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测试设备半导体后道封装环节的关键半导体检测设备可分为量检测设备(前道检测设备)以及测试设备(后道检测设备)。在整体半导体检测设备市场中,中国半导体测试设备市场以26.0%的年复合增长率,从2016年的45.5亿人民币增长至2022年的181.9亿人民币,预计2027年将增长至267.4亿人民币,行业成长路径清晰。

不同类型测试机间在技术难度、应用领域等方面差别较大。根据功能的不同,测试设备可分为测试机、分选机和探针台。其中,测试机又可根据测试对象的不同,分为SoC测试机、模拟测试机、存储器测试机、分立器件测试机和射频测试机。总体而言,存储测试机技术难度较大,射频测试机及SoC测试机次之,模拟测试机技术难度较小。

测试设备系统种类深度绑定终端设计。测试系统根据被测器件/芯片类型和测试项目的特点,定制了不同的测试功能和性能要求,以确保器件/芯片的质量和性能满足市场和客户的需求。因此,与终端设计公司的深度绑定与合作是测试设备行业重要的竞争壁垒。

产业迭代及扩张等多种因素驱动半导体测试设备市场增长。本土半导体制造资本支出增长、全球晶圆厂扩产潮、芯片技术迭代升级、半导体终端产品应用扩展以及政策利好等多种因素驱动测试设备市场增长。同时在先进封装技术发展下,受益于本土IC设计公司壮大,封测厂的设备开支有望增长,为国产测试设备公司发展创造机遇。

海外巨头主导市场,国产替代正当时全球半导体测试设备市场被国际巨头垄断,由于半导体测试机各测试环节技术难度大、壁垒高,中国半导体测试机市场国产化率始终处于较低水平。但得益于近年来国家对半导体行业关键技术攻坚的扶持,以及下游晶圆厂扩产能需求的推动,半导体测试机国产替代率的提升是中国完善半导体产业,打造完整半导体产业链的必然趋势。

一、半导体检测设备行业概况

(一)半导体检测设备行业

1、半导体检测设备定义与分类

按芯片制造流程分,半导体设备可分为晶圆制造设备、检测设备、封装设备与其他设备四类。检测设备根据其应用领域和功能的不同,可分为测设备(前道检测设备)以及测试设备(后道检测设备)。其中,前道环节的量检测包括量测类和缺陷检测类,主要用于晶圆加工环节,将对特定测试结构的测量结果作为晶圆是否可以正常出货的卡控标准,属于物理性测试;后道环节测试分为封装前晶圆测试和封装后成品测试,使用设备包括分选机、测试机、探针台,目的是检查芯片的性能是否符合要求,属于电性能检测。

2022年全球市场半导体检测设备市场规模占整体半导体设备市场规模的比重约在17%。在中国市场,半导体检测设备市场规模占整体半导体设备市场规模的18%。

①量检测设备

量检测设备主要用于监控制造过程,通过测量透明薄膜厚度、不透明薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度、关键尺寸、套准精度等指标,检查每一步制造工艺后晶圆产品的加工参数是否达到设计的要求或者存在影响良率的缺陷。根据功能的不同,量检测设备可分为量测类设备和缺陷检测类设备。量测类设备包括椭偏仪、四探针、原子力显微镜、热波系统和相干探测显微镜等。缺陷检测类设备包括光学显微镜和扫描电子显微镜。各类设备的功能如下。

椭偏仪:主要通过发射激光,在样本中经反射会产生椭圆,通过椭圆来计算薄膜厚度。

四探针:根据薄膜厚度与两端电阻之间的对应关系,通过测量电阻率来计算萍膜厚度。

原子力显微镜:利用微小的机械探针扫描被研究样品的表面,并通过探针与样品之间的相互作用力来生成高分辨率的表面形貌图像。

热波系统:通过测量聚焦在硅片上同一点的两束激光在硅片表面反射率的变化量来计算杂质粒子的注入浓度。

相干探测显微镜:利用相干光的干涉原理,将相干光的相位差转换为光程差。

光学显微镜:利用光学的反射或散射来检测晶圆表面缺陷。

扫描电子显微镜:通过百万倍数的放大效果,检测尺寸和表面缺陷,放大效果好于光学显微镜,但是检测效率较慢。

②测试设备

测试设备则主要用于检查芯片的电性能是否符合要求。根据功能的不同,测试设备可分为测试机、分选机和探针台。其中,测试机又可根据测试对象的不同,分为SoC测试机、模拟测试机、存储器测试机、分立器件测试机和射频测试机。各类设备的功能如下。

