在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、制造、封裝中的各個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行反復(fù)多次的檢測(cè)、測(cè)試以確保產(chǎn)品質(zhì)量，從而研發(fā)出符合系統(tǒng)要求的器件。 缺陷相關(guān)的故障成本影響高昂，從 IC 級(jí)別的數(shù)十美元，到模塊級(jí)別的數(shù)百美元，乃至應(yīng)用端級(jí)別的數(shù)千美元。因此，檢測(cè)設(shè)備從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到整個(gè)半導(dǎo)體制造過(guò)程都具有無(wú)法替代的重要地位。2020 年我國(guó)半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)為 176 億元，預(yù)計(jì)未來(lái)五年預(yù)計(jì)復(fù)合增長(zhǎng)率為 14% ， 增速高于全球。
廣義上的檢測(cè)設(shè)備分為 前道量檢測(cè)和后道測(cè)試 設(shè)備。量檢測(cè)的對(duì)象是工藝過(guò)程中的晶圓，測(cè)試的對(duì)象是工藝完成后的芯片。前道量檢測(cè)設(shè)備 2020 年全球市場(chǎng)為 69 億美元，我國(guó)約 15 億美元。后道測(cè)試設(shè)備關(guān)注的是在所有晶圓工藝完成后芯片的各種電性功能。 后道測(cè)試設(shè)備 2020 年全球市場(chǎng)為 62 億美元，我國(guó)約 14 億美元。
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本期內(nèi)參來(lái)源：天風(fēng)證券
原標(biāo)題：
《半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備：從前道到后道》
作者：潘暕?陳俊杰
一、檢測(cè)設(shè)備：半導(dǎo)體良率關(guān)鍵
在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、制造、封裝中的各個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行反復(fù)多次的檢驗(yàn)、測(cè)試以確保產(chǎn)品質(zhì)量，從而研制開發(fā)出符合系統(tǒng)要求的器件。從缺陷相關(guān)故障的影響成本從 IC 級(jí)別的數(shù)十美元，到模塊級(jí)別的數(shù)百美元，乃至應(yīng)用端級(jí)別的數(shù)千美元。因此，檢測(cè)設(shè)備從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到整個(gè)半導(dǎo)體制造過(guò)程都具有無(wú)法替代的重要地位。檢測(cè)設(shè)備可以幫助工程師發(fā)現(xiàn)、偵測(cè)并監(jiān)控關(guān)鍵的良率偏移，從而加快良率提升并達(dá)到更高的產(chǎn)品良率。
1、分類：前道量檢測(cè)、后道測(cè)試
檢測(cè)設(shè)備按照其功能和對(duì)應(yīng)的 產(chǎn)業(yè)鏈位置不同， 可以分為前道量檢測(cè)、后道測(cè)試兩大類，分別應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游設(shè)計(jì)驗(yàn)證、中游制程工藝的晶體管結(jié)構(gòu)檢測(cè)、下游封測(cè)芯片的成品終測(cè)。無(wú)論是前道檢測(cè)還是后道測(cè)試，都是提升芯片良率及質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。
前道量檢測(cè)設(shè)備：前道量檢測(cè)對(duì) 象是工藝過(guò)程中的晶圓， 它是一種物理性、功能性的測(cè)試，用以檢測(cè)每一步工藝后產(chǎn)品的加工參數(shù)是否達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，并且查看晶圓表面上是否存在影響良率的缺陷，確保將加工產(chǎn)線的良率控制在規(guī)定的水平之上。
前道量檢測(cè)包含膜厚量測(cè)設(shè)備、OCD 關(guān)鍵尺寸量測(cè)、CD-SEM 關(guān)鍵尺寸量測(cè)、光刻校準(zhǔn)量測(cè)、圖形缺陷檢測(cè)設(shè)備等多種前道量檢測(cè)設(shè)備。由于晶圓制造工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，所需要的檢測(cè)設(shè)備種類較多， 因此也是所有半導(dǎo)體檢測(cè)賽道中壁壘最高的環(huán)節(jié)，單機(jī)設(shè)備的價(jià)格比后道測(cè)試設(shè)備還高，且不同功能設(shè)備價(jià)格差異也較大。前道量檢測(cè)設(shè)備供應(yīng)商目前有美國(guó)的科磊、應(yīng)用材料；日本的日立；國(guó)內(nèi)的精測(cè)電子、中科飛測(cè)、上海睿勵(lì)等。下游客戶為集成電路制造商，包含臺(tái)積電、中芯國(guó)際、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等。
后道測(cè)試設(shè)備：應(yīng)用于上游設(shè)計(jì)、下游封測(cè)環(huán)節(jié)中，目的是檢查芯片的性能是否符合要求，是一種電性、功能性的檢測(cè)，用于 檢查芯片是否達(dá) 到性能要求。
一、上游設(shè)計(jì)商需要對(duì)流片完的晶圓與芯片樣品進(jìn)行有效性驗(yàn)證， 主要設(shè)備為測(cè)試機(jī)、探針臺(tái)、分選機(jī)，因?yàn)樽鳛闃悠窚y(cè)試所以通常并不會(huì)大量采購(gòu)，但是會(huì)與下游封測(cè)深度聯(lián)動(dòng)，因此綁定集成電路設(shè)計(jì)商也成為后道測(cè)試設(shè)備商的壁壘之一。主要下游客戶為集成電路設(shè)計(jì)商，例如：高通、聯(lián)發(fā)科、海思、卓勝微、韋爾等。
二、封測(cè)環(huán)節(jié)主要可以分為：晶圓測(cè)試（CP），針對(duì)加工完的晶圓，進(jìn)行電性測(cè)試，識(shí)別出能夠正常工作的芯片，主要設(shè)備為測(cè)試機(jī)和探針臺(tái)。部分客戶為集成電路制造商還有部份第三方的晶圓測(cè)試商；成品測(cè)試（FT），最后晶圓切割變成芯片后，針對(duì)芯片的性能進(jìn)行最終測(cè)試，主要設(shè)備為測(cè)試機(jī)和分選機(jī)；下游客戶為集成電路封裝測(cè)試商，包含日月光、通富、長(zhǎng)電等。由于半導(dǎo)體終端應(yīng)用持續(xù)攀升，催生出全自動(dòng)及高性能的后道測(cè)試設(shè)備，加上集成電路產(chǎn)業(yè)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距逐步縮小，封裝測(cè)試技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，后道測(cè)試設(shè)備迎來(lái)重要國(guó)產(chǎn)化機(jī)遇。后道測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商目前有美國(guó)的泰瑞達(dá)、愛(ài)德萬(wàn)；國(guó)內(nèi)的精測(cè)電子、華峰測(cè)控、長(zhǎng)川科技等。
▲全球檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)、分類及廠商
▲廣義上的半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備分類
2、市場(chǎng)趨勢(shì)
超越摩爾領(lǐng)域：模擬/混合信號(hào)、RF、MEMS、圖像傳感、電源等技術(shù)可與 CMOS 在各種平面乃至 2.5D、3D 架構(gòu)中集成。這些集成和其他關(guān)鍵技術(shù)使人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和汽車?yán)走_(dá)等一系列應(yīng)用快速增長(zhǎng)。
Yole Developpement 數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，到 2023 年，超越摩爾市場(chǎng)年增長(zhǎng)速度所以晶圓尺寸合計(jì)約 7400 萬(wàn)片硅片，復(fù)合年增長(zhǎng)率約為 3%。但僅考慮最流行的晶圓尺寸（12″、8″和 6″晶圓），到 2023 年，預(yù)測(cè)將變?yōu)?6000 萬(wàn)片，復(fù)合年均增長(zhǎng)率約為 5%。對(duì)于半導(dǎo)體制造商來(lái)說(shuō)，超越摩爾市場(chǎng)已成為半導(dǎo)體需求的重要來(lái)源，但這同時(shí)意味著 需要新的量檢測(cè)和測(cè)試方法，以適應(yīng)各種可能影響這些多技術(shù)設(shè)備產(chǎn)生的故障。
例如，汽車行業(yè)的一家主要半導(dǎo)體供應(yīng)商恩智浦半導(dǎo)體說(shuō)到：”缺陷相關(guān)故障的影響成本從IC 級(jí)別的數(shù)十美元，到模塊級(jí)別的數(shù)百美元，到汽車應(yīng)用端級(jí)別的數(shù)千美元。IC 在當(dāng)今的汽車中被廣泛使用，且未來(lái)使用會(huì)更多。汽車零部件故障可能導(dǎo)致嚴(yán)重傷害甚至死亡，所以汽車行業(yè)服務(wù)的零部件制造商使用以每萬(wàn)億（ppt）的零件損失為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，可見(jiàn)檢測(cè)設(shè)備的需求更甚。
▲半導(dǎo)體在汽車中的應(yīng)用
如下圖可見(jiàn)，在汽車領(lǐng)域，由于缺陷導(dǎo)致故障而無(wú)法使用的產(chǎn)品損失極大，在 1ppm 情況下，大眾集團(tuán)的損失可以達(dá)到每年 2.19 億美元。
▲ 汽車領(lǐng)域缺陷導(dǎo)致產(chǎn)生的產(chǎn)品損失 （百萬(wàn)美元）
摩爾定律領(lǐng)域：
新應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)了制程微縮和三維結(jié)構(gòu)的升級(jí)，使得工藝步驟大幅提升， 成熟制程（以45nm 為例）工藝步驟數(shù)大約需要 430 道到了先進(jìn)制程（以 5nm 為例）將會(huì)提升至 1250道，工藝步驟將近提升了 3 倍；結(jié)構(gòu)上來(lái)看包括 GAAFET、MRAM 等新一代的半導(dǎo)體工藝都是越來(lái)越復(fù)雜，在數(shù)千道制程中，每一道制程的檢測(cè)皆不能有差錯(cuò)，否則會(huì)顯著影響芯片的成敗。
中國(guó)半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備未來(lái)市場(chǎng)空間廣闊具體原因如下：
1. 國(guó)家政策大力支持集成電路產(chǎn)業(yè)，檢測(cè)作為關(guān)鍵一環(huán)尤為重要
集成電路產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性和戰(zhàn)略性的產(chǎn)業(yè)，作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心產(chǎn)業(yè)之一，在保障國(guó)家安全等方面發(fā)揮著重要的作用，是衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)現(xiàn)代化程度以及綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。國(guó)家為扶持集成電路行業(yè)發(fā)展，制定了多項(xiàng)引導(dǎo)政策及目標(biāo)規(guī)劃。第一，國(guó)家為規(guī)范集成電路行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)秩序，加強(qiáng)對(duì)集成電路相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)力度，相繼出臺(tái)了《集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)及產(chǎn)品認(rèn)定暫行管理辦法》、《集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例》、《集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例實(shí)施細(xì)則》等法律法規(guī)，為集成電路行業(yè)的健康發(fā)展提供了政策保障。
第二，國(guó)家出臺(tái)了若干優(yōu)惠政策，從投融資、稅收、出口等各個(gè)方面鼓勵(lì)支撐電路行業(yè)的發(fā)展，具體政策包括《財(cái)政部、稅務(wù)總局、國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部關(guān)于集成電路生產(chǎn)企業(yè)有關(guān)企業(yè)所得稅政策問(wèn)題的通知》、《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》等，為集成電路企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的市場(chǎng)環(huán)境。
