半导体专用设备是集成电路产业的重要支撑,价值量较高,集中应用于晶圆制造和封测两个环节。
其中,半导体测试环节不仅是封装后的成品测试,更涉及到整个芯片生产流程,以保证芯片符合要求。
根据SEMI数据,全球半导体测试设备占半导体专用设备销售额的比重约为8%,2021年全球市场规模约为77.9亿美元,同比增长30%,2022年有望达到82亿美元。
半导体测试设备产业链
从测试设备产业链来看,测试设备生产商作为:
1. 上游企业,负责供给设备;
2. 中游企业为封测厂商、第三方独立集成电路测试商等需要使用测试设备提供测试服务的企业;
3. 产业链最下游为采取Fabless模式的芯片设计商,其设计得出的芯片需要晶圆代工厂加工和测试商测试,才能最终得到应用。
国内测试产业链
分工 | 设备 | 公司 |
测试设备 | 分选机 | 长川科技、精测电子、上海中艺 |
测试机 | 华锋数控、华兴源创、上海睿励、金海通、赛腾股份 | |
探针机 | 长川科技、精测电子、中电45所、瑞科仪器、华峰测控、华兴源创、北方华创、华荣集团 | |
测试工厂 | 长电科技、富通微电、华天科技、晶方科技、深科技、利杨芯片、华岭股份 | |
设计厂商 | 华为海思、紫光展锐、威尔豪威、卓胜微、飞腾、汇顶 |
表1. 国内半导体后道测试设备产业链
测试服务与设备需求量的增长,最终取决于芯片应用范围的增长、芯片需求量的上升、芯片设计公司设计型号的多样与代工厂生产芯片数量的变动。
半导体测试过程中需要设备有分选机、探针机、测试机以及光学显微镜、缺陷观测设备等,对应不同测试环节。
根据SEMI数据统计,测试机、分选机和探针台三者合计占总市场规模比重超过95%。
其中测试机(63.1%)是最主要的设备,贯穿集成电路制造的所有环节,用于施加信号、采集数据并判断每道工序是否合格。
而探针台(15.2%)和分选机(17.4%)则分别用于晶圆检测和成品检测过程中,配合测试机完成晶圆/芯片与测试机功能模块的连接。
测试机
测试设备较其他核心半导体前道设备突破难度更低。
测试机的主要细分领域为模拟测试机(包括分立器件测试机、模拟测试机和数模混合测试机)、SoC测试机、存储器测试机和RF测试机,其技术特点和难点各有不同,单台价格差异也甚远,相对来说模拟测试机技术难度最低单台价值最低,SoC和存储器测试机难度最大、单台价值量较高。
公司 | 测试机市场份额 |
美国泰瑞达 | 46.70% |
日本爱德万 | 35.30% |
科休半导体 | 9.20% |
华峰测控 | 6.10% |
长川科技 | 2.40% |
其他 | 0.30% |
合计 | 100% |
表1. 国内半导体设备市场测试机市场份额排名
国际双巨头泰瑞达(美国)与爱德万(日本)均属于测试机产品线的全能高端选手,在技术和市场占有率均处于绝对领先地位,加上科休,三家全球市占率超85%。
测试机所有产品品类中,SoC测试机和存储器测试机总市占率约为80%。其中泰瑞达在SoC测试机领域更有优势,爱德万在存储器测试机上更胜一筹。
国内市场方面,华峰测控、长川科技两家分别占据6.1%和2.4%的份额,无论从测试机总量的增长态势还是从较低的国产化率来看,国产测试机在国内市场中具有较大的市场发展空间,国产替代前景广阔。
分选机
分选机主要应用于芯片设计检验阶段和成品终测环节,是终测环节重要检测设备之一。
相较于测试机市场,分选机市场竞争格局更为分散。
行行查数据显示,分选机的主要厂商有科休、科利登、爱德万、鸿劲、长川科技等,据半导体产业纵横在2022年统计的数据,其分别占据21%、16%、12%、8%、2%的市场份额,中国大陆地区的厂商仅有长川科技一家,位列全球第五。
公司 | 分选机市场份额 |
科休 | 21% |
科利登 | 16% |
爱德万 | 12% |
鸿劲 | 8% |
长川科技 | 2% |
其他 | 41% |
合计 | 1 |
表2. 国内分选机市场份额
2018年5月科休收购科利登(Xcerra),进一步提升了全球分选机市场的集中度。
当前国产分选机仍具有稀缺性。国内本土分选机主要厂商除长川科技(品种全覆盖:重力式和平移式分选机),还包括金海通(平移式分选机)、上海中艺(重力式分选机)、格朗瑞(转塔式分选机)等。
虽然海外大厂先发优势较强,但分选机市场被国外企业垄断趋势较弱,行业厂商较为分散,国内企业有望崭露头角、打破垄断局面,加速国产替代。
探针台
探针台分别在芯片设计检测阶段和晶圆检测阶段(CP)配合着测试机进行工作,是CP阶段重要的检测设备之一,由晶圆输送和晶圆针测两部分组成。
探针台测试难度大、技术壁垒高,且研发投入大、周期长。
公司 | 2019探针台市场份额 |
东京电子 | 34% |
东京精密 | 24% |
惠特科技 | 14% |
矽电科技 | 13% |
旺矽科技 | 2% |
其他 | 13% |
合计 | 100% |
表3. 国内探针台市场份额
根据SEMI统计,目前全球和我国探针台市场主要由日本厂商东京精密和东京电子主导,两家公司的全球市占率超70%。
其次是中国台湾地区的旺矽科技和惠特科技共占14%的份额,中国大陆地区的矽电科技仅占3%的市场份额。
中国大陆地区探针台市场中,日本两企业仍占据58%的市场,中国大陆地区设备在大陆的市场份额不超过20%。
随着长川科技和中电科45所为代表的国内产设备企业高速发展,未来国产探针台在国内市场有望蓄势待发。
CASA Research认为,随着晶圆尺寸从“6”到“8”再到目前的“12”,对应的探针台也从手动向半自动和全自动发展,在发展的过程中会涉及到晶圆尺寸、精度、分辨率以及测试原理的变化,未来探针台将向高、精、尖和自动化发展。
在全球后道测试设备行业的发展进程中,内生外延的成长路径驱动行业份额不断集中,全球巨头的发展为国内产业发展趋势提供借鉴。
受益于行业景气度向上,叠加国产化浪潮,终端IC行业景气度提升,“缺芯”引发晶圆、封测厂“扩产潮”,带来半导体设备的需求节节攀升,行业整体市场前景向好。当前国内半导体测试设备行业正处在巨大的发展机遇期,以头部公司为代表的企业有望率先突破高速成长。
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