金年會(huì)官網(wǎng)平臺(tái)芯片保護(hù)神：檢測設(shè)備地圖！國產(chǎn)替代沖破寡頭壟斷 智東西內(nèi)參在半導(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、測試以確保產(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，檢測設(shè)備從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到整個(gè)半導(dǎo)體制造過程都具有無法替代的重要地位。2020 年我國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場為 176 億元，預(yù)計(jì)未來五年預(yù)計(jì)復(fù)合增長率為 14% ， 增速高于全球。

　　廣義上的檢測設(shè)備分為 前道量檢測和后道測試 設(shè)備。量檢測的對象是工藝過程中的晶圓，測試的對象是工藝完成后的芯片。前道量檢測設(shè)備 2020 年全球市場為 69 億美元，我國約 15 億美元。后道測試設(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。 后道測試設(shè)備 2020 年全球市場為 62 億美元，我國約 14 億美元。

　　本期的智能內(nèi)參，我們推薦天風(fēng)證券的報(bào)告《半導(dǎo)體檢測設(shè)備：從前道到后道》，從前道、后道兩大檢測板塊還原半導(dǎo)體檢測行業(yè)。

　　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，檢測設(shè)備從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到整個(gè)半導(dǎo)體制造過程都具有無法替代的重要地位。檢測設(shè)備可以幫助工程師發(fā)現(xiàn)、偵測并監(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。

　　檢測設(shè)備按照其功能和對應(yīng)的 產(chǎn)業(yè)鏈位置不同， 可以分為前道量檢測、后道測試兩大類，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、下游封測芯片的成品終測。無論是前道檢測還是后道測試，都是提升芯片良率及質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。

　　前道量檢測設(shè)備：前道量檢測對 象是工藝過程中的晶圓， 它是一種物理性、功能性的測試，用以檢測每一步工藝后產(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。

　　前道量檢測包含膜厚量測設(shè)備、OCD 關(guān)鍵尺寸量測、CD-SEM 關(guān)鍵尺寸量測、光刻校準(zhǔn)量測、圖形缺陷檢測設(shè)備等多種前道量檢測設(shè)備。由于晶圓制造工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，所需要的檢測設(shè)備種類較多， 因此也是所有半導(dǎo)體檢測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。前道量檢測設(shè)備供應(yīng)商目前有美國的科磊、應(yīng)用材料；日本的日立；國內(nèi)的精測電子、中科飛測、上海睿勵(lì)等。下游客戶為集成電路制造商，包含臺(tái)積電、中芯國際、長江存儲(chǔ)等。

　　后道測試設(shè)備：應(yīng)用于上游設(shè)計(jì)、下游封測環(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，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)備為測試機(jī)、探針臺(tái)、分選機(jī)，因?yàn)樽鳛闃悠窚y試所以通常并不會(huì)大量采購，但是會(huì)與下游封測深度聯(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、封測環(huán)節(jié)主要可以分為：晶圓測試（CP），針對加工完的晶圓，進(jìn)行電性測試，識(shí)別出能夠正常工作的芯片，主要設(shè)備為測試機(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試商；成品測試（FT），最后晶圓切割變成芯片后，針對芯片的性能進(jìn)行最終測試，主要設(shè)備為測試機(jī)和分選機(jī)；下游客戶為集成電路封裝測試商，包含日月光、通富、長電等。由于半導(dǎo)體終端應(yīng)用持續(xù)攀升，催生出全自動(dòng)及高性能的后道測試設(shè)備，加上集成電路產(chǎn)業(yè)與國際先進(jìn)水平的差距逐步縮小，封裝測試技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，后道測試設(shè)備迎來重要國產(chǎn)化機(jī)遇。后道測試設(shè)備供應(yīng)商目前有美國的泰瑞達(dá)、愛德萬；國內(nèi)的精測電子、華峰測控、長川科技等。

　　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。

　　Yole Developpement 數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，到 2023 年，超越摩爾市場年增長速度所以晶圓尺寸合計(jì)約 7400 萬片硅片，復(fù)合年增長率約為 3%。但僅考慮最流行的晶圓尺寸（12、8和 6晶圓），到 2023 年，預(yù)測將變?yōu)?6000 萬片，復(fù)合年均增長率約為 5%。對于半導(dǎo)體制造商來說，超越摩爾市場已成為半導(dǎo)體需求的重要來源，但這同時(shí)意味著 需要新的量檢測和測試方法，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萬億（ppt）的零件損失為測量標(biāo)準(zhǔn)，可見檢測設(shè)備的需求更甚。

　　如下圖可見，在汽車領(lǐng)域，由于缺陷導(dǎo)致故障而無法使用的產(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。

　　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，金年會(huì)官網(wǎng)登錄工藝步驟將近提升了 3 倍；結(jié)構(gòu)上來看包括 GAAFET、MRAM 等新一代的半導(dǎo)體工藝都是越來越復(fù)雜，在數(shù)千道制程中，每一道制程的檢測皆不能有差錯(cuò)，否則會(huì)顯著影響芯片的成敗。

　　集成電路產(chǎn)業(yè)是國民經(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，在保障國家安全等方面發(fā)揮著重要的作用，是衡量一個(gè)國家或地區(qū)現(xiàn)代化程度以及綜合國力的重要標(biāo)志。國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，國家為規(guī)范集成電路行業(yè)的競爭秩序，加強(qiáng)對集成電路相關(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)所得稅政策問題的通知》、《國務(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)造了有利的市場環(huán)境。

　　第三，國家指定了《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》、《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”國家科技創(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家科技重大專項(xiàng)，積極推進(jìn)各項(xiàng)政策的實(shí)施。國家政策的落地實(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。

