巨頭壟斷,半導體測試設備國產化迫在眉睫

隨著國內晶圓代工、封測等環節逐步完成國產化以及全球貿易保護主義抬頭,保障上游材料、設備的穩定供應成了國內半導體制造廠商亟需解決的問題。因此扶持國內上游材料、設備廠商做大做強,也是國家大基金、半導體制造廠商等目前的首要目標。

檢測設備是芯片良率控制的關鍵

廣義上的半導體檢測設備,分為前道量測(又稱半導體量測設備)和後道測試(又稱半導體測試設備)。前道量檢測主要用於晶圓加工環節,目的是檢查每一步製造工藝後晶圓產品的加工參數是否達到設計的要求或者存在影響良率的缺陷,屬於物理性的檢測;半導體後道測試設備主要是用在晶圓加工之後、封裝測試環節內,目的是檢查芯片的性能是否符合要求,屬於電性能的檢測。

巨頭壟斷,半導體測試設備國產化迫在眉睫

作為物理性檢測的前道量檢測設備,注重過程工藝監控。根據功能的不同又分為兩種設備:一是量測類,二是缺陷檢測類。

(1)量測類設備:主要用來測量透明薄膜厚度、不透明薄膜厚度、膜應力、摻雜濃度、關鍵尺寸、套準精度等指標,對應的設備需求分別為橢偏儀、四探針、原子力顯微鏡、熱波系統、掃描電子顯微鏡和相干探測顯微鏡等。

(2)缺陷檢測類設備:主要用來檢測晶圓表面的缺陷,分為光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡。

作為電性能檢測的後道測試設備,注重產品質量監控。根據功能的不同又分為三種,一是測試機、二是分選機、三是探針臺。其中測試機根據測試產品不同,分為Soc測試機、存儲器測試機和其他測試機等。根據對象不同,後道測試又劃分為CP(晶圓)測試和FT(芯片)測試。

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全球超800億規模,寡頭壟斷格局

據統計,全球半導體檢測類設備市場規模超800億,其中前道量測設備市場規模406億元左右,後道測試設備399億元左右。

半導體檢測設備市場結構特徵包括(以下數據僅為我們粗略測算依據或假設,僅供參考)半導體設備佔整線投資的80%左右;半導體檢測設備佔半導體專用設備17%,其中前道量測設備佔比8.5%,後道測試設備佔比8.3%;前道量檢測設備中,其中測量設備佔34%,缺陷檢測設備佔比55%,過程控制軟件佔11%。

後道測試設備中,測試機佔63.1%,分選機佔17.4%,探針臺佔15.2%。在測試機中,Soc測試機佔68.5%,存儲器測試機佔20%,其他佔13%。

半導體檢測設備呈現寡頭壟斷格局。前道檢測設備領域,科磊、應用材料、日立合計佔比76%;在後道測試設備領域,愛德萬、泰瑞達兩家合計佔有81%的份額;在後道分選機設備領域,愛德萬、泰普達、愛普生合計佔有60%的份額;在後道探針臺設備領域,東京精密和東京電子合計佔有80%的份額。

半導體前道量測設備裡,除了薄膜測量設備、宏觀缺陷檢查設備的龍頭份額低於50%以外,其他細分設備領域的龍頭市場份額都在50%以上。由此推斷,薄膜測量設備、宏觀缺陷檢查設備可能是比較容易突破的兩種前道量測設備類型。

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測試設備國產化迫在眉睫

據瞭解,半導體中的檢測可分為前道檢測和後道測試兩大類,其中前道檢測更多偏向於外觀性/物理性檢測,主要使用光學檢測設備、各類inspection設備,前道過程控制檢測設備佔半導體設備比例約為11%;後道測試更多偏向於功能性/電性測試,主要使用ATE設備及探針臺和分選機,後道測試設備佔半導體設備比例約為8%。

與其他半導體設備一樣,目前,全球先進測試設備製造技術基本掌握在美國、日本等集成電路產業發達國家廠商手中。

目前,我國測試設備與國外廠商仍有較大技術差距。在後道測試領域,據行業人士表示,中高端的半導體測試設備基本由美日兩國來提供,這些廠商生產的設備在效率和穩定性方面比較好。國內較為領先的測試設備廠商目前都只能生產功率器件、模擬電路等中低端測試設備,主要用於分立器件、電源IC等產品。

顯然,在強勁的國內市場需求以及設備國產化的趨勢下,無論在前道還是後道,都必將有測試設備廠商脫穎而出,率先完成技術和市場的突破。

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