中国半导体测试机行业研究行业概况专用设备概况测试机概况.docx

1、中国半导体测试机行业研究行业概况专用设备概况测试机概况中国半导体测试机行业研究-行业概况、专用设备概况、测试机概况1、半导体行业概况按照制造技术分类，半导体产品可以分为集成电路和分立器件。半导体分类如下：根据WSTS统计，集成电路占半导体总产值的80%以上，是半导体产业最重要的组成部分。集成电路从功能、结构角度主要分为数字集成电路、模拟集成电路与数/模混合集成电路三类，其中：数字集成电路主要与数字信号的产生、放大和处理有关，数字信号即在时间和幅度上离散变化的信号；模拟集成电路主要与模拟信号的产生、放大和处理有关，模拟信号即幅度随时间连续变化的信号，包括一切的感知，譬如图像、声音、触感、温度、湿

2、度等；数/模混合集成电路是指输入模拟或数字信号，输出为数字或模拟信号的集成电路。半导体产业作为现代信息产业的基础和核心产业之一，是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，在保障国家安全、推动国家经济发展以及社会进步等方面发挥着广泛而重要的作用，是衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志。（1）全球半导体产业概况1）全球半导体产业的发展状况根据WSTS数据显示，2018年全球半导体市场规模为4,690亿美元，2010年至2018年全球半导体市场年复合增长率达到5.83%。SEMI预计2019年全球半导体市场规模为4,550亿美元。数据来源：WSTS, SEMI 2）集成

3、电路产业模式转型：由IDM向精细化分工转化根据是否自建晶圆生产线、封装测试生产线，集成电路行业的经营模式主要包括IDM模式和Fabless模式两类。IDM模式指垂直整合模式，该模式下企业能够独自完成集成电路设计、晶圆制造、封装测试的所有环节，为集成电路行业发展较早期最为常见的模式，但由于IDM模式对企业的研发力量、生产管理能力、资金实力和业务规模均有很高的要求，因此目前只为少数大型企业所采纳。Fabless模式指无晶圆厂模式，该模式下企业主要从事芯片的设计和销售，而将晶圆制造、封装测试环节通过委外方式进行，不必投资大量资金建设晶圆生产线、封测工厂等，目前为全球绝大多数集成电路企业所采用。 集成

4、电路行业经营模式示意图（2）中国集成电路产业概况根据CSIA数据，2018年国内集成电路市场规模为985亿美元，同比增长18.53%，2010年至2018年国内集成电路市场复合增长率达到21.10%，高于全球市场同期年复合增长率，中国已经成为全球最大的集成电路市场。随着产业结构的调整，中国集成电路的需求将持续增长。数据来源：CSIA, SEMI 趋势上，全球半导体产业重心持续向中国大陆转移。一方面，中国半导体市场需求广阔，但自给率低，供需严重不平衡；另一方面，中国生产制造成本较低，且随着技术、人才、产业链资源不断发展，已具备承接产能转移的基础。全球知名半导体企业，如英特尔（Intel）、三星（

5、Samsung）、SK海力士（SK Hynix）、台积电（TSMC）等已陆续或计划在中国建设工厂或代工厂。根据SEMI 统计，从2017年到2020年，预计全球新增半导体产线62条，其中26条位于中国大陆，占总数的42%。2、半导体专用设备行业概况半导体专用设备是集成电路产业的重要支撑，价值量较高，集中应用于晶圆制造和封测两个环节。在晶圆制造环节使用的设备被称为前道工艺设备，在封测环节使用的被称为后道工艺设备。前道工艺设备进一步细分为晶圆处理设备和其他前端设备，如光刻设备等，后道工艺设备分为测试设备和封装设备。（1）全球半导体专用设备市场恢复性增长，接近历史最高水平半导体专用设备行业与半导体行

6、业整体景气程度密切相关，且波动较大。根据SEMI数据，全球半导体专用设备2018年市场规模预计达637亿美元，相较2017年559亿美元的销售额，同比增长14.0%。数据来源：SEMI （2）中国半导体专用设备自给率低，进口替代率亟待提高目前全球半导体专用设备生产企业主要集中于欧美和日本等，中国半导体专用设备自给率低。为推动中国半导体专用设备制造的技术升级，国家出台了02专项，半导体专用设备走上了国产化道路。目前，中国IC设备制造已实现从无到有、从低端到中高端的突破，公司通过承担02专项自主研发的STS 8200模拟器件测试系统、高端模拟/混合电路测试系统已得到长电科技、通富微电、华天科技、芯

7、源系统、华为、意法半导体等大型集成电路企业的认可和使用。根据SEMI数据，中国大陆2018年半导体专用设备行业规模预计达118亿美元，同比增长43.5%,销售额约占全球市场份额的19%。根据SEMI 统计，从2017 年到2020 年，预计全球新增半导体产线62 条，其中26 条位于中国大陆，占总数的42%，半导体产线的大幅增加将需要更多的设备。SEMI预计中国大陆2019年半导体专用设备行业规模将达到173亿美元，销售额占全球市场份额将达到26%，将成为半导体专用设备规模最大的市场。数据来源：SEMI 3、半导体测试机行业概况（1）半导体测试设备概况在测试设备中，测试机用于检测芯片功能和性能

