2022年半導體測試行業(yè)市場規(guī)模分析

1、2022年半導體測試行業(yè)市場規(guī)模分析1. 測試機占測試設備市場 63%，貫穿半導體設計、生產(chǎn)和封裝全過程IC 測試設備主要包括測試機、分選機和探針臺等。IC 測試設備用于測試半 導體產(chǎn)品的質量參數(shù)好壞，包括電壓、電流、電阻、電容、頻率、脈寬等參數(shù)的測 試，從而判斷 IC 元器件在不同工作條件下性能的有效性。測試機是檢測芯片功能 和性能的專用設備，探針臺負責晶圓的輸送與定位，使晶圓上的晶粒依次與探針 接觸并逐個測試，分選機則依據(jù)測試結果對電路進行取舍和分類。測試機占測試設備市場 63.1%，測試費用占芯片環(huán)節(jié) 5%-25%。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2018 年中國集成電路測試設備中測試機、分選機和

2、探針臺的占比分別為 63.1%、17.4%和 15.2%，測試機為測試設備第一大細分領域。測試是產(chǎn)品良率和 成本管理的重要環(huán)節(jié)，在半導體制造過程有著舉足輕重的地位。不同于加工制造 業(yè)的流片和封裝，測試的本質是服務，其目的是測試芯片的好壞，測試的核心是 數(shù)據(jù)，最終交付的也是數(shù)據(jù)。據(jù)半導體行業(yè)觀察數(shù)據(jù)，測試的費用約占整個芯片 環(huán)節(jié)的 525%左右，浮動比例受到芯片應用差異極大，例如消費類電子的測試費 用可能僅為 2%，但是車載的車規(guī)測試可能會達到 20%以上，特殊的 IC 甚至到 25%。測試機貫穿半導體設計、驗證、生產(chǎn)全流程，是制造芯片或器件的關鍵設備。 集成電路是半導體產(chǎn)業(yè)的核心，占整個半導體

3、產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模的 80%以上，IC 生產(chǎn)與 測試流程可以分為設計、制造、封裝測試三個步驟。IC 測試通過對實際輸出和預 期輸出比較，確定或評估 IC 元器件的功能和性能，是驗證設計、監(jiān)控生產(chǎn)、保證 質量、分析失效以及指導應用的重要手段。測試包括集成電路設計中的設計驗證、晶圓制造中的晶圓檢測（CP）和封裝 完成后的成品測試（FT）。據(jù)半導體行業(yè)觀察，CP 和 FT 測試機投資比例一般在 1：5，但 CP 增加的趨勢也在上升，這是因為在 CP 上能夠實現(xiàn)更高的并測數(shù)(同 時間測試芯片的數(shù)目)，可以大幅降低成本。晶圓制造程序復雜度越來越高使得芯 片良率的控制比以往困難，晶圓廠也需要快速獲得測試數(shù)據(jù)作為自

4、身改善的依據(jù)； 另外越來越多的產(chǎn)品以裸片的方式經(jīng)由先進封裝的技術和其他的產(chǎn)品封在一起， 因此在晶圓上就必須要確認每一顆芯片的好壞，這些都是驅動 CP 測試增加的主 要原因。在設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)節(jié)，測試機需要和探針臺配合使用。1)設計驗證環(huán)節(jié)：在 IC 設計過程中，通過測試機和分選機的配合使用，對晶 圓樣品和芯片封裝樣品進行有效性驗證，保證符合設計規(guī)格。2)晶圓測試環(huán)節(jié)（Chip Probe，CP）：在晶圓制造過程中，通過測試機和探 針臺的配合使用，對晶圓片上每顆晶粒的功能和電參數(shù)的有效性進行測試，標記 異常的晶粒，減少后續(xù)封裝和測試的成本。探針臺

5、將晶圓逐片傳送至測試位置， 測試機對待測芯片施加輸入信號，采集輸出信號與預期值進行比較，判斷芯片的 性能和功能有效性，而后探針臺根據(jù)測試結果對芯片進行噴墨操作以標記出晶圓 上有缺損的芯片。3)成品測試環(huán)節(jié)（FinalTest，F(xiàn)T）：在芯片封裝完成后，通過測試機和分選 機的配合使用，對電路成品進行功能及穩(wěn)定性測試，挑選出合格成品，并根據(jù)器 件性能進行分選、記錄和統(tǒng)計，保證出廠的電路成品的功能和性能指標符合設計 規(guī)范，實現(xiàn)對電路生產(chǎn)的控制管理。分選機將芯片逐個傳送至測試位置，測試機 對待測芯片施加輸入信號，采集輸出信號與預期值進行比較，判斷芯片的性能和 功能有效性，而后分選機根據(jù)測試結果對芯片進