分选机:用于将待检测的芯片自动传送至测试工位,并在测试结束后,根据测试结果将检测过的芯片进行标记、分类、收料。

探针台:配备有微小的探针,可以在晶圆表面上进行精确的电气接触,可用于帮助测试人员通过测试仪器测量芯片的各种参数,也可对芯片进行微小的调整,以便优化电性能和品质。

SoC测试机:SoC(System on Chip)是一种将多个功能单元集成在一个芯片上的技术,SoC测试机可以测试CPU、GPU、ASIC、DSP、MCU、显示驱动芯片等对象的性能。

存储测试机:存储测试机是用于测试各种类型存储芯片的设备,例如DRAM、NAND Flash、SSD等,可以测试存储芯片的读写速度、容量、耐久性等性能参数。

模拟测试机:广义的模拟测试机大类除包含狭义的模拟测试机外,还包含功数模混合测试机。它可用于测试放大器、电源芯片、部分AD/DA芯片等各类对象的电流、电压、电阻等参数。

分立器件测试机:指对MOS管、二极管、三极管、IGBT元件等分立器件进行电性能测试及其他测试。

射频测试机:射频测试机是用于测试无线通信芯片的设备,可以测试无线通信芯片的发射功率、接收灵敏度、频谱特性等。

2、中国半导体测试机产品技术分析

不同类型测试机间在技术路线方面不存在较大差异,但在技术难度、应用领域等方面差别较大。总体而言,存储测试机技术难度较大,射频测试机及SoC测试机次之,模拟测试机技术难度较小。具体对比情况如下。

受芯片持续升级驱动,测试机厂商需不断更新测试技术和测试类别的多样性。测试机的总体技术发展主要受数字通道数、测试频率等参数的影响,通道越多,测试频率越高,单位时间处理的数据量越大,测试效率、可测芯片种类也随之上升。

3、半导体检测设备行业产业链分析

半导体检测设备贯穿集成电路设计、生产的核心环节。其中,在集成电路设计环节,测试机、分选机、探针台被用于对晶圆样品进行验证测试,从而保证样品符合设计要求。

在晶圆制造环节中,椭偏仪、四探针、原子力显微镜等各类设备被用于对晶圆进行量测和缺陷检测,从而确保晶圆的各项参数达到设计要求,并且晶圆不存在影响良率的缺陷。而测试机、探针台被用于对晶圆的电参数及功能进行测试。其中,探针台将晶圆传送到指定测试位置,测试机对芯片施加输入信号,并在采集到输出信号后与预期值进行比较,判断芯片是否合规。之后,探针台对芯片进行喷墨,标记出不合规的芯片。

在封装测试环节中,测试机和分选台对成品进行最后一道测试。其中,在分选机将成品芯片传送到指定位置后,测试机对其施加输入信号,并再次在采集到输出信号后与预期值进行比较,判断芯片是否合规。最后,分选机在对不合规的芯片进行标记后,将其进行淘汰处理。

(二)半导体检测设备行业市场规模

1、全球半导体检测设备市场

全球半导体检测设备市场在过去几年经历了较快发展,市场规模以22.4%的年复合增长率,从2016年的54亿美元增长至2022年的181亿美元。预计其市场将在2023年至2027年期间以11.9%的年复合增长率增长,于2027年达到268.9亿美元。

在全球半导体检测设备市场中,半导体测试设备市场以21.5%的年复合增长率,2016年的23.5亿美元增长至2022年的75.8亿美元,并预计将在2023年短暂调整后,以10.7%的整体年复合增长率,从2023年的71.0亿美元增长至2027年的106.8亿美元。

