第一節(jié) 行業(yè)界定
一、集成電路檢測(cè)檢測(cè)行業(yè)定義及分類
集成電路檢測(cè)檢測(cè)是一種在集成電路檢測(cè)生產(chǎn)后期對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、封裝、故障率、良品率實(shí)施的多種綜合檢測(cè)方式和方法，以滿足客戶及市場(chǎng)的需求與要求。集成電路檢測(cè)設(shè)計(jì)之初，就可能存在缺陷，需要在后續(xù)測(cè)試中逐步發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品故障點(diǎn)和故障率，以此逐步完善產(chǎn)品甚至行業(yè)的綜合技術(shù)水準(zhǔn)，以提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)技術(shù)革新。
隨著芯片集成度的越來(lái)越高，如今的IC測(cè)試面臨著前所未有的挑戰(zhàn)：測(cè)試時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，百萬(wàn)門級(jí)的SoC測(cè)試可能需要幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間；
測(cè)試矢量的數(shù)目越來(lái)越多，覆蓋率卻難以提高，人們不知道究竟要用多少測(cè)試量才能覆蓋到所有的器件；
測(cè)試設(shè)備的使用成本越來(lái)越高，直接影響到芯片的成本。
一、測(cè)試的概念和原理
集成電路檢測(cè)（IC）測(cè)試是IC產(chǎn)業(yè)鏈中重要的一環(huán)，而且是不可或缺的一環(huán)，它貫穿于從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)始到完成加工的全過(guò)程。目前所指的測(cè)試通常是指芯片流片后的測(cè)試，定義為對(duì)被測(cè)電路施加已知的測(cè)試矢量，觀察其輸出結(jié)果，并與已知正確輸出結(jié)果進(jìn)行比較而判斷芯片功能、性能、結(jié)構(gòu)好壞的過(guò)程。圖1說(shuō)明了測(cè)試原理，就其概念而言，測(cè)試包含了三方面的內(nèi)容：已知的測(cè)試矢量、確定的電路結(jié)構(gòu)和已知正確的輸出結(jié)果。
圖表：測(cè)試流程圖
資料來(lái)源：來(lái)自網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)資料整理
二、測(cè)試及測(cè)試矢量的分類
1．按測(cè)試目的分類
根據(jù)測(cè)試的目的不同，可以把集成電路檢測(cè)測(cè)試分為4種類型。
（1）驗(yàn)證測(cè)試（VerificationTesting，也稱作DesignValidation）
當(dāng)一款新的芯片第一次被設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出來(lái)，首先要接受驗(yàn)證測(cè)試。在這一階段，將會(huì)進(jìn)行功能測(cè)試，以及全面的AC、DC參數(shù)的測(cè)試。通過(guò)驗(yàn)證測(cè)試，可以診斷和修改設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，為最終規(guī)范（產(chǎn)品手冊(cè)）測(cè)量出芯片的各種電氣參數(shù)，并開(kāi)發(fā)出測(cè)試流程。
（2）生產(chǎn)測(cè)試（ManufacturingTesting）
當(dāng)芯片的設(shè)計(jì)方案通過(guò)了驗(yàn)證測(cè)試，進(jìn)入量產(chǎn)階段之后，將利用前一階段調(diào)試好的流程進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試。在這一階段，測(cè)試的目的就是明確做出被測(cè)芯片是否通過(guò)測(cè)試的判決。由于每一顆芯片都要進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試，所以測(cè)試成本是這一階段的首要問(wèn)題。從這一角度出發(fā)，生產(chǎn)測(cè)試通常所采用的測(cè)試向量集不會(huì)包含過(guò)多的功能向量，但是必須有足夠高的模型化故障的覆蓋率。
（3）可靠性測(cè)試（ReliabilityTesting）
通過(guò)生產(chǎn)測(cè)試的每一顆芯片并不完全相同，最典型的例子就是同一型號(hào)產(chǎn)品的使用壽命不盡相同?？煽啃詼y(cè)試就是要保證產(chǎn)品的可靠性，通過(guò)調(diào)高供電電壓、延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間、提高溫度等方式，將不合格的產(chǎn)品（如會(huì)很快失效的產(chǎn)品）淘汰出來(lái)。
（4）接受測(cè)試（AcceptanceTesting）
當(dāng)芯片送到用戶手中，用戶將進(jìn)行再一次的測(cè)試。例如，系統(tǒng)集成商在組裝系統(tǒng)之前，會(huì)對(duì)買回的各個(gè)部件進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)試。
2．按測(cè)試方式的分類
根據(jù)測(cè)試方式的不同，測(cè)試矢量也可以分為3類。
（1）窮舉測(cè)試矢量（ExhaustiveVector）
窮舉測(cè)試矢量是指所有可能的輸入矢量。該測(cè)試矢量的特點(diǎn)是覆蓋率高，可以達(dá)到100％，但是其數(shù)目驚人，對(duì)于具有n個(gè)輸入端口的芯片來(lái)說(shuō)，需要2n個(gè)測(cè)試矢量來(lái)覆蓋其所有的可能出現(xiàn)的狀態(tài)。例如，如果要測(cè)試74181ALU，其有14個(gè)輸入端口，就需要214＝16384個(gè)測(cè)試矢量，對(duì)于一個(gè)有38個(gè)輸入端口的16位的ALU來(lái)說(shuō)，以10MHz的速度運(yùn)行完所有的測(cè)試矢量需要7．64個(gè)小時(shí)，顯然，這樣的測(cè)試對(duì)于量產(chǎn)的芯片是不可取的。
（2）功能測(cè)試矢量（FunctionalVector）
