的技術(shù)摸索和積累,才能和業(yè)內(nèi)已經(jīng)占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)相抗衡,很難在短期內(nèi)全面掌握所涉及的技術(shù),因此本行業(yè)具有較高的技術(shù)壁壘。
2)人才壁壘
半導(dǎo)體測試機行業(yè)是典型的人才密集型行業(yè)。目前,國內(nèi)半導(dǎo)體測試機行業(yè)中具有完備知識儲備、具備豐富技術(shù)和市場經(jīng)驗、能勝任相應(yīng)工作崗位的技術(shù)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(yè)認(rèn)證的周期較長,設(shè)備替換意愿低,半導(dǎo)體測試系統(tǒng)行業(yè)頭部企業(yè)擁有顯著的客戶資源壁壘。半導(dǎo)體測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精密性與可靠性、一致性等特性要求較高,企業(yè)在與下游客戶建立合作關(guān)系前,需要接受客戶的嚴(yán)格考核認(rèn)證,該等認(rèn)證通常包括企業(yè)成立時間、發(fā)展歷史、環(huán)保合規(guī)性、測試設(shè)備質(zhì)量,內(nèi)部生產(chǎn)管理流程規(guī)范性是否達(dá)到客戶的要求等方面。該等認(rèn)證的審核周期一般都在半年以上,部分國際大型客戶的認(rèn)證審核周期可能長達(dá) 2-3 年??蛻魢?yán)格的認(rèn)證制度增加了新進(jìn)入的企業(yè)獲得訂單的難度,同時因引入測試系統(tǒng)周期較長,下游客戶一旦選定不會輕易進(jìn)行更換。
4)資金壁壘
5)產(chǎn)業(yè)協(xié)同壁壘
半導(dǎo)體測試系統(tǒng)企業(yè)在整個產(chǎn)業(yè)上的協(xié)同能力需要一個持續(xù)積累的過程,對于新進(jìn)入者而言,市場先入者已建立并穩(wěn)定運營的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈將構(gòu)成其進(jìn)入本行業(yè)的一大壁壘。