半导体检测设备行业分析报告文档格式.docx

1、1、前道更多偏向外观性检测，后道更多偏向功能性测试 112、面板检测类似，中前段为外观性检测，后段为功能性测试 113、长川科技目前主要设备为后道环节的检测设备 124、精测电子在面板领域已经从后段切入中前段 12三、后道测试设备：市场空间超300亿，测试机、探针台、分选机为重点设备 131、终测检测设备市场空间近300亿人民币 132、国产测试机中低端为主，中高端国外领先厂商份额近90% 163、中测CP环节设备最大的区别是增加了探针台 18（1）手动探针台 19（2）半自动/自动探针台 20四、前道检测设备：市场空间近300亿，被KLA、应材、日立垄断 201、前道检测类型众多，但多为外观

2、检测 20（1）膜厚检测 20（2）掩膜或光罩缺陷检测 21（3）不带图形的圆片检测/裸圆片检测 21（4）图形表面缺陷检测 21（5）关键尺寸CD检测/线宽检测 222、前道检测设备的总市场空间约为280亿人民币 223、比较面板制程与晶圆前道制程，具有较强相似性 23五、精测电子与长川科技，各有其成长之路 25六、风险因素 251、半导体设备国产化进程不达预期 252、电子工艺装备行业周期性波动的风险 26本文通过分析半导体生产前后道检测、面板前中后段检测的异同，探寻精测电子和长川科技这两家检测设备小龙头的成长之路。半导体检测分为前道晶圆检测和后道中测及终测。其中前道检测更多偏向于外观性/

3、物理性检测，主要使用光学检测设备及各类inspection 设备；后道测试更多偏向于功能性/电性测试，主要使用ATE 设备及探针台和分选机；与半导体类似，面板检测中前段主要为外观性检测，后段主要为功能性测试。其中，晶圆前道制程与面板的array 制程具有多道相似工艺，如薄膜镀层、光罩感光、干湿法刻蚀等。后道空间400亿以上，主要被国外厂商垄断：后道FT 检测设备空间约300亿人民币，其中测试机（ATE）为最关键设备，优势厂商有爱德万、泰瑞达等。在测试机市场中，SOC 测试机、存储器测试机的市场占比合计近90%，爱德万+泰瑞达的市场份额超过80%。国产厂商长川科技的测试机目前仍以电源管理芯片测试

4、机为主，未来仍有较强的提升空间；精测电子未来目标进入存储和面板驱动芯片检测设备市场，期待后续产品出货；后道CP 检测设备最大的区别是把分选机改为探针台，判断全球探针台市场空间约为70亿左右。以东京电子（TEL）为代表的厂商雄霸了全球的探针测试设备市场；长川短期目标即进入探针台市场。前道检测设备多为AOI 和各类inspection 设备，市场空间也近300亿，被KLA、应材、日立垄断。国产厂商睿励科学仪器在前道检测方面有不小的突破。对标以色列的奥宝等企业，从PCB AOI 检测发展到面板中前段AOI 检测，再到半导体AOI 检测是检测企业想要发展壮大的必由之路。一、区分半导体前道检测和后道测试

5、1、半导体产品加工过程大致可分为前道和后道从简化角度看，半导体产品的加工过程可以大致分为前道（Front-End）晶圆制造环节和后道（Back-End） 封装测试环节。从具体的步骤来看，芯片生产过程非常长，流程十分复杂，要经过电子硅、拉制单晶、切割单晶、切磨抛制取晶圆、光刻、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、清洗、晶圆测试与分割、核心封装、分级测试等二百个步骤；在生产和封测中，需要光刻机、刻蚀机、成膜设备、减薄机、划片机、引线键合机、倒装机、塑封机、切筋打弯等封造设备的辅助。2、检测/测试可分为前道检测和后道测试与芯片的整个加工流程相对应，检测/测试也可以分为前道检测和后道测试。总体来说

6、，半导体制造全过程中可以分为以下三种大类的测试：（1）前道晶圆检测（Wafer Metrology），主要在wafer 制造环节测试目的：在芯片制造过程中，为了保证晶圆按照预定的设计要求被加工必须进行大量的检测和量测，包括芯片线宽度的测量、各层厚度的测量、各层表面形貌测量，以及各个层的一些电子性能的测量；前道或后道：由于这些检测都是穿插在晶圆加工环节的多道工序前后，因此明显为前道检测环节；主要内容：该环节的检测内容非常多，包括膜厚、条宽 /线宽、距离差、对准、杂质、粒子、沾污、图形缺陷、电性能、膜组成和外观等；用到的设备：缺陷检测设备晶圆形状测量设备、 掩膜板检测设备、CDSEM（微距量测扫描

7、式电子显微镜）、显微镜等；（2）后道中测（CP，circuit probe），主要在芯片封装前这个环节也有叫做芯片分选测试（die sort）或晶圆电测 （wafer probe）等。主要是测试整个晶圆片（wafer）上每个芯粒（die）的逻辑。简单来说，CP 是把坏的Die 挑出来并标记出来，后续只封装好的die。这样做可以减少封装和测试的成本，也可以更直接的知道Wafer 的良率。关于中测到底属于前道还是后道一直有分歧。认为它是前道的人认为，这种测试是在把晶圆片切割成一个一个die 之前的测试，与晶圆加工（wafer fab）一样都是wafer level 的加工环节，应该属于前道生产。但