2、中国半导体检测设备市场

中国半导体检测设备市场规模以31.1%的年复合增长率,由2016年的76.1亿人民币迅速增长至2022年的385.6亿人民币,预计在2023年至2027年间,该市场以15.4%的整体年复合增长率增长,于2027年达到673.2亿人民币的规模。

在整体半导体检测设备市场中,中国半导体测试设备市场以26.0%的年复合增长率,从2016年的45.5亿人民币增长至2022年的181.9亿人民币,预计2027年将增长至267.4亿人民币。

3、全球半导体测试设备细分市场

在各类半导体测试设备中,探针台与测试机被应用于晶圆测试环节,而成品测试环节主要应用分选机及测试机。全球探针台市场规模在过去五年及未来五年分别以23.9%及12.4%的年复合增长率增长。

而半导体测试机则是测试设备市场的最大部分。按收入计,2022年全球半导体测试机市场占整体测试设备市场的61.9%。全球半导体测试机市场从2016年的14.7亿美元增至2022年的46.9亿美元,并预计将增长至2027年的65.7亿美元。

4、中国半导体测试设备细分市场

在中国半导体测试设备市场中,按收入口径,半导体测试机市场在2022年占据62.4%的规模。在下游汽车电子等市场持续稳定增长的带动下,半导体测试机市场预计仍将在2023年至2027年间,以10.8%的整体年复合增长率增长,于2027年达到165.8亿人民币的规模。

二、测试设备半导体后道封装环节的关键

(一)半导体测试设备主要分类及应用环节

半导体测试设备主要包括测试机、探针台和分选机。测试机用于检测芯片功能和性能,是技术壁垒最高的核心设备;探针台与分选机实现被测晶圆/芯片与测试机功能模块的连接。在半导体晶圆制造和封装测试中都需使用到测试设备。

⚫晶圆制造环节:晶圆检测是指在晶圆完成后进行封装前对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试,实现在芯片封装前将无效芯片筛选出来。

⚫封装测试环节:成品测试是指芯片完成封装后对封装芯片进行功能和电参数测试,确保出厂芯片的功能和性能指标能够达到设计规范要求。

(二)测试设备贯穿芯片制程

半导体测试设备在半导体生产过程中起到了至关重要的作用,可以确保产品的质量和性能符合要求,提高产品的可靠性和稳定性,同时也为故障分析和维修提供了有效的手段。

在工作方式上,测试机是检测芯片功能和性能的专用设备,测试机对芯片施加输入信号,采集被检测芯片的输出信号与预期值进行比较,判断芯片在不同工作条件下功能和性能的有效性。分选机和探针台是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来并实现批量自动化测试的专用设备。因此在晶圆制造阶段的晶圆检测环节需要用到测试机和探针台,封装测试阶段的成品测试环节需要用到测试机和分选机。

1、半导体测试机

中国半导体测试机市场大部分市场份额为海外企业所占据,2022年爱德万、泰瑞达等海外企业占据了约76%的市场总收入,其中爱德万在中国半导体测试机市场占据了约50%的市场份额,泰瑞达占据了约18%的市场份额,致茂电子占据了约8%的市场份额;其余约24%为华峰测控、长川科技、胜达克、捷策创电子等本土企业所占据。

①测试机:品类繁多,海外双巨头垄断

半导体测试机又称半导体自动化测试机,与半导体自动化测试系统同义。以往将Tester翻译为测试机,但现在越来越多的企业将该等产品称之为ATE system,测试系统的说法开始流行,整体上无论是被称为Tester还是ATE system,皆为软硬件一体。

测试机用于检测芯片功能和性能,技术壁垒高,尤其是客户对于集成电路测试在测试功能模块、测试精度、响应速度、应用程序定制化、平台可延展性以及测试数据的存储、采集和分析等方面提出愈来愈高的要求。

随着集成电路管脚数增多、测试时间增长,测试机企业越来越多地采用多工位并测的方案来降低测试时间,推出测试覆盖面更广、资源更多的测试设备,不断提高测试系统的可靠性和稳定性,以降低客户平均到每颗器件的测试成本。测试厂商的不断优化改良提升了测试机的适用性与测试覆盖度,使得测试机在测试环节中愈发重要。

