2020年半導(dǎo)體檢測設(shè)備行業(yè)研究報告_2021數(shù)據(jù)分析研究洞察完整版行業(yè)報告

1、2020年半導(dǎo)體檢測設(shè)備行業(yè)研究報告報告綜述：在半導(dǎo)體設(shè)計、制造、封裝中的各個環(huán)節(jié)都要進行反復(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 級別的數(shù)十美元，到模塊級別的數(shù)百美元，乃至應(yīng)用端級別 的數(shù)千美元。因此，檢測設(shè)備從設(shè)計驗證到整個半導(dǎo)體制造過程都具有無法 替代的重要地位。檢測設(shè)備作為能夠優(yōu)化制程控制良率、提高效率與降低成本的關(guān)鍵，未來在 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的地位將會日益凸顯。預(yù)計未來我國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場廣 闊，其主要原因為當(dāng)前復(fù)雜的地緣政治帶來國產(chǎn)替代的迫切需求；國家政策 大力支持集成電路產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速；半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重心由國際向國內(nèi)轉(zhuǎn)

2、移 帶來機遇；中國市場已成為全球最大的設(shè)備市場；新應(yīng)用領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，新 器件性能迭代加速，帶來設(shè)計公司發(fā)展新機遇；芯片集成度的不斷提高，迎 來了檢測設(shè)備的更大需求。2020 年我國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場為 176 億元， 預(yù)計未來五年預(yù)計復(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。前道量檢測對每一步工藝 過程的質(zhì)量進行測量或者檢查，以保證工藝符合預(yù)設(shè)的指標(biāo)，防止出現(xiàn)偏差 和缺陷的不合格晶圓進入下一道工藝流程。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。前道量檢測按

3、照測試目的分為量測和 檢測。按照應(yīng)用主要分為關(guān)鍵尺寸量測、薄膜的厚度量測、套刻對準量測、 光罩/掩膜檢測、無圖形晶圓檢測、圖形化晶圓檢測和缺陷復(fù)查。按照技術(shù) 主要分為光學(xué)檢測設(shè)備、電子束檢測設(shè)備。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。測試設(shè)備分為測 試機、探針臺和分選機。測試機占比約 63%，國際市場中愛德萬和泰瑞達占 據(jù)寡頭壟斷地位，同時先進封裝領(lǐng)航者 ASM PACIFIC 近年來在光電測試領(lǐng) 域積極布局。我們建議重點關(guān)注隨著未來人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、新能源汽車等新應(yīng)用領(lǐng)域 所帶來的檢測行業(yè)發(fā)展機

4、遇。同時隨著芯片集成度越來越高，工藝步驟越 來越復(fù)雜，晶圓在生產(chǎn)過程中需要量檢測和測試的頻次也越來越高，驅(qū)動 檢測設(shè)備市場需求不斷提升?；谝陨?，精測電子的檢測設(shè)備有望憑借其 自身技術(shù)內(nèi)生發(fā)展和外部投資并購布局量價齊升。1. 檢測設(shè)備：保駕護航、偵測并監(jiān)控半導(dǎo)體關(guān)鍵良率偏移在半導(dǎo)體設(shè)計、制造、封裝中的各個環(huán)節(jié)都要進行反復(fù)多次的檢驗、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。缺陷相關(guān)故障的影響成本從 IC 級別的數(shù)十美元， 到模塊級別的數(shù)百美元，乃至應(yīng)用端級別的數(shù)千美元。因此，檢測設(shè)備從設(shè)計驗證到整個 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

5、關(guān)鍵的良率偏移，從而加快良率提升并達到更高的產(chǎn)品良率。1.1. 分類：前道量檢測、后道測試，提升良率保障性能檢測設(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)計驗證、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。1） 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)是否達到了設(shè)計的要求，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

6、、OCD 關(guān)鍵尺寸量測、CD-SEM 關(guān)鍵尺寸量測、光刻校準量 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)，單機設(shè)備的價格比后 道測試設(shè)備還高，且不同功能設(shè)備價格差異也較大。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、上海睿勵等。下游客戶為集 成電路制造商，包含臺積電、中芯國際、長江存儲等。2） 后道測試設(shè)備：應(yīng)用于上游設(shè)計、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到性能要求。一、上游設(shè)計商需要對流片