8、，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。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。晶圆检测环节需要使用测试机和探针台，成品测试环节需要使用测试机和分选机，具体测试流程如下：晶圆检测环节：晶圆检测是指在晶圆完成后进行封装前，通过探针台和测试机的配合使用，对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试。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，测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号，判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否

9、达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给探针台，探针台据此对芯片进行打点标记，形成晶圆的Map图。该环节的目的是确保在芯片封装前，尽可能地把无效芯片筛选出来以节约封装费用。成品测试环节：成品测试是指芯片完成封装后，通过分选机和测试机的配合使用，对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试。分选机将被测芯片逐个自动传送至测试工位，被测芯片的引脚通过测试工位上的基座、专用连接线与测试机的功能模块进行连接，测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号，判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给分选机，分选机据此对被测芯片进行标记、分选、收料或编带。该环节的目的是保证出

10、厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计规范要求。集成电路生产及测试具体流程随着2018-2020年中国大陆多家晶圆厂陆续投建及量产，国内封测厂陆续投入新产线以实现产能的配套扩张，将持续带动国内半导体测试设备市场高速增长。根据SEMI，2018年国内集成电路测试设备市场规模约57.0亿元，集成电路测试机、分选机和探针台分别占比63.1%、17.4%和15.2%，其它设备占4.3%。2018年中国集成电路测试设备的市场结构数据来源：SEMI（2）半导体测试机行业概况和竞争格局1）半导体测试机概要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。两者由于翻译的原因，以往将Test

11、er翻译为测试机，诸多行业报告沿用这个说法，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。半导体测试机测试半导体器件的电路功能、电性能参数，具体涵盖直流参数（电压、电流）、交流参数（时间、占空比、总谐波失真、频率等）、功能测试等。集成电路测试贯穿了集成电路设计、生产过程的核心环节，具体如下：第一、集成电路的设计流程需要芯片验证，即对晶圆样品和集成电路封装样品进行有效性验证；第二、生产流程包括晶圆制造和封装测试，在这两个环节中可能由于设计不完善、制造工艺偏差、晶圆质量、环境污染等因素，造成

12、集成电路功能失效、性能降低等缺陷，因此，分别需要完成晶圆检测（CP, Circuit Probing）和成品测试（FT, Final Test），通过分析测试数据，能够确定具体失效原因，并改进设计及生产、封测工艺，以提高良率及产品质量。无论哪个环节，要测试芯片的各项功能指标均须完成两个步骤：一是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来，二是通过测试机对芯片施加输入信号，并检测输出信号，判断芯片功能和性能是否达到设计要求。随着集成电路技术不断发展，芯片线宽尺寸不断减小，制造工序逐渐复杂，对集成电路测试设备要求愈加提高，集成电路测试设备的制造需要综合运用计算机、自动化、通信、电子和微电子等学科技术，

13、具有技术含量高、设备价值高等特点。2）半导体测试机竞争格局全球半导体测试机市场呈现高集中度的特点，2017年市场占有率最高的前两家企业合计市场份额达87%。在国内市场，以华峰测控为代表的少数国产测试设备厂商已进入国内外封测龙头企业的供应商体系，正通过不断的技术创新逐渐实现进口替代。半导体测试机主要细分领域为存储器、SoC、模拟、数字、分立器件和RF测试机，其中，公司目前主要覆盖模拟及数模混合测试机领域。根据赛迪顾问数据，2018年中国（大陆地区）模拟测试机市场规模为4.31亿元，而公司2018年度境内模拟测试相关的收入为1.73亿元，即公司占中国模拟测试机市场的市场占有率为40.14%。截至本

14、招股说明书签署日，数模混合测试机市场规模暂无公开数据，公司在该领域的市场占有率无法取得。（3）进入半导体测试机行业的壁垒半导体测试机行业属于技术密集型的行业，集计算机、自动化、通信、电子和微电子等技术于一身，具有技术密集、人才密集等特征，在技术、人才、客户资源、资金、产业整合方面进入壁垒较高，具体如下：1）技术壁垒 半导体测试系统涵盖多门学科的技术，包括计算机、自动化、通信、电子和微电子等，为典型的技术密集、知识密集的高科技行业，用户对测试系统的可靠性、稳定性和一致性要求较高，半导体测试系统的技术壁垒也比较高。具体技术壁垒如下：并行测试数量和测试速度的要求不断提升。在相同的测试时间内，并行测试