②测试机市场规模

2022年全球测试设备(测试机、分选机、探针台)总市场规模75.2亿美元2020年,测试机在测试设备市场总规模中占比为63.1%,参考该统计口径,估算2022年全球测试机市场规模约为48亿美元从结构上看,测试机市场占比较大的种类分别为存储测试机(43.8%),SOC测试机(23.5%),数字测试机(12.7%),模拟测试机(12%)。

③测试机竞争格局

目前测试机市场受泰瑞达、爱德万双龙头垄断,国内市场有较大的国产化替代空间。研究数据显示,2021年爱德万、泰瑞达合计占据了超过80%的全球市场份额,在中国测试机市场中,泰瑞达和爱德万分别占据39%以及37%的市场份额,国内厂商占比极少。

在模拟及数模混合集成电路测试系统领域,进口替代的进展相对较快,国产化程度相对较高,华峰测控、长川科技、联动科技、捷策创电子等在业内具备较大规模和较好品牌知名度,占据国产设备的绝大多数市场份额,并已成功进入国内封测龙头企业供应链体系,与泰瑞达等国外企业的同类产品展开竞争。

2、分选机

①竞争格局相对分散,国产化初步突破实现

分选机是在FT测试中对成品芯片进行分级筛选的设备,通过将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来,测试机共同实现批量自动化测试。测试前,分选机将被测芯片逐个自动传送至测试工位。测试后,分选机根据测试结构对被测芯片进行标记、分选、收料或编带。

半导体分选机分为重力式、平移式、转塔式三种类型。重力式结构简单,适合体积较大、测试时间一般的传统类型封装形式;平移式采用机械臂运输芯片,适合几乎所有类型的封装,在测试时间较长或先进封装情况下优势明显;转塔式适合体积小、重量小、测试时间短的芯片,测试速度最快。

在技术壁垒方面,分选机对产品的精度、运行稳定性、生产能力和适应性,以及可实现的外部测试环境都有一定的要求。

②分选机市场规模

据数据,2021年分选机全球市场规模达13.62亿美元。从结构上看,平移式分选机市场占比55%,转塔式占比40%,重力式因价格较低、封装类型限制较多实际应用占比5%左右。

③分选机竞争格局

大批量自动化作业要求测试分选设备能够高速且稳定地运行,国产分选机已有部分产品指标达到同类产品的国际先进水平,但是目前中高端分选机仍然由海外品牌主导,分选机市场竞争格局较为分散,国产分选机仍具有稀缺性。随着中国分选机技术在不断进步,其竞争力有望迎来进一步成长。

3、探测台

①海外厂商主导,本土厂商快速成长

探针台是将晶圆逐片自动传送至测试位置,芯片的管脚通过探针、专用连接线与测试机的功能模块进行连接的设备。与测试机搭配用于晶圆检测(CP测试)环节,对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试。测试前,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。测试后,探针台据此对芯片进行打点标记,形成晶圆的Map图。

除了常见的晶圆探针台,还有一类晶粒探针台,常用于光电器件领域。其测试对象为经过划片但还未封装的裸晶粒。

技术壁垒方面,CP测试对象为未经封装的晶圆,结构更脆弱,而探针连接过程又是有损的,这就要求探针台具备更高的操控精度和稳定性,对晶圆损伤率有较高的要求。

②探针台竞争格局

目前探针台市场目前由日本厂商主导,技术壁垒较高,国内企业处于起步阶段,国内龙头厂商探针台核心技术指标虽已达到国际同类设备水平,但在集成电路领域与国际先进水平相比仍存在一定的差距。

(三)测试设备系统种类深度绑定终端设计

测试系统类型主要按下游测试的芯片/器件种类区分的,下游被测芯片/器件种类很多,每种芯片都有不同的测试项目,测不同的参数,以确保其质量和性能。常见的测试系统分类包括分立器件测试系统、功率半导体器件测试系统、模拟及数模混合芯片测试系统、数字及SOC芯片测试系统以及存储类芯片测试系统。

分立器件测试系统主要用于测试小信号器件,如二极管、三极管等。它需要进行电学性能测试,包括耐压、电流和电压的测试,以及短路性能等。

功率半导体器件测试系统适用于测试功率二极管、功率三极管、功率MOSFET、IGBT等。它需要进行电学性能测试,包括电流和电压的测试,以及热阻、开关时间等特性的测试。