7、完的晶圓與芯片樣品進行有效性驗證，主要設(shè)備為測試機、探針臺、分選機，因為作為樣品測試所以通常并不會大量采購，但是會與下游封測深度聯(lián)動， 因此綁定集成電路設(shè)計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，進行電性測試，識別出能夠正常工作的芯片，主要設(shè)備為測試機和探針臺。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，針對芯片的性能進行最終測試，主要設(shè)備為測試機和分選機；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

8、半導(dǎo)體終端應(yīng)用持續(xù)攀升，催生出全自動及高性能的后道測試設(shè)備，加上集成電路產(chǎn)業(yè)與國際先進水平的差距逐步縮小，封裝測試技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，后道測試設(shè)備迎來重要國產(chǎn)化機遇。后道測試設(shè)備供應(yīng)商目前有美國的泰瑞達、愛德萬；國內(nèi)的精測電子、華峰測控、長川科技等。1.2. 市場趨勢：新應(yīng)用涌現(xiàn)驅(qū)動市場潛力、工藝步驟倍增拓寬市場空間超越摩爾領(lǐng)域：模擬/混合信號、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)和汽車雷達等一系列應(yīng)用快速增長。Yole Developpement 數(shù)據(jù)預(yù)計，到 2023 年，超越摩爾市場年

9、增長速度所以晶圓尺寸合 計約 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 級別的數(shù)十美元，到模塊級別的數(shù)百美元，到汽車應(yīng)用端級別的數(shù)千美元“。IC 在當(dāng) 今的汽車中被廣泛使用，且未來使用會更多。汽車零部件故障可能導(dǎo)致嚴重傷害甚至死亡， 所以汽

10、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，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，大眾集團的損失可以達到每年 2.19 億美元。摩爾定律領(lǐng)域：新應(yīng)用需求驅(qū)動了制程微縮和三維結(jié)構(gòu)的升級，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 道到了先進制程（以 5nm 為例）將會提升至 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，在數(shù)千道制程中，每一道制程的檢測皆不能有差錯，否則會顯著影響芯 片的

11、成敗。中國半導(dǎo)體檢測設(shè)備未來市場空間廣闊具體原因如下：1.國家政策大力支持集成電路產(chǎn)業(yè)，檢測作為關(guān)鍵一環(huán)尤為重要集成電路產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟中基礎(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，加強對集成電路相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的保 護力度，相繼出臺了集成電路設(shè)計企業(yè)及產(chǎn)品認定暫行管理辦法、集成電路布圖設(shè)計 保護條例、集成電路布圖設(shè)計保護條例實施細則等法律法規(guī)，為集成電路行業(yè)的健康 發(fā)展提供了政策保

12、障。第二，國家出臺了若干優(yōu)惠政策，從投融資、稅收、出口等各個方面鼓勵支撐電路行業(yè)的 發(fā)展，具體政策包括財政部、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)進一步鼓勵軟件產(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，積極推進各項政策的實施。國家政策的落地實施為產(chǎn)業(yè)發(fā)展破解融資瓶頸提供了保障， 有力促進集成電路專用設(shè)備行業(yè)的可持續(xù)良性發(fā)展。2.

13、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重心由國際向國內(nèi)轉(zhuǎn)移帶來機遇中國集成電路行業(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

14、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%，遠超 GDP 增長，同 樣，2021 年預(yù)計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的支持下，“十二五”期間 中國集成電路產(chǎn)業(yè)各個環(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

15、全提供了重要支撐。伴隨技 術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級換代的波浪式遞進，市場機會窗口不斷涌現(xiàn)，每一次的技術(shù)升級都為集 成電路及其專用設(shè)備制造企業(yè)帶來了發(fā)展機會。當(dāng)前，以互聯(lián)網(wǎng)、智能手機為代表的信息產(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信息產(chǎn)業(yè)進入第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)革命已經(jīng)悄然 開始。在物聯(lián)網(wǎng)智能時代，由于交互模式的改變，智能化產(chǎn)品的多樣性必然會更加豐富， 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 動集成電路行業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動力。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)體自動化測