功能測(cè)試矢量主要應(yīng)用于驗(yàn)證測(cè)試中，目的是驗(yàn)證各個(gè)器件的功能是否正確。其需要的矢量數(shù)目大大低于窮舉測(cè)試，以74181ALU為例，只需要448個(gè)測(cè)試矢量，但是目前沒(méi)有算法去計(jì)算矢量是否覆蓋了芯片的所有功能。
（3）結(jié)構(gòu)測(cè)試矢量（StructuralVector）
這是一種基于故障模型的測(cè)試矢量，它的最大好處是可以利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具自動(dòng)對(duì)電路產(chǎn)生測(cè)試向量，并且能夠有效地評(píng)估測(cè)試效果。74181ALU只需要47個(gè)測(cè)試矢量。這類測(cè)試矢量的缺點(diǎn)是有時(shí)候工具無(wú)法檢測(cè)所有的故障類型。
三、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備與IC測(cè)試有關(guān)的另外一個(gè)重要概念就是自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE，AutomaticTestEquipment)。使用ATE可以自動(dòng)完成測(cè)試矢量的輸入和核對(duì)輸出的工作，大大提高了測(cè)試速度，但是目前其仍舊面臨不小的挑戰(zhàn)。該挑戰(zhàn)主要來(lái)自于兩方面。首先是不同芯片對(duì)于同種測(cè)試設(shè)備的需求。在一般情況下，4~5個(gè)芯片需要用同一個(gè)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)間只有一批一批的安排。每種設(shè)計(jì)都有自己的測(cè)試矢量和測(cè)試環(huán)境，因此改變被測(cè)芯片時(shí)，需要重新設(shè)置測(cè)試設(shè)備和更新測(cè)試矢量。其次是巨大測(cè)試矢量對(duì)于測(cè)試設(shè)備本身性能的要求。目前，百萬(wàn)門級(jí)SoC的測(cè)試矢量規(guī)模非常大，可能達(dá)到數(shù)萬(wàn)個(gè)，把這些測(cè)試矢量讀進(jìn)測(cè)試設(shè)備并初始化需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。解決這一方法的途徑是開(kāi)發(fā)具有大容量矢量存儲(chǔ)器的測(cè)試矢量加載器。例如，Advantest的W4322的高速測(cè)試矢量加載服務(wù)器，可以提供72GB的存儲(chǔ)空間，可以縮短80%的矢量裝載時(shí)間。
四、可測(cè)性的概念
可測(cè)性是現(xiàn)在經(jīng)常使用，卻經(jīng)常被理解錯(cuò)的一個(gè)詞。其框架式的定義是，可測(cè)性是在一定的時(shí)間和財(cái)力限制下，生成、評(píng)價(jià)、運(yùn)行測(cè)試，以滿足一系列的測(cè)試對(duì)象（例如，故障覆蓋率、測(cè)試時(shí)間等）。對(duì)一些具體的集成電路檢測(cè)來(lái)說(shuō)，對(duì)該定義的解釋由于使用工具和已有的技術(shù)水平的不同而不同。目前工業(yè)界使用的一個(gè)范圍比較窄的定義是，可測(cè)性是能夠測(cè)試檢驗(yàn)出存在于設(shè)計(jì)產(chǎn)品中的各種制造缺陷的程度。1.可測(cè)性設(shè)計(jì)（DFT，DesignForTestability）所謂可測(cè)性設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)系統(tǒng)和電路的同時(shí)，考慮到測(cè)試的要求，通過(guò)增加一定的硬件開(kāi)銷，獲得最大可測(cè)性的設(shè)計(jì)過(guò)程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可測(cè)性設(shè)計(jì)即是指為了達(dá)到故障檢測(cè)目的所做的輔助性設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)為基于故障模型的結(jié)構(gòu)測(cè)試服務(wù)，用來(lái)檢測(cè)生產(chǎn)故障。目前，主要的可測(cè)性設(shè)計(jì)方法有掃描通路測(cè)試、內(nèi)建自測(cè)試和邊界掃描測(cè)試等。
在傳統(tǒng)測(cè)試方法中，設(shè)計(jì)人員的職責(zé)止于驗(yàn)證階段，一旦設(shè)計(jì)人員認(rèn)定其設(shè)計(jì)滿足包括時(shí)序、功耗、面積在內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)，其工作即告結(jié)束。此后，測(cè)試人員接過(guò)接力棒，開(kāi)始開(kāi)發(fā)合適的測(cè)試程序和足夠的測(cè)試圖形，用來(lái)查找出隱藏的設(shè)計(jì)和制造錯(cuò)誤。但是，在其工作期間很少了解設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，因此，測(cè)試人員必須將大量寶貴的時(shí)間花在梳理設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上，而且測(cè)試開(kāi)發(fā)人員必須等到測(cè)試程序和測(cè)試模型經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和調(diào)試之后才能知道早先的努力是否有效。沿用傳統(tǒng)測(cè)試方法，測(cè)試人員別無(wú)選擇，只能等待流片完成和允許他使用昂貴的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）。這就導(dǎo)致了整個(gè)設(shè)計(jì)-測(cè)試過(guò)程周期拉大，充斥著延誤和效率低下的溝通。
圖表：傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)測(cè)試流程
資料來(lái)源：來(lái)自網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)資料整理
圖表：現(xiàn)在的設(shè)計(jì)測(cè)試流程
.