15、芯片越多，测试效率越高，平均的测试成本越低。并行测试数越多，对测试系统的功能、密度及不同测试工位的一致性及稳定性要求就越高。对测试机的功能模块需求增加。由于越来越多的模拟、数字、高精度、高性能甚至更高功率的功能通过先进的芯片设计和加工工艺或封装工艺集成在一块芯片或模块上，对于测试机内的功能模块的能力要求也越来越高。对测试精度的要求提升。客户对测试机各方面的精度要求在提升，如：测试电压精确到微伏（V）、测试电流精确到皮安（pA）、测试时间精确到百皮秒（100pS），从测试系统的设计来看，每个元器件的选择、电路板的布局到系统平台结构的设计都会影响到测试机的测试精度和可靠性。要求使用通用化软件开发平

16、台。随着集成电路产品门类的增加，要求测试设备具备通用化软件开发平台，方便客户进行二次应用程序开发，以适应不同产品的测试需求。对数据分析能力提升。下游客户要求测试设备对芯片的状态、参数监控、生产质量等数据进行大数据分析，因此对测试机的数据存储、采集和处理能力要求提升。半导体测试系统企业需要经过多年的技术和市场的经验积累储备大量的修正数据，以确保上述性能指标达标与持续优化，并确保测试设备长期稳定运行。行业内的新进入者往往需要经历较长一段时间的技术摸索和积累，才能和业内已经占据技术优势的企业相抗衡，很难在短期内全面掌握所涉及的技术，因此本行业具有较高的技术壁垒。2）人才壁垒 半导体测试机行业是典型的

17、人才密集型行业。目前，国内半导体测试机行业中具有完备知识储备、具备丰富技术和市场经验、能胜任相应工作岗位的技术人才、管理人才、销售人才均相对稀缺：由于高校没有对口专业，技术人员需在具备各类技术、材料、工艺、设备、微系统集成等多领域专业知识的基础上通过长期实践和资深技术人员的“传、帮、带”，才能成长为具备丰富经验的高端人才。管理人才需结合在行业内长期积累的经验和对行业发展的判断合理制定企业发展战略。由于客户对存量半导体测试系统替换意愿弱，且对增量资本支出所采购的测试系统有较高要求，需要长期稳定在公司、具备专业技术背景和资深的销售经验的销售人员才能获得客户决策层的认可和信任，而销售人员一般通过售后

18、服务或技术部门内部转化产生，成熟销售人员的培养周期长。优秀的技术、管理和销售人才通常集中于行业领先企业，企业之间的人才争夺非常激烈。随着半导体测试机行业的发展，有技术和经验的高端人才的需求缺口日益扩大，人才的聚集和储备成为市场新进入企业的重要壁垒。3）客户资源壁垒 由于下游客户特别是国际知名企业认证的周期较长，设备替换意愿低，半导体测试系统行业头部企业拥有显著的客户资源壁垒。半导体测试系统的稳定性、精密性与可靠性、一致性等特性要求较高，企业在与下游客户建立合作关系前，需要接受客户的严格考核认证，该等认证通常包括企业成立时间、发展历史、环保合规性、测试设备质量，内部生产管理流程规范性是否达到客户

19、的要求等方面。该等认证的审核周期一般都在半年以上，部分国际大型客户的认证审核周期可能长达2-3年。客户严格的认证制度增加了新进入的企业获得订单的难度，同时因引入测试系统周期较长，下游客户一旦选定不会轻易进行更换。4）资金壁垒 为保持技术的先进性、工艺的领先性和产品的市场竞争力，半导体测试系统行业内企业需进行持续的研发投入，资金需求量较大。从确定研究方向、正式研发、试产、质控到市场推广和销售的各阶段，需要投入较高的人力成本和研发费用，以及模具费用、测试费用等必须的经常性开支，特别是集成电路产品类别众多，性能参数不尽相同，下游客户对配套专用设备的技术和性能要求也有所不同，若无一定现金流支持，则难以

20、承担较长投资回报期的投资风险，无法和市场优势企业进行有力的竞争。5）产业协同壁垒 随着集成电路产业进一步精细化分工，在Fabless模式下，半导体测试系统企业需要与集成电路设计企业、晶圆制造企业、封装测试企业等建立稳定紧密的合作关系，头部企业通过整合集成电路产业链的协同效应构筑行业壁垒。为确保检验质量、效率和稳定性，半导体测试系统企业需要与集成电路设计企业、晶圆制造企业、封装测试企业经过长时间的协作、磨合，提供符合客户使用习惯和生产标准的定制化测试程序开发。随着半导体测试系统装机量的上升，能够形成正循环，以公司的产品为例：一方面，当下游大部分晶圆制造和封装测试企业客户使用同一款测试机时，为保证集成电路量产质量的可控性，集成电路设计企业会优先使用；另一方面，为了更好地符合集成电路设计企业的精度要求，集成电路设计企业使用的测试机也会成为晶圆制造和封装测试企业的首选。半导体测试系统企业在整个产业上的协同能力需要一个持续积累的过程，对于新进入者而言，市场先入者已建立并稳定运营的产业生态链将构成其进入本行业的一大壁垒。（4）衡量半导体测试机技术先进性的关键指标衡量半导体测试机技术先进性的关键指标包括测试功能模块、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，具体介绍如下表所示：