16、試系統(tǒng)企業(yè)提供更大的市場空間；同時，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)體自動化測試系統(tǒng)企業(yè)帶來 超車國際巨頭的新機遇。4. 大陸芯片設(shè)計公司迎來大發(fā)展時代，檢測需求將跟隨發(fā)展近年來，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 IC 設(shè)計分會的統(tǒng)計，截 至 2019 年 11 月，中國大陸 IC 設(shè)計公司達到 1,780 家，比 2018 年的 1,698 家多了 82 家，中國大陸的芯片設(shè)計公司迎來高速成長。IC 設(shè)計行業(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。

17、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)展機遇。5.芯片復(fù)雜度提高，驗證測試要求越發(fā)嚴格對芯片最顯著的改進不僅僅在設(shè)計流程中產(chǎn)生，而且在芯片調(diào)試和驗證流程中反復(fù)進行， 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，對驗證測試的要求更加嚴格， 與設(shè)計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，由此驗證測試 變得更加必要。目前，開發(fā)低成本高效率的全面驗證測試策略成為芯片制造商的關(guān)注點。能夠在早期（如初次樣片測試階段

18、） 全面獲取芯片品質(zhì)鑒定的信息變得至關(guān)重要。6.檢測本身已從工序到獨立行業(yè)，貫穿所有流程，未在檢測流程發(fā)現(xiàn)缺陷則損失慘重早期的檢測只是作為 IC 生產(chǎn)中的一個工序存在，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)、成本和知識產(chǎn)權(quán)保護 等諸多因素，檢測目前正成為集成電路產(chǎn)業(yè)中一個不可或缺的、專業(yè)化的獨立行業(yè)，作為 設(shè)計、制造和封裝的有力技術(shù)支撐，推動了集成電路產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。在集成電路研制、生產(chǎn)、應(yīng)用等各個階段都要進行反復(fù)多次的檢驗、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)計驗證到最終測試都不可或缺，貫穿 整個半導(dǎo)體制造

19、過程。半導(dǎo)體檢測包括設(shè)計驗證、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”，如果一個芯片中的故障沒有在芯片測試時發(fā)現(xiàn)， 則在電路板(PCB)級別發(fā)現(xiàn)故障的成本為芯片級別的十倍。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。1.3. 市場規(guī)模：重要地位日益凸顯，中國增速高于全球全球半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場概況：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。我國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場概況：據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計，2020 年我國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場規(guī)模 176 億元。隨

20、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 成本的重要檢測儀器，未來在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的地位將會日益凸顯。前瞻產(chǎn)業(yè)研究預(yù)計 2026 年我國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場有望到達 400 億元。2020-2026 CAGR 為 14.7%，增速高于全 球。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。1.4. 競爭格局：國外高度壟斷，國產(chǎn)替代需求迫切有望提速目前，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 進口，提升“核芯技術(shù)”自主化率已迫在眉

21、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)能力有很強要求。海外巨頭 KLA 為首，AMAT、Hitachi 等合計占比超 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。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、刻 蝕機等前道設(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

22、 設(shè)備市場份額主要被美、日等發(fā)達國家的先進廠商所占據(jù)，半導(dǎo)體測試設(shè)備行業(yè)已經(jīng)形成 了泰瑞達、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)。進口替代需求迫切，測試設(shè)備的國產(chǎn)替代進程將加速：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會， 在中低端模擬測試機和分選機領(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，進口替代是國內(nèi) 半導(dǎo)體設(shè)備公司面臨的重大機遇。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)替代進程明顯提速。2. 前道量檢測設(shè)備：物理、功能

23、性檢查，提升良率，市場壁壘高筑前道量檢測運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)是否達到了設(shè)計的要求，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)，單機設(shè)備的價格比后 道測試設(shè)備還高，且不同功能設(shè)備價格差異也較大。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

24、電子、中科飛測、上海睿勵等。下游客戶為集 成電路制造商，包含臺積電、中芯國際、長江存儲等。2.1. 三種分類標(biāo)準：檢測目的、應(yīng)用范疇、技術(shù)原理按照不同的分類方法，集成電路可以被分成不同的類型。1） 按照檢測目的可以分為量測（Metrology）和缺陷檢測（Defect Inspection）2） 按照應(yīng)用范疇主要可以分為關(guān)鍵尺寸測量（Optical Critical Dimension OCD）、薄膜的 厚度測量(Film Metrology)、套刻對準測量(Overlay Metrology)、光罩/掩膜檢測(Reticle Inspection)、無圖形晶圓檢測（Non-patterned