資料來(lái)源：來(lái)自網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)資料整理
2．可控制性和可觀測(cè)性
可控制性（Controllability）和可觀測(cè)性（Observability）是可測(cè)性設(shè)計(jì)中的重要概念。可控制性表示通過(guò)電路初始化輸入端控制電路內(nèi)部節(jié)點(diǎn)邏輯狀態(tài)的難易程度，如果電路內(nèi)部節(jié)點(diǎn)可被驅(qū)動(dòng)為任何值，則稱該節(jié)點(diǎn)是可控的。可觀察性表示通過(guò)控制輸入變量，將電路內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的故障傳播到輸出端以便對(duì)其進(jìn)行觀察的難易程度。如果電路內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的取值可以傳播到電路的輸出端，且其值是預(yù)知的，則稱該節(jié)點(diǎn)是可觀察的。
所謂集成電路檢測(cè)的可控制性可以理解為將該信號(hào)設(shè)置成0或者1的難度。如圖4所示，對(duì)于與門G3輸入端口A的固定為邏輯值1的故障，可以通過(guò)在外圍端口B、C、D、E施加矢量0011來(lái)檢測(cè)，因此認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)是可控制的。
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，規(guī)模較大的半導(dǎo)體生產(chǎn)商就開(kāi)始利用DFT技術(shù)來(lái)改善測(cè)試成本，降低測(cè)試復(fù)雜度。如今，前端設(shè)計(jì)人員都能清楚地認(rèn)識(shí)到只要使用恰當(dāng)?shù)墓ぞ吆头椒ǎ谠O(shè)計(jì)的最初階段就對(duì)測(cè)試略加考慮，會(huì)在將來(lái)受益匪淺，見(jiàn)圖3。DFT技術(shù)與現(xiàn)代的EDA／ATE技術(shù)緊密地聯(lián)系在一起，大幅降低了測(cè)試對(duì)ATE資源的要求，便于集成電路檢測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量控制，提高產(chǎn)品的可制造性，降低產(chǎn)品的測(cè)試成本，縮短產(chǎn)品的制造周期。
圖表：可控制性舉例
資料來(lái)源：來(lái)自網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)資料整理
可觀測(cè)性是指觀察這個(gè)信號(hào)所產(chǎn)生故障的難度。如圖5所示，G3輸入端口A的固定為邏輯值1的故障可以通過(guò)施加0向量而傳輸?shù)酵鈬丝赮，因此認(rèn)為其為可觀測(cè)的。
圖表：可觀測(cè)性舉例
資料來(lái)源：來(lái)自網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)資料整理
二、集成電路檢測(cè)檢測(cè)行業(yè)經(jīng)濟(jì)特性
1、隨著工藝節(jié)點(diǎn)的演進(jìn)，WAT測(cè)試的重要性突顯隨著先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的演進(jìn)，集成電路檢測(cè)的制造工藝也愈加復(fù)雜，由于集成電路檢測(cè)制造工序較多，每一工序下的工藝都對(duì)最終產(chǎn)品的成品率均有所影響，因此晶圓廠對(duì)于先進(jìn)制程下每一步工序的成品率提升有著迫切需求。制造程序的增加，工藝改進(jìn)也提出了更高的要求，因此對(duì)晶圓制造過(guò)程的監(jiān)控也變得更為重要，通過(guò)WAT測(cè)試，晶圓廠的工藝工程師能夠更好的定位工藝產(chǎn)生問(wèn)題的環(huán)節(jié)，從而精準(zhǔn)的改善具體工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成品率的提升。
2、先進(jìn)工藝下，測(cè)試數(shù)據(jù)規(guī)模大幅提升先進(jìn)工藝下，由于集成電路檢測(cè)器件密度與復(fù)雜度快速提升，因此需要測(cè)試的環(huán)節(jié)與對(duì)象亦有所增加，測(cè)試數(shù)據(jù)規(guī)模的快速提升對(duì)測(cè)試硬件及控制軟件亦提出了挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的硬件架構(gòu)下，測(cè)試機(jī)的信號(hào)采集、信號(hào)處理及記錄的速度往往難以滿足先進(jìn)工藝下的測(cè)試數(shù)據(jù)吞吐量，因此需要對(duì)測(cè)試機(jī)的硬件架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)硬件架構(gòu)與控制軟件的協(xié)同，從而提升檢測(cè)效率。
3、測(cè)試與設(shè)計(jì)方案的協(xié)同優(yōu)化
先進(jìn)工藝下，隨著測(cè)試樣本類型及生產(chǎn)工藝的復(fù)雜化、多樣化，測(cè)試需求快速增加，因此僅提升測(cè)試機(jī)的測(cè)試速度對(duì)整體測(cè)試效率的提升有限。工程師可以利用BIST技術(shù)，將被測(cè)模塊的設(shè)計(jì)方案與測(cè)試機(jī)的測(cè)試方法進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，將一部分測(cè)試需求放在設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過(guò)設(shè)計(jì)與測(cè)試的結(jié)合，大幅提升測(cè)試效率。