第三，國(guó)家指定了《集成電路產(chǎn)業(yè)研究與開發(fā)專項(xiàng)資金管理暫行辦法》、《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃的通知》等目標(biāo)規(guī)劃，將集成電路裝備列為國(guó)家科技重大專項(xiàng)，積極推進(jìn)各項(xiàng)政策的實(shí)施。國(guó)家政策的落地實(shí)施為產(chǎn)業(yè)發(fā)展破解融資瓶頸提供了保障，有力促進(jìn)集成電路專用設(shè)備行業(yè)的可持續(xù)良性發(fā)展。
2. 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重心 由國(guó)際向國(guó)內(nèi) 轉(zhuǎn)移帶來(lái)機(jī)遇
中國(guó)集成電路行業(yè)增長(zhǎng)迅速，半導(dǎo)體行業(yè)重心持續(xù)由國(guó)際向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移。中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，但憑借著市場(chǎng)容量，中國(guó)已成為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)國(guó)。根據(jù) CSIA 數(shù)據(jù)，2018年國(guó)內(nèi)集成電路市場(chǎng)規(guī)模為 985 億美元，同比增長(zhǎng) 18.53%，2010 年至 2018 年國(guó)內(nèi)集成電路市場(chǎng)復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 21.10%，高于全球市場(chǎng)同期年復(fù)合增長(zhǎng)率，中國(guó)已經(jīng)超過(guò)美國(guó)、歐洲和日本，成為全球最大的集成電路市場(chǎng)。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)和成本的變化，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷第三次產(chǎn)能轉(zhuǎn)移，行業(yè)需求中心和產(chǎn)能中心逐步向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加快調(diào)整，中國(guó)集成電路的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。
3. 集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速 ，增速高于 GDP 增長(zhǎng)， 產(chǎn)品更新?lián)Q代加速，新型應(yīng)用領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，為技術(shù)超車創(chuàng)造機(jī)遇
▲ 2020-2021 全球 GDP 和 和 IC 市場(chǎng)增量（% ）
如上圖 IC Insights 的調(diào)查數(shù)據(jù)可見(jiàn)，2020 年集成電路增長(zhǎng)率為 8% ，遠(yuǎn)超 GDP 增長(zhǎng)，同樣，2021 年預(yù)計(jì)集成電路增長(zhǎng)率為超過(guò) 10% ，是 GDP 增長(zhǎng)率的兩倍以上。
作為全球最大的集成電路市場(chǎng)，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)隨著 5G、電動(dòng)汽車等的快速發(fā)展持續(xù)增長(zhǎng)，為半導(dǎo)體測(cè)試需求帶來(lái)增量空間。在國(guó)家重大科技專項(xiàng)的支持下，“十二五”期間中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的整體水平都有了明顯提升，國(guó)產(chǎn)軟硬件在航天、電力、辦公應(yīng)用和移動(dòng)智能終端等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，為保障國(guó)家信息安全提供了重要支撐。伴隨技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代的波浪式遞進(jìn)，市場(chǎng)機(jī)會(huì)窗口不斷涌現(xiàn)，每一次的技術(shù)升級(jí)都為集成電路及其專用設(shè)備制造企業(yè)帶來(lái)了發(fā)展機(jī)會(huì)。
當(dāng)前，以互聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)為代表的信息產(chǎn)業(yè)的第二次浪潮已步入成熟，增速放緩，而以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息感知及處理正在推動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)進(jìn)入第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)革命已經(jīng)悄然開始。在物聯(lián)網(wǎng)智能時(shí)代，由于交互模式的改變，智能化產(chǎn)品的多樣性必然會(huì)更加豐富，對(duì)各類信息的采集形成了快速膨脹的數(shù)據(jù)處理需求，對(duì)海量數(shù)據(jù)的有效處理將成為真正推動(dòng)集成電路行業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G 通信、汽車電子等新型應(yīng)用市場(chǎng)帶來(lái)巨量芯片增量需求，為半導(dǎo)體自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)企業(yè)提供更大的市場(chǎng)空間；同時(shí)，第三代半導(dǎo)體 GaN 等半導(dǎo)體新技術(shù)的出現(xiàn)為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)企業(yè)帶來(lái)超車國(guó)際巨頭的新機(jī)遇。
4. 大陸芯片設(shè)計(jì)公司迎來(lái)大發(fā)展時(shí)代， 檢測(cè) 需求將跟隨發(fā)展
近年來(lái)，集成電路測(cè)試行業(yè)發(fā)展迅速，根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì) IC 設(shè)計(jì)分會(huì)的統(tǒng)計(jì)，截至 2019 年 11 月，中國(guó)大陸 IC 設(shè)計(jì)公司達(dá)到 1,780 家，比 2018 年的 1,698 家多了82 家，中國(guó)大陸的芯片設(shè)計(jì)公司迎來(lái)高速成長(zhǎng)。IC 設(shè)計(jì)行業(yè) 2019 年的銷售額為 3,063.5億元，相比 2018 年增長(zhǎng)了 21.60%。芯片設(shè)計(jì)公司的快速增長(zhǎng)，使得芯片檢測(cè)設(shè)備的市場(chǎng)需求隨之增長(zhǎng)。隨著國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和國(guó)產(chǎn)化加速，晶圓制造、芯片設(shè)計(jì)公司的測(cè)試服務(wù)需求越來(lái)越多，檢測(cè)設(shè)備相關(guān)企業(yè)將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。
5. 芯片復(fù)雜度提高，驗(yàn)證測(cè)試要求
對(duì)芯片最顯著的改進(jìn)不僅僅在設(shè)計(jì)流程中產(chǎn)生，而且在芯片調(diào)試和驗(yàn)證流程中反復(fù)進(jìn)行，尤其是在高性能芯片的研制過(guò)程中。隨著芯片復(fù)雜度的提高，對(duì)驗(yàn)證測(cè)試的要求更加嚴(yán)格，與設(shè)計(jì)流程的交互更加頻繁。隨著芯片速度與功能的不斷提高，超大規(guī)模集成電路尤其是集成多核的芯片系統(tǒng)（SOC）的出現(xiàn)使得芯片迅速投入量產(chǎn)過(guò)程難度增加，由此驗(yàn)證測(cè)試變得更加必要。目前，開發(fā)低成本高效率的全面驗(yàn)證測(cè)試策略成為芯片制造商的關(guān)注點(diǎn)。能夠在早期（如初次樣片測(cè)試階段） 全面獲取芯片品質(zhì)鑒定的信息變得至關(guān)重要。
6. 檢測(cè)本身已從工序到獨(dú)立行業(yè) ， 貫穿 所有 流 程 ，未在檢測(cè)流程發(fā)現(xiàn)缺陷則
早期的檢測(cè)只是作為 IC 生產(chǎn)中的一個(gè)工序存在，被合并在制造業(yè)或封裝業(yè)中。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)分工日益明晰和人們對(duì)集成電路品質(zhì)的重視，再加上技術(shù)、成本和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等諸多因素，檢測(cè)目前正成為集成電路產(chǎn)業(yè)中一個(gè)不可或缺的、專業(yè)化的獨(dú)立行業(yè)，作為設(shè)計(jì)、制造和封裝的有力技術(shù)支撐，推動(dòng)了集成電路產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。
在集成電路研制、生產(chǎn)、應(yīng)用等各個(gè)階段都要進(jìn)行反復(fù)多次的檢驗(yàn)、測(cè)試來(lái)確保產(chǎn)品質(zhì)量和研制開發(fā)出符合系統(tǒng)要求的電路。半導(dǎo)體檢測(cè)從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到最終測(cè)試都不可或缺，貫穿整個(gè)半導(dǎo)體制造過(guò)程。半導(dǎo)體檢測(cè)包括設(shè)計(jì)驗(yàn)證、工藝控制檢測(cè)、晶圓測(cè)試(CP 測(cè)試)以及成品測(cè)試(FT 測(cè)試)。
按照電子系統(tǒng)故障檢測(cè)中的“十倍法則”，如果一個(gè)芯片中的故障沒(méi)有在芯片測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，則在電路板(PCB)級(jí)別發(fā)現(xiàn)故障的成本為芯片級(jí)別的十倍。因此，檢測(cè)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中扮演著重要角色，且其地位日益凸顯。
3、市場(chǎng)規(guī)模 ： 重要地位日益凸顯，中國(guó)增速高于全球
全球半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)概況：
根據(jù)智研咨詢和 Gartner,SEMI 數(shù)據(jù)整理，2020 年檢測(cè)設(shè)備全球市場(chǎng)規(guī)模約 131 億美元，如下圖可見(jiàn)。
▲ 全球半導(dǎo)體前道量檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模 2016-2020， （億美元，%）
▲ 全球半導(dǎo)體后道測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模 2016-2020 （億美元，% ）
我國(guó) 半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)概況：
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，2020 年我國(guó)半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模 176 億元。
▲ 2016-2020 中國(guó)半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模
隨著我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，檢測(cè)設(shè)備作為能夠提高制程控制良率、提高效率與降低計(jì)成本的重要檢測(cè)儀器，未來(lái)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的地位將會(huì)日益凸顯。前瞻產(chǎn)業(yè)研究預(yù)計(jì) 2026年我國(guó)半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)有望到達(dá) 400 億元。2020-2026 CAGR 為 為 14.7% ，增速高于全球。
▲2020-2026 年中國(guó)半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（億元）
4、競(jìng)爭(zhēng)格局：國(guó)外高度壟斷 ， 國(guó)產(chǎn)替代需求迫切
目前，國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中檢測(cè)設(shè)備被國(guó)外高度壟斷，目前絕大部分半導(dǎo)體設(shè)備依然高度依賴進(jìn)口，提升“核芯技術(shù)”自主化率已迫在眉睫。
量檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域：量檢測(cè)設(shè)備行業(yè)具有極高的技術(shù)、資金壁壘，對(duì)業(yè)內(nèi)公司研發(fā)能力有很強(qiáng)要求。海外巨頭KLA 為首，AMAT、Hitachi 等合計(jì)占比超 90%。國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商由于起步晚基礎(chǔ)薄，始終在努力追趕，國(guó)產(chǎn)設(shè)備仍有很大的突破空間。前道設(shè)備種類復(fù)雜，細(xì)分市場(chǎng)較多；其中，膜厚量測(cè)技術(shù)門檻較低，集中度相對(duì)分散，為國(guó)內(nèi)廠商進(jìn)入檢測(cè)設(shè)備的突破口。
測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域：測(cè)試種類繁多，客戶需求多樣化，因此測(cè)試設(shè)備往往存在非標(biāo)定制化的特點(diǎn)。根據(jù)性能要求的不同，類別也是五花八門，包括外觀尺寸測(cè)試、視覺(jué)測(cè)試等。雖然相比于光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等前道設(shè)備，測(cè)試設(shè)備的制造相對(duì)容易一些，但是也存在較高的推廣難度。目前全球設(shè)備市場(chǎng)份額主要被美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)廠商所占據(jù)，半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備行業(yè)已經(jīng)形成了泰瑞達(dá)、愛(ài)德萬(wàn)兩家壟斷的局面。國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商想要提高市場(chǎng)份額依然面臨極大挑戰(zhàn)。
進(jìn)口替代需求迫切，測(cè)試設(shè)備的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程將加速：受中美貿(mào)易摩擦影響，供應(yīng)鏈的安全日益受到重視，國(guó)產(chǎn)測(cè)試設(shè)備將得到更多的試用機(jī)會(huì)，在中低端模擬測(cè)試機(jī)和分選機(jī)領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)替代明顯提速。目前絕大部分半導(dǎo)體設(shè)備依然高度依賴進(jìn)口，提升“核芯技術(shù)”自主化率已迫在眉睫，上升至國(guó)家戰(zhàn)略，進(jìn)口替代是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備公司面臨的重大機(jī)遇。2018 年以來(lái)，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備向中國(guó)大陸市場(chǎng)拓展，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程明顯提速。
二、前道量檢測(cè)設(shè)備：物理 、功能性檢查
前道量檢測(cè)運(yùn)用于晶圓的加工制造過(guò)程，它是物理性、功能性的，用以檢測(cè)每一步工藝后產(chǎn)品的加工參數(shù)是否達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，并且查看晶圓表面上是否存在影響良率的缺陷，確保將加工產(chǎn)線的良率控制在規(guī)定的水平之上。
前道量檢測(cè)包含膜厚量測(cè)設(shè)備、OCD 關(guān)鍵尺寸量測(cè)、CD-SEM 關(guān)鍵尺寸量測(cè)、光刻校準(zhǔn)量測(cè)、圖形缺陷檢測(cè)設(shè)備等多種前道量檢測(cè)設(shè)備。由于晶圓制造工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，所需要的檢測(cè)設(shè)備種類較多， 因此也是所有半導(dǎo)體檢測(cè)賽道中壁壘最高的環(huán)節(jié)，單機(jī)設(shè)備的價(jià)格比后道測(cè)試設(shè)備還高，且不同功能設(shè)備價(jià)格差異也較大。前道量檢測(cè)設(shè)備供應(yīng)商目前有美國(guó)的科磊、應(yīng)用材料；日本的日立；國(guó)內(nèi)的精測(cè)電子、中科飛測(cè)、上海睿勵(lì)等。下游客戶為集成電路制造商，包含臺(tái)積電、中芯國(guó)際、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等。
1、三種分類標(biāo)準(zhǔn)：檢測(cè)目的、應(yīng)用范疇、技術(shù)原理
按照不同的分類方法，集成電路可以被分成不同的類型。
1）按照檢測(cè)目的可以分為量測(cè)（Metrology）和缺陷檢測(cè)（Defect Inspection）；
2）按照應(yīng)用范疇主要可以分為關(guān)鍵尺寸測(cè)量（Optical Critical Dimension OCD）、薄膜的厚度測(cè)量(Film Metrology)、套刻對(duì)準(zhǔn)測(cè)量(Overlay Metrology)、光罩/掩膜檢測(cè)(ReticleInspection)、無(wú)圖形晶圓檢測(cè)（Non-patterned Wafer Inspection）、圖形化晶圓檢測(cè)(Patterned Wafer Inspection）、缺陷復(fù)查(Review SEM)；
3）按技術(shù)原理可以分為光學(xué)檢測(cè)設(shè)備（Optical Inspection Equipment），電子束檢測(cè)設(shè)備（E-beam Inspection Equipment）和其他檢測(cè)設(shè)備。
2、檢測(cè)目的分類： 量測(cè)和檢測(cè) ， 價(jià)值 量隨 工藝技術(shù)同步
量測(cè)（Metrology）和檢測(cè)（Inspection）：
前道量檢測(cè)根據(jù)檢測(cè)目的可以細(xì)分為量測(cè)（Metrology）和檢測(cè)（Inspection）。 量測(cè)主要是對(duì)薄膜厚度、關(guān)鍵尺寸、套準(zhǔn)精度等制成尺寸和膜應(yīng)力、摻雜濃度等材料性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，以確保其符合參數(shù)設(shè)計(jì)要求；而缺陷檢測(cè)主要用于識(shí)別并定位產(chǎn)品表面存在的雜質(zhì)顆粒沾污、機(jī)械劃傷、晶圓圖案缺陷等問(wèn)題。
量測(cè)和缺陷檢測(cè)對(duì)于半導(dǎo)體制造過(guò)程非常重要。半導(dǎo)體晶圓的整體制造過(guò)程有 400 至 600個(gè)步驟，需要一到兩個(gè)月內(nèi)完成。如果流程早期出現(xiàn)任何缺陷，則后續(xù)耗時(shí)步驟中執(zhí)行的所有工作都將被浪費(fèi)。因此，在半導(dǎo)體制造過(guò)程的物理量測(cè)和缺陷檢測(cè)是其中的關(guān)鍵步驟，用于確保良率和產(chǎn)量。新應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)了制程微縮和三維結(jié)構(gòu)的升級(jí)，使得工藝步驟大幅提升， 成熟制程（以 45nm 為例）工藝步驟數(shù)大約需要 430 道到了先進(jìn)制程（以 5nm 為至 例）將會(huì)提升至 1250 道，工藝步驟將近提升了 3 倍；結(jié)構(gòu)上來(lái)看包括 GAAFET、MRAM等新一代的半導(dǎo)體工藝都是越來(lái)越復(fù)雜；雖然相較于制造設(shè)備，量測(cè)設(shè)備的技術(shù)門檻較低，但是在數(shù)千道制程中，每一道制程的檢測(cè)皆不能有差錯(cuò)，否則會(huì)顯著影響芯片的成敗。
量測(cè)（Metrology ）：量測(cè)（Metrology）不僅指測(cè)量行為本身，而且指通過(guò)考慮誤差和準(zhǔn)確性而進(jìn)行的測(cè)量，以及測(cè)量設(shè)備的性能和機(jī)制。如果測(cè)量結(jié)果不在給定的規(guī)格范圍內(nèi)，則制造設(shè)備無(wú)法按設(shè)計(jì)繼續(xù)運(yùn)行。
檢測(cè)（Inspection ）查找缺陷的位置坐標(biāo)：檢測(cè)可以檢測(cè)缺陷并指定其位置涉。主要用于使用檢查設(shè)備來(lái)檢查是否出現(xiàn)異質(zhì)量情況，如檢測(cè)晶圓中存在灰塵或者顆粒污染等缺陷的過(guò)程。具體來(lái)說(shuō)，它旨在查找缺陷的位置坐標(biāo)（X，Y）。
▲缺陷檢測(cè)設(shè)備原理
3、應(yīng)用范疇分類： 關(guān)鍵尺寸、 膜厚 、 套刻對(duì)準(zhǔn) ， 光罩/ 掩膜 、 圖形 、 缺陷復(fù)查
按照應(yīng)用范疇分類，量檢測(cè)可以主要分為七大類：關(guān)鍵尺寸量測(cè)、薄膜厚度量測(cè)、套刻對(duì)準(zhǔn)量測(cè)、光罩/掩膜檢測(cè)、無(wú)圖形晶圓檢測(cè)、圖形化晶圓檢測(cè)、缺陷復(fù)查檢測(cè)等。
量測(cè)按應(yīng)用可以主要分為關(guān)鍵尺寸量測(cè)，薄膜的厚度量測(cè)及套刻對(duì)準(zhǔn)量測(cè)。
關(guān)鍵尺寸量測(cè)-半導(dǎo)體制程中最小線寬一般稱之為關(guān)鍵尺寸，其變化是半導(dǎo)體制造工藝中的關(guān)鍵。隨著關(guān)鍵尺寸越來(lái)越小，容錯(cuò)率也越小，因此必須要盡可能的量測(cè)所有產(chǎn)品的線寬，可見(jiàn)關(guān)鍵尺寸的量測(cè)重要性越發(fā)關(guān)鍵。
▲關(guān)鍵尺寸量測(cè)
薄膜厚度量測(cè)： 厚度、反射率、密度量測(cè) ， 鑒定和監(jiān)控不同薄膜層。薄膜厚度量測(cè)（Film Metrology ）：在整個(gè)制造工藝中硅片表面有多種不同類型的薄膜，包含金屬、絕緣體、多晶硅、氮化硅等材質(zhì)。晶圓廠為生產(chǎn)可靠性較高的芯片時(shí)薄膜的質(zhì)量成為提高成品率的關(guān)鍵，其中薄膜的厚度、反射率、密度等都須要進(jìn)行精準(zhǔn)的量測(cè)。
▲薄膜厚度量測(cè)
套刻對(duì)準(zhǔn)量測(cè)：高階矯正光刻機(jī)、掩模和硅片位置誤差，提高覆蓋精度。套刻對(duì)準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)用在光刻工藝后，主要是用于量測(cè)光刻機(jī)、掩模版和硅片的對(duì)準(zhǔn)能力。量測(cè)系統(tǒng)檢查覆蓋物的準(zhǔn)確性（疊加工具）測(cè)量用于檢查傳輸?shù)骄A上的第一層和第二層圖案的射覆蓋精度。
▲套刻對(duì)準(zhǔn)量測(cè)
光罩/ 掩模檢測(cè) ： 捕獲光罩缺陷和圖案位置錯(cuò)誤 ， 降低缺陷引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。可以說(shuō)，光罩/ 掩膜檢測(cè)遠(yuǎn)比其他應(yīng)用，例如無(wú)圖案或圖案晶圓檢測(cè)重要。這是因?yàn)?，雖然裸晶圓或圖案晶圓上的單個(gè)缺陷有可能損壞一個(gè)器件，但掩模版上的單個(gè)缺陷可能會(huì)摧毀上千個(gè)器件。
在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中，零缺陷光罩（也稱為光掩模或掩模）是實(shí)現(xiàn)芯片制造高良率的關(guān)鍵因素之一， 因?yàn)楣庹稚系娜毕莼驁D案位置錯(cuò)誤會(huì)被復(fù)制到產(chǎn)品晶圓上面的許多芯片中。光罩的制造采用光罩基板，即鍍了吸收薄膜的石英基板。優(yōu)秀的光罩檢測(cè)、量測(cè)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)產(chǎn)品能夠協(xié)助光罩基板、光罩和 IC 制造商識(shí)別光罩缺陷和圖案位置錯(cuò)誤，以降低良率風(fēng)險(xiǎn)。
通常，掩模在使用過(guò)程中很容易吸附粉塵顆粒，而較大粉塵顆粒很可能會(huì)直接影響掩模圖案的轉(zhuǎn)印質(zhì)量，如果不進(jìn)行處理會(huì)進(jìn)一步引起良率下降。因此，在利用掩模曝光后，通常會(huì)利用集成掩模探測(cè)系統(tǒng)對(duì)掩模版進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)掩模版上存在超出規(guī)格的粉塵顆粒，則處于光刻制程中的晶圓將會(huì)全部被返工。掩模檢測(cè)系統(tǒng)工作原理可見(jiàn)下圖：
▲光罩/掩膜檢測(cè)系統(tǒng)工作原理示意圖
Fab 中對(duì)掩模缺陷的檢測(cè)分為在線和離線兩種。在線檢測(cè)是指每次曝光之前和之后對(duì)掩模板表面檢測(cè)。這通常是依靠光刻機(jī)中內(nèi)置的檢測(cè)單元來(lái)完成的。最常見(jiàn)的是集成在 ASML系列光刻機(jī)上的掩模檢測(cè)系統(tǒng)。IRISTM 對(duì)即將被使用的掩?；騽偸褂猛戤吅蟮难谀５恼磧擅娣謩e掃描，發(fā)現(xiàn)吸附在掩模上的顆粒，并報(bào)警。光刻工程師看到報(bào)警信號(hào)后做相應(yīng)處理。圖 16 是 IRISTM 工作的原理圖。在做顆粒掃描時(shí)，掩模沿 Y 方向運(yùn)動(dòng)由機(jī)械手控制，X 方向的掃描由激光束的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。完成一次 IRISTM 掃描的時(shí)間大約等價(jià)于 2 到 3 個(gè)晶圓曝光的時(shí)間。通常對(duì)一批晶圓可以只做一次 IRISTM 掃描，這樣可以減少占用生產(chǎn)的時(shí)間，提高光刻機(jī)的產(chǎn)能。
離線檢測(cè)是指定期地把掩模從系統(tǒng)中調(diào)出來(lái)做缺陷檢測(cè)。檢測(cè)的時(shí)間間隔可以在掩模版管理系統(tǒng)中設(shè)定，也可以按使用的次數(shù)來(lái)決定是否做檢測(cè)。半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商提供專用設(shè)備來(lái)做這種檢測(cè)。離線檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，有些檢測(cè)設(shè)備還能對(duì)檢測(cè)出來(lái)的缺陷做簡(jiǎn)單處理。