25、 Wafer Inspection）、圖形化晶圓檢測 (Patterned Wafer Inspection）、缺陷復(fù)查(Review SEM)3） 按技術(shù)原理可以分為光學(xué)檢測設(shè)備（Optical Inspection Equipment），電子束檢測設(shè)備 （E-beam Inspection Equipment）和其他檢測設(shè)備2.2. 檢測目的分類：量測和檢測，價值量隨工藝技術(shù)同步提升量測（Metrology）和檢測（Inspection）：前道量檢測根據(jù)檢測目的可以細分為量測（Metrology）和檢測（Inspection）。量測主要是 對薄膜厚度、關(guān)鍵尺寸、套準精度等制成尺寸和膜應(yīng)力、

26、摻雜濃度等材料性質(zhì)進行測量， 以確保其符合參數(shù)設(shè)計要求；而缺陷檢測主要用于識別并定位產(chǎn)品表面存在的雜質(zhì)顆粒沾 污、機械劃傷、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 個步驟，需要一到兩個月內(nèi)完成。如果流程早期出現(xiàn)任何缺陷，則后續(xù)耗時步驟中執(zhí)行的 所有工作都將被浪費。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)動了制程微縮和三維結(jié)構(gòu)的升級，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 道到了先進制程（以 5nm 為 例）將會提升至 1250 道

27、，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，否則會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確性而進行的測量，以 及測量設(shè)備的性能和機制。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 繼續(xù)運行。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

28、陷的過程。具體來說，它旨在查找缺陷的位置坐 標(biāo)（X，Y）。2.3. 應(yīng)用范疇分類：關(guān)鍵尺寸、膜厚、套刻對準，光罩/掩膜、圖形、缺陷復(fù)查等按照應(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。2.3.1. 關(guān)鍵尺寸量測：監(jiān)控線寬和孔徑，實現(xiàn)精確誤差測量量測按應(yīng)用可以主要分為關(guān)鍵尺寸量測，薄膜的厚度量測及套刻對準量測1）關(guān)鍵尺寸量測（OCD-Optical Critical Dimension Metrology）：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

29、。隨著關(guān)鍵尺寸越來越小，容錯率也越小，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。案例：在半導(dǎo)體晶圓的指定位置測量電路圖案的線寬和孔徑2.3.2. 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、密度等都須要進行精準的量測。案例：測量半導(dǎo)體晶圓表面薄膜的厚度2.3.3. 套刻對準量測：高階矯正光刻機、掩模和硅片位置誤差，提高覆蓋精度套刻

30、對準測量(Overlay Metrology)：套刻對準測量應(yīng)用在光刻工藝后，主要是用于量測光刻機、掩模版和硅片的對準能力。量 測系統(tǒng)檢查覆蓋物的準確性（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。2.3.4. 光罩/掩模檢測：捕獲光罩缺陷和圖案位置錯誤，降低缺陷引發(fā)風(fēng)險光罩/掩模檢測（Reticle Inspection）:可以說，光罩/掩膜檢測遠比其他應(yīng)用，例如無圖案或圖案晶圓檢測重要。這是因為，雖 然裸晶圓或圖案晶圓上的單個缺陷有可能損壞一個器件，但掩模版上的單個缺陷可能會摧 毀上千個器件。在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中，零缺陷光罩（也稱為光掩模或掩模）是實現(xiàn)芯片制造高良率

31、的關(guān)鍵 因素之一，因為光罩上的缺陷或圖案位置錯誤會被復(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 制造商識別光罩缺陷和圖案位置錯誤，以降低良率 風(fēng)險。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直接影響掩模圖 案的轉(zhuǎn)印質(zhì)量，如果不進行處理會進一步引起良率下降。因此，在利用掩模曝光后，通常 會利用集成掩模探測系統(tǒng)對掩模版進行檢測，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

32、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 系列光刻機上的掩模檢測系統(tǒng)。IRISTM 對即將被使用的掩模或剛使用完畢后的掩模的正反 兩面分別掃描，發(fā)現(xiàn)吸附在掩模上的顆粒，并報警。光刻工程師看到報警信號后做相應(yīng)處 理。圖 16 是 IRISTM 工作的原理圖。在做顆粒掃描時，掩模沿 Y 方向運動由機械手控制， X 方向的掃描由激光束的移動來實現(xiàn)。完成一次 IRISTM 掃描的時間大約等價于 2 到 3 個晶 圓曝光的時間。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 間，提高