4、本土化服務(wù)的市場(chǎng)趨勢(shì)突顯對(duì)于集成電路檢測(cè)測(cè)試設(shè)備而言，測(cè)試精度是最為核心的指標(biāo)之一。然而測(cè)試精度除受到設(shè)備硬件的精度影響外，還受到設(shè)備后期安裝調(diào)試的影響。因此對(duì)于下游客戶而言，想要獲得較為準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，除了高精度的硬件設(shè)備外，還需要供應(yīng)商具有優(yōu)質(zhì)的服務(wù)態(tài)度與快速的服務(wù)響應(yīng)能力，因此，測(cè)試設(shè)備行業(yè)本土化服務(wù)的市場(chǎng)趨勢(shì)突顯。
三、集成電路檢測(cè)檢測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈模型介紹及集成電路檢測(cè)檢測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈圖分析
1、集成電路檢測(cè)測(cè)試行業(yè)的重要性分析從產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)節(jié)來(lái)看，集成電路檢測(cè)測(cè)試主要包括晶圓測(cè)試和芯片成品測(cè)試，兩者在產(chǎn)業(yè)鏈的位置如下：
圖表：集成電路檢測(cè)測(cè)試在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置
資料來(lái)源：來(lái)自網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)資料整理
集成電路檢測(cè)測(cè)試在集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈中有著舉足輕重的作用，集成電路檢測(cè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成功與失敗、產(chǎn)品生產(chǎn)的合格與不合格、產(chǎn)品應(yīng)用的優(yōu)秀與不良均需要驗(yàn)證與測(cè)試。
晶圓測(cè)試可以在芯片封裝前把壞的芯片揀選出來(lái)，以減少封裝和后續(xù)測(cè)試的成本，同時(shí)統(tǒng)計(jì)出晶圓上的芯片合格率、不合格芯片的確切位置和各類形式的良率等，用于指導(dǎo)芯片設(shè)計(jì)和晶圓制造的工藝改進(jìn)。
芯片成品測(cè)試是在芯片封裝后按照測(cè)試規(guī)范對(duì)電路成品進(jìn)行全面的電路性能檢測(cè)，目的是挑選出合格的成品芯片，保障芯片在任何環(huán)境下都可以維持設(shè)計(jì)規(guī)格書(shū)上所預(yù)期的功能及性能，避免將不合格的芯片交付給下游用戶。同時(shí)，芯片成品測(cè)試環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)可以用于指導(dǎo)封裝環(huán)節(jié)的工藝改進(jìn)。
總之，晶圓測(cè)試和芯片成品測(cè)試在確保芯片良率、控制成本、指導(dǎo)芯片設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)等方面起著至關(guān)重要的作用。
2、集成電路檢測(cè)測(cè)試行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及前景空間
集成電路檢測(cè)測(cè)試成本約占設(shè)計(jì)營(yíng)收的6%-8%，假設(shè)取中值7%，結(jié)合中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)關(guān)于我國(guó)芯片設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)的營(yíng)收數(shù)據(jù)測(cè)算，2019年我國(guó)集成電路檢測(cè)測(cè)試市場(chǎng)規(guī)模為214億元，同比增長(zhǎng)22%，2020年我國(guó)集成電路檢測(cè)測(cè)試市場(chǎng)規(guī)模為264億元，同比增長(zhǎng)23%。2021年中國(guó)我國(guó)的測(cè)試服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模為300億元，全球的市場(chǎng)規(guī)模為892億元。2025年，預(yù)期全球測(cè)試服務(wù)市場(chǎng)將達(dá)到1094億元，其中，中國(guó)測(cè)試服務(wù)市場(chǎng)將達(dá)到550億元，占比50.3%，5年內(nèi)存在超過(guò)250億元的巨量增長(zhǎng)空間。
3、行業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇及前景預(yù)測(cè)
（1）集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)得到了國(guó)家政策的大力鼓勵(lì)和支持
作為關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展全局的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，集成電路檢測(cè)行業(yè)近年來(lái)得到了國(guó)家政策的大力鼓勵(lì)和支持。