模拟及数模混合芯片测试系统主要用于测试电源管理芯片、功率放大器、数据转换器芯片等。它需要进行电学性能测试和功能测试,包括最大/最小电流电压测试、频率测试、动态参数测试等。

数字及SOC芯片测试系统适用于测试CPU、GPU、ASIC、MCU等。它需要支持高速测试、大向量深度和多种协议测试,以满足复杂的硬件和软件系统要求。

存储类芯片测试系统专用于测试DRAM、NAND、Flash等存储器件。它需要具备高速、大向量深度和大量测试通道,以应对存储器件数量庞大的测试需求。

这些测试系统根据被测器件/芯片类型和测试项目的特点,定制了不同的测试功能和性能要求,以确保器件/芯片的质量和性能满足市场和客户的需求。

尽管测试设备的直接客户多为封测厂商和晶圆制造厂商,但终端用户为芯片设计公司。由于被测芯片在功能上有较大的差异性,诸多测试设备企业在芯片设计阶段就已与设计企业针对芯片的测试功能、参数要求以及测试程序进行深入的交流,因此作为终端用户的芯片设计公司亦在封测厂商的测试设备选择上拥有一定的话语权。与终端设计公司的深度绑定与合作是测试设备行业重要的竞争壁垒。

三、行业需求:产业迭代升级测试设备受益

(一)中国半导体测试设备市场驱动因素分析

1、短期成长动力:本土半导体制造资本支出增长

半导体测试设备企业下游客户主要为晶圆制造厂商、封装测试厂商以及芯片设计公司,下游行业的资本开支景气度直接影响半导体测试设备的市场规模。从下游需求来看,国内半导体制造厂商资本支出的提升如晶圆厂扩产以及封测厂产能扩张将持续带动半导体测试设备市场的高速增长。据IC Insights数据,2022年全球半导体资本开支181.7亿美元,同比增长19%。

2、长期成长动力:产业升级迭代

①全球晶圆厂扩产潮

当前,全球晶圆代工厂满载但半导体行业仍处于晶圆制造产能吃紧的状态,因此各地晶圆代工厂纷纷新建晶圆厂并新增晶圆产线。2022年全球晶圆厂产能增长约8%,2023年产能预计将继续增长约6%。

同时,2022年全球前端晶圆厂设备支出以约20%的增长率实现连续第三年增长。新晶圆厂的建设与新增晶圆产线将释放大量对包括半导体测试设备在内的各类半导体设备的增量需求。在这一利好因素的驱动下,下游封测厂及第三方测试厂商纷纷收益,产能利用率逐步提升并保持高位,盈利能力亦得到显著提升。

②芯片技术升级

摩尔定律指出芯片上可接纳的元器件数目每隔18-24个月会增加一倍,性能也将提升一倍,摩尔定律不断推动芯片线宽缩小。不断缩小的芯片线宽要求晶圆制造工序重复道数大幅增加,个别制造工序需重复百道以上。由于晶圆的尺寸、电阻等性能会在工序叠加时产生变化,需在设计及封测环节加以测试,而大幅增加的工序会直接导致测试次数的增加,提升设计公司及封测厂对半导体测试机的需求。

此外,chiplet(小芯片)模式因具有设计灵活性、成本低、上市周期短等优势,已成为半导体工业重要发展方向之一。该模式将芯片分区制作成die(裸片),再通过die-to-die内部互联技术将多个模块芯片与底层基础芯片组合,形成系统级封装(System in Packages,SiP)芯片。并且,因chiplet方案产生的大量裸片皆需在封测环节进行测试以保证成品良率,封测厂对测试机的需求大幅提升。

③半导体终端产品应用面的扩展

半导体终端产品应用面的扩展带动中国芯片的需求近年来快速增长,而随着5G、云计算、物联网及人工智能相关技术的不断发展,半导体的终端应用场景将不断扩展,新能源汽车、新能源汽车充电桩等新兴终端应用场景逐步兴起。结合国家在战略层面对于芯片自给的鼓励和支持,预计中国上游晶圆制造和半导体测试设备行业将在较长时间内保持稳定快速增长。