　　中國集成電路行業(yè)增長迅速，半導(dǎo)體行業(yè)重心持續(xù)由國際向國內(nèi)轉(zhuǎn)移。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，但憑借著市場容量，中國已成為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)國。根據(jù) CSIA 數(shù)據(jù)，2018年國內(nèi)集成電路市場規(guī)模為 985 億美元，同比增長 18.53%，2010 年至 2018 年國內(nèi)集成電路市場復(fù)合增長率達(dá)到 21.10%，高于全球市場同期年復(fù)合增長率，中國已經(jīng)超過美國、歐洲和日本，成為全球最大的集成電路市場。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)能中心逐步向中國大陸轉(zhuǎn)移。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加快調(diào)整，中國集成電路的需求將持續(xù)增長。

　　3. 集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速 ，增速高于 GDP 增長， 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

　　如上圖 IC Insights 的調(diào)查數(shù)據(jù)可見，2020 年集成電路增長率為 8% ，遠(yuǎn)超 GDP 增長，同樣，2021 年預(yù)計(jì)集成電路增長率為超過 10% ，是 GDP 增長率的兩倍以上。

　　作為全球最大的集成電路市場，中國集成電路產(chǎn)業(yè)隨著 5G、電動(dòng)汽車等的快速發(fā)展持續(xù)增長，為半導(dǎo)體測試需求帶來增量空間。在國家重大科技專項(xiàng)的支持下，“十二五”期間中國集成電路產(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，對各類信息的采集形成了快速膨脹的數(shù)據(jù)處理需求，對海量數(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)用市場帶來巨量芯片增量需求，為半導(dǎo)體自動(dòng)化測試系統(tǒng)企業(yè)提供更大的市場空間；同時(shí)，第三代半導(dǎo)體 GaN 等半導(dǎo)體新技術(shù)的出現(xiàn)為國內(nèi)半導(dǎo)體自動(dòng)化測試系統(tǒng)企業(yè)帶來超車國際巨頭的新機(jī)遇。

　　近年來，集成電路測試行業(yè)發(fā)展迅速，根據(jù)中國半導(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，中國大陸的芯片設(shè)計(jì)公司迎來高速成長。IC 設(shè)計(jì)行業(yè) 2019 年的銷售額為 3,063.5億元，相比 2018 年增長了 21.60%。芯片設(shè)計(jì)公司的快速增長，使得芯片檢測設(shè)備的市場需求隨之增長。隨著國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和國產(chǎn)化加速，晶圓制造、芯片設(shè)計(jì)公司的測試服務(wù)需求越來越多，檢測設(shè)備相關(guān)企業(yè)將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

　　對芯片最顯著的改進(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程中。隨著芯片復(fù)雜度的提高，對驗(yàn)證測試的要求更加嚴(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)過程難度增加，由此驗(yàn)證測試變得更加必要。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（如初次樣片測試階段） 全面獲取芯片品質(zhì)鑒定的信息變得至關(guān)重要。

　　早期的檢測只是作為 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)、測試來確保產(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)體檢測從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到最終測試都不可或缺，貫穿整個(gè)半導(dǎo)體制造過程。半導(dǎo)體檢測包括設(shè)計(jì)驗(yàn)證、工藝控制檢測、晶圓測試(CP 測試)以及成品測試(FT 測試)。

　　按照電子系統(tǒng)故障檢測中的“十倍法則”，如果一個(gè)芯片中的故障沒有在芯片測試時(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。

　　根據(jù)智研咨詢和 Gartner,SEMI 數(shù)據(jù)整理，2020 年檢測設(shè)備全球市場規(guī)模約 131 億美元，如下圖可見。

　　隨著我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，檢測設(shè)備作為能夠提高制程控制良率、提高效率與降低計(jì)成本的重要檢測儀器，未來在半導(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年我國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場有望到達(dá) 400 億元。2020-2026 CAGR 為 為 14.7% ，增速高于全球。

　　目前，國際國內(nèi)市場中檢測設(shè)備被國外高度壟斷，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。

　　量檢測設(shè)備領(lǐng)域：量檢測設(shè)備行業(yè)具有極高的技術(shù)、資金壁壘，對業(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%。國內(nèi)設(shè)備廠商由于起步晚基礎(chǔ)薄，始終在努力追趕，國產(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)分市場較多；其中，膜厚量測技術(shù)門檻較低，集中度相對分散，為國內(nèi)廠商進(jìn)入檢測設(shè)備的突破口。

　　測試設(shè)備領(lǐng)域：測試種類繁多，客戶需求多樣化，因此測試設(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，包括外觀尺寸測試、視覺測試等。雖然相比于光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等前道設(shè)備，測試設(shè)備的制造相對容易一些，但是也存在較高的推廣難度。目前全球設(shè)備市場份額主要被美、日等發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)廠商所占據(jù)，半導(dǎo)體測試設(shè)備行業(yè)已經(jīng)形成了泰瑞達(dá)、愛德萬兩家壟斷的局面。國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商想要提高市場份額依然面臨極大挑戰(zhàn)。

　　進(jìn)口替代需求迫切，測試設(shè)備的國產(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，國產(chǎn)測試設(shè)備將得到更多的試用機(jī)會(huì)，在中低端模擬測試機(jī)和分選機(jī)領(lǐng)域，國產(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，上升至國家戰(zhàn)略，進(jìn)口替代是國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備公司面臨的重大機(jī)遇。2018 年以來，國產(chǎn)半導(dǎo)體測試設(shè)備向中國大陸市場拓展，國產(chǎn)替代進(jìn)程明顯提速。

　　前道量檢測運(yùn)用于晶圓的加工制造過程，它是物理性、功能性的，用以檢測每一步工藝后產(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。