從2000年出臺(tái)的《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策》開(kāi)始，國(guó)家頒布了多項(xiàng)支持集成電路檢測(cè)行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策及措施，例如《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》、《集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》及《新時(shí)期促進(jìn)集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》等，這些優(yōu)惠政策涉及投融資、稅收和進(jìn)出口等各個(gè)領(lǐng)域，為集成電路檢測(cè)企業(yè)創(chuàng)造了有利的發(fā)展環(huán)境。
2020年8月4日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于新時(shí)期促進(jìn)集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策的通知》，多維度政策加大對(duì)本土集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)的支持，構(gòu)建新型舉國(guó)體制推動(dòng)集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
（2）芯片設(shè)計(jì)業(yè)和晶圓制造業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大帶動(dòng)測(cè)試需求擴(kuò)大
芯片設(shè)計(jì)公司是測(cè)試服務(wù)的最主要買方，2018年-2020年我國(guó)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的收入增速分別為21%、22%和23%，保持了較高的增速，芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了測(cè)試需求的快速增長(zhǎng)。
在晶圓制造業(yè)方面，中興與華為斷供事件促使我國(guó)加快了集成電路檢測(cè)制造業(yè)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，國(guó)內(nèi)晶圓建廠潮愈演愈烈，晶圓制造產(chǎn)線規(guī)模加速擴(kuò)張。
2020年全球?qū)⒂?8座晶圓廠開(kāi)工建設(shè)，項(xiàng)目總投資達(dá)到500億美元，其中中國(guó)新建晶圓廠達(dá)到11座，總投資達(dá)240億美元。隨著晶圓制造業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，為之配套服務(wù)的晶圓測(cè)試業(yè)務(wù)也將迎來(lái)發(fā)展的熱潮。
（3）中國(guó)大陸封裝行業(yè)在全球具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，為測(cè)試行業(yè)帶來(lái)更多的全球客戶
我國(guó)封裝行業(yè)起步早、發(fā)展快，通過(guò)多年的積累和兼并收購(gòu)已經(jīng)涌現(xiàn)出一批具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)。2020年全球封測(cè)產(chǎn)業(yè)十強(qiáng)中大陸企業(yè)占據(jù)3席，分別為長(zhǎng)電科技、通富微電與華天科技，三家企業(yè)在全球的規(guī)模占比達(dá)21%，且在先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)化能力方面不輸國(guó)際一流廠商。封裝作為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最為成熟的領(lǐng)域，越來(lái)越多的全球客戶選擇將封裝業(yè)務(wù)外包給中國(guó)大陸廠商。由于測(cè)試與封裝環(huán)節(jié)的天然具有協(xié)同性，中國(guó)大陸封裝行業(yè)在全球具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，為測(cè)試行業(yè)帶來(lái)了更多的全球客戶。
（4）芯片的高端化和封裝制程的先進(jìn)化提升了測(cè)試費(fèi)用占比
隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、新能源汽車等領(lǐng)域新型應(yīng)用終端的涌現(xiàn)，對(duì)低功耗、低成本、小尺寸芯片的需求大大上升，高性能SoC以及采用SiP封裝工藝的芯片逐漸成為市場(chǎng)主流。SiP工藝中封裝芯片數(shù)量較多，找出個(gè)別不良芯片的難度提高，這就要求在晶圓階段進(jìn)行全面測(cè)試，避免不良晶片流入封裝環(huán)節(jié)。除此之外，各芯片間也存在相容性問(wèn)題，需要通過(guò)系統(tǒng)級(jí)測(cè)試檢測(cè)其可靠性。