EUV 光罩/掩模檢測(cè)：波長(zhǎng)更短，檢測(cè)靈敏度更高。傳統(tǒng)的檢查 EUV 光掩膜的方法主要是將深紫外光（DUV）應(yīng)用于光源中，而極紫外（EUV）的波長(zhǎng)較 DUV 更短，產(chǎn)品缺陷檢測(cè)靈敏度更高。
EUV 掩模版的檢測(cè)原理為：電磁波輻射到細(xì)小缺陷顆粒上被散射形成暗場(chǎng)，這樣可以實(shí)現(xiàn)缺陷的檢測(cè)，系統(tǒng)采用 364nm 的工作波長(zhǎng)，對(duì)于基地大小為 88nm 的缺陷，檢測(cè)可行度為97%。
▲EUV 掩模版缺陷檢測(cè)：聚焦掃描原理示意圖
除了僅由 ASML 提供的 EUV（極紫外光）光刻系統(tǒng)之外，三星電子和臺(tái)積電之間在爭(zhēng)奪超微加工工藝所需設(shè)備的安全方面的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。APMI （光化圖案掩膜檢查）系統(tǒng)和制造掩膜的寫入器就是最好的例子。這個(gè)設(shè)備是芯片制造的關(guān)鍵工具，當(dāng)芯片制程小于5 納米時(shí)，它們將決定生產(chǎn)率和質(zhì)量。
EUV 掩模的高科技檢查系統(tǒng)能夠檢查基于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的 EUV 掩模，比目前使用 ArF 光源的檢查系統(tǒng)更精確，更緊密。這個(gè)新的檢查系統(tǒng)在將掩模引入生產(chǎn)線之前和之后進(jìn)行檢查。業(yè)界將此系統(tǒng)稱為 APMI 系統(tǒng)。
EUV 光罩（半導(dǎo)體線路的光掩模版、掩膜版）檢驗(yàn)設(shè)備最近幾年需求增長(zhǎng)尤其旺盛，在這個(gè)領(lǐng)域，日本的 Lasertec Corp.是全球唯一的測(cè)試機(jī)制造商，Lasertec 公司持有全球市場(chǎng) 100%的份額。2017 年，Lasertec 解決了 EUV 難題的關(guān)鍵部分，當(dāng)時(shí)該公司創(chuàng)建了一款可以檢查空白 EUV 掩模內(nèi)部缺陷的機(jī)器。2019 年 9 月，它又推出了可以對(duì)已經(jīng)印有芯片設(shè)計(jì)的模板進(jìn)行相同處理的設(shè)備，從而又創(chuàng)建了另一個(gè)里程碑。
傳統(tǒng)的檢查 EUV 光掩膜的方法主要是將深紫外光（DUV）應(yīng)用于光源中，而 EUV 的波長(zhǎng)較 DUV 更短，產(chǎn)品缺陷檢測(cè)靈敏度更高。DUV 光雖然也可以應(yīng)用于當(dāng)下最先進(jìn)的工藝 5納米中，但是 Lasertec 公司的經(jīng)營(yíng)企劃室室長(zhǎng)三澤祐太朗指出，“隨著微縮化的發(fā)展，在步入 2 納米制程時(shí)，DUV 的感光度可能會(huì)不夠充分”即，采用 EUV 光源的檢測(cè)設(shè)備的需求有望進(jìn)一步增長(zhǎng)。
根據(jù)彭博社的報(bào)道，Lasertec 股價(jià)自 2019 年初到 2020 年下旬，已增長(zhǎng)了 550%。在其公布的2020年7月-9月三個(gè)月的財(cái)報(bào)顯示，這三個(gè)月Lasertec的銷售額達(dá)到了131.65億日元，而 2019 年同期的銷售額則僅為 55.42 億日元，增長(zhǎng)了超過(guò)兩倍。隨著之后 5nm 制程的不斷推進(jìn)，Lasertec 未來(lái)的盈利增長(zhǎng)空間廣闊。
無(wú)圖形晶圓檢測(cè) ：檢出裸晶圓顆粒及缺陷，奠定圖形化檢測(cè)基礎(chǔ)。圖形化定義：圖形化使用光刻法和光學(xué)掩膜工藝來(lái)刻印圖形，在器件制造工藝的特定工序，引導(dǎo)完成晶圓表面的材料沉積或清除。對(duì)于器件的每一層，在掩膜未覆蓋的區(qū)域沉積或清除材料，然后使用新的掩膜來(lái)處理下一層。按照這種方式來(lái)重復(fù)處理晶圓，由此生成多層電路。
無(wú)圖形化檢測(cè)指在開始生產(chǎn)之前，裸晶圓 在晶圓制造商處獲得認(rèn)證，半導(dǎo)體晶圓廠收到后再次認(rèn)證的檢測(cè)的檢測(cè)過(guò)程。
無(wú)圖形晶圓檢測(cè)系統(tǒng)用于晶圓制造商中的 晶圓運(yùn)輸檢驗(yàn)、晶圓進(jìn)貨檢驗(yàn)以及使用虛擬裸晶圓監(jiān)控設(shè)備清潔度的設(shè)備狀況檢查。設(shè)備狀況檢查也由設(shè)備制造商在裝運(yùn)檢查時(shí)和進(jìn)貨檢查時(shí)執(zhí)行。設(shè)備制造商使用光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)檢查晶圓和掩模板有無(wú)顆粒和其他類型的缺陷，并確定這些缺陷在晶圓上的 X-Y 網(wǎng)格中的位置。
▲無(wú)圖形晶圓上的缺陷檢測(cè)流程
用于無(wú)圖形晶圓缺陷檢測(cè)的基本原理相對(duì)簡(jiǎn)單。激光束在旋轉(zhuǎn)的晶圓表面進(jìn)行徑向掃描，以確保光束投射到所有晶圓表面。激光從晶圓表面反射，就像從鏡子反射一樣，如上圖所示。這種類型的反射稱為鏡面反射。當(dāng)激光束在晶圓表面遇到粒子或其他缺陷時(shí)，缺陷會(huì)散射激光的一部分。 可直接檢測(cè)散射光（暗場(chǎng)照明）或反射光束（亮場(chǎng)照明）中強(qiáng)度的損失。
由于沒(méi)有圖案，因此無(wú)需圖像比較即可直接檢測(cè)缺陷。當(dāng)激光束投射到旋轉(zhuǎn)晶圓的粒子/缺陷上時(shí)，光線將被探測(cè)器散射和探測(cè)。因此，檢測(cè)到粒子/缺陷。從晶圓旋轉(zhuǎn)角度和激光束的半徑位置，計(jì)算和記錄了粒子/缺陷的位置坐標(biāo)。鏡面晶圓上的缺陷還包括晶體缺陷，如 COP 以及顆粒。
▲無(wú)圖形 晶圓上缺陷檢測(cè)原理
晶圓的旋轉(zhuǎn)位置和光束的徑向位置決定了缺陷在晶圓表面的位置。在晶圓檢測(cè)工具中，使用 PMT 或 CCD 方式記錄光強(qiáng)度，并生成晶圓表面的散射或反射強(qiáng)度圖。此圖提供有關(guān)缺陷大小和位置的信息，以及由于顆粒污染等問(wèn)題而導(dǎo)致的晶圓表面狀況的信息。
▲檢測(cè)工具中的光收集、加工和晶圓映射
圖形化晶圓檢測(cè) ： 比較圖像生成缺陷圖 ，識(shí)別物理和高縱橫比缺陷。應(yīng)用材料公司表明，隨著圖形化和幾何結(jié)構(gòu)線寬的縮小，在早期技術(shù)節(jié)點(diǎn)不構(gòu)成問(wèn)題的瑕疵，現(xiàn)在已成為“致命”的缺陷，或影響成品率的主要因素。
圖形化晶圓的光學(xué)檢測(cè)可采用明場(chǎng)照明、暗場(chǎng)照明，或兩者的組合進(jìn)行缺陷檢測(cè)。此外，電子束 （EB） 成像也用于缺陷檢測(cè)，尤其是在光學(xué)成像效果較低的較小幾何形狀中。然而，它非常緩慢，只在研發(fā)階段使用。模紋晶圓檢測(cè)系統(tǒng)將晶圓上的測(cè)試芯片圖像與相鄰芯片（或已知無(wú)缺陷的”金”模片）的圖像進(jìn)行比較。缺陷的位置會(huì)生成缺陷圖，類似于為無(wú)圖案晶圓生成的圖。與無(wú)圖案晶圓的檢查一樣，圖形化晶圓檢測(cè)需要精確且可重復(fù)的運(yùn)動(dòng)控制，測(cè)試系統(tǒng)的晶圓級(jí)和光學(xué)元件同時(shí)移動(dòng)。
▲圖形化晶圓檢測(cè)原理
缺陷復(fù)查檢測(cè)：放大缺陷圖像進(jìn)行 甄別，提供依據(jù)優(yōu)化制程工藝。缺陷復(fù)查檢測(cè) (Review SEM) ：隨著半導(dǎo)體集成電路工藝節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)，作為晶圓廠制程控制主力設(shè)備的光學(xué)缺陷檢測(cè)設(shè)備的解析度已無(wú)法滿足大規(guī)模生產(chǎn)和先進(jìn)制程開發(fā)需求，必須依靠更高分辨率的電子束復(fù)檢設(shè)備的進(jìn)一步復(fù)查才能對(duì)缺陷進(jìn)行清晰地圖像成像和類型的甄別，從而為半導(dǎo)體制程工藝工程師優(yōu)化制程工藝提供依據(jù)。
缺陷復(fù)查是一種使用掃描電子顯微鏡 （SEM）檢查晶圓上的缺陷。使用缺陷復(fù)查將半導(dǎo)體晶圓缺陷檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的缺陷放大為高放大倍率圖像，以便對(duì)該圖像進(jìn)行檢閱和分類。缺陷復(fù)查設(shè)備主要與電子設(shè)備和其他半導(dǎo)體生產(chǎn)線的檢測(cè)系統(tǒng)一起使用。
▲缺陷復(fù)查設(shè)備功能
在缺陷檢測(cè)系統(tǒng)中，將缺陷圖像與相鄰的模子圖像（參考圖像）進(jìn)行比較，由于圖像差異（差值圖像處理）而檢測(cè)缺陷。與缺陷檢測(cè)系統(tǒng)類似的缺陷復(fù)查設(shè)備通過(guò)與相鄰模具的電路模式進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)缺陷，并獲得缺陷的正確位置。然后將缺陷移動(dòng)到視場(chǎng)的中心，并拍攝放大的照片。
缺陷復(fù)查設(shè)備通常工作流程：
1.使用檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)出晶圓缺陷。檢測(cè)系統(tǒng)列出缺陷的位置坐標(biāo)，并輸出到文件中；
2.檢查出晶圓和檢驗(yàn)結(jié)果的文件加載到缺陷復(fù)查設(shè)備中。
3.拍攝列表中缺陷的圖像：
根據(jù)缺陷列表中的位置信息確定缺陷位置。缺陷的圖像由缺陷復(fù)查設(shè)備決定是否復(fù)查缺陷。有時(shí)，使用缺陷數(shù)據(jù)文件中的位置信息無(wú)法發(fā)現(xiàn)晶圓上的缺陷。由于各種錯(cuò)誤，僅使用位置信息不容易發(fā)現(xiàn)缺陷。
4、技術(shù)原理分類： 光學(xué)、電子束檢測(cè)， 應(yīng)用互補(bǔ) ，多方位檢測(cè)
在前道工藝中，有很多類型的 檢測(cè)系統(tǒng)，其中包括電子束檢測(cè)系統(tǒng)、光學(xué)明場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)和光學(xué)暗場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)。 一般來(lái)說(shuō)， 光學(xué) 明場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)用于詳細(xì)檢查模式缺陷。 光學(xué) 暗場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)可以高速檢測(cè)，用于大量晶圓的缺陷檢測(cè)。激光從晶圓表面反射，就像從鏡子反射一樣。當(dāng)激光束在晶圓表面遇到粒子或其他缺陷時(shí)，缺陷會(huì)散射激光的一部分。暗場(chǎng)直接檢測(cè)散射光，明場(chǎng)照明反射光束中強(qiáng)度的損失。電子束檢測(cè)可提供材料對(duì)比度，其動(dòng)態(tài)分辨率范圍比光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)大得多。
光學(xué)檢測(cè)、電子束檢測(cè)兩者在制程工藝的檢測(cè)中應(yīng)用互補(bǔ)。光學(xué)的特點(diǎn)在于快速與完整，通?？梢匀旌蜻M(jìn)行檢測(cè)，在需要實(shí)時(shí)檢測(cè)以及離工藝機(jī)臺(tái)較近甚至直接與工藝機(jī)臺(tái)集成的應(yīng)用場(chǎng)景下就會(huì)使用光學(xué)檢測(cè)，通過(guò)光的反射、衍射光譜進(jìn)行測(cè)量，具備檢測(cè)速度快、成本低、范圍廣的優(yōu)點(diǎn)；但是傳統(tǒng)光學(xué)的波長(zhǎng)是奈米等級(jí)，無(wú)法做非常精細(xì)的檢測(cè)，所以會(huì)再使用電子束做更精細(xì)的檢測(cè)。電子束波長(zhǎng)是皮米等級(jí)，可以高分辨率的采集圖像進(jìn)行分類與分析。對(duì)于工藝的將測(cè)必須要精確評(píng)估，如果未檢測(cè)到制程偏移和潛在良率問(wèn)題，會(huì)使得生產(chǎn)的產(chǎn)品無(wú)法使用，因此需要多項(xiàng)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行多方位的檢測(cè)。
▲光學(xué)明場(chǎng)、暗場(chǎng)檢測(cè)原理
無(wú)圖形晶圓檢測(cè) ：通常，暗場(chǎng)檢測(cè)是無(wú)圖形晶圓檢測(cè)的首選，因?yàn)榭梢赃_(dá)到高柵格速度，可實(shí)現(xiàn)高晶圓吞吐量。 圖形化晶圓檢測(cè)是一個(gè)慢得多的過(guò)程。它使用明場(chǎng)和/ 或暗場(chǎng)成像，具體取決于應(yīng)用。
電子束 （EB ） 成像也用于缺陷檢測(cè)，尤其是在光學(xué)成像效果較低的較小幾何形狀中。電子束檢測(cè)可提供材料對(duì)比度， 其動(dòng)態(tài)分辨率范圍比光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)大得多。然而，電子束應(yīng)用受測(cè)量速度緩慢限制，因此主要在研發(fā)環(huán)境和工藝開發(fā)中對(duì)新技術(shù)進(jìn)行鑒定。新的電子束工具可用于 10 nm 及更低節(jié)點(diǎn)的缺陷檢測(cè)應(yīng)用，并且正在開發(fā)具有最多 100 列或測(cè)量通道的多電子束工具。
在電子束檢測(cè)系統(tǒng)中，電子束被照射到晶圓表面，并檢測(cè)出發(fā)射的二次電子和背散射電子。此外，電子束檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)器件內(nèi)部布線的電導(dǎo)率，將二次電子的量作為圖像對(duì)比度（電壓對(duì)比度）進(jìn)行檢測(cè)。如果檢測(cè)到高縱橫比接觸孔底部的電導(dǎo)率，可以檢測(cè)到超薄厚度的 SiO2 殘留物。