　　前道量檢測包含膜厚量測設(shè)備、OCD 關(guān)鍵尺寸量測、CD-SEM 關(guān)鍵尺寸量測、光刻校準(zhǔn)量測、圖形缺陷檢測設(shè)備等多種前道量檢測設(shè)備。由于晶圓制造工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，所需要的檢測設(shè)備種類較多， 因此也是所有半導(dǎo)體檢測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。前道量檢測設(shè)備供應(yīng)商目前有美國的科磊、應(yīng)用材料；日本的日立；國內(nèi)的精測電子、中科飛測、上海睿勵(lì)等。下游客戶為集成電路制造商，包含臺(tái)積電、中芯國際、長江存儲(chǔ)等。

　　前道量檢測根據(jù)檢測目的可以細(xì)分為量測（Metrology）和檢測（Inspection）。 量測主要是對薄膜厚度、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)行測量，以確保其符合參數(shù)設(shè)計(jì)要求；而缺陷檢測主要用于識(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、晶圓圖案缺陷等問題。

　　量測和缺陷檢測對于半導(dǎo)體制造過程非常重要。半導(dǎo)體晶圓的整體制造過程有 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)體制造過程的物理量測和缺陷檢測是其中的關(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)上來看包括 GAAFET、MRAM等新一代的半導(dǎo)體工藝都是越來越復(fù)雜；雖然相較于制造設(shè)備，量測設(shè)備的技術(shù)門檻較低，但是在數(shù)千道制程中，每一道制程的檢測皆不能有差錯(cuò)，否則會(huì)顯著影響芯片的成敗。

　　量測（Metrology ）：量測（Metrology）不僅指測量行為本身，而且指通過考慮誤差和準(zhǔn)確性而進(jìn)行的測量，以及測量設(shè)備的性能和機(jī)制。如果測量結(jié)果不在給定的規(guī)格范圍內(nèi)，則制造設(shè)備無法按設(shè)計(jì)繼續(xù)運(yùn)行。

　　檢測（Inspection ）查找缺陷的位置坐標(biāo)：檢測可以檢測缺陷并指定其位置涉。主要用于使用檢查設(shè)備來檢查是否出現(xiàn)異質(zhì)量情況，如檢測晶圓中存在灰塵或者顆粒污染等缺陷的過程。具體來說，它旨在查找缺陷的位置坐標(biāo)（X，Y）。

　　按照應(yīng)用范疇分類，量檢測可以主要分為七大類：關(guān)鍵尺寸量測、薄膜厚度量測、套刻對準(zhǔn)量測、光罩/掩膜檢測、無圖形晶圓檢測、圖形化晶圓檢測、缺陷復(fù)查檢測等。

　　關(guān)鍵尺寸量測-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)鍵尺寸越來越小，容錯(cuò)率也越小，因此必須要盡可能的量測所有產(chǎn)品的線寬，可見關(guān)鍵尺寸的量測重要性越發(fā)關(guān)鍵。

　　薄膜厚度量測： 厚度、反射率、密度量測 ， 鑒定和監(jiān)控不同薄膜層。薄膜厚度量測（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。

　　套刻對準(zhǔn)量測：高階矯正光刻機(jī)、掩模和硅片位置誤差，提高覆蓋精度。套刻對準(zhǔn)測量應(yīng)用在光刻工藝后，主要是用于量測光刻機(jī)、掩模版和硅片的對準(zhǔn)能力。量測系統(tǒng)檢查覆蓋物的準(zhǔn)確性（疊加工具）測量用于檢查傳輸?shù)骄A上的第一層和第二層圖案的射覆蓋精度。

　　光罩/ 掩模檢測 ： 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)?？梢哉f，光罩/ 掩膜檢測遠(yuǎn)比其他應(yīng)用，例如無圖案或圖案晶圓檢測重要。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?；蜓谀＃┦菍?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、量測和數(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)利用集成掩模探測系統(tǒng)對掩模版進(jìn)行檢測，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。掩模檢測系統(tǒng)工作原理可見下圖：

　　Fab 中對掩模缺陷的檢測分為在線和離線兩種。在線檢測是指每次曝光之前和之后對掩模板表面檢測。這通常是依靠光刻機(jī)中內(nèi)置的檢測單元來完成的。最常見的是集成在 ASML系列光刻機(jī)上的掩模檢測系統(tǒng)。IRISTM 對即將被使用的掩?；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。

　　離線檢測是指定期地把掩模從系統(tǒng)中調(diào)出來做缺陷檢測。檢測的時(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)來決定是否做檢測。半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商提供專用設(shè)備來做這種檢測。離線檢測的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，有些檢測設(shè)備還能對檢測出來的缺陷做簡單處理。

　　EUV 光罩/掩模檢測：波長更短，檢測靈敏度更高。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）的波長較 DUV 更短，產(chǎn)品缺陷檢測靈敏度更高。

　　EUV 掩模版的檢測原理為：電磁波輻射到細(xì)小缺陷顆粒上被散射形成暗場，這樣可以實(shí)現(xiàn)缺陷的檢測，系統(tǒng)采用 364nm 的工作波長，對于基地大小為 88nm 的缺陷，檢測可行度為97%。

　　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)積電之間在爭奪超微加工工藝所需設(shè)備的安全方面的競爭也越來越激烈。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尤其旺盛，在這個(gè)領(lǐng)域，日本的 Lasertec Corp.是全球唯一的測試機(jī)制造商，Lasertec 公司持有全球市場 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 的波長較 DUV 更短，產(chǎn)品缺陷檢測靈敏度更高。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)營企劃室室長三澤祐太朗指出，“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 光源的檢測設(shè)備的需求有望進(jìn)一步增長。

　　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，增長了超過兩倍。隨著之后 5nm 制程的不斷推進(jìn)，Lasertec 未來的盈利增長空間廣闊。

　　無圖形晶圓檢測 ：檢出裸晶圓顆粒及缺陷，奠定圖形化檢測基礎(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處理下一層。按照這種方式來重復(fù)處理晶圓，由此生成多層電路。

　　無圖形化檢測指在開始生產(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)證的檢測的檢測過程。

　　無圖形晶圓檢測系統(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)檢測系統(tǒng)檢查晶圓和掩模板有無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。