集成電路檢測(cè)測(cè)試成本約占設(shè)計(jì)營(yíng)收的6%-8%，但是隨著芯片設(shè)計(jì)的高端化和SoC芯片成為主流，以及SiP封裝工藝等先進(jìn)封裝制程的普及，單顆芯片的價(jià)值量越來(lái)越高，為之配套的測(cè)試服務(wù)的重要性越發(fā)突出，測(cè)試難度大幅上升，測(cè)試時(shí)間也越來(lái)越長(zhǎng)，從而提高了測(cè)試費(fèi)用在總成本中的比例。
第二節(jié) 集成電路檢測(cè)檢測(cè)行業(yè)發(fā)展成熟度
一、集成電路檢測(cè)檢測(cè)行業(yè)發(fā)展周期分析
集成電路檢測(cè)檢測(cè)行業(yè)的生命周期指行業(yè)從出現(xiàn)到完全退出社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間。行業(yè)的生命發(fā)展周期主要包括四個(gè)發(fā)展階段：幼稚期，成長(zhǎng)期，成熟期，衰退期。如圖所示：
圖表：行業(yè)生命周期理論
資料來(lái)源：公開(kāi)資料整理
本土測(cè)試設(shè)備企業(yè)進(jìn)入成長(zhǎng)期
集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)始向?qū)I(yè)化分工的垂直分工模式發(fā)展。作為半導(dǎo)體行業(yè)的核心，集成電路檢測(cè)在近半個(gè)世紀(jì)里獲得快速發(fā)展。早期的集成電路檢測(cè)企業(yè)以IDM（IntegratedDeviceManufacturing）模式為主，IDM模式也稱為垂直集成模式，即IC制造商（IDM）自行設(shè)計(jì)、并將自行生產(chǎn)加工、封裝、測(cè)試后的成品芯片銷售。隨著加工技術(shù)的日益成熟和標(biāo)準(zhǔn)化程度的不斷提高，集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)始向?qū)I(yè)化分工方向發(fā)展，逐步形成了獨(dú)立的芯片
設(shè)計(jì)企業(yè)（Fabless）、晶圓制造代工企業(yè)（Foundry）、封裝測(cè)試企業(yè)（Package&TestingHouse），并形成了新的產(chǎn)業(yè)模式——垂直分工模式。
在垂直分工模式下，設(shè)計(jì)、制造和封裝測(cè)試分離成集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈中的獨(dú)立一環(huán)。據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，從全球產(chǎn)業(yè)鏈分布而言，2015年芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測(cè)試的收入約占產(chǎn)業(yè)鏈整體銷售收入的27%、51%和22%。目前雖然全球半導(dǎo)體前20大廠商中大部分仍為IDM廠商，如三星（Samsung）、英特爾（Intel）、德州儀器（TI）、東芝（Toshiba）、
意法半導(dǎo)體（ST）等，但由于近年來(lái)半導(dǎo)體技術(shù)研發(fā)成本以及晶圓生產(chǎn)線投資成本呈指數(shù)級(jí)上揚(yáng)，更多的IDM廠商開(kāi)始采用輕晶圓制造（Fab-lite）模式，即將晶圓委托晶圓制造代工商制造，甚至直接變成獨(dú)立的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，如超微（AMD）、恩智浦（NXP）和瑞薩（Renesas）等，垂直分工已成為半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)營(yíng)模式的發(fā)展方向。
圖表：代表企業(yè)及主要特征
類型 | 代表企業(yè) | 主要特征 |
IDM (Integrated Device Manufacturing) | 英特爾、三星 | IDM公司是指從芯片設(shè)計(jì)到晶固制造 再到封裝測(cè)試投入市場(chǎng)等所有的項(xiàng)目都由自己一手包辦 |
Fabless | 高通、AMD | Fabless公司是指公司只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)， 而并沒(méi)有自己的半導(dǎo)體Fab（制造工廠） |
Foundry | 臺(tái)積電 | 這類公司自身不設(shè)計(jì)芯片，而是通過(guò)與Fabless合作， 為其代理加工制造晶圓 |
類型 代表企業(yè) 主要特征
IDM (Integrated Device Manufacturing) 英特爾、三星 IDM公司是指從芯片設(shè)計(jì)到晶固制造
再到封裝測(cè)試投入市場(chǎng)等所有的項(xiàng)目都由自己一手包辦
Fabless 高通、AMD Fabless公司是指公司只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，
而并沒(méi)有自己的半導(dǎo)體Fab（制造工廠）
Foundry 臺(tái)積電 這類公司自身不設(shè)計(jì)芯片，而是通過(guò)與Fabless合作，
為其代理加工制造晶圓
資料來(lái)源：公開(kāi)資料整理
行業(yè)的生命周期曲線忽略了具體的產(chǎn)品型號(hào)、質(zhì)量、規(guī)格等差異，僅僅從整個(gè)行業(yè)的角度考慮問(wèn)題。行業(yè)生命周期可以從成熟期劃為成熟前期和成熟后期。在成熟前期，幾乎所有行業(yè)都具有類似S形的生長(zhǎng)曲線，而在成熟后期則大致分為兩種類型：第一種類型是行業(yè)長(zhǎng)期處于成熟期，從而形成穩(wěn)定型的行業(yè)，如圖中右上方的曲線1；第二種類型是行業(yè)較快的 衰退期，從而形成迅速衰退的行業(yè)，如圖中的曲線2。行業(yè)生命周期是一種定性的理論，行業(yè)生命周期曲線是一條近似的假設(shè)曲線。