33、光刻機的產(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。光罩/掩模檢測設(shè)備案例：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：電磁波輻射到細小缺陷顆粒上被散射形成暗場，這樣可以實現(xiàn)缺陷的檢測，系統(tǒng)采用 364nm 的工作波長，對

34、于基地大小為 88nm 的缺陷，檢測可行度為97%。EUV 光罩/掩膜檢測市場，Lasertec 高度壟斷除了僅由 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，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。這個新的檢查系統(tǒng)在將掩模引入生產(chǎn)線之前和之后進行檢查。業(yè) 界將此系統(tǒng)稱為 APMI 系統(tǒng)

35、。EUV 光罩（半導(dǎo)體線路的光掩模版、掩膜版）檢驗設(shè)備最近幾年需求增長尤其旺盛，在這 個領(lǐng)域，日本的 Lasertec Corp.是全球唯一的測試機制造商，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)部缺陷的機器。2019 年 9 月，它又推出了可以對已經(jīng)印有芯片設(shè)計的模 板進行相同處理的設(shè)備，從而又創(chuàng)建了另一個里程碑。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

36、應(yīng)用于當(dāng)下最先進的工藝 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，DUV 的感光度可能會不夠充分”即，采用 EUV 光源的檢測設(shè)備的需 求有望進一步增長。根據(jù)彭博社的報道，Lasertec 股價自 2019 年初到 2020 年下旬，已增長了 550%。在其公布 的2020年7 月-9月三個月的財報顯示，這三個月Lasertec 的銷售額達到了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，Lasertec 未來的盈利增長空間廣闊。2.

37、3.5. 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)無圖形晶圓檢測（Non-patterned Wafer Inspection）：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證，半導(dǎo)體晶圓廠收到后 再次認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輸檢驗、晶圓進貨檢驗以及使用虛擬裸晶 圓監(jiān)控設(shè)備清潔度的設(shè)

38、備狀況檢查。設(shè)備狀況檢查也由設(shè)備制造商在裝運檢查時和進貨檢 查時執(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?；驹恚河糜跓o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，缺陷會 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/

39、 缺陷上時，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 方式記錄光強度，并生成晶圓表面的散射或反射強度圖。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。2.3.6. 圖形化晶圓檢測：比較圖像生成缺陷圖，識別物理和高縱橫比缺陷圖形化晶圓檢測(Patterned Wafer Inspection）：應(yīng)用材料公司表明，隨著圖形化

40、和幾何結(jié)構(gòu)線寬的縮小，在早期技術(shù)節(jié)點不構(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）的圖像進行比較。缺陷的位置會生成缺陷圖，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 動控制，測試系統(tǒng)的晶圓級和光學(xué)元件同時移動。2.3.7. 缺陷復(fù)查檢測：放大缺陷圖像進行甄別

41、，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)點的推進，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)備的進一步復(fù)查才能對缺陷進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

42、（參考圖像）進行比較，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。然后將缺陷移動到視場的中心，并 拍攝放大的照片。缺陷復(fù)查設(shè)備通常工作流程：1.使用檢測系統(tǒng)檢測出晶圓缺陷。檢測系統(tǒng)列出缺陷的位置坐標(biāo)，并輸出到文件中。2.檢查出晶圓和檢驗結(jié)果的文件加載到缺陷復(fù)查設(shè)備中。3.拍攝列表中缺陷的圖像：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，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。由于各種錯誤，僅使用位 置信息不容易發(fā)現(xiàn)缺陷。2.4. 技術(shù)原理分類：光

43、學(xué)、電子束檢測，應(yīng)用互補，多方位檢測在前道工藝中，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，缺陷會散射激光的一部分。暗場直接檢 測散射光，明場照明反射光束中強度的損失。電子束檢測可提供材料對比度，其動態(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。光學(xué)的特點在于快速與完整， 通常可以全天候進行檢測，在需要實時檢測以及離工藝機臺較近