　　用于無圖形晶圓缺陷檢測的基本原理相對簡單。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。 可直接檢測散射光（暗場照明）或反射光束（亮場照明）中強(qiáng)度的損失。

　　由于沒有圖案，因此無需圖像比較即可直接檢測缺陷。當(dāng)激光束投射到旋轉(zhuǎn)晶圓的粒子/缺陷上時(shí)，光線將被探測器散射和探測。因此，檢測到粒子/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。

　　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題而導(dǎo)致的晶圓表面狀況的信息。

　　圖形化晶圓檢測 ： 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)檢測可采用明場照明、暗場照明，或兩者的組合進(jìn)行缺陷檢測。此外，電子束 （EB） 成像也用于缺陷檢測，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。模紋晶圓檢測系統(tǒng)將晶圓上的測試芯片圖像與相鄰芯片（或已知無缺陷的金模片）的圖像進(jìn)行比較。缺陷的位置會(huì)生成缺陷圖，類似于為無圖案晶圓生成的圖。與無圖案晶圓的檢查一樣，圖形化晶圓檢測需要精確且可重復(fù)的運(yùn)動(dòng)控制，測試系統(tǒng)的晶圓級(jí)和光學(xué)元件同時(shí)移動(dòng)。

　　缺陷復(fù)查檢測：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 (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)缺陷檢測設(shè)備的解析度已無法滿足大規(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)體晶圓缺陷檢測系統(tǒng)檢測到的缺陷放大為高放大倍率圖像，以便對該圖像進(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)線的檢測系統(tǒng)一起使用。

　　在缺陷檢測系統(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）而檢測缺陷。與缺陷檢測系統(tǒng)類似的缺陷復(fù)查設(shè)備通過與相鄰模具的電路模式進(jìn)行比較來檢測缺陷，并獲得缺陷的正確位置。然后將缺陷移動(dòng)到視場的中心，并拍攝放大的照片。

　　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。

　　在前道工藝中，有很多類型的 檢測系統(tǒng)，其中包括電子束檢測系統(tǒng)、光學(xué)明場檢測系統(tǒng)和光學(xué)暗場檢測系統(tǒng)。 一般來說， 光學(xué) 明場檢測系統(tǒng)用于詳細(xì)檢查模式缺陷。 光學(xué) 暗場檢測系統(tǒng)可以高速檢測，用于大量晶圓的缺陷檢測。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。暗場直接檢測散射光，明場照明反射光束中強(qiáng)度的損失。電子束檢測可提供材料對比度，其動(dòng)態(tài)分辨率范圍比光學(xué)檢測系統(tǒng)大得多。

　　光學(xué)檢測、電子束檢測兩者在制程工藝的檢測中應(yīng)用互補(bǔ)。光學(xué)的特點(diǎn)在于快速與完整，通常可以全天候進(jìn)行檢測，在需要實(shí)時(shí)檢測以及離工藝機(jī)臺(tái)較近甚至直接與工藝機(jī)臺(tái)集成的應(yīng)用場景下就會(huì)使用光學(xué)檢測，通過光的反射、衍射光譜進(jìn)行測量，具備檢測速度快、成本低、范圍廣的優(yōu)點(diǎn)；但是傳統(tǒng)光學(xué)的波長是奈米等級(jí)，無法做非常精細(xì)的檢測，所以會(huì)再使用電子束做更精細(xì)的檢測。電子束波長是皮米等級(jí)，可以高分辨率的采集圖像進(jìn)行分類與分析。對于工藝的將測必須要精確評(píng)估，如果未檢測到制程偏移和潛在良率問題，會(huì)使得生產(chǎn)的產(chǎn)品無法使用，因此需要多項(xiàng)檢測設(shè)備進(jìn)行多方位的檢測。

　　無圖形晶圓檢測 ：通常，暗場檢測是無圖形晶圓檢測的首選，因?yàn)榭梢赃_(dá)到高柵格速度，可實(shí)現(xiàn)高晶圓吞吐量。 圖形化晶圓檢測是一個(gè)慢得多的過程。它使用明場和/ 或暗場成像，具體取決于應(yīng)用。

　　電子束 （EB ） 成像也用于缺陷檢測，尤其是在光學(xué)成像效果較低的較小幾何形狀中。電子束檢測可提供材料對比度， 其動(dòng)態(tài)分辨率范圍比光學(xué)檢測系統(tǒng)大得多。然而，電子束應(yīng)用受測量速度緩慢限制，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)的缺陷檢測應(yīng)用，并且正在開發(fā)具有最多 100 列或測量通道的多電子束工具。

　　在電子束檢測系統(tǒng)中，電子束被照射到晶圓表面，并檢測出發(fā)射的二次電子和背散射電子。此外，電子束檢測系統(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比度（電壓對比度）進(jìn)行檢測。如果檢測到高縱橫比接觸孔底部的電導(dǎo)率，可以檢測到超薄厚度的 SiO2 殘留物。

　　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，晶圓檢測系統(tǒng)可以通過比較相鄰芯片（也稱為 DIE）的圖案圖像獲取差異來檢測缺陷。

　　如下圖：晶片上的圖案被電子束或光沿管芯陣列捕獲。通過比較下圖中的圖像（1）圖像（2）來檢測缺陷。如果沒有缺陷，則通過數(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)。

　　2020 年前道量檢測設(shè)備全球市場規(guī)模約 69 億美元。細(xì)項(xiàng)設(shè)備拆分來看， 排在前列的設(shè)備為圖形化檢測占 32% 、掩模版量測占 15% 、膜厚檢測占 12% 、 關(guān)鍵尺寸量測占 10%。

　　細(xì)分賽道市場可見下圖， 其中，膜厚量測技術(shù)門檻相對較低，集中度相對分散，KLA 占比35% 、Nanometrics 占比 23% 、Nova 占比 16%。

　　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，總部位于美國硅谷。自 1976 年成立以來，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、量測、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、量測、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設(shè)備為半導(dǎo)體工藝控制帶來的曙光，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題。PWG5 量測系統(tǒng)具備前所未有的分辨率，能測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 無圖案晶圓缺陷檢測系統(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。

　　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 檢測設(shè)備產(chǎn)品包括：SEMVISION? G7 缺陷分析系統(tǒng)：具備對晶圓斜邊和側(cè)邊的獨(dú)特成像能力；Aera4 掩膜檢測系統(tǒng)是采用 193nm 工作波長的第四代檢測工具，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 電子束檢測系統(tǒng)： 業(yè)界第一款能夠達(dá)到 1nm 分辨率的電子束檢測設(shè)備，能夠檢測到以往 EBI（電子束檢查）技術(shù)無法識(shí)別的缺陷；VERITYSEM? 5I 測量系統(tǒng)： 具備獨(dú)一無二的內(nèi)嵌三維功能，可對 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)模的測量以及諸如柵極和鰭高度的FinFET測量的超越傳統(tǒng)測量方法。

　　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，以及長達(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)在全球市場的進(jìn)一步發(fā)展。

　　主要檢測設(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 測量裝置 CG6300（HITACHI CD-SEM）：通過電子光學(xué)系統(tǒng)的全新設(shè)計(jì)提高了解析度，并進(jìn)一步提高了測量可重復(fù)性和圖像畫質(zhì)；高速缺陷觀測設(shè)備 CR6300(Defect Review SEM)：運(yùn)用 ADR 和高精度 ADC 來為提高良率做貢獻(xiàn)的 Inline 缺陷觀測 SEM。

　　Onto Innovation 由 Nanometrics 和 Rudolph Technologies 合并而成，通過整合兩家半導(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)鏈尤其是檢測系統(tǒng)的覆蓋面更廣。Onto Innovation 是美國第四大晶圓生產(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，從無圖案化晶圓質(zhì)量、前道工藝量測和宏觀缺陷檢測，再到先進(jìn)封裝光刻和后段檢測，以及企業(yè)級(jí)軟件解決方案。

　　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。全球并無其他設(shè)備供應(yīng)商擁有類似的全面產(chǎn)品組合及對裝嵌及 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。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)體和太陽能市場開發(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 前道量檢測設(shè)備應(yīng)用于 MEMS 圖像傳感器封測流程中，下圖為 ASMPT 圖像傳感器的封測應(yīng)用流程，其中包括了光學(xué)檢測設(shè)備：

　　膜厚量測技術(shù)門檻相對較低，集中度相對分散 ，為中國公司打開細(xì)分賽道突破口。主要中國廠商見下：

　　1）上海精測：上海精測成立于 2018 年，核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)來自國內(nèi)外豐富產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷人才，通過自主研發(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)用的膜厚量測以及光學(xué)關(guān)鍵尺寸量測系統(tǒng)，在產(chǎn)品推向市場后，先后于 2020 年 1 月中標(biāo)長江存儲(chǔ) 3臺(tái)集成式膜厚光學(xué)關(guān)鍵尺寸量測儀，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，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)品受到國內(nèi)重點(diǎn)客戶認(rèn)可。

　　先進(jìn)檢測設(shè)備：國內(nèi)首臺(tái)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半導(dǎo)體前道檢測設(shè)備。不僅是 2021 年 1 月中標(biāo)的量測設(shè)備，上海精測在缺陷檢測設(shè)備中也有突破。2020 年 12月上海精測半導(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程，可對光學(xué)缺陷檢測設(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。

　　2) 中科飛測：深圳中科飛測科技有限公司（以下稱“公司”） 是以海外留學(xué)歸國的研發(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)智能檢測裝備的高科技創(chuàng)新企業(yè)，檢測技術(shù)在行業(yè)處于國際前沿地位，檢測設(shè)備在市場實(shí)現(xiàn)設(shè)備的國產(chǎn)化。2016 年公司被認(rèn)定為深圳市高新技術(shù)企業(yè)，并成為中國集成電路測試儀器與裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟理事單位。

　　目前，深圳中科飛測科技有限公司是 國內(nèi)唯一一家自主研發(fā)集成電路和先進(jìn)封裝檢測設(shè)備和光學(xué)三維尺度量測模塊及整體設(shè)備的企業(yè)。公司以市場、研發(fā)和服務(wù)為戰(zhàn)略核心，以對智能制造細(xì)分市場需求的深度了解和卓越的自主研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)為核心競爭力，是引領(lǐng)行業(yè)的先進(jìn)封裝檢測設(shè)備和光學(xué)量測設(shè)備的供應(yīng)商。

　　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)中的工藝檢測設(shè)備。公司的產(chǎn)品填補(bǔ)國家重大產(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。

　　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)備和測量設(shè)備。

　　2019 年賽騰股份公告，公司擬以現(xiàn)金方式購買 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)收購價(jià)款 270,105.99 萬日元（約合人民幣 16,395 萬元）。并對 Optima 株式會(huì)社進(jìn)行增資,增資金額 120,000 萬日元（約合人民幣 7,284 萬元）,總計(jì)投資金額 390,105.99 萬日元（折合人民幣約 23,679 萬元）。

　　半導(dǎo)體后道測試設(shè)備主要是用在晶圓加工之后、封裝測試環(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。如下圖可見晶圓檢測和成品測試為晶圓制造和封裝測試的最終步驟：

