摘要:根據國際半導體產業(yè)協(xié)會(SEMI)的數據顯示,2022年全球半導體測試設備市場規(guī)模達75億美元,同比下降3.96%,其中中國半導體測試設備占全球比重的34%。盡管受到美國出口限制的影響,但中國政府繼續(xù)加大對相關技術的投資,并推動半導體設備的國產化進程,這進一步推動了國內半導體設備市場規(guī)模的增長。在半導體測試設備中,半導體測試機是最大的組成部分,約占63%的市場份額。在中國,半導體測試機主要集中在SoC(系統(tǒng)芯片)和存儲測試機領域。這兩個領域是當前中國半導體產業(yè)的重點發(fā)展方向。
一、定義及分類
半導體測試設備是用于測試半導體器件的專用設備。半導體測試設備主要包括測試機、分選機和探針臺三大類。測試機用于檢測芯片功能和性能,探針臺與分選機實現(xiàn)被測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。
二、行業(yè)政策
1、主管部門和監(jiān)管體制
半導體測試設備行業(yè)的政府主管部門為國家工信部和科技部,行業(yè)自律性組織為中國半導體行業(yè)協(xié)會、中國電子專用設備工業(yè)協(xié)會和中國集成電路測試儀器與裝備產業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟。
國家工信部主要負責研究擬訂信息化發(fā)展戰(zhàn)略、方針政策和總體規(guī)劃;推動產業(yè)結構戰(zhàn)略性調整和優(yōu)化升級;擬訂本行業(yè)的法律、法規(guī),發(fā)布行政規(guī)章,組織制訂行業(yè)的技術政策、技術體制和技術標準,并對行業(yè)的發(fā)展方向進行宏觀調控。
國家科技部主要負責擬定國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略方針以及科技發(fā)展、引進國外智力規(guī)劃和政策并組織實施;牽頭建立統(tǒng)一的國家科技管理平臺和科研項目資金協(xié)調、評估、監(jiān)管機構;擬訂國家基礎研究規(guī)劃、政策和標準并組織實施;編制國家重大科技項目規(guī)劃并監(jiān)督實施;牽頭國家技術轉移體系建設,擬訂科技成果轉移轉化和促進產學研結合的相關政策措施并監(jiān)督實施等。
中國半導體行業(yè)協(xié)會是由從事集成電路、半導體分立器件、半導體材料和設備的生產、設計、科研、開發(fā)、經營、應用、教學的相關的企、事業(yè)單位自愿結成的行業(yè)性、全國性、非營利性的社會組織,是中國集成電路的行業(yè)自律管理機構。行業(yè)協(xié)會在國家工業(yè)和信息化部的指導和管理下,負責產業(yè)及市場研究,對會員企業(yè)提供行業(yè)引導、咨詢服務、行業(yè)自律管理以及代表會員企業(yè)向政府部門提出產業(yè)發(fā)展建議和意見等。協(xié)會下設集成電路分會、封裝測試分會、設計分會等。
中國電子專用設備工業(yè)協(xié)會主要負責向會員單位和政府主管部門提供行業(yè)情況調查、市場趨勢、經濟運行預測等信息;代表會員單位向政府部門提出產業(yè)發(fā)展建議和意見;做好政策導向、信息導向、市場導向工作;廣泛開展經濟技術交流和學術交流活動,發(fā)展與國外團體的聯(lián)系,促進產業(yè)發(fā)展,推動產業(yè)國際化等。