④政策支持

近年来,中国各政府部门陆续发布一系列政策,鼓励包括半导体测试机在内的半导体供应链各环节的发展。例如,2021年国务院《“十四五”数字经济发展规划》明确提出要加强完善5G、集成电路、新能源汽车、人工智能、工业互联网等重点产业供应链体系。同年国务院发布的《“十四五”国家信息化规划》提出要推动计算芯片、存储芯片等创新,加快集成电路设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发。这些规划政策明确了半导体测试机行业作为基础性、战略性高技术产业,在国民经济中的重要地位。

本土IC设计公司壮大,国产测试设备受益

国产测试设备行业受益于下游本土IC设计公司的壮大和份额提升带来的需求增量。目前中国大陆的芯片设计公司全球份额仍处于较低水平,并不满足大陆市场的需求。如前文所述,测试设备公司通常与终端芯片设计公司有较强的绑定合作关系,国产测试设备有望伴随国内芯片设计龙头共同成长。

需求端,据全球半导体行业协会(SIA)数据,2021年,中国大陆为全球最大的芯片消费市场,约占全球芯片市场的35%,全球芯片市场5559亿美元,中国1925亿美元。而另一方面,供给侧国产芯片设计公司份额仍旧较低。据IC Insights数据,2021年美国芯片设计公司占据了全球IC市场总额的54%,其次是韩国公司,占据22%的份额,中国台湾占9%,而欧洲和日本供应商的份额为6%,中国大陆占比仅4%。35%的需求份额和4%的供给份额之间有相当可观的供需缺口。

近年来,国内IC设计公司在快速成长,对半导体测试设备的需求将越来越大,国内IC设计公司的崛起将为国产测试设备厂商的发展带来机会。由于芯片设计公司对于测试设备的设计验证以及选择具有较强话语权,随着我国芯片设计企业逐步切入中高端的复杂芯片领域,将持续拉动我国半导体测试设备厂商向高端领域推进。

设计企业作为晶圆厂和封测厂的上游,虽然对测试设备的需求量小于晶圆厂和封测厂,但其作为订单放大器可以驱动下游厂商采购。

在Fabless模式中,芯片设计企业会先与测试设备厂商进行合作开发满足其个性化要求的测试程序,待该设备量产后,晶圆厂和封测厂为保证更好符合芯片设计企业的精度要求,该设备也会成为晶圆厂和封测厂的首选设备。当测试设备企业、芯片设计企业、晶圆厂和封测厂形成商业生态闭环后,通过上下游互相影响其测试设备的选择,使得测试设备企业形成较强的客户黏性。

国产封测公司加快产能扩充,国产测试设备有望受益。在国内晶圆厂加快成熟制程扩产趋势下,封测公司积极扩充产线匹配晶圆产能。同时在先进封装技术发展下,封测厂的设备开支有望增长,为国产测试设备公司发展创造机遇。

四、竞争格局:进口垄断情况严重,国产替代逐步推进

(一)竞争格局:进口垄断情况严重,国产替代逐步推进

1、半导体测试设备市场被国际巨头垄断

全球半导体测试设备市场被泰瑞达和爱德华等国际巨头垄断,2021年全球和中国大陆半导体测试设备市场的CR3分别为97%和92%,且均为国外企业,国内公司占据少量份额。

测试机的核心技术指标在于测试功能模块、测试精度、响应速度、应用程序定制化和测试数据存储、采集和分析等。从国产测试机和国外产品对比来看,目前国内公司的部分拳头产品在测试范围、测试精度和响应速度等方面已接近国际先进水平,但是在平台可延展性和数据分析等方面仍与进口品牌存在一定差距。

国产测试机公司数量多,各专耕一类细分领域产品。国产测试机公司和泰瑞达、爱德华等国际巨头相比在产品丰富度上仍有一定差距。国外巨头产品矩阵基本能覆盖大多数测试机类别,而国产公司往往专耕某一类产品。目前在模拟/数模混合测试机领域,国产份额持续提升,而在SOC测试机、存储器测试机等细分领域,国产自给率仍较低。