　　晶圓檢測環(huán)節(jié)：晶圓檢測是指在晶圓完成后進(jìn)行封裝前，通過探針臺(tái)和測試機(jī)的配合使用，對晶圓上的裸芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)測試。探針臺(tái)將晶圓逐片自動(dòng)傳送至測試位置，芯片的 Pad 點(diǎn)通過探針、專用連接線與測試機(jī)的功能模塊進(jìn)行連接，測試機(jī)對芯片施加輸入信號(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。測試結(jié)果通過通信接口傳送給探針臺(tái)，探針臺(tái)據(jù)此對芯片進(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，盡可能地把無效芯片篩選出來以節(jié)約封裝費(fèi)用。

　　成品測試環(huán)節(jié)：成品測試是指芯片完成封裝后，通過分選機(jī)和測試機(jī)的配合使用，對封裝完成后的芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)測試。分選機(jī)將被測芯片逐個(gè)自動(dòng)傳送至測試工位，被測芯片的引腳通過測試工位上的基座、專用連接線與測試機(jī)的功能模塊進(jìn)行連接，測試機(jī)對芯片施加輸入信號(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。測試結(jié)果通過通信接口傳送給分選機(jī)，分選機(jī)據(jù)此對被測芯片進(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 年中國大陸多家晶圓廠陸續(xù)投建及量產(chǎn)，國內(nèi)封測廠陸續(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)國內(nèi)半導(dǎo)體測試設(shè)備市場高速增長。

　　主要測試設(shè)備簡介：測試機(jī)（ATE）、探針臺(tái)(Prober)、分選機(jī)（Handler）。半導(dǎo)體測試處于晶圓制造、封裝測試這兩個(gè)工序里，核心設(shè)備涵蓋了測試機(jī)、分選機(jī)、探針臺(tái) 3 種，都是通過計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行測試檢驗(yàn)的自動(dòng)化設(shè)備。 其中，測試機(jī)負(fù)責(zé)檢測性能，后兩者主要檢測連接性；探針臺(tái)與測試機(jī)配合于晶圓制造工序，分選機(jī)與測試機(jī)配合在封裝測試工序。

　　測試機(jī)（ATE ）是檢測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試機(jī)的功能模塊連接起來的專用設(shè)備 ，與測試機(jī)共同實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)化測試。

　　2020 年后道測試設(shè)備市場規(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)體后道測試設(shè)備市場規(guī)模為 37 億、47 億、56 億美元，年復(fù)合增長率為 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。后道量測設(shè)備中測試機(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%。測試機(jī)占比大的原因：在設(shè)計(jì)驗(yàn)證和成品測試環(huán)節(jié)，測試機(jī)需要和分選機(jī)配合使用；在晶圓檢測環(huán)節(jié)，測試機(jī)需要和探針臺(tái)配合使用。

　　測試機(jī)（ATE）：半導(dǎo)體測試機(jī)又稱半導(dǎo)體自動(dòng)化測試機(jī)，與半導(dǎo)體自動(dòng)化測試系統(tǒng)同義。兩者由于翻譯的原因，以往將 Tester 翻譯為測試機(jī)，諸多行業(yè)報(bào)告沿用這個(gè)說法，但現(xiàn)在越來越多的企業(yè)將該等產(chǎn)品稱之為 ATE system，測試系統(tǒng)的說法開始流行，整體上無論是被稱為 Tester還是 ATE system，皆為軟硬件一體。半導(dǎo)體測試機(jī)測試半導(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）、功能測試等。集成電路測試貫穿了集成電路設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程的核心環(huán)節(jié)，具體如下：

　　第二、生產(chǎn)流程包括晶圓制造和封裝測試，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（CP, Circuit Probing ）和成品測試（FT, Final Test） ），通過分析測試數(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)、封測工藝，以提高良率及產(chǎn)品質(zhì)量。

　　無論哪個(gè)環(huán)節(jié)，要測試芯片的各項(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試機(jī)的功能模塊連接起來，二是通過測試機(jī)對芯片施加輸入信號(hào)，并檢測輸出信號(hào)，判斷芯片功能和性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　后道測試設(shè)備三大寡頭壟斷，日本 Advantest、美國 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；Teradyne 則是在應(yīng)用占比第二大的存儲(chǔ)領(lǐng)域具備優(yōu)勢。目前模擬、功率領(lǐng)域國產(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，也是國內(nèi)后道測試設(shè)備廠商急需突破的領(lǐng)域。

　　泰瑞達(dá)目前是 全球最大的半導(dǎo)體測試設(shè)備公司，總部位于美國馬薩諸塞州，于 1960 年成立，目前員工人數(shù)超過 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)體測試系統(tǒng)、國防/航空存儲(chǔ)測試系統(tǒng)、無線測試系統(tǒng)以及協(xié)作機(jī)器人業(yè)務(wù)，其中半導(dǎo)體測試系統(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)先后收購了 Zehnetel、Magatest 等多家公司，快速地?cái)U(kuò)展了自己的半導(dǎo)體測試設(shè)備業(yè)務(wù)，成為 SoC 類測試、數(shù)字\模擬信號(hào)類和電路板測試設(shè)備等細(xì)分領(lǐng)域的市場領(lǐng)導(dǎo)者。

　　2008 年，泰瑞達(dá)收購了服務(wù)于閃存測試市場的 Nextest 和模擬測試市場的領(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)營業(yè)收入為 21.01 億美元（約合人民幣 144.18 億元），凈利潤為 4.52 億美元（約合人民幣 31.01億元）。

