半導體檢測設備市場蛋糕越來越大,但中國測試設備如何能吃到?

集成電路作為半導體產業的核心,市場份額達83%,由於其技術複雜性,產業結構高度專業化。隨著產業規模的迅速擴張,產業競爭加劇,分工模式進一步細化,目前市場產業鏈為IC設計、IC製造和IC封裝測試,而測試環節又離不開測試設備。目前,全球測試設備行業基本形成了壟斷的局面,那麼中國測試設備的出路在哪呢?

什麼是測試設備

我們通常所說的半導體包括了集成電路(IC)、光電子器件、分立器件和傳感器四大類。為了便於解釋,我們這裡就重點說下集成電路,俗稱芯片。

集成電路測試設備就像一名耿直的檢驗員,每天做的事情就是存優汰劣,對生產過程中的工藝流程、晶圓半成品以及芯片成品進行檢驗,找出不符合要求的,確保生產良率,把好質量這一關。

從晶圓硅片到一顆小小芯片的誕生,需要歷經成百上千次的錘鍊,方可成材,整個過程大致可分為IC設計、IC製造和IC封裝測試等環節。其中,晶圓製造也稱為前道工序,封裝稱為後道工序。

集成電路測試貫穿整個產業鏈,包括芯片設計中的設計驗證,晶圓製造中的晶圓測試和封裝完成後的成品測試。

由於關係到生產成本,芯片的生產過程對良率(合格率)的要求極高。芯片生產工藝複雜,工序步驟涉及上百道,只要有一道工藝良率不達標就可能前功盡棄,所謂一著不慎,滿盤皆輸。就成熟的工藝製程,芯片製造和封裝環節的最終良率都要求在95%以上。

半導體檢測設備市場蛋糕越來越大,但中國測試設備如何能吃到?

集成電路測試設備大致分為兩類:

一類稱為工藝檢測設備。對生產過程中工藝流程進行檢測,側重於表面性檢測,包括尺寸形貌等,可細分光罩檢測、薄膜檢測、光學檢測和晶圓缺陷檢測等。

另一類稱為自動化測試設備。對芯片的性能和功能進行檢測,按功能可細分為SOC測試、RF測試、Memory IC測試等。

自動化測試設備包括了測試機(對芯片性能和功能檢測的設備)、分選機(將經檢測的芯片分類放置)和探針臺(為芯片與測試機對接提供平臺)。在晶圓製造部分主要由測試機和探針臺配合使用,在封裝測試部分主要由測試機和分選機配合使用。

半導體檢測設備市場蛋糕越來越大,但中國測試設備如何能吃到?

檢測設備,進口替代是未來長期趨勢

缺陷貫穿生產過程,未及時修正則導致最終失效。集成電路的設計、加工、製造以及生產過程中,各種各樣人為、非人為因素導致錯誤難以避免,造成的資源浪費、危險事故等代價更是難以估量。設計的漏洞、佈局佈線的失誤、工作條件的差異、原料的純度不足和存在缺陷以及機器設備的誤操作等造成的錯誤,都是導致電路產生缺陷最終失效的原因。測試成為貫穿於集成電路設計、製造、生產、保證芯片質量的重要環節。

測試環節覆蓋生產全過程,保證芯片符合規格。以IC測試為例,IC從設計到失效整個壽命中所經歷的測試主要有設計驗證、工藝監控測試、晶圓測試、最終測試、可靠性測試、用戶測試。其中前四個發生在製造過程中,設計驗證在批量生產前進行,最終測試在芯片封裝後進行,所有測試目的是保證芯片符合規格,儘量避免損失升級。

半導體檢測設備市場蛋糕越來越大,但中國測試設備如何能吃到?

我國集成電路測試設備企業亟需加快轉型步伐

未來幾年,集成電路測試設備將迎來新契機。

在前道工序方面,隨著先進製程工藝的演進,工藝步驟不斷增多,加工精度也會隨之提高,這就要求廠商加大對檢測設備的技術研發力度。例如,當工藝製程推進到10nm以下,就要求測試設備廠商提高成像技術,滿足先進工藝對檢測的精度要求。

在後道工序方面,傳統封裝正在向先進封裝延伸。先進封裝是後摩爾時代的產物,主要有兩大方向:一是減小封裝體積,使其接近芯片大小;二是增加封裝集成度,實現從2D封裝向3D集成封裝跨越。

據預計,2016-2021年,先進封裝的複合增長率達7%,高於封測行業平均增長3-4%。隨著3D集成封裝的應用,工藝過程變得更為複雜,工序步驟會增加,對3D結構的檢測也將增加對設備的需求。

目前,全球測試設備行業基本形成了壟斷的局面。我國測試設備行業起步晚,整體規模較小,產品主要用於後道封裝測試。因此,我國檢測設備應抓住集成電路工藝技術升級的機遇,從後道封裝檢測逐步走向前道檢測,從自動化檢測向工藝過程檢測延伸,成功實現突圍。

半導體檢測設備市場蛋糕越來越大,但中國測試設備如何能吃到?


分享到:


相關文章: