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標題: 深度解读芯片测试:三大机器贯穿全流程,国产设备突飞猛进【附下载 [打印本頁]

作者: admin 時間: 2019-6-5 21:33
標題: 深度解读芯片测试:三大机器贯穿全流程,国产设备突飞猛进【附下载
智工具（公家号：zhidxcom）
编 | 司北

跟着芯片制程愈来愈小，其工艺难度也呈指数型上升。以10nm工艺为例，全工艺步调数跨越1300道，7nm工艺则跨越1500道，此中任何一道工艺犯错均可能致使出产的集成电路分歧格，拉低良品率。

是以，为了实时发明不不乱身分、提高出产良率，测试环节贯串在集成电路的出产流程里，测试装备则是此中的关头。

本期的智能内参，咱们举荐来自长江证券的半导体测试装备陈述，详解了半导体测试进程、装备分类、和国表里市场款式。若是想保藏本文的陈述（长江证券-国产替换提速，半导体测试装备率先突围），可以在智工具（公家号：zhidxcom）复兴关头词“nc371”获得。

其他关于半导体质料装备的系列报导，可拜见智工具此前文章（这台装备比印钞更赚钱！公司来自荷兰，被曝中国员工窃密）（深度解读芯半晌蚀：国产5nm呆板已停当，2018全世界贩卖额破汗青新高）（揭秘芯片制造关头一环，百亿美元市场的光刻胶财产）

如下为智能内参收拾显现的干货：

正如开篇说起，集成电路工艺繁多繁杂，此中任何一道工艺犯错均可能致使出产的集成电路分歧格，拉低良品率。是以，测试环节对付集成电路出产而言相当首要。

集成电路测试装备不但可用于果断被测芯片或器件的及格性，同时还可供给关于设计、制造进程的亏弱环节信息，有助于提高芯片制造程度，从泉源提高芯片的机能和靠得住性。

集成电路的测试环节，重要包含芯片设计中的设计验证、晶圆制造中的晶圆测试（CP测试）和封装完成后的制品测试（FT测试）。

集成电路测试装备重要包含测试机、探针台和分选机。在所有的测试环节中城市用到测试机，分歧环节中测试机必要和分选机或探针台共同利用。

一、设计验证阶段：验证芯片设计有用性，对测试装备需求少

芯片设计公司凡是会利用半导体测试装备对晶圆或芯片样品举行测试，以验证芯片样品功效和机能的有用性，并引导芯片设计。设计验证阶段对测试装备需求较少。

二、晶圆测试阶段：测试机+探针台，测试晶圆，节流封装本钱

晶圆测试又称为CP测试，是指在晶圆制造完成后和举行封装前，经由过程探针台和测试机共同利用，对晶圆上的每个芯片晶粒举行功效和电参数机能测试的进程，是晶圆制造的最后一道工序。晶圆测试一般在晶圆厂、封测厂或专门的测试代工场举行，重要用到的装备为测试机和探针台，别的另有定制化的测试电路板和探针卡，探针卡上装有探针。

晶圆测试进程：起首将探针卡固定到测试电路板上，然后把测试电路板安装到测试机的机头上，再将测试机头颠倒于探针台上。探针台上部有孔供探针卡插入。一旦安装终了，测试机、测试电路板、探针卡和探针台都固定不动，探针台内部的机器手臂节制晶圆挪动，并将每颗芯片晶粒上的接触孔瞄准探针，然后向上顶使探针正确插入晶粒的接触孔，最后完成测试。

接触孔的直径凡是都是1-2um级别，是以，晶圆测试对探针台的精度请求很是高，若是稍有误差，探针将有较大可能扎坏晶圆，是以，探针台的技能难度较大。

晶圆测试的目标是把好的和坏的晶粒别离挑出来，并举行标识表记标帜构成晶圆的Map图，尔后只对机能杰出的晶粒举行封装，以节流后续的封装本钱。

三、制品测试阶段：测试机+分选机，测试芯片，提高良率

封装测试又称为FT测试或终测，一般在封测厂完成，是指芯片完成封装后，通过度选机和测试机共同，对每颗芯片举行电参数机能测试，包管出厂的每颗集成电路的功效和机能指标可以或许到达设计规范请求，目标在于提超过跨过厂芯片良率。封装测试重要用到测试机和分选机，别的另有定制化的测试电路板和底座。

制品测试的进程：分选机将待测芯片逐一主动传送并放入测试底座。底座和测试电路板把芯片的引脚与测试机的测试板卡毗连，测试机对集成电路施加输入旌旗灯号、收集输出旌旗灯号，果断集成电路在分歧事情前提下功效和机能的有用性。

最后，测试成果经由过程通讯接口授送给分选机，分选机据此对被测试的集成电路举行标识表记标帜、分选、收料或编带。

制品测试的目标是把好的和坏的芯片别离挑出来，只有好的芯片才会被贩卖给终端客户，以包管芯片出货时的良率。

测试机、探针台、分选机所利用的环节其实不不异，其技能难度也各有差别。测试机属于定制化装备，探针台、分选机则加倍通用。

一、测试机由机身和内部的测试板卡组成，均由测试机厂设计和制造。

测试机机身是一种尺度化的装备，内部可以插入分歧的测试板卡。测试机厂会设计出一系列的测试板卡，每种测试板卡可以知足对某些功效的测试，测试厂在做芯片测试的时辰，必要按照芯片的功效特征选择分歧的测试板卡举行搭配。

别的，每种芯片都必要编写一套独有的测试步伐。是以，测试机的定制性重要体如今测试板卡的定制和测试步伐的定制。

当一款芯片更新换代时，测试机的机身不必要改换，内搬家,部的测试板卡则会按照接下来要测试的芯片做调解，测试步伐则必定必要更新。

二、探针台和分选机则是相对于通用装备，合用范畴较广。

探针台重要按照晶圆尺寸选型，分选机重要按照芯片封装方法和测试并行度请求选型。分歧的晶圆和芯片，凡是不必要对探针台和分选机做太大改动。

测试行业特别是测试机行业，更多的事情是软件的编写，包含底层的对装备的节制步伐，和上层的对芯片的测试步伐。

底层的节制步伐雷同于操作体系，分歧品牌的测试机的节制体系分歧，而上层的测试步伐雷同于利用软件，在该种测试机的节制体系的根本上编写，每款芯片都有本身定制化的测试步伐。

测试机、探针台和分选机三类测试装备的技能难度比拟来看，测试机和探针台技能难度相较分选机而言更高。

测试机、探针台和分选机三者为自力贩卖的装备，测试机、探针台和分选机出产厂商在研发时均已斟酌了分歧厂商产物之间搭配利用的可行性，在产物和毗连线设置上均有行业通用接口，可实现分歧厂商分歧类型装备的搭配组合，不必从统一厂商配滅蚊燈,套采购。

但在现实采购装备时，测试装备的定制化属性决议了该行业特别的营业模式，即通用装备凡是由晶圆厂和封测厂自行决议采购，而定制化装备则由芯片设计公司主导装备品牌的选择：

1）探针台和分选机属于通用装备，凡是由晶圆厂或封测厂自立采购；

2）测试机、探针卡、测试电路板和底座均属于定制化装备，由芯片设计公司按照本身芯片的特色指定供给商，再由晶圆厂和封测厂举行采购。封测厂和晶圆厂自立决议采办的定制装备相对于较少。

集成电路装备重要包含硅片制造装备、晶圆加工处置装备、封装装备和测试装备等，因为集成电路制造工序繁杂、流程较长，分歧环节所需装备各不不异，且技能难度及价值量也存在较着差别。

整体而言，光刻机、刻蚀机等晶圆加工处置装备技能壁垒更高、难度更大，由全世界少数几家巨擘垄断。

而测试装备的技能门坎相对于稍低，国产测试装备有望在各类半导体装备中率先突围。

从半导体装备分产物市场范围占比环境来看，半导体装备所占市场份额与技能难度根基成正比，技能难度更高的产物享有更高市场溢价。

晶圆处置装备占比最大，缘由在于在集成电路制造、封装、测试等环节中，晶圆制造工艺最为繁杂、工序至多、技能壁垒最高，装备本钱也更高。

2018年晶圆处置装备、封装装备、测试装备和其他装备的市场范围别离约为50二、5四、40和25亿美元，市场范围占比别离约为80.8%、8.7%、6.4%和4.0%。

今朝，全世界集成电路先辈测试装备制造技能根基把握在美国、日本等集成电路财产发财国度的厂商手中。

在测试机市场，美国泰瑞达（Teradyne）和日本爱德万（Advantest）为双巨擘，合计盘踞了测试机市场80%以上份额，且比年份额显现不竭晋升趋向。

探针台技能壁垒较高，市场也处于双强垄断态势，东京电子和东京紧密两家日本公司盘踞了绝大部门市场份额。

分选机技能难度相对于较低，今朝没有在技能上绝对领先或在市场份额上处于绝对垄断职位地方的龙头，竞争款式相对于较为分离，重要的介入者包含美国Cohu、日本EPSON、日本爱德万、新加坡STI、中国台湾的鸿劲和中国大陆的长川科技等。