8、是我们认为其应该划分在后道，主要有三个原因：i. 这道测试是在芯片封装的过程中而不是芯片制造的过程中完成的，因此应当属于属于后道环节，可以把CP 认为是半导体后道封装测试的第一站。ii. 这道测试更加偏向电性测试、功能性测试，与终测具有相似性，与前段晶圆测试区别较大；iii. 这道环节主要用到的设备测试机等与终测环节的测试机原理相似，而且现在对于一般的wafer 工艺来说，很多公司会把CP 环节省去，减少成本，只进行FT 测试。综上，我们认为CP 环节应当算是后道工序。测试机（IC Tester / ATE）、探针卡（Probe Card）、探针台（Prober）以及测试机与探针卡之间的接口等

9、。例外：有些晶圆厂在出厂前会进行一道测试，叫做WAT 测试，主要用到的设备为晶圆电性测试探针台（WAT Prober），从这个名字我们可以看出，其流程是比较类似于后面封测厂做的CP 测试的。但要注意的是，这道检测并不检测芯片本身的功能，它的作用是Fab 厂检测其工艺上有无波动。（3）后道终测（FT，final test），主要在芯片封装后测试每颗封装好的芯片（chip）的逻辑。简单来说，FT 是把坏的封装好的chip 挑出来，可以直接检验出封装环节的良率；与中测的区别：简单来说，中测完没有问题的die 才会去封装；封装完了再去终测，确保封装后的chip 也没有问题；具体步骤：于IC 封装后，测

10、试封装完成的产品的电性功能，以保证出厂IC 功能上的完整性，并对已测试的产品依其电性功能作分类（即分Bin），作为IC 不同等级产品的评价依据，最后并对产品作外观检验（Inspect）作业；由于是测试已经封装好的芯片，显而易见是后道测试；测试机（IC Tester）、分拣机/分类机（Handler）等。在经过了这三大类测试后，我们就可以计算出每个环节良品率。（4）其他测试除了在芯片制造环节的WP 大类、封装环节的CP 大类和测试环节的FT大类，在芯片封装环节其实也有其他检测。比如晶圆切割成die、清洗过后的2nd Optical（第二道光检）环节；引线焊接后的3rd Optical（第三道光检

11、）环节。第二道光检的目的主要是针对wafer 切割之后在显微镜下进行Wafer 的外观检查，是否有出现废品。第三道光检的目的主要是检查芯片粘接（Die Attach）和引线焊接（Wire Bond）之后有无各种废品。这里面的相关设备包括三光机等，相关厂商有无锡捷荣、上海微曦等。二、前道检测与后道测试的重要区别1、前道更多偏向外观性检测，后道更多偏向功能性测试由于前道的测试主要包括外观性的检测、物理检测等，因此更多的涉及光学原理， 更多情况下可以称为AOI 设备（ Automatic Optic Inspection）、或者叫XX inspection 设备。而后道的测试（包括CP 和FT）主要

12、均为功能性的检测、电性测试等，因此更多的涉及电学原理，代表设备为ATE（Automatic Test Equipment）。它实际上是一个测试系统，这个系统里面包括计算机和软件系统、系统总线控制系统、图形存储器、图形控制器、定时发生器、精密测量单元 （PMU）、可编程电源和测试台等。2、面板检测类似，中前段为外观性检测，后段为功能性测试面板检测也类似，中前段主要为外观性检测，后道主要为功能性测试如下图，面板生产也可以分为前、中、后端工序，对应Array、Cell、Module 端工序。在前面两端制造环节中，我们可以看到大量存在AOI、inspection 等检测设备，大多偏向光学原理；而后端除

13、了部分AOI 之外，更多的为老化测试、点灯测试等，主要为电学原理。3、长川科技目前主要设备为后道环节的检测设备目前长川科技主要做的测试和分选设备就是在终测环节的测试设备。而公司未来将突破的探针台，则是为了切入中测环节的测试设备。无论是中测还是终测，测试机方面的基本原理较为相似，更多的为电学原理，最大的区别在于分选机和探针台之间的区别。而对于长川科技来说，短期内专注于后道环节的检测设备，是逻辑更加正确、资源分配更为合理的发展渠道。4、精测电子在面板领域已经从后段切入中前段精测电子于2017 年推出宏微观机、2018 年推出demura 设备，均为中前段环节、偏向光学原理的检测设备。作为国内少有的

14、“光、机、电”一体化的设备厂商，公司的产品线越来越齐全，且具有较强延展性。市场空间超300亿，测试机、探针台、分选机为重点设备1、终测检测设备市场空间近300亿人民币以存储器为例，其Final test 测试的主要流程如下图：1）在后道测试的FT0、1、2 环节，主要用到的设备是测试机（ATE），优势厂商有爱德万、泰瑞达等，这是后道检测中最关键的设备。ATE 与分选机配合，即可以进行后道的FT 测试；如果与探针台配合，就可以做后道的CP 测试。从长川科技的招股说明书中，可以看到单台国产测试机的单价约在30万元左右。根据我们的草根调研，预计华峰的售价更高一些，而国外厂商设备的价格预计在50万元以

15、上。2）FT测试后，测试的结果会从测试机内传到分选机内， 分拣机会依其每颗待测品的电性测试结果来作分类（此即产品分Bin）。从长川科技的招股说明书中，可以看到单台国产分选机的价格在30万左右。目前在国内销售的分选机制造厂商包括爱德万（日本）、致茂电子（台湾）、长川科技、上海中艺、鸿劲科技、上海微曦、芝测等；3）另外，一般高单价IC/存储器会经历burn in 环节，即老化测试，还有老化后测试（post-burn-in electrical test），其主要目的就在于给待测IC 提供一个高温、高电压、高电流的环境，使生命周期较短的IC在Burn In 的过程中就被检测出来。这里面主要用到的设备就是预烧炉。另一种情