44、甚至直接與工藝機臺集成 的應(yīng)用場景下就會使用光學(xué)檢測，通過光的反射、衍射光譜進行測量，具備檢測速度快、 成本低、范圍廣的優(yōu)點；但是傳統(tǒng)光學(xué)的波長是奈米等級，無法做非常精細的檢測，所以 會再使用電子束做更精細的檢測。電子束波長是皮米等級，可以高分辨率的采集圖像進行 分類與分析。對于工藝的將測必須要精確評估，如果未檢測到制程偏移和潛在良率問題， 會使得生產(chǎn)的產(chǎn)品無法使用，因此需要多項檢測設(shè)備進行多方位的檢測。應(yīng)用情況：無圖形晶圓檢測：通常，暗場檢測是無圖形晶圓檢測的首選，因為可以達到高柵格速度， 可實現(xiàn)高晶圓吞吐量。圖形化晶圓檢測是一個慢得多的過程。它使用明場和/或暗場成像， 具體取決于應(yīng)用。電子

45、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)進行鑒定。新的電子 束工具可用于 10 nm 及更低節(jié)點的缺陷檢測應(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 Si

46、O2 殘留物。光學(xué)（明場，暗場），電子束檢測都有其自身的功能，不過基本檢測原理是相似的：基本原理：隨機缺陷通常由顆粒（如灰塵）引起，并且發(fā)生在隨機位置，正如名稱所暗示 的那樣，隨機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）， 這個缺陷會被記錄其位置坐標(biāo)。3. 后道測試設(shè)備：電性

47、測試，新產(chǎn)線持續(xù)投入帶動市場高速增長半導(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：對晶圓上的裸芯片進行功能和電參數(shù)測試。探針臺將晶圓逐片自動傳送至測試位置，芯片 的 Pad 點通過探針、專用連接線與測試機的功能模塊進行連接，測試機對芯片施加輸入 信號并采集輸出信號，判斷芯片功能和性能在不同工作條件下是否達到設(shè)計規(guī)范要求。測 試結(jié)果通過通信接口傳送給探針臺，探針臺據(jù)此對芯片進行打點標(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

48、節(jié)約封裝費用。成品測試環(huán)節(jié)：成品測試是指芯片完成封裝后，通過分選機和測試機的配合使用，對封裝 完成后的芯片進行功能和電參數(shù)測試。分選機將被測芯片逐個自動傳送至測試工位，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的功能模塊進行連接，測試機對 芯片施加輸入信號并采集輸出信號，判斷芯片功能和性能在不同工作條件下是否達到設(shè)計 規(guī)范要求。測試結(jié)果通過通信接口傳送給分選機，分選機據(jù)此對被測芯片進行標(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)能夠達到設(shè)計規(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 實現(xiàn)產(chǎn)

49、能的配套擴張，將持續(xù)帶動國內(nèi)半導(dǎo)體測試設(shè)備市場高速增長。3.1. 分類：測試機、探針臺、分選機，保障性能助力良率提升主要測試設(shè)備簡介：測試機（ATE）、探針臺(Prober)、分選機（Handler） 半導(dǎo)體測試處于晶圓制造、封裝測試這兩個工序里，核心設(shè)備涵蓋了測試機、分選機、探 針臺 3 種，都是通過計算機控制進行測試檢驗的自動化設(shè)備。其中，測試機負責(zé)檢測性能， 后兩者主要檢測連接性；探針臺與測試機配合于晶圓制造工序，分選機與測試機配合在封 裝測試工序。3.2. 全球市場：測試機市場份額過半測試機（ATE）是檢測芯片功能和性能的專用設(shè)備，分選機和探針臺是將芯片的引腳與測 試機的功能模塊連接起

50、來的專用設(shè)備，與測試機共同實現(xiàn)批量自動化測試。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)備中測試機在 CP、FT 兩個環(huán)節(jié)皆有應(yīng)用，因此占比最大 達到 63.1%，其他設(shè)備分選機占 17.4%、探針臺占 15.2%。測試機占比大的原因：在設(shè)計驗 證和成品測試環(huán)節(jié)，測試機需要和分選機配合使用；在晶圓檢測環(huán)

51、節(jié)，測試機需要和探針 臺配合使用。3.3. 測試機：測試器件電路功能及電性能參數(shù)，保駕護航貫穿始終測試機（ATE）：半導(dǎo)體測試機又稱半導(dǎo)體自動化測試機，與半導(dǎo)體自動化測試系統(tǒng)同義。兩者由于翻譯的 原因，以往將 Tester 翻譯為測試機，諸多行業(yè)報告沿用這個說法，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、生產(chǎn)過程的核心環(huán)節(jié)，具