回望海内，今朝海内的测试装备企业长川科技、北京华峰、佛山联动、北京冠中等已获得必定冲破，进入了长电科技、华天科技、通富微电、日月光等海表里知名封测厂。

海内厂商在分立器件测试机、摹拟测试机和分选机等中低端范畴实现或部门实现了国产替换，并在数字测试机、探针台等难度较大的测试装备范畴已有结构，但探针台和高端测试机照旧由海外龙头垄断。

在迩来中美商业磨擦布景下，半导体装备的国产替换过程或将加快，遵守先易后难的逻辑，国产测试装备有望在各类半导体装备中率先突起。

测试装备凡是寿命较长，更新需求较少，最重要的需求是新增需求。影响测试装备新增需求的四大身分包含下流芯片需求、芯片繁杂度、半导体财产转移和测试的并行度。此中最焦点的影响身分是下流芯片需乞降芯片繁杂度。

比年来，芯片的繁杂度不竭爬升，测试装备的需求受芯片繁杂度晋升和下流景气宇颠簸两重影响。

2015年至2018年，跟着半导体财产景气宇上升，全世界半导体测试装备贩卖额敏捷增加，至2018年到达约54亿美元。

2018年下半年来，全世界半导体财产景气宇有所下滑，估计2019年测试装备市场需求同比2018年略有下滑，全世界市场空间估计跨越50亿美元。

跟着供给链去库存、5G需求拉动等身分，估计2020半导体财产景气宇将规复，半导体测试装备市场空间有望跨越60亿美元。

回望中国。比年来，中国大陆半导体装备市场需求增加敏捷，据SEMI展望，2019年中国大陆半导体装备市场在全世界占比或达约20%。

分产物来看，2019年中国大陆数字测试机市场空间约30~35亿人民币，存储器测试机市场空间约8~9亿人民币，摹拟测试机市场空间约5~6亿人民币，分选机和探针台市场空间则各约9至10亿人民币。

测试装备市场比年来竞争日益剧烈，行业整合加快。

2011年爱德万收购惠瑞捷，高端测试机市场形成为了泰瑞达和爱德万双寡头垄断场合排场。而泰瑞达和爱德万以外的测试机公司，则在中低端市场竞争剧烈，互相之间不竭整合。LXT、Credence、ECT和Multitest颠末一系列归并、并购整合，成为全世界第三大测试机公司Xcerra，但收入体量仍与泰瑞达和爱德万差距较大，2018年Cohu收购了Xcerra。

而从2018年以来，国产半导体测试装备向中国大陆外市场拓展和在中国大陆市场的国产替换过程均较着提速。

国产替换过程提速是由于中邦本土芯片设计公司比年来蓬勃成长，对芯片测试的需求增加敏捷，但受中美商业磨擦影响，供给链的平安日趋遭到器重，国产测试装备将获得更多的试用机遇，在中低端摹拟测试机和分选机范畴，国产替换较着提速。

国产测试装备加快海外拓展，短时间身分，是近期中国大陆封测厂装备采购付出低迷；持久身分，是国产装备在摹拟、电源等细分范畴技能气力加强，渐渐介入全世界竞争。

自2018H2以来，海内封测财产投资低迷，装备采购付出萎缩，促使国产测试装备公司加快向海外扩大。

北京华峰的摹拟测试机早年已在中国台湾和东南亚开展贩卖，并在美国、日本、意大利设立处事处，今朝海外收入占比已跨越30%。

长川科技在中国香港和日本设立子公司，并在中国台湾设立处事处，加速公司国际化步调，推行其摹拟测试机和分选机产物，收购新加坡分选机制造公司STI已获证监会经由过程，进一步进军东南亚市场。

佛山联动在电源办理和大功率分立器件测试方面技能不错，测试机已进入东南亚封测厂。

持久来看，半导体封测财产延续向中国大陆转移，出格是东南亚的封测代工场，近几年跟着中国封测财产高速增加，东南亚部门封测厂运营坚苦，是以逐步被收购。中国封测厂去东南亚收购封测产能也成了趋向。

智工具认为，测试装备贯串芯片制造的全部流程，对付确保芯片的机能和靠得住性相当首要。在半导体系体例造工艺日趋繁杂确当下，完整的测试装备流程可以或许实时发明不不乱身分、提高出产良率。

与晶圆加工制造比拟，我国大陆的封测财产较为成熟，长电科技、天水华天、通富微电等都在比年来取患了不俗的市场成就，这也致使了海内市场对付封测装备需求增长。在中美商业磨擦布景下，国产测试装备有望在各类半导体装备中率先突起，进一步加速国产化突围的步调。

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