光學(xué)（明場(chǎng)，暗場(chǎng)），電子束檢測(cè)都有其自身的功能，不過(guò)基本檢測(cè)原理是相似的：
基本原理：隨機(jī)缺陷通常由顆粒（如灰塵）引起，并且發(fā)生在隨機(jī)位置，正如名稱所暗示的那樣，隨機(jī)缺陷在特定位置反復(fù)發(fā)生的可能性極低。因此，晶圓檢測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)比較相鄰芯片（也稱為 DIE）的圖案圖像獲取差異來(lái)檢測(cè)缺陷。
如下圖：晶片上的圖案被電子束或光沿管芯陣列捕獲。通過(guò)比較下圖中的圖像（1）圖像（2）來(lái)檢測(cè)缺陷。如果沒(méi)有缺陷，則通過(guò)數(shù)字處理從圖像（1）中減去圖像（2）的得到為零的結(jié)果。相反，如果裸片圖像（2）的中存在缺陷，則該缺陷將保留（如圖像（3）），這個(gè)缺陷會(huì)被記錄其位置坐標(biāo)。
▲ 電子束檢測(cè)原理
5、全球市場(chǎng)及主要廠商 ：國(guó)外高度壟斷，膜厚量測(cè)打開細(xì)分賽道突破口
2020 年前道量檢測(cè)設(shè)備全球市場(chǎng)規(guī)模約 69 億美元。細(xì)項(xiàng)設(shè)備拆分來(lái)看， 排在前列的設(shè)備為圖形化檢測(cè)占 32% 、掩模版量測(cè)占 15% 、膜厚檢測(cè)占 12% 、 關(guān)鍵尺寸量測(cè)占 10%。
▲ 2016-2020 全球半導(dǎo)體前道量檢測(cè)市場(chǎng)規(guī)模及拆分（億美元，% ）
細(xì)分賽道市場(chǎng)可見(jiàn)下圖， 其中，膜厚量測(cè)技術(shù)門檻相對(duì)較低，集中度相對(duì)分散，KLA 占比35% 、Nanometrics 占比 23% 、Nova 占比 16%。
▲前道量檢測(cè)細(xì)分賽道市場(chǎng)情況（%）
全球前道量檢測(cè)設(shè)備主要廠商 ：在量檢測(cè)市場(chǎng)中，KLA 占比超過(guò) 70%，第二名 Hitachi High Tech 占比 14%左右，Onto 緊隨其后。(注：Nano 和 Rudolph 2019 宣布合并)
前道量檢測(cè)設(shè)備廠商
1 ） 科磊（KLA ）：KLA Corporation 的前身是 KLA-Tencor Corporation，世界知名的半導(dǎo)體（芯片）設(shè)備供應(yīng)商，總部位于美國(guó)硅谷。自 1976 年成立以來(lái)，KLA 致力于“制程控制”技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，該專業(yè)領(lǐng)域可分為檢測(cè)、量測(cè)、數(shù)據(jù)分析三大基礎(chǔ)部分，三部分相互配合，為芯片制造工業(yè)提供全方位的在線檢測(cè)、量測(cè)、數(shù)據(jù)源分析，將實(shí)時(shí)信息反饋給每一道關(guān)鍵制程，幫助做到制程的及時(shí)優(yōu)化與改進(jìn)。KLA 作為制程控制技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，秉承為全球客戶提供定制化優(yōu)質(zhì)服務(wù)的理念，承諾按需求及時(shí)優(yōu)化制程控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)先進(jìn)制程技術(shù)量產(chǎn)，現(xiàn)有制程高質(zhì)量、高產(chǎn)能等工業(yè)技術(shù)的要求。
研發(fā)投入： 去年 KLA 在研發(fā)方面投入了 6 億多美元，履行對(duì)解決最嚴(yán)峻技術(shù)挑戰(zhàn)的承諾。從 1975 年突破性的光罩檢測(cè)設(shè)備為半導(dǎo)體工藝控制帶來(lái)的曙光，到今天的寬帶等離子技術(shù)能夠快速發(fā)現(xiàn)缺陷，KLA 總喜歡保持領(lǐng)先。
最新產(chǎn)品：2020 年 12 月 10 日 KLA 宣布推出兩款全新產(chǎn)品：PWG5? 晶圓幾何系統(tǒng) 與Surfscan? SP7XP 晶圓缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。新系統(tǒng)專注解決先進(jìn)的存儲(chǔ)器與邏輯集成電路制造中遇到的極其困難的問(wèn)題。PWG5 量測(cè)系統(tǒng)具備前所未有的分辨率，能測(cè)量出晶圓幾何形貌的微小變形，從源頭識(shí)別并修正圖案化晶圓的變形。而且，這些關(guān)鍵的晶圓幾何形狀測(cè)量現(xiàn)在能夠配合在線生產(chǎn)的速度，并在較大的翹曲范圍內(nèi)完成。新的 Surfscan SP7XP 無(wú)圖案晶圓缺陷檢測(cè)系統(tǒng)具有靈敏度和生產(chǎn)能力方面的進(jìn)步，并引入了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的缺陷分類方式，可以應(yīng)對(duì)更廣泛的薄膜和基材類型，捕獲和識(shí)別更大范圍的缺陷類型。
▲KLA 最新產(chǎn)品
2）應(yīng)用材料 Applied Materials(AMAT)
應(yīng)用材料公司是材料工程解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者，全球幾乎每一個(gè)新生產(chǎn)的芯片和先進(jìn)顯示器的背后都有應(yīng)用材料公司的身影。
AMAT 檢測(cè)設(shè)備產(chǎn)品包括：SEMVISION? G7 缺陷分析系統(tǒng)：具備對(duì)晶圓斜邊和側(cè)邊的獨(dú)特成像能力；Aera4 掩膜檢測(cè)系統(tǒng)是采用 193nm 工作波長(zhǎng)的第四代檢測(cè)工具，它以獨(dú)特的方式，將真實(shí)空間成像技術(shù)與前沿的高分辨率成像技術(shù)相結(jié)合；PROVISION? EBEAM INSPECTION 電子束檢測(cè)系統(tǒng)： 業(yè)界第一款能夠達(dá)到 1nm 分辨率的電子束檢測(cè)設(shè)備，能夠檢測(cè)到以往 EBI（電子束檢查）技術(shù)無(wú)法識(shí)別的缺陷；VERITYSEM? 5I 測(cè)量系統(tǒng)： 具備獨(dú)一無(wú)二的內(nèi)嵌三維功能，可對(duì) 1x 納米及以下節(jié)點(diǎn)的邏輯和存儲(chǔ)器件進(jìn)行量產(chǎn)規(guī)模的測(cè)量以及諸如柵極和鰭高度的FinFET測(cè)量的超越傳統(tǒng)測(cè)量方法。
▲ 應(yīng)用材料 AMAT 檢測(cè)設(shè)備
3） 日立 HITACHI
日立作為社會(huì)創(chuàng)新事業(yè)的全球領(lǐng)軍者，開展的業(yè)務(wù)涉及電力、能源、產(chǎn)業(yè)、流通、水、城市建設(shè)、公共、醫(yī)療健康等領(lǐng)域，通過(guò)與客戶的協(xié)創(chuàng)提供優(yōu)質(zhì)解決方案?，F(xiàn)在，日立正憑借創(chuàng)業(yè)之初即擁有的運(yùn)用控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以及長(zhǎng)達(dá)半世紀(jì)之久的 IT 技術(shù)，并融合大數(shù)據(jù)分析、AI 等數(shù)字技術(shù)，在全球加速開展社會(huì)創(chuàng)新事業(yè)，致力解決各種社會(huì)課題，成為”IoT 時(shí)代的創(chuàng)新合作伙伴”，努力實(shí)現(xiàn)在全球市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。
主要檢測(cè)設(shè)備：半導(dǎo)體蝕刻系統(tǒng) 9000 系列：統(tǒng)一接口并且能夠搭載高精度模塊化的各種腔室，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)最尖端器件的擴(kuò)展性和柔軟性的工藝；高解析度 FEB 測(cè)量裝置 CG6300（HITACHI CD-SEM）：通過(guò)電子光學(xué)系統(tǒng)的全新設(shè)計(jì)提高了解析度，并進(jìn)一步提高了測(cè)量可重復(fù)性和圖像畫質(zhì)；高速缺陷觀測(cè)設(shè)備 CR6300(Defect Review SEM)：運(yùn)用 ADR 和高精度 ADC 來(lái)為提高良率做貢獻(xiàn)的 Inline 缺陷觀測(cè) SEM。
▲日立 Hitachi 檢測(cè)設(shè)備
4）耐諾公司 Onto Innovation (ONTO)
Onto Innovation 由 Nanometrics 和 Rudolph Technologies 合并而成，通過(guò)整合兩家半導(dǎo)體行業(yè)專供不同領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，新公司的半導(dǎo)體產(chǎn)品供應(yīng)鏈尤其是檢測(cè)系統(tǒng)的覆蓋面更廣。Onto Innovation 是美國(guó)第四大晶圓生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商，也是全球前十五大公司之一。是為數(shù)不多的端到端供應(yīng)商之一，產(chǎn)品和應(yīng)用范圍覆蓋半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，從無(wú)圖案化晶圓質(zhì)量、前道工藝量測(cè)和宏觀缺陷檢測(cè)，再到先進(jìn)封裝光刻和后段檢測(cè)，以及企業(yè)級(jí)軟件解決方案。
5）ASM PACIFIC （ASMPT ）
ASMPT 于 1975 年在香港成立， 集團(tuán)是全球首個(gè)為半導(dǎo)體封裝及電子產(chǎn)品生產(chǎn)的所有工藝步驟提供技術(shù)和解決方案的設(shè)備制造商，包括從半導(dǎo)體封裝材料和后段（芯片集成、焊接、封裝）到 SMT 工藝。全球并無(wú)其他設(shè)備供應(yīng)商擁有類似的全面產(chǎn)品組合及對(duì)裝嵌及 SMT程序的廣泛知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)。
半導(dǎo)體解決方案分部生產(chǎn)及提供半導(dǎo)體裝嵌及封裝設(shè)備，應(yīng)用于微電子，半導(dǎo)體，光電子，及光電市場(chǎng)。其提供多元化產(chǎn)品如固晶系統(tǒng)，焊線系統(tǒng)，滴膠系統(tǒng)，切筋及成型系統(tǒng)及全方位生產(chǎn)線設(shè)備。 SMT 解決方案業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)為 SMT、半導(dǎo)體和太陽(yáng)能市場(chǎng)開發(fā)和分銷一流的 DEK 印刷機(jī)，以及一流的 SIPLACE SMT 貼裝解決方案。ASMPT 總部位于新加坡，自1989 年起在香港聯(lián)交所上市。
ASMPT 前道量檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用于 MEMS 圖像傳感器封測(cè)流程中，下圖為 ASMPT 圖像傳感器的封測(cè)應(yīng)用流程，其中包括了光學(xué)檢測(cè)設(shè)備：
ASMPT 光學(xué)檢測(cè)具體設(shè)備包括：
1）CM-Inspector 全自動(dòng)化光學(xué)檢視機(jī) （CMOS 裝嵌）；2）TwinSpector 全自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備。
▲ASMPT 檢測(cè)設(shè)備
6、 中國(guó)主要廠商：緊握細(xì)分市場(chǎng)機(jī)遇
膜厚量測(cè)技術(shù)門檻相對(duì)較低，集中度相對(duì)分散 ，為中國(guó)公司打開細(xì)分賽道突破口。主要中國(guó)廠商見(jiàn)下：
1）上海精測(cè)：上海精測(cè)成立于 2018 年，核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)自國(guó)內(nèi)外豐富產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷人才，通過(guò)自主研發(fā)及吸收引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備的技術(shù)突破及產(chǎn)業(yè)化，快速做大做強(qiáng)。公司聚焦半導(dǎo)體前道檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，以橢圓偏振技術(shù)為核心開發(fā)了適用于半導(dǎo)體工業(yè)級(jí)應(yīng)用的膜厚量測(cè)以及光學(xué)關(guān)鍵尺寸量測(cè)系統(tǒng)，在產(chǎn)品推向市場(chǎng)后，先后于 2020 年 1 月中標(biāo)長(zhǎng)江存儲(chǔ) 3臺(tái)集成式膜厚光學(xué)關(guān)鍵尺寸量測(cè)儀，并于 2020 年 8 月再次中標(biāo) 3 臺(tái)，其他客戶的拓展工作也已取得了較好的成績(jī)，電子顯微鏡等相關(guān)設(shè)備的研發(fā)符合預(yù)期，預(yù)計(jì)近期將完成首臺(tái)套的交付，產(chǎn)品受到國(guó)內(nèi)重點(diǎn)客戶認(rèn)可。
先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備：國(guó)內(nèi)首臺(tái)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半導(dǎo)體前道檢測(cè)設(shè)備。不僅是 2021 年 1 月中標(biāo)的量測(cè)設(shè)備，上海精測(cè)在缺陷檢測(cè)設(shè)備中也有突破。2020 年 12月上海精測(cè)半導(dǎo)體推出 eView 全自動(dòng)晶圓缺陷復(fù)查設(shè)備并正式交付，該設(shè)備是基于掃描電子顯微鏡技術(shù)的復(fù)查和分類的設(shè)備，應(yīng)用于集成電路制造過(guò)程，可對(duì)光學(xué)缺陷檢測(cè)設(shè)備的結(jié)果進(jìn)行高分辨率復(fù)查、分析和分類，滿足 10x nm 集成電路工藝制程的需求。