　　愛德萬是存儲(chǔ)器測試龍頭企業(yè)，總部位于日本東京，于 1946 年創(chuàng)立，1972 年進(jìn)入半導(dǎo)體測試系統(tǒng)行業(yè)，目前員工人數(shù)超過 4,500 人。業(yè)務(wù)涵蓋 SoC 測試系統(tǒng)、存儲(chǔ)器測試系統(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，愛德萬應(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 測試系統(tǒng)，正式進(jìn)軍半導(dǎo)體測試設(shè)備領(lǐng)域。80 年代，憑借對全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需求變化敏銳的嗅覺，愛德萬于 1976 年推出了全球首臺(tái) DRAM 測試機(jī) T310/31，并在存儲(chǔ)器測試機(jī)領(lǐng)域長期占據(jù)優(yōu)勢地位。2011 年，愛德萬成功收購 惠瑞杰（Verigy）開始進(jìn)軍 SoC 測試市場。在 SoC 測試設(shè)備市場，其市場占有 率僅次于泰瑞達(dá)，位居全球第二。六十多年來，愛德萬測試已成為全球最大的集 成電路自動(dòng)測試設(shè)備供應(yīng)商之一。 2019 財(cái)年（截至 2019 年 3 月 31 日），愛德萬營業(yè)收入為 2,824.56 億日元（約 合人民幣 171.08 億元），凈利潤為 569.93 億日元（約合人民幣 34.52 億元）。

　　科休半導(dǎo)體是全球測試分選機(jī)、半導(dǎo)體測試系統(tǒng)領(lǐng)先企業(yè)，總部位于美國特拉華州，于1947 年成立，目前員工人數(shù)超過 3,500 人，主要業(yè)務(wù)包括半導(dǎo)體分選機(jī)、裸板 PCB 測試系統(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)體收購了國際知名的半導(dǎo)體測試設(shè)備廠商 Xcerra，成功進(jìn)入半導(dǎo)體測試系統(tǒng)領(lǐng)域。

　　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。全球并無其他設(shè)備供應(yīng)商擁有類似的全面產(chǎn)品組合及對裝嵌及 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。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)體和太陽能市場開發(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試，一站式測試及分類等測試設(shè)備。

　　全球測試機(jī)主要細(xì)分領(lǐng)域占比：細(xì)分領(lǐng)域中 SOC 測試機(jī)，泰瑞達(dá)占比 51% ，愛德萬占比 35.5% ，科休占比 4.7% 。存儲(chǔ)器測試機(jī)愛德萬占比 60% ， 泰瑞達(dá)占比 25% 。

　　全球半導(dǎo)體測試機(jī)市場呈現(xiàn)高集中度的特點(diǎn)，2017 年市場占有率最高的前兩家企業(yè)合計(jì)市場份額達(dá)近九成。在國內(nèi)市場，以華峰測控為代表的少數(shù)國產(chǎn)測試設(shè)備廠商已進(jìn)入國內(nèi)外封測龍頭企業(yè)的供應(yīng)商體系，正通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新逐漸實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。

　　國內(nèi)外測試設(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)品為測試機(jī)，愛德萬（Advantest）主要產(chǎn)品為測試機(jī)和分選機(jī)，科利登（Xcerra）主要產(chǎn)品為測試機(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)品為測試機(jī)，上海中藝主要產(chǎn)品為分選機(jī)。

　　我國少數(shù)國產(chǎn)測試設(shè)備廠商已進(jìn)入國內(nèi)外封測龍頭企業(yè)的供應(yīng)商體系，正通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新逐漸實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。從測試機(jī)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，2018 年中國集成電路測試機(jī)中存儲(chǔ)器測試機(jī)和 SoC 測試機(jī)所占份額位居前兩位，分別為 43.8%和 23.5%；數(shù)字測試機(jī)、模擬測試機(jī)、分立器件測試機(jī)緊隨其后，分別為 12.7%、12.0%以及 6.8%，RF 測試機(jī)為 0.9%。

　　1) 武漢精鴻：由上圖可見目前存儲(chǔ)器測試設(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)器測試設(shè)備是制約我國存儲(chǔ)器制造業(yè)快速發(fā)展的“卡脖子”難題。存儲(chǔ)器測試設(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)器芯片測試設(shè)備的廠商。目前武漢精鴻已經(jīng)在存儲(chǔ)測試設(shè)備領(lǐng)域的各個(gè)方面展開布局。武漢精鴻在 BI測試、CP/FT 測試已經(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數(shù)方面已經(jīng)取得一定成果，比如最新開發(fā)的 CP 測試設(shè)備，相關(guān)指標(biāo)已經(jīng)超過對標(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)，爭取在該領(lǐng)域有所突破。

　　2) 長川科技：長川科技成立于 2008 年，總部位于中國杭州市，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集成電路專用測試技術(shù)水平、積極推動(dòng)集成電路裝備業(yè)升級(jí)的國家高新技術(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）。長川科技的主要產(chǎn)品包括測試機(jī)、分選機(jī)及自動(dòng)化生產(chǎn)線 月，長川科技公告計(jì)劃收購新加坡集成電路封裝測試設(shè)備制造公司 STI，系長新投資持有的核心資產(chǎn)。截至 2019 年 7 月 31 日，長川科技已經(jīng)取得長新投資 100%股權(quán)，相關(guān)工商變更登記手續(xù)已經(jīng)辦理完畢。

　　3)華峰測控：北京華峰測控公司主營業(yè)務(wù)為半導(dǎo)體自動(dòng)化測試系統(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)類集成電路的測試，產(chǎn)品銷售區(qū)域覆蓋中國大陸、中國臺(tái)灣、美國、歐洲、日本、韓國等全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)。自成立以來，公司始終專注于半導(dǎo)體自動(dòng)化測試系統(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)化測試系統(tǒng)的進(jìn)口替代。目前，公司已成長為國內(nèi)最大的半導(dǎo)體測試系統(tǒng)本土供應(yīng)商，也是為數(shù)不多進(jìn)入國際封測市場供應(yīng)商體系的中國半導(dǎo)體設(shè)備廠商。

　　華峰測控主要設(shè)備華峰測控，長川科技關(guān)鍵測試設(shè)備技術(shù)指標(biāo)對比，國內(nèi)公司有望達(dá)到國際一流水平，下圖中達(dá)到或超過世界一流公司的已打星表示。