2、海外巨头主导市场,国产替代正当时

在半导体制造过程中,测试机、分选机和探针台需要相互配合,完成对芯片的全面测试和分类。在CP测试环节,探针台起传送晶圆等辅助作用,CP测试机执行测试;在FT测试环节,分选机起传送芯片等辅助作用,FT测试机执行测试。

在半导体测试设备中测试机、分选机和探针台的价值占比分别为63.1%、17.4%和15.2%。根据SEMI公布数据,2023年前三季度中国大陆半导体设备市场为24.5亿美元,占全球的31.3%,实现逆势增长。中国大陆晶圆厂为后续扩产加快设备采购节奏,预计后续封测厂为匹配晶圆厂产能将扩充产线,有望带动中国大陆测试设备市场增长。

(二)中国半导体测试机市场发展趋势分析

1、国产替代率逐步提升

中国是世界第一大半导体消费国,但产业链各环仍高度依赖进口。由于半导体测试机各测试环节技术难度大、壁垒高,中国半导体测试机市场国产化率始终处于较低水平,2022年整体国产化率仅为29%。

但得益于近年来国家对半导体行业关键技术攻坚的扶持,以及下游晶圆厂扩产能需求的推动,包括国产半导体测试机在内的国产半导体设备技术及设备产量已有所提升。目前已有一批国产半导体测试机制造商取得突破。预计中国半导体测试机市场国产化率将于2027年达到41%,半导体测试机国产替代率的提升是中国完善半导体产业,打造完整半导体产业链的必然趋势。

2、测试机市场需求不断扩大

在国内市场,近几年,在5G建设浪潮、节能减排政策以及“中国制造2025”规划的指引下,我国半导体测试设备行业发展迅速,市场规模整体呈上升趋势。根据数据显示,2022年,我国半导体测试设备行业市场规模为181.9亿元,2016—2022年GAGR为26%,预计2025年市场规模将达到208.9亿元。

3、半导体测试集成解决方案逐渐兴起

在半导体测试领域,随着客户需求的不断提升,单一测量很难满足用户的基本测量要求,越来越多的企业客户要求将多个测量功能分模块封装,再根据需求进行模块化调用。半导体测试设备制造商逐步研发出各类半导体测试集成解决方案,将整个系统打造成多功能平台,提高使用效率,增强技术复用性,满足多功能的测量要求。

4、高端半导体测试机需求增加

中国高端芯片行业的产业链逐渐完善,形成了包括芯片设计、制造、封装、测试,以及下游应用等环节的产业链体系。并且,中国政府已经制定了一系列政策,支持芯片制造商和设计公司加大在高端芯片研发方面的投入,大力鼓励国内企业加强自主研发能力,从而减少对进口芯片的依赖。

在市场需求层面,以车规级芯片为例,随着自动驾驶、智能网联等新兴技术的不断发展,车规级芯片在汽车行业中的应用前景广阔,并且由于其可有效提高汽车的性能、安全性和可靠性,汽车制造商对车规级芯片的需求愈发增长。由此,中国高端芯片市场逐步发展,带动了对上游高端半导体测试机的需求扩张。

五、总结

得益于远程办公、5G、物联网、汽车电动电子化对芯片的旺盛需求,近年来半导体产业得到快速发展,同时带动了半导体设备市场的增长。高速增长的市场以及日趋复杂化的需求也为本土测试设备的发展提供了难得的契机。

测试设备市场将维持高度景气,因为每一颗芯片都需要100%测试才能交付终端电子产品使用。前端晶圆设备支出高速增长必将带来产能的扩张。与全球市场相比,国内测试设备市场还处于发展初级阶段,这也意味着未来发展空间巨大。

相关产业首先应把握好本地市场的需求,发挥高性价比、服务优质等优势,把握机会,同时把产品逐步向全球市场拓展。同时,也要抓住技术变革带来的新机会。芯片制造工艺持续演进给测试设备带来新的要求,而技术的变化与需求的分化为新进入者提供了契机。国内厂商应抓住这样的机会,在多个细分产品领域实现突破,为客户持续地降本增效提供产品基础。