▲上海精測(cè)檢測(cè)設(shè)備案例
2) 中科飛測(cè)：深圳中科飛測(cè)科技有限公司（以下稱“公司”） 是以海外留學(xué)歸國(guó)的研發(fā)和管理團(tuán)隊(duì)為核心、與中科院微電子研究所深入合作、自主研發(fā)和生產(chǎn)工業(yè)智能檢測(cè)裝備的高科技創(chuàng)新企業(yè)，檢測(cè)技術(shù)在行業(yè)處于國(guó)際前沿地位，檢測(cè)設(shè)備在市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。2016 年公司被認(rèn)定為深圳市高新技術(shù)企業(yè)，并成為中國(guó)集成電路測(cè)試儀器與裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟理事單位。
目前，深圳中科飛測(cè)科技有限公司是 國(guó)內(nèi)唯一一家自主研發(fā)集成電路和先進(jìn)封裝檢測(cè)設(shè)備和光學(xué)三維尺度量測(cè)模塊及整體設(shè)備的企業(yè)。公司以市場(chǎng)、研發(fā)和服務(wù)為戰(zhàn)略核心，以對(duì)智能制造細(xì)分市場(chǎng)需求的深度了解和卓越的自主研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)為核心競(jìng)爭(zhēng)力，是引領(lǐng)行業(yè)的先進(jìn)封裝檢測(cè)設(shè)備和光學(xué)量測(cè)設(shè)備的供應(yīng)商。
▲中科飛測(cè)主要設(shè)備
3) 上海睿勵(lì)
睿勵(lì)科學(xué)儀器（上海）有限公司是于 2005 年創(chuàng)建的合資公司，致力于研發(fā)、生產(chǎn)和銷售具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路生產(chǎn)制造工藝裝備產(chǎn)業(yè)中的工藝檢測(cè)設(shè)備。公司的產(chǎn)品填補(bǔ)國(guó)家重大產(chǎn)業(yè)鏈中的重要空白，自列入了 2005 年上海市科教興市重大產(chǎn)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目起，得到了政府和業(yè)界的大力支持和高度關(guān)注。
4) Optima
成立時(shí)間 2015 年 2 月 3 日，業(yè)務(wù)為開發(fā)，制造和銷售半導(dǎo)體晶圓檢查設(shè)備和測(cè)量設(shè)備。
▲Optima 主要設(shè)備
2019 年賽騰股份公告，公司擬以現(xiàn)金方式購(gòu)買 Kemet Japan 株式會(huì)社持有的日本 Optima株式會(huì)社 20,258 股股份，占標(biāo)的公司股權(quán)比例為 67.53%，股權(quán)收購(gòu)價(jià)款 270,105.99 萬(wàn)日元（約合人民幣 16,395 萬(wàn)元）。并對(duì) Optima 株式會(huì)社進(jìn)行增資,增資金額 120,000 萬(wàn)日元（約合人民幣 7,284 萬(wàn)元）,總計(jì)投資金額 390,105.99 萬(wàn)日元（折合人民幣約 23,679 萬(wàn)元）。
三、后道測(cè)試設(shè)備：電性測(cè)試
半導(dǎo)體后道測(cè)試設(shè)備主要是用在晶圓加工之后、封裝測(cè)試環(huán)節(jié)內(nèi)，目的是檢查芯片的性能是否符合要求，屬于電性能的檢測(cè)。如下圖可見(jiàn)晶圓檢測(cè)和成品測(cè)試為晶圓制造和封裝測(cè)試的最終步驟：
▲后道測(cè)試設(shè)備在集成電路流程中所處位置
晶圓檢測(cè)環(huán)節(jié)：晶圓檢測(cè)是指在晶圓完成后進(jìn)行封裝前，通過(guò)探針臺(tái)和測(cè)試機(jī)的配合使用，對(duì)晶圓上的裸芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)測(cè)試。探針臺(tái)將晶圓逐片自動(dòng)傳送至測(cè)試位置，芯片的 Pad 點(diǎn)通過(guò)探針、專用連接線與測(cè)試機(jī)的功能模塊進(jìn)行連接，測(cè)試機(jī)對(duì)芯片施加輸入信號(hào)并采集輸出信號(hào)，判斷芯片功能和性能在不同工作條件下是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。測(cè)試結(jié)果通過(guò)通信接口傳送給探針臺(tái)，探針臺(tái)據(jù)此對(duì)芯片進(jìn)行打點(diǎn)標(biāo)記，形成晶圓的 Map 圖。該環(huán)節(jié)的目的是確保在芯片封裝前，盡可能地把無(wú)效芯片篩選出來(lái)以節(jié)約封裝費(fèi)用。
成品測(cè)試環(huán)節(jié)：成品測(cè)試是指芯片完成封裝后，通過(guò)分選機(jī)和測(cè)試機(jī)的配合使用，對(duì)封裝完成后的芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)測(cè)試。分選機(jī)將被測(cè)芯片逐個(gè)自動(dòng)傳送至測(cè)試工位，被測(cè)芯片的引腳通過(guò)測(cè)試工位上的基座、專用連接線與測(cè)試機(jī)的功能模塊進(jìn)行連接，測(cè)試機(jī)對(duì)芯片施加輸入信號(hào)并采集輸出信號(hào)，判斷芯片功能和性能在不同工作條件下是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。測(cè)試結(jié)果通過(guò)通信接口傳送給分選機(jī)，分選機(jī)據(jù)此對(duì)被測(cè)芯片進(jìn)行標(biāo)記、分選、收料或編帶。該環(huán)節(jié)的目的是保證出廠的每顆集成電路的功能和性能指標(biāo)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
隨著 2018-2020 年中國(guó)大陸多家晶圓廠陸續(xù)投建及量產(chǎn)，國(guó)內(nèi)封測(cè)廠陸續(xù)投 入新產(chǎn)線以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的配套擴(kuò)張，將持續(xù)帶動(dòng)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)高速增長(zhǎng)。
1、分類：測(cè)試機(jī) 、 探針臺(tái)、分選機(jī)，保障性能助力良率提升
主要測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)介：測(cè)試機(jī)（ATE）、探針臺(tái)(Prober)、分選機(jī)（Handler）。半導(dǎo)體測(cè)試處于晶圓制造、封裝測(cè)試這兩個(gè)工序里，核心設(shè)備涵蓋了測(cè)試機(jī)、分選機(jī)、探針臺(tái) 3 種，都是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn)的自動(dòng)化設(shè)備。 其中，測(cè)試機(jī)負(fù)責(zé)檢測(cè)性能，后兩者主要檢測(cè)連接性；探針臺(tái)與測(cè)試機(jī)配合于晶圓制造工序，分選機(jī)與測(cè)試機(jī)配合在封裝測(cè)試工序。
2、全球市場(chǎng)： 測(cè)試機(jī)市場(chǎng)份額過(guò)半
測(cè)試機(jī)（ATE ）是檢測(cè)芯片功能和性能的專用設(shè)備，分選機(jī)和探針臺(tái)是將芯片的引腳與測(cè)試機(jī)的功能模塊連接起來(lái)的專用設(shè)備 ，與測(cè)試機(jī)共同實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)化測(cè)試。
2020 年后道測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約 62 億美元。根據(jù) Gartner 數(shù)據(jù)，2016 年至 2018 年全球半導(dǎo)體后道測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為 37 億、47 億、56 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 23%，2019 年根據(jù) SEMI 發(fā)布全球半導(dǎo)體設(shè)備中后道設(shè)備占 9%計(jì)算，主要受到全球半導(dǎo)體設(shè)備景氣的影響下降至 54 億美元。后道量測(cè)設(shè)備中測(cè)試機(jī)在 CP、FT 兩個(gè)環(huán)節(jié)皆有應(yīng)用，因此占比最大達(dá)到 63.1%，其他設(shè)備分選機(jī)占 17.4%、探針臺(tái)占 15.2%。測(cè)試機(jī)占比大的原因：在設(shè)計(jì)驗(yàn)證和成品測(cè)試環(huán)節(jié)，測(cè)試機(jī)需要和分選機(jī)配合使用；在晶圓檢測(cè)環(huán)節(jié)，測(cè)試機(jī)需要和探針臺(tái)配合使用。
▲中國(guó)測(cè)試設(shè)備構(gòu)成及市場(chǎng)規(guī)模（單位：% ， 億 美 元）
3、測(cè)試機(jī) ： 測(cè)試器件電路功能及電性能參數(shù) ，保駕護(hù)航貫穿始終
測(cè)試機(jī)（ATE）：半導(dǎo)體測(cè)試機(jī)又稱半導(dǎo)體自動(dòng)化測(cè)試機(jī)，與半導(dǎo)體自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)同義。兩者由于翻譯的原因，以往將 Tester 翻譯為測(cè)試機(jī)，諸多行業(yè)報(bào)告沿用這個(gè)說(shuō)法，但現(xiàn)在越來(lái)越多的企業(yè)將該等產(chǎn)品稱之為 ATE system，測(cè)試系統(tǒng)的說(shuō)法開始流行，整體上無(wú)論是被稱為 Tester還是 ATE system，皆為軟硬件一體。半導(dǎo)體測(cè)試機(jī)測(cè)試半導(dǎo)體器件的電路功能、電性能參數(shù)，具體涵蓋直流參數(shù)（電壓、電流）、交流參數(shù)（時(shí)間、占空比、總諧波失真、頻率等）、功能測(cè)試等。集成電路測(cè)試貫穿了集成電路設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程的核心環(huán)節(jié)，具體如下：
第一、集成電路的設(shè)計(jì)流程需要芯片驗(yàn)證，即對(duì)晶圓樣品和集成電路封裝樣品進(jìn)行有效性驗(yàn)證；
第二、生產(chǎn)流程包括晶圓制造和封裝測(cè)試，在這兩個(gè)環(huán)節(jié)中可能由于設(shè)計(jì)不完善、制造工藝偏差、晶圓質(zhì)量、環(huán)境污染等因素，造成集成電路功能失效、性能降低等缺陷，因此，分別需要完成 晶圓檢測(cè)（CP, Circuit Probing ）和成品測(cè)試（FT, Final Test） ），通過(guò)分析測(cè)試數(shù)據(jù)，能夠確定具體失效原因，并改進(jìn)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)、封測(cè)工藝，以提高良率及產(chǎn)品質(zhì)量。
無(wú)論哪個(gè)環(huán)節(jié)，要測(cè)試芯片的各項(xiàng)功能指標(biāo)均須完成兩個(gè)步驟：一是將芯片的引腳與測(cè)試機(jī)的功能模塊連接起來(lái)，二是通過(guò)測(cè)試機(jī)對(duì)芯片施加輸入信號(hào)，并檢測(cè)輸出信號(hào)，判斷芯片功能和性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4、后道測(cè)試市場(chǎng)格局
后道測(cè)試設(shè)備三大寡頭壟斷，日本 Advantest、美國(guó) Teradyne 和 Cohu 合計(jì)占比超 90%。其中，Advantest 在應(yīng)用占比最大的 SOC 領(lǐng)域具備較大的優(yōu)勢(shì)；Teradyne 則是在應(yīng)用占比第二大的存儲(chǔ)領(lǐng)域具備優(yōu)勢(shì)。目前模擬、功率領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化替代初顯，但在 SOC 與存儲(chǔ)這兩個(gè)領(lǐng)域是技術(shù)難度最高，也是國(guó)內(nèi)后道測(cè)試設(shè)備廠商急需突破的領(lǐng)域。
▲2019 年測(cè)試機(jī)主要設(shè)備公司及占比（% ）
1 ）泰瑞達(dá) （Teradyne ）