　　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)。

　　國際企業(yè)占主導(dǎo)，國內(nèi)企業(yè)在突破。從全球市場看，半導(dǎo)體探針臺(tái)設(shè)備行業(yè)集中度較高，目前主要由國外廠商主導(dǎo)，行業(yè)呈現(xiàn)較高壟斷的競爭格局。 東京精密(Accretech) 、東京電子(Tokyo Electron) 兩家公司占據(jù)全球約七成的市場份額。其次為 中國 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份額，特別是在 LED 探針臺(tái)領(lǐng)域具有優(yōu)勢。

　　2019 年 全球 及我國 探針臺(tái)市場 TOP 企業(yè)格局 （%）從國內(nèi)市場看，東京精密(Accretech)市場占比最高；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%。而中國本土企業(yè)中，深圳矽電是國內(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，并且在大陸市場的基礎(chǔ)上，開始拓展中國臺(tái)灣地區(qū)市場。

　　此外，國內(nèi)長川科技、中國電子科技集團(tuán) 45 所、西 700 廠等廠商值得關(guān)注。長川科技的主要產(chǎn)品為測試機(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內(nèi)市場的主流機(jī)型，市場占有率高達(dá) 67%，近年來依托原有技術(shù)積淀發(fā)展較快，探針臺(tái)產(chǎn)品包括手動(dòng)探針測試臺(tái)和自動(dòng)探針測試臺(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)。

　　長期來看，國內(nèi)的半導(dǎo)體整體產(chǎn)業(yè)及半導(dǎo)體制造業(yè)增長穩(wěn)定，帶動(dòng)封測需求。隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大規(guī)模成長，以及對數(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)致對半導(dǎo)體的需求日漸增長，刺激半導(dǎo)體封測技術(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。對于仰仗半導(dǎo)體封測業(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，封測需求持續(xù)成長，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需求持續(xù)增長。

　　晶圓尺寸持續(xù)增大，從 6”到 8”再到目前的 12，而對應(yīng)的探針臺(tái)也從手動(dòng)向半自動(dòng)和全自動(dòng)發(fā)展。在此過程中，涉及到晶圓尺寸、精度、分辨率以及測試原理等變化，未來的探針臺(tái)將沿著以下幾個(gè)方向改進(jìn)。

　　(1)測試品種多。早期的探針臺(tái)主要針對一些分立器件進(jìn)行測試，測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，對測試效率和穩(wěn)定性提出很高的要求。其產(chǎn)品測試已經(jīng)擴(kuò)展到 SOC、霍爾元件等領(lǐng)域，因此，大直徑晶圓片測試、全自動(dòng)晶圓測試以及高性能晶圓片測試是未來的發(fā)展方向。

　　(2)微變形接觸技術(shù)。Mirco Touch 微接觸技術(shù)，它減少了測試易碎器件或者 pad 處于活動(dòng)電測區(qū)域下的接觸破壞，實(shí)現(xiàn)了對于垂直升降系統(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)也提高了測試過程中探針的精準(zhǔn)度，保證了良品率。因此，未來的探針臺(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，接觸式測試將會(huì)因?yàn)楦叩牧悸?、更短的測試時(shí)間以及更低的產(chǎn)品成本等潛在優(yōu)勢越來越受到青睞。這種測試方法中，每個(gè)裸片內(nèi)含集成天線，TESTER 通過電磁波與其通信，可以消除在標(biāo)準(zhǔn)測試過程中偶然發(fā)生的測試盤被損時(shí)間，減低缺陷率。

　　目前，我國的半導(dǎo)體行業(yè)的國產(chǎn)化率仍然比較低，設(shè)備領(lǐng)域尤其明顯，探針臺(tái)市場領(lǐng)域，國產(chǎn)設(shè)備的在國內(nèi)市場的份額不超過 20%，亟需發(fā)展和提高。隨著以深圳矽電、長川科技、中電科 45 所為代表的國內(nèi)產(chǎn)設(shè)備企業(yè)飛速發(fā)展，預(yù)計(jì)未來國產(chǎn)探針臺(tái)在國內(nèi)市場的占比將越來越高。國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的逐步崛起，將給上游設(shè)備龍頭公司帶來較大的成長空間。

　　分選機(jī)（Handler ）：封裝測試環(huán)節(jié)的核心設(shè)備為測試機(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)品的測試接觸、揀選和傳送等。分選機(jī)把待測芯片逐個(gè)自動(dòng)傳送至測試工位，芯片引腳通過測試工位上的金手指、專用連接線與測試機(jī)的功能模塊進(jìn)行連接，測試機(jī)對芯片施加輸入信號(hào)并采集輸出信號(hào)，完成封裝測試。測試結(jié)果通過通信接口傳送給分選機(jī)，分選機(jī)據(jù)此對被測試集成電路進(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，以滿足對不同封裝尺寸和外形的需求。

　　全球分選機(jī)市場主要企業(yè)及占比（%）上圖可見，分選機(jī)市場中 Advantest 和 Cohu 占了一半的市場份額，其余的一般有其他廠商分散占據(jù)，可以說格局相對分散，國內(nèi)有望加速取得市場話語權(quán)。

　　1 ） 長川科技：長川科技生產(chǎn)的集成電路測試機(jī)和分選機(jī)產(chǎn)品已獲得長電科技、通富微電、士蘭微、華潤微電子、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。

　　，半導(dǎo)體檢測貫穿于集成電路制造工藝流程的始終，在半導(dǎo)體制造過程具有無法替代的重要地位。但是，現(xiàn)階段前、后道檢測設(shè)備的研發(fā)具有很高的技術(shù)和資金壁壘，該市場同光刻、刻蝕一樣，也呈現(xiàn)出國外巨頭高度壟斷的狀況。但是，隨著我國集成電路產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，在檢測設(shè)備的細(xì)分領(lǐng)域，比如說在探針臺(tái)和分選機(jī)方面，有望實(shí)現(xiàn)突破。