中國集成電路測試儀器與裝備產業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟由中國科學院微電子研究所作為依托單位,并由我國從事集成電路測試技術相關的產學研用單位在完全自愿的基礎上組成。該聯(lián)盟秉承“開放、協(xié)作、分享、共贏”的宗旨,以我國集成電路測試產業(yè)需求為牽引,依托聯(lián)盟各成員單位的人才、技術和市場資源,加強信息交流共享、開展國內國際合作、整合測試產業(yè)資源、突出聯(lián)盟整體優(yōu)勢、提升聯(lián)盟成員作用,共同推動我國集成電路測試儀器和裝備的技術創(chuàng)新和產業(yè)化。
2、行業(yè)相關政策
半導體產業(yè)作為信息產業(yè)的基礎和核心,是國民經濟和社會信息化的重要基礎,是支撐經濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性產業(yè)。國家為推動國內半導體產業(yè)的發(fā)展,增強信息產業(yè)的創(chuàng)新能力和國際競爭力,出臺了一系列鼓勵扶持政策,為半導體產業(yè)建立了優(yōu)良的政策環(huán)境。2023年8月,國務院印發(fā)的《河套深港科技創(chuàng)新合作區(qū)深圳園區(qū)發(fā)展規(guī)劃》提出,瞄準集成電路設計、軟件開發(fā)、封測及中試、第五代移動通信(5G)等,加快建設5G中高頻器件測試、集成電路科研試驗、半導體先進封測等中試公共服務平臺,開展產業(yè)鏈關鍵技術攻關,加快實現(xiàn)信息產業(yè)前沿共性技術突破,推動形成相關技術標準。
三、發(fā)展歷程
半導體測試設備主要經歷啟動期、震蕩期、高速發(fā)展期三個階段。1960-1995年期間,20世紀60年代,半導體測試設備主要測試簡單模擬IC,測試速度小于10MHz,代表機型為仙童5000C;70年代,測試設備可測試中小規(guī)模IC,測試速度可達40MHz,代表機型為愛德萬TR4100;同時期,隨著家電行業(yè)的興起,半導體器材逐步從軍工延伸到家電領域,帶動半導體測試設備不斷發(fā)展。
1996-2012年期間,20世紀90年代,半導體測試設備測試對象發(fā)展至LSI/VLSI,測試速度提升至500MHz,代表機型有愛德萬T-3330和泰瑞達A500。隨著2010年物聯(lián)網、人工智能、云計算等技術的發(fā)展,拓寬了半導體器件的應用領域,推動全球半導體測試設備產業(yè)規(guī)模擴大。
2013年至今,該階段半導體測試設備測試對象擴展至SoC/MEMS等,測試速度提升至0.1-1GHz,代表機型有愛德萬T2000、泰瑞達UltraUFLEX。
四、行業(yè)壁壘
1、技術壁壘
半導體測試設備需要具備高精度、高可靠性和高自動化的特點,對測試算法、儀器設計和信號處理等方面有很高的技術要求。目前,國際上主要的半導體測試設備制造商擁有多年的技術積累和專利優(yōu)勢,其產品在精度、穩(wěn)定性和可靠性等方面具備較高的競爭力。中國企業(yè)在技術研發(fā)和創(chuàng)新方面仍面臨一定挑戰(zhàn),需要加大投入和提高研發(fā)能力,才能夠與國際巨頭競爭。
2、人才壁壘
半導體測試系統(tǒng)行業(yè)屬于技術密集型產業(yè),需要全面的專業(yè)知識,包括電子工程、自動化控制、計算機科學等多個學科的綜合應用。然而,目前國內教育體系在半導體測試設備相關專業(yè)的培養(yǎng)上還存在不足,缺乏系統(tǒng)的、實踐性強的教育培訓體系和課程設置。這導致了半導體測試設備領域的專業(yè)人才供應不足,無法滿足產業(yè)發(fā)展的需求。
3、資金壁壘