泰瑞達(dá)目前是 全球最大的半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備公司，總部位于美國(guó)馬薩諸塞州，于 1960 年成立，目前員工人數(shù)超過(guò) 4,900 人。泰瑞達(dá)已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)深耕半個(gè)多世紀(jì)，主要產(chǎn)品包含半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)、國(guó)防/航空存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)、無(wú)線測(cè)試系統(tǒng)以及協(xié)作機(jī)器人業(yè)務(wù)，其中半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)涵蓋邏輯、射頻、模擬、電源管理、混合信號(hào)和存儲(chǔ)設(shè)備等多個(gè)方向。作為半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備的龍頭企業(yè)，自上世紀(jì) 80 年代起，泰瑞達(dá)先后收購(gòu)了 Zehnetel、Magatest 等多家公司，快速地?cái)U(kuò)展了自己的半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備業(yè)務(wù)，成為 SoC 類測(cè)試、數(shù)字\模擬信號(hào)類和電路板測(cè)試設(shè)備等細(xì)分領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。
2008 年，泰瑞達(dá)收購(gòu)了服務(wù)于閃存測(cè)試市場(chǎng)的 Nextest 和模擬測(cè)試市場(chǎng)的領(lǐng)跑者 EagleTest System （ETS）。至此，泰瑞達(dá)成為能夠提供模擬、混合信號(hào)、存儲(chǔ)器及超大規(guī)模集成電路測(cè)試設(shè)備的廠商，下游客戶遍布整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。2018 年度，泰瑞達(dá)營(yíng)業(yè)收入為 21.01 億美元（約合人民幣 144.18 億元），凈利潤(rùn)為 4.52 億美元（約合人民幣 31.01億元）。
▲ 泰瑞達(dá)測(cè)試機(jī)主要分類
2 ）愛(ài)德萬(wàn) （Advantest）
愛(ài)德萬(wàn)是存儲(chǔ)器測(cè)試龍頭企業(yè)，總部位于日本東京，于 1946 年創(chuàng)立，1972 年進(jìn)入半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)行業(yè)，目前員工人數(shù)超過(guò) 4,500 人。業(yè)務(wù)涵蓋 SoC 測(cè)試系統(tǒng)、存儲(chǔ)器測(cè)試系統(tǒng)、分選機(jī)等領(lǐng)域以及其他新興業(yè)務(wù)與服務(wù)領(lǐng)域。
20 世紀(jì) 70 年代初，愛(ài)德萬(wàn)應(yīng)日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)的要求，研發(fā)日本第一臺(tái) 10MHz IC 測(cè)試系統(tǒng)，正式進(jìn)軍半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域。80 年代，憑借對(duì)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需求變化敏銳的嗅覺(jué)，愛(ài)德萬(wàn)于 1976 年推出了全球首臺(tái) DRAM 測(cè)試機(jī) T310/31，并在存儲(chǔ)器測(cè)試機(jī)領(lǐng)域長(zhǎng)期占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。2011 年，愛(ài)德萬(wàn)成功收購(gòu) 惠瑞杰（Verigy）開始進(jìn)軍 SoC 測(cè)試市場(chǎng)。在 SoC 測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)，其市場(chǎng)占有 率僅次于泰瑞達(dá)，位居全球第二。六十多年來(lái)，愛(ài)德萬(wàn)測(cè)試已成為全球最大的集 成電路自動(dòng)測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商之一。 2019 財(cái)年（截至 2019 年 3 月 31 日），愛(ài)德萬(wàn)營(yíng)業(yè)收入為 2,824.56 億日元（約 合人民幣 171.08 億元），凈利潤(rùn)為 569.93 億日元（約合人民幣 34.52 億元）。
3 ）科休半導(dǎo)體 （Cohu ）
科休半導(dǎo)體是全球測(cè)試分選機(jī)、半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)領(lǐng)先企業(yè)，總部位于美國(guó)特拉華州，于1947 年成立，目前員工人數(shù)超過(guò) 3,500 人，主要業(yè)務(wù)包括半導(dǎo)體分選機(jī)、裸板 PCB 測(cè)試系統(tǒng)及接口產(chǎn)品、備件和套件等輔助設(shè)備。2018 年 10 月，科休半導(dǎo)體收購(gòu)了國(guó)際知名的半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備廠商 Xcerra，成功進(jìn)入半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)領(lǐng)域。
4) ASM PACIFIC (ASMPT)
ASMPT 于 1975 年在香港成立， 集團(tuán)是全球首個(gè)為半導(dǎo)體封裝及電子產(chǎn)品生產(chǎn)的所有工藝步驟提供技術(shù)和解決方案的設(shè)備制造商，包括從半導(dǎo)體封裝材料和后段（芯片集成、焊接、封裝）到 SMT 工藝。全球并無(wú)其他設(shè)備供應(yīng)商擁有類似的全面產(chǎn)品組合及對(duì)裝嵌及 SMT程序的廣泛知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)。
半導(dǎo)體解決方案分部生產(chǎn)及提供半導(dǎo)體裝嵌及封裝設(shè)備，應(yīng)用于微電子，半導(dǎo)體，光電子，及光電市場(chǎng)。其提供多元化產(chǎn)品如固晶系統(tǒng)，焊線系統(tǒng)，滴膠系統(tǒng)，切筋及成型系統(tǒng)及全方位生產(chǎn)線設(shè)備。 SMT 解決方案業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)為 SMT、半導(dǎo)體和太陽(yáng)能市場(chǎng)開發(fā)和分銷一流的 DEK 印刷機(jī)，以及一流的 SIPLACE SMT 貼裝解決方案。ASMPT 總部位于新加坡，自1989 年起在香港聯(lián)交所上市。
在 ASMPT LED / 光電產(chǎn)品應(yīng)用解決方案 以及 先進(jìn)封裝解決方案中包含了晶圓測(cè)試，一站式測(cè)試及分類等測(cè)試設(shè)備。
▲ ASMPT 光電產(chǎn)品應(yīng)用解決方案及現(xiàn)金封裝解決方案
全球測(cè)試機(jī)主要細(xì)分領(lǐng)域占比：細(xì)分領(lǐng)域中 SOC 測(cè)試機(jī)，泰瑞達(dá)占比 51% ，愛(ài)德萬(wàn)占比 35.5% ，科休占比 4.7% 。存儲(chǔ)器測(cè)試機(jī)愛(ài)德萬(wàn)占比 60% ， 泰瑞達(dá)占比 25% 。
▲2019 測(cè)試機(jī)全球細(xì)分領(lǐng)域占比分類（%）
全球半導(dǎo)體測(cè)試機(jī)市場(chǎng)呈現(xiàn)高集中度的特點(diǎn)，2017 年市場(chǎng)占有率最高的前兩家企業(yè)合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)近九成。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，以華峰測(cè)控為代表的少數(shù)國(guó)產(chǎn)測(cè)試設(shè)備廠商已進(jìn)入國(guó)內(nèi)外封測(cè)龍頭企業(yè)的供應(yīng)商體系，正通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新逐漸實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。
▲2019 測(cè)試機(jī)中國(guó) 細(xì)分領(lǐng)域占比分類（% ）
國(guó)內(nèi)外測(cè)試設(shè)備制造商在確定其技術(shù)路線和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時(shí)均有所側(cè)重，如泰瑞達(dá)（Teradyne）主要產(chǎn)品為測(cè)試機(jī)，愛(ài)德萬(wàn)（Advantest）主要產(chǎn)品為測(cè)試機(jī)和分選機(jī)，科利登（Xcerra）主要產(chǎn)品為測(cè)試機(jī)，東京電子（Tokyo Electron）主要產(chǎn)品為探針臺(tái)，北京華峰主要產(chǎn)品為測(cè)試機(jī)，上海中藝主要產(chǎn)品為分選機(jī)。
我國(guó)少數(shù)國(guó)產(chǎn)測(cè)試設(shè)備廠商已進(jìn)入國(guó)內(nèi)外封測(cè)龍頭企業(yè)的供應(yīng)商體系，正通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新逐漸實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。從測(cè)試機(jī)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看，2018 年中國(guó)集成電路測(cè)試機(jī)中存儲(chǔ)器測(cè)試機(jī)和 SoC 測(cè)試機(jī)所占份額位居前兩位，分別為 43.8%和 23.5%；數(shù)字測(cè)試機(jī)、模擬測(cè)試機(jī)、分立器件測(cè)試機(jī)緊隨其后，分別為 12.7%、12.0%以及 6.8%，RF 測(cè)試機(jī)為 0.9%。
▲2018 年中國(guó)集成電路測(cè)試機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（單位：億元）
由上圖可見(jiàn)存儲(chǔ)器測(cè)試機(jī)需求量最大。
▲ 存儲(chǔ)器測(cè)試設(shè)備分類及占比（% ）
國(guó)內(nèi)測(cè)試設(shè)備主要公司：
1) 武漢精鴻：由上圖可見(jiàn)目前存儲(chǔ)器測(cè)試設(shè)備主要分為 CP Tester、B/I Tester、FT Tester 和 SLT Tester，其中 CP Tester 占 57.69%。存儲(chǔ)器測(cè)試設(shè)備是制約我國(guó)存儲(chǔ)器制造業(yè)快速發(fā)展的“卡脖子”難題。存儲(chǔ)器測(cè)試設(shè)備的加速升級(jí)是亟需解決的重點(diǎn)。 武漢精鴻正是在此背景下新成立，專注于存儲(chǔ)器芯片測(cè)試設(shè)備的廠商。目前武漢精鴻已經(jīng)在存儲(chǔ)測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域的各個(gè)方面展開布局。武漢精鴻在 BI測(cè)試、CP/FT 測(cè)試已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)，短期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。
武漢精鴻在 Burn-in 這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)較靠前，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，目前已交付長(zhǎng)江存儲(chǔ)，取得了很好的反饋。在其他相關(guān)技術(shù)所取的成就方面，武漢精鴻目前在并測(cè)數(shù)方面已經(jīng)取得一定成果，比如最新開發(fā)的 CP 測(cè)試設(shè)備，相關(guān)指標(biāo)已經(jīng)超過(guò)對(duì)標(biāo)產(chǎn)品，主要原因是單板設(shè)計(jì)方面做了很大的改良。在整機(jī)散熱方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的仿真改良，也有機(jī)會(huì)在該領(lǐng)域有所斬獲。而在信號(hào)互連方面，目前也在加大研發(fā)，爭(zhēng)取在該領(lǐng)域有所突破。
2) 長(zhǎng)川科技：長(zhǎng)川科技成立于 2008 年，總部位于中國(guó)杭州市，主要從事集成電路專用設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，是一家致力于提升我國(guó)集成電路專用測(cè)試技術(shù)水平、積極推動(dòng)集成電路裝備業(yè)升級(jí)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)和軟件企業(yè)，在職員工數(shù)量合計(jì) 452 人（截至 2018 年末）。長(zhǎng)川科技的主要產(chǎn)品包括測(cè)試機(jī)、分選機(jī)及自動(dòng)化生產(chǎn)線。
2018 年 5 月，長(zhǎng)川科技公告計(jì)劃收購(gòu)新加坡集成電路封裝測(cè)試設(shè)備制造公司 STI，系長(zhǎng)新投資持有的核心資產(chǎn)。截至 2019 年 7 月 31 日，長(zhǎng)川科技已經(jīng)取得長(zhǎng)新投資 100%股權(quán)，相關(guān)工商變更登記手續(xù)已經(jīng)辦理完畢。