識(shí)別行業(yè)生命周期所處階段的主要指標(biāo)有：市場(chǎng)增長(zhǎng)率、需求增長(zhǎng)率、產(chǎn)品品種、競(jìng)爭(zhēng)者數(shù)量、進(jìn)入壁壘及退出壁壘、技術(shù)變革、用戶購(gòu)買行為等。下面分別介紹生命周期各階段的特征。
1、幼稚期：這一時(shí)期的市場(chǎng)增長(zhǎng)率較高，需求增長(zhǎng)較快，技術(shù)變動(dòng)較大，行業(yè)中的用戶主要致力于開(kāi)辟新用戶、占領(lǐng)市場(chǎng)，但此時(shí)技術(shù)上有很大的不確定性，在產(chǎn)品、市場(chǎng)、服務(wù)等策略上有很大的余地，對(duì)行業(yè)特點(diǎn)、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)狀況、用戶特點(diǎn)等方面的信息掌握不多，企業(yè)進(jìn)入壁壘較低。
2、成長(zhǎng)期：這一時(shí)期的市場(chǎng)增長(zhǎng)率很高，需求高速增長(zhǎng)，技術(shù)漸趨定型，行業(yè)特點(diǎn)、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)狀況及用戶特點(diǎn)已比較明朗，企業(yè)進(jìn)入壁壘提高，產(chǎn)品品種及競(jìng)爭(zhēng)者數(shù)量增多。
3、成熟期：這一時(shí)期的市場(chǎng)增長(zhǎng)率不高，需求增長(zhǎng)率不高，技術(shù)上已經(jīng)成熟，行業(yè)特點(diǎn)、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)狀況及用戶特點(diǎn)非常清楚和穩(wěn)定，買方市場(chǎng)形成，行業(yè)盈利能力下降，新產(chǎn)品和產(chǎn)品的新用途開(kāi)發(fā)更為困難，行業(yè)進(jìn)入壁壘很高。
4、衰退期：這一時(shí)期的市場(chǎng)增長(zhǎng)率下降，需求下降，產(chǎn)品品種及競(jìng)爭(zhēng)者數(shù)目減少。從衰退的原因來(lái)看，可能有四種類型的衰退，它們分別是：
（1）資源型衰退，即由于生產(chǎn)所依賴的資源的枯竭所導(dǎo)致的衰退。
（2）效率型衰退，即由于效率低下的比較劣勢(shì)而引起的行業(yè)衰退。
（3）收入低彈性衰退。即因需求--收入彈性較低而衰退的行業(yè)。
（4）聚集過(guò)度性衰退。即因經(jīng)濟(jì)過(guò)度聚集的弊端所引起的行業(yè)衰退。
行業(yè)生命周期在運(yùn)用上有一定的局限性，因?yàn)樯芷谇€是一條經(jīng)過(guò)抽象化了的典型曲線，各行業(yè)按照實(shí)際銷售量繪制出來(lái)的曲線遠(yuǎn)不是這樣光滑規(guī)則，因此，有時(shí)要確定行業(yè)發(fā)展處于哪一階段是困難的，識(shí)別不當(dāng)，容易導(dǎo)致戰(zhàn)略上的失誤。而影響銷售量變化的因素很多，關(guān)系復(fù)雜，整個(gè)經(jīng)濟(jì)中的周期性變化與某個(gè)行業(yè)的演變也不易區(qū)分開(kāi)來(lái)，再者，有些行業(yè)的演變是由集中到分散，有的行業(yè)由分散到集中，無(wú)法用一個(gè)戰(zhàn)略模式與之對(duì)應(yīng)，因此，應(yīng)將行業(yè)生命周期分析法與其他方法結(jié)合起來(lái)使用，才不至于陷入分析的片面性。
二、與國(guó)外市場(chǎng)成熟度對(duì)比
全球集成電路檢測(cè)行業(yè)概況
（1）新興領(lǐng)域需求提升，持續(xù)開(kāi)拓市場(chǎng)空間
隨著全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，在未來(lái)幾年，物聯(lián)網(wǎng)將成為一個(gè)極具突破性發(fā)展的巨大市場(chǎng)。而對(duì)于中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)展而言，2016年，國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)+”、“中國(guó)制造2025”等政策的逐步落實(shí)，以及智能農(nóng)業(yè)、智慧交通、智慧醫(yī)療、智能工業(yè)等行業(yè)的聯(lián)動(dòng)發(fā)展，都將成為物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模提速的重要推動(dòng)力。預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年，如高精準(zhǔn)度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片、高速的射頻傳輸芯片等集成電路檢測(cè)產(chǎn)品都將被更為廣泛地應(yīng)用在各類智能移動(dòng)終端、工業(yè)機(jī)器人、新能源汽車、可穿戴設(shè)備等新興產(chǎn)品中。由于這些新興領(lǐng)域的電子產(chǎn)品在全球都處于初期發(fā)展及應(yīng)用階段，在國(guó)家政策的扶持以及市場(chǎng)需求的雙重帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自主化的可能性較高，如果能夠把握住市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇，未來(lái)這些新興領(lǐng)域不但將成為集成電路檢測(cè)市場(chǎng)新的增長(zhǎng)藍(lán)海，也將為國(guó)內(nèi)集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展契機(jī)。