半導體測試設備的研發(fā)、制造和銷售需要大量的資金投入。首先,研發(fā)一臺高精度、高自動化的半導體測試設備需要進行大量的研究和試驗,需要購買昂貴的研發(fā)設備和材料。其次,制造測試設備需要建立生產線和生產工藝,需要購買高精度的設備和器件。此外,銷售渠道的建設和市場推廣也需要大量的資金支持。這些高額的投資成本對于剛起步的企業(yè)來說是一個巨大的挑戰(zhàn)。同時,國內半導體測試設備市場競爭激烈,國際巨頭在技術、品牌和服務方面具有較大優(yōu)勢,很難被擠掉。因此,國內企業(yè)在進入市場時需要進行大規(guī)模的市場推廣和品牌建設,需要投入大量資金來提高市場份額和競爭力。
五、產業(yè)鏈
1、行業(yè)產業(yè)鏈分析
半導體測試設備上游主要包括高精度儀器儀表、電子元器件等;中游主要為半導體測試設備制造廠商;下游主要為集成電路設計廠商、代工廠、封裝廠、制造廠等;終端應用主要包括計算機、通信、消費電子、汽車電子等。半導體測試設備產業(yè)鏈如下圖所示:











2、行業(yè)領先企業(yè)分析
(1)杭州長川科技股份有限公司
杭州長川科技股份有限公司是一家專注于集成電路專用設備的研發(fā)、生產和銷售的企業(yè),致力于提升我國集成電路專用測試設備技術水平,并推動集成電路裝備產業(yè)升級。公司主要開發(fā)探針臺、數字測試機等產品,并積極開拓中高端市場。2023年前三季度,長川科技營業(yè)收入為12.09億元,同比下降31.06%;歸母凈利潤為0.01億元,同比下降99.59%。2023年,公司在面對全球半導體市場承壓不減的情況下,遇到了一定的挑戰(zhàn)。當前全球市場經濟仍處于緩慢復蘇階段,海外科技限制力度升級,導致公司產品市場需求較為疲軟。盡管如此,長川科技仍然具有一定優(yōu)勢,公司掌握著集成電路測試設備的核心技術,并且其測試機和分選機在核心性能指標上已達到國內領先、接近國外先進水平,具有較強的競爭力。
(2)武漢精測電子集團股份有限公司
武漢精測電子集團股份有限公司是國內半導體檢測設備領域領軍企業(yè)之一,已基本形成在半導體檢測前道、后道全領域的布局,公司子公司武漢精鴻主要聚焦自動測試設備領域,老化產品線在國內一線客戶實現(xiàn)批量重復訂單、CP(晶片探測)/FT(出廠測試)產品線相關產品已取得相應訂單并完成交付,目前批量訂單正在積極爭取中。公司子公司上海精測主要聚焦半導體前道檢測設備領域,致力于半導體前道量測檢測設備的研發(fā)及生產。2023年前三季度,精測電子營業(yè)收入為15.45億元,同比下降15.13%;研發(fā)投入金額為4.51億元,同比增長16.44%。雖然公司受大環(huán)境影響導致業(yè)績并不理想,但公司研發(fā)投入已進入收獲期,膜厚系列產品、明場晶圓有圖形缺陷檢測、OCD量測、電子束和老化、CP(晶片探測)、FT(出廠測試)等設備產品和相關技術通過自主研發(fā)均實現(xiàn)了技術突破。未來,通過持續(xù)的研發(fā)投入,半導體檢測業(yè)務預計將成為公司業(yè)績增長的重要引擎。
六、行業(yè)現(xiàn)狀
根據國際半導體產業(yè)協(xié)會(SEMI)的數據顯示,2022年全球半導體測試設備市場規(guī)模達75億美元,同比下降3.96%,其中中國半導體測試設備占全球比重的34%。盡管受到美國出口限制的影響,但中國政府繼續(xù)加大對相關技術的投資,并推動半導體設備的國產化進程,這進一步推動了國內半導體設備市場規(guī)模的增長。在半導體測試設備中,半導體測試機是最大的組成部分,約占63%的市場份額。在中國,半導體測試機主要集中在SoC(系統(tǒng)芯片)和存儲測試機領域。這兩個領域是當前中國半導體產業(yè)的重點發(fā)展方向。
七、發(fā)展因素
1、機遇
(1)政策指引疊加國家基金支持