3)華峰測(cè)控：北京華峰測(cè)控公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為半導(dǎo)體自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品主要用于模擬及混合信號(hào)類集成電路的測(cè)試，產(chǎn)品銷售區(qū)域覆蓋中國(guó)大陸、中國(guó)臺(tái)灣、美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)等全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)。自成立以來(lái)，公司始終專注于半導(dǎo)體自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)領(lǐng)域，以其自主研發(fā)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了模擬及混合信號(hào)類集成電路自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的進(jìn)口替代。目前，公司已成長(zhǎng)為國(guó)內(nèi)最大的半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)本土供應(yīng)商，也是為數(shù)不多進(jìn)入國(guó)際封測(cè)市場(chǎng)供應(yīng)商體系的中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備廠商。
▲華峰測(cè)控主要設(shè)備
華峰測(cè)控，長(zhǎng)川科技關(guān)鍵測(cè)試設(shè)備技術(shù)指標(biāo)對(duì)比，國(guó)內(nèi)公司有望達(dá)到國(guó)際一流水平，下圖中達(dá)到或超過(guò)世界一流公司的已打星表示。
▲2020 主要測(cè)試機(jī)公司關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)對(duì)比
5、探針臺(tái)：負(fù)責(zé)晶圓輸送與探針定位，提升測(cè)試效率
我國(guó)探針臺(tái)市場(chǎng)規(guī)模 2019 年約為 10.25 億元，2022 年將增長(zhǎng)到 15.69 億元。半導(dǎo)體探針臺(tái)廠商的競(jìng)爭(zhēng)格局：東京精密，東京電子較高壟斷市場(chǎng)。
半導(dǎo)體設(shè)備的技術(shù)壁壘高。隨著半導(dǎo)體行業(yè)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)品的加工面積成倍縮小，復(fù)雜程度與日俱增，生產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)品所需的制造設(shè)備需要綜合運(yùn)用光學(xué)、物理、化學(xué)等科學(xué)技術(shù)，具有技術(shù)壁壘高、制造難度大及研發(fā)投入高等特點(diǎn)。
國(guó)際企業(yè)占主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)企業(yè)在突破。從全球市場(chǎng)看，半導(dǎo)體探針臺(tái)設(shè)備行業(yè)集中度較高，目前主要由國(guó)外廠商主導(dǎo)，行業(yè)呈現(xiàn)較高壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局。 東京精密(Accretech) 、東京電子(Tokyo Electron) 兩家公司占據(jù)全球約七成的市場(chǎng)份額。其次為 中國(guó) 臺(tái)灣企業(yè)，如臺(tái)灣惠特、臺(tái)灣旺矽等也占有較大的市場(chǎng)份額，特別是在 LED 探針臺(tái)領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)。
▲2019 年 全球 及我國(guó) 探針臺(tái)市場(chǎng) TOP 企業(yè)格局 （%）
從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)看，東京精密(Accretech)市場(chǎng)占比最高；第二梯隊(duì)為東京電子(Tokyo Electron)；而臺(tái)灣惠特和深圳矽電相差不大，占比在 13%-15%。而中國(guó)本土企業(yè)中，深圳矽電是國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的探針臺(tái)生產(chǎn)企業(yè)，進(jìn)展較快，近三年?duì)I業(yè)收入保持年均 20%以上的增速，并且在大陸市場(chǎng)的基礎(chǔ)上，開始拓展中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)市場(chǎng)。
此外，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)川科技、中國(guó)電子科技集團(tuán) 45 所、西 700 廠等廠商值得關(guān)注。長(zhǎng)川科技的主要產(chǎn)品為測(cè)試機(jī)和分選機(jī)，探針臺(tái)處于研發(fā)階段，尚未形成收入。中國(guó)電子科技集團(tuán) 45所的探針臺(tái)在改革開放前曾一度是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主流機(jī)型，市場(chǎng)占有率高達(dá) 67%，近年來(lái)依托原有技術(shù)積淀發(fā)展較快，探針臺(tái)產(chǎn)品包括手動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)和自動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)；西 700 廠主要側(cè)重于研制 4 探針模式的手動(dòng)探針臺(tái)。
探針臺(tái)市場(chǎng)趨勢(shì)：長(zhǎng)期看好
長(zhǎng)期來(lái)看，國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體整體產(chǎn)業(yè)及半導(dǎo)體制造業(yè)增長(zhǎng)穩(wěn)定，帶動(dòng)封測(cè)需求。隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大規(guī)模成長(zhǎng)，以及對(duì)數(shù)據(jù)處理、運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求激升，驅(qū)動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與高效能運(yùn)算等技術(shù)的逐漸成熟，人工智能及物聯(lián)網(wǎng)等終端產(chǎn)品的應(yīng)用，包括 5G通訊、工業(yè)用智能制造、車用電子與智慧家居等需求即將量增。終端應(yīng)用持續(xù)攀升將導(dǎo)致對(duì)半導(dǎo)體的需求日漸增長(zhǎng)，刺激半導(dǎo)體封測(cè)技術(shù)、需求明顯提升，催生 IC 封裝從低階封裝技術(shù)，朝向高階和先進(jìn)封裝技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)展。對(duì)于仰仗半導(dǎo)體封測(cè)業(yè)的探針臺(tái)產(chǎn)業(yè)而言，終端應(yīng)用衍生的高階封裝需求激增，封測(cè)需求持續(xù)成長(zhǎng)，加上半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)導(dǎo)入新材料所衍生的各種機(jī)會(huì)，都有望刺激探針卡市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)。
晶圓尺寸持續(xù)增大，從 6”到 8”再到目前的 12″，而對(duì)應(yīng)的探針臺(tái)也從手動(dòng)向半自動(dòng)和全自動(dòng)發(fā)展。在此過(guò)程中，涉及到晶圓尺寸、精度、分辨率以及測(cè)試原理等變化，未來(lái)的探針臺(tái)將沿著以下幾個(gè)方向改進(jìn)。
(1)測(cè)試品種多。早期的探針臺(tái)主要針對(duì)一些分立器件進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試精度要求不是很高，但是隨著信息化的發(fā)展、晶圓片尺寸增加、封裝尺寸的減小以及納米工藝技術(shù)的成熟，對(duì)測(cè)試效率和穩(wěn)定性提出很高的要求。其產(chǎn)品測(cè)試已經(jīng)擴(kuò)展到 SOC、霍爾元件等領(lǐng)域，因此，大直徑晶圓片測(cè)試、全自動(dòng)晶圓測(cè)試以及高性能晶圓片測(cè)試是未來(lái)的發(fā)展方向。
(2)微變形接觸技術(shù)。Mirco Touch 微接觸技術(shù)，它減少了測(cè)試易碎器件或者 pad 處于活動(dòng)電測(cè)區(qū)域下的接觸破壞，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于垂直升降系統(tǒng)的精準(zhǔn)的控制，大大降低了探針接觸晶圓的沖擊力，同時(shí)也提高了測(cè)試過(guò)程中探針的精準(zhǔn)度，保證了良品率。因此，未來(lái)的探針臺(tái)將會(huì)在微變形接觸等技術(shù)上投入更大的成本。
(3)非接觸測(cè)量技術(shù)。隨著電磁波理論和 RFID (射頻識(shí)別)技術(shù)的成熟，接觸式測(cè)試將會(huì)因?yàn)楦叩牧悸?、更短的測(cè)試時(shí)間以及更低的產(chǎn)品成本等潛在優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到青睞。這種測(cè)試方法中，每個(gè)裸片內(nèi)含集成天線，TESTER 通過(guò)電磁波與其通信，可以消除在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試過(guò)程中偶然發(fā)生的測(cè)試盤被損時(shí)間，減低缺陷率。
目前，我國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè)的國(guó)產(chǎn)化率仍然比較低，設(shè)備領(lǐng)域尤其明顯，探針臺(tái)市場(chǎng)領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的份額不超過(guò) 20%，亟需發(fā)展和提高。隨著以深圳矽電、長(zhǎng)川科技、中電科 45 所為代表的國(guó)內(nèi)產(chǎn)設(shè)備企業(yè)飛速發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)國(guó)產(chǎn)探針臺(tái)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占比將越來(lái)越高。國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的逐步崛起，將給上游設(shè)備龍頭公司帶來(lái)較大的成長(zhǎng)空間。
6、分選機(jī)：高精度高兼容，負(fù)責(zé)產(chǎn)品的測(cè)試接觸、揀選和傳送
分選機(jī)（Handler ）：封裝測(cè)試環(huán)節(jié)的核心設(shè)備為測(cè)試機(jī)和分選機(jī)。分選機(jī)主要承擔(dān)機(jī)械方面的任務(wù)，包括產(chǎn)品的測(cè)試接觸、揀選和傳送等。分選機(jī)把待測(cè)芯片逐個(gè)自動(dòng)傳送至測(cè)試工位，芯片引腳通過(guò)測(cè)試工位上的金手指、專用連接線與測(cè)試機(jī)的功能模塊進(jìn)行連接，測(cè)試機(jī)對(duì)芯片施加輸入信號(hào)并采集輸出信號(hào)，完成封裝測(cè)試。測(cè)試結(jié)果通過(guò)通信接口傳送給分選機(jī)，分選機(jī)據(jù)此對(duì)被測(cè)試集成電路進(jìn)行標(biāo)記、分選、收料或編帶。集成電路產(chǎn)品的封裝類別多樣化，使得分選機(jī)設(shè)備生產(chǎn)商需要持續(xù)改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)和精度，并提高其兼容性，以滿足對(duì)不同封裝尺寸和外形的需求。
▲全球分選機(jī)市場(chǎng)主要企業(yè)及占比（%）
上圖可見(jiàn)，分選機(jī)市場(chǎng)中 Advantest 和 Cohu 占了一半的市場(chǎng)份額，其余的一般有其他廠商分散占據(jù)，可以說(shuō)格局相對(duì)分散，國(guó)內(nèi)有望加速取得市場(chǎng)話語(yǔ)權(quán)。
國(guó)內(nèi)主要公司：
1 ） 長(zhǎng)川科技：長(zhǎng)川科技生產(chǎn)的集成電路測(cè)試機(jī)和分選機(jī)產(chǎn)品已獲得長(zhǎng)電科技、通富微電、士蘭微、華潤(rùn)微電子、日月光等多個(gè)一流集成電路企業(yè)的使用和認(rèn)可。
2 ）上海中藝：上海中藝成立于 2001 年，主要從事集成電路自動(dòng)化設(shè)備的研發(fā)、制造、銷售，主要產(chǎn)品包括集成電路分選機(jī)、編帶機(jī)等。
智東西認(rèn)為，半導(dǎo)體檢測(cè)貫穿于集成電路制造工藝流程的始終，在半導(dǎo)體制造過(guò)程具有無(wú)法替代的重要地位。但是，現(xiàn)階段前、后道檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)具有很高的技術(shù)和資金壁壘，該市場(chǎng)同光刻、刻蝕一樣，也呈現(xiàn)出國(guó)外巨頭高度壟斷的狀況。但是，隨著我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，在檢測(cè)設(shè)備的細(xì)分領(lǐng)域，比如說(shuō)在探針臺(tái)和分選機(jī)方面，有望實(shí)現(xiàn)突破。