（2）集成電路檢測(cè)行業(yè)將向發(fā)展中國(guó)家進(jìn)行遷移
在區(qū)域方面，從全球范圍來(lái)看，集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生著第三次大轉(zhuǎn)移，即從美國(guó)、日本及歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家向中國(guó)大陸、東南亞等發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)轉(zhuǎn)移。近幾年，在下游通訊、消費(fèi)電子、汽車電子等電子產(chǎn)品需求拉動(dòng)下，以中國(guó)為首的發(fā)展中國(guó)家集成電路檢測(cè)市場(chǎng)需求持續(xù)快速增加，已經(jīng)成為全球最具影響力的市場(chǎng)之一。在此帶動(dòng)下，發(fā)展中國(guó)家集成電路檢測(cè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，整體實(shí)力顯著提升。未來(lái)伴隨著制造業(yè)智能化升級(jí)浪潮，高端芯片需求將持續(xù)增長(zhǎng)，將進(jìn)一步刺激發(fā)展中國(guó)家集成電路檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)遷移進(jìn)程。
（3）資本運(yùn)作加速將是未來(lái)大陸集成電路檢測(cè)行業(yè)的主要趨勢(shì)之一
從并購(gòu)趨勢(shì)上看，在近幾年的收并購(gòu)案例中，參與方幾乎都是半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)的一線廠商，這在一定程度上反映出整合重組已經(jīng)成為半導(dǎo)體企業(yè)尋求業(yè)務(wù)突破的重要發(fā)展策略。在此背景下，行業(yè)內(nèi)的知名企業(yè)及行業(yè)龍頭們紛紛加快了資本運(yùn)作的步伐，希望通過(guò)并購(gòu)整合的方式，加速產(chǎn)業(yè)布局或提升企業(yè)的技術(shù)及業(yè)務(wù)水平，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步鞏固自身在市場(chǎng)中的領(lǐng)先地位。因此，從規(guī)模經(jīng)濟(jì)以及吸收技術(shù)與人才的角度來(lái)看，我國(guó)大陸集成電路檢測(cè)行業(yè)不可避免地要面臨新一輪整合，這對(duì)行業(yè)內(nèi)公司既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，如何增強(qiáng)自身技術(shù)實(shí)力、突破資金瓶頸、壯大人才隊(duì)伍成為每家企業(yè)都要面對(duì)的重要問(wèn)題。
第三節(jié) 集成電路檢測(cè)檢測(cè)行業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)
測(cè)試是集成電路檢測(cè)生產(chǎn)制造中的重要環(huán)節(jié)，而測(cè)試設(shè)備也是集成電路檢測(cè)產(chǎn)線中不可或缺的組成部分。根據(jù)測(cè)試類型的不同，集成電路檢測(cè)測(cè)試設(shè)備可以分為物理測(cè)試設(shè)備及電性測(cè)試設(shè)備，其中物理測(cè)試設(shè)備包括橢偏儀、掃描電子顯微鏡等設(shè)備，而電性檢測(cè)設(shè)備則包括探針臺(tái)、測(cè)試機(jī)及揀選器等。電性測(cè)試設(shè)備中，探針臺(tái)與揀選器分別搭配測(cè)試機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓級(jí)產(chǎn)品與芯片級(jí)產(chǎn)品的測(cè)試。
根據(jù)測(cè)試環(huán)節(jié)的不同，電性測(cè)試又可以分為WAT測(cè)試、CP測(cè)試及FT測(cè)試，其中WAT測(cè)試屬于電學(xué)性能測(cè)試，其測(cè)試精度較高，測(cè)試結(jié)果能夠體現(xiàn)被測(cè)樣本的電學(xué)性能表現(xiàn)；而CP測(cè)試與FT測(cè)試又通常為功能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果一般僅能體現(xiàn)被測(cè)樣本的功能是否完整，而無(wú)法具體得知被測(cè)樣本的電學(xué)性能表現(xiàn)。相較而言，WAT測(cè)試設(shè)備的技術(shù)含量、單體價(jià)值量等均高于用于功能測(cè)試的測(cè)試設(shè)備。
在測(cè)試設(shè)備中，測(cè)試機(jī)用于檢測(cè)芯片功能和性能，技術(shù)含量相對(duì)較高。并且隨著客戶對(duì)于集成電路檢測(cè)測(cè)試在測(cè)試功能模塊、測(cè)試精度、響應(yīng)速度、應(yīng)用程序定制化、平臺(tái)可延展性以及測(cè)試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、采集和分析等方面提出愈來(lái)愈高的要求，測(cè)試機(jī)的技術(shù)壁壘也在不斷提升。
微信掃一掃
都泊言
研究院服務(wù)號(hào)