國家對于本土集成電路及其裝備制造業(yè)的鼓勵類產業(yè)政策和產業(yè)投資基金的落地實施,為這一領域提供了前所未有的發(fā)展機遇。在政策指引與融資護航的雙重保障下,國內半導體產業(yè)得以快速發(fā)展。近年來,國內半導體產業(yè)取得了一系列重大進展。中芯國際的14nm先進制程產品和長江存儲的64層3D NAND均已實現(xiàn)量產,北方華創(chuàng)、中微公司、華峰測控等企業(yè)的半導體設備也已實現(xiàn)進口替代。這些成果的取得,離不開國家政策的指引和支持。除了政策的指引外,國家基金的支持也為產業(yè)發(fā)展破解了融資瓶頸,有助于我國集成電路裝備業(yè)技術水平的提高和行業(yè)的快速發(fā)展。這使得國內半導體產業(yè)在市場上占據了更加有利的地位,迎來了發(fā)展黃金時期。
(2)新興應用領域不斷涌現(xiàn),帶動半導體設備行業(yè)快速發(fā)展
隨著技術革新和產業(yè)升級的不斷推進,集成電路及其專用設備制造企業(yè)迎來了持續(xù)的發(fā)展機遇。當前,信息產業(yè)正經歷著從互聯(lián)網、智能手機時代向物聯(lián)網時代的轉變,這標志著信息感知及處理領域正在迎來第三次浪潮。在物聯(lián)網智能時代,智能化產品的多樣性將進一步豐富,導致對各類信息的采集形成了快速膨脹的數據處理需求。因此,海量數據的有效處理將成為推動集成電路行業(yè)發(fā)展的核心驅動力。同時,新興應用市場如物聯(lián)網、大數據、人工智能、5G通信、汽車電子等也帶來了巨量芯片的增量需求,為半導體測試設備企業(yè)提供了更大的市場空間。隨著這些市場機遇的涌現(xiàn),半導體測試設備企業(yè)需要不斷加強技術研發(fā),提高產品質量和性能,以滿足不斷增長的市場需求。同時,他們還需要密切關注行業(yè)標準的變化和技術趨勢,靈活調整生產布局和研發(fā)投入,以確保在競爭激烈的市場中保持競爭優(yōu)勢。
(3)本土封測企業(yè)、設計企業(yè)的崛起為本土測試設備制造業(yè)帶來更大的市場空間
近年來,我國集成電路產業(yè)取得了長足的發(fā)展,涌現(xiàn)出了一批在細分領域中具備較強競爭優(yōu)勢的本土企業(yè),例如長電科技、華天科技、通富微電等已經進入全球封測企業(yè)前10名。封裝測試環(huán)節(jié)對測試機和分選機的需求量持續(xù)增加,然而這些設備大多依賴進口,因此國內封測廠對高性價比的國產測試機和分選機產品有著較大的需求。隨著本土封裝測試龍頭企業(yè)通過海外并購整合等方式全面提升整體競爭力,其經營規(guī)模不斷擴大,為本土測試設備制造業(yè)帶來更大的市場空間。與此同時,本土芯片設計公司如海思半導體、展訊通信、瀾起科技等的崛起也為集成電路專用設備行業(yè)帶來了新的機遇。在芯片設計環(huán)節(jié),這些公司在設計完成后需要使用測試設備對芯片樣品進行驗證。為保持與芯片設計公司對集成電路各項性能測試的協(xié)同,同時避免不同測試設備測試效果的差異,下游制造和封測廠商通常會選擇與芯片設計公司使用的測試設備進行合作。因此,本土芯片設計企業(yè)的崛起為本土裝備制造業(yè)帶來了巨大發(fā)展機遇。
2、不利因素
(1)高端技術人才緊缺
半導體測試設備的研發(fā)、制造和應用需要具備深厚的專業(yè)知識和技能,以及對相關領域的研究和實踐經驗。然而,目前中國在半導體測試設備領域面臨著高端技術人才緊缺的問題。半導體測試設備是一個高度復雜的技術領域,涉及多個學科的知識,包括電子工程、物理學、材料科學等。在這些領域中,需要具備深刻的專業(yè)知識和技術背景,能夠理解和應用先進的測試技術和方法。同時,半導體測試設備的研發(fā)和制造需要大量的研發(fā)投入和技術積累。然而,中國在這方面相對欠缺,尤其是在高端技術人才的培養(yǎng)和引進方面還存在一定的不足。這導致了中國半導體測試設備行業(yè)在核心技術和創(chuàng)新能力上相對薄弱,難以滿足快速發(fā)展和市場需求的要求。
(2)國產零部件配套能力有待進一步完善
集成電路裝備是一種高精密的自動化設備,其研發(fā)和生產需要使用高精度元器件,并對產品的機械結構精度和材質有著很高的要求。然而,目前國內半導體專用設備的總體規(guī)模相對較小,在拉動零部件市場方面的能力也相對較弱,與國外相比,國內相關產業(yè)整體上仍然較為落后,導致國內半導體專用設備零部件的配套能力相對較弱。同時,高精度的國產元器件產能有限,機械加工精度和材料處理技術的穩(wěn)定性也存在一定的不足。這使得國內設備制造商在與國外競爭對手的比拼中無法充分享受到良好的產業(yè)配套環(huán)境帶來的全方位支持。
(3)國產設備的市場認可周期較長
國外半導體設備市場龍頭公司設立時間較早,產品種類齊全,技術指標處于領先地位,在業(yè)內享有很高的品牌知名度和聲譽。相比之下,國內企業(yè)與國外龍頭企業(yè)之間存在較大差距。尤其是在中高端應用領域,客戶更加關注設備的技術能力、測試穩(wěn)定性和通用性。這些能力需要長期的合作和上下游的整體配合才能逐步體現(xiàn)出來。因此,國產測試設備在市場上獲得認可需要較長的時間周期。
八、競爭格局
半導體測試設備在半導體行業(yè)中扮演著重要的角色,它是衡量一個國家半導體技術水平和產業(yè)發(fā)展程度的重要指標。目前,國際廠商在半導體測試設備市場仍占據主導地位。然而,在中國國內,隨著企業(yè)加大研發(fā)投入并不斷提升自主核心技術,國內廠商在部分測試設備領域已逐步實現(xiàn)進口替代,顯示出中國在技術創(chuàng)新和產品研發(fā)方面取得了一定的成就。近年來,伴隨下游行業(yè)發(fā)展速度的加快,SoC測試機市場空間不斷擴大。我國的SoC測試機主要生產商包括長川科技、華峰測控、華興源創(chuàng)等。這些企業(yè)都具備高端SoC測試機的量產實力,并在市場上取得了一定的成績。目前華峰測控已成功推出STS8300系列SoC測試機,產品銷量位居我國行業(yè)領先地位。
九、發(fā)展趨勢
1、技術創(chuàng)新和自主研發(fā)
中國半導體測試設備行業(yè)將繼續(xù)致力于技術創(chuàng)新和自主研發(fā),以提高產品性能和競爭力。隨著我國集成電路產業(yè)的快速發(fā)展,對高性能、高可靠性的測試設備需求日益增長。因此,中國企業(yè)將加大在關鍵技術領域的研究投入,進一步提升測試設備的核心技術水平,以滿足市場的多樣化需求。同時,加強自主知識產權保護,推動自主創(chuàng)新能力的提升,減少對進口設備的依賴。
2、智能化和自動化發(fā)展
隨著人工智能和大數據技術的不斷進步,中國半導體測試設備行業(yè)將迎來智能化和自動化的發(fā)展趨勢。智能化測試設備能夠實現(xiàn)更高的測試效率和精度,并具備智能分析和故障診斷能力,降低了人工干預的需求。自動化測試設備能夠實現(xiàn)高度的自動化操作和生產流程控制,提高了生產效率和產品質量。因此,中國企業(yè)將加大對智能化和自動化測試設備的研發(fā)和應用推廣,提升整體產業(yè)的競爭力。
3、國際合作與開放市場
中國半導體測試設備行業(yè)將積極開展國際合作,加強與國外先進企業(yè)的技術交流與合作,吸引外資并引進國際先進技術和管理經驗。同時,中國將進一步開放市場,為外資企業(yè)提供更好的投資環(huán)境和政策支持,鼓勵外資企業(yè)在中國設立研發(fā)和生產基地。通過國際合作和開放市場,中國企業(yè)可以借鑒國際先進經驗,提高自身技術水平和產品品質,同時也能夠擴大市場份額和提升國際競爭力。
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