6、行取舍和分類。2. 測試參數(shù)包括通道數(shù)、測試頻率、向量深度、測試精度，不同應用要求各異測試機可分為存儲、SOC、模擬等品類。根據(jù)測試的產(chǎn)品類型不同，測試機 可以分為 SoC 測試機、存儲器測試機、模擬測試機、RF 測試機等，其中，存儲器測試機、SoC 測試機技術難度高，目前仍被國外廠商壟斷。SoC、存儲、模擬、 數(shù)字測試機約占全球半導體測試機市場的 30%、35%、15%和 15%。測試機核心參數(shù)包括通道數(shù)、測試頻率、向量深度、測試精度等。通道數(shù)、 測試頻率、向量深度、測試精度均是測試機核心指標。通道數(shù)：影響測試速率，對于模擬、SoC、存儲等多種測試機同樣重要。一般 來講，通道數(shù)越多，同一時間

7、可以測試的芯片數(shù)量越多，因為有更多的資源區(qū)域 可以分配到不同的芯片。部分高端 SoC 數(shù)字測試機通道數(shù)可達 1024 及以上。測試頻率：決定了單個芯片的測試速度和能力，主要衡量數(shù)字機 SoC、存儲 等芯片的測試機指標，模擬測試機也會參考測試頻率。測試機測試頻率與測試芯 片的工作主頻呈正相關性。理論上測試機的測試頻率可以小于芯片工作主頻，但 需要技術進行疊加，對部分質量要求比較高的產(chǎn)品，需要測試頻率大于等于芯片 工作頻率。向量深度：主要衡量測試機的數(shù)字能力。向量深度越高，可以容納的向量行 數(shù)越大。其范圍從幾 K 到幾十 M，數(shù)字能力相對高的機型向量深度往往在幾百 M 起步。測試精度：測試精度主要

8、衡量模擬、功率等測試機能力。由于模擬、功率測 試機往往需要衡量電壓、電流等模擬信號，其測試精度越高，越可以延伸至小數(shù) 點后的位數(shù)越多，可獲得更精準的測試數(shù)據(jù)。同時對于功率測試機來說，可測試 的大電壓、大電流的范圍也是重要的衡量指標。3. 2021 年全球半導體測試機市場達 342 億元，國內市場達 99億元2021 年全球半導體設備市場達 1026 億美元（6772 億元），同比增長 44%。 受消費電子、PC 等下游景氣度提升和 5G、AI、云計算等新應用拓展，全球半導 體需求整體向好，半導體廠商資本開支進入新一輪上升周期，半導體設備市場規(guī) 模隨之提升。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2021 年全球

9、半導體設備市場達到 1026 億美元， 同比增長 44%。2021 年中國大陸半導體設備市場達 296億美元（1954億元），同比增長 58%。 根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2021 年中國大陸半導體設備銷售額為 296 億美元，同比增長 58%，占比 29%，第二次成為全球最大半導體設備銷售市場。受益于下游市場需 求拉動，芯片供小于求，頭部晶圓廠不斷擴充產(chǎn)能，拉動半導體設備銷售需求增 長，同時全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈向中國大陸轉移趨勢明顯，中國半導體設備市場需求 將迎來黃金發(fā)展期。全球半導體測試設備市場 2021 年估算超 82 億美元（542 億元），同比增長54%。全球半導體設備市場按照生產(chǎn)過程的不同

10、階段，可以分為晶圓處理設備、 封裝設備、測試設備和其他設備，根據(jù) VLSI數(shù)據(jù)，按照銷售金額計算，晶圓處理 設備占比約 80%，測試設備占比約 89%，封裝設備占比約 67%。根據(jù) SEMI， 全球半導體測試設備行業(yè) 2020 年市場規(guī)模為60.1億美元，同比增長接近 20%。 隨著晶圓廠和封測廠的積極擴產(chǎn)，2021 年全球半導體設備市場規(guī)模為 1026 億美 元，按測試設備占比約 8%進行測算，2021 年全球半導體測試設備市場預計達到 82.1 億美元，同比增長 36.7%。2021 年中國大陸測試設備市場估算近 24 億美元（156 億元），產(chǎn)業(yè)鏈轉移推 動測試設備行業(yè)發(fā)展。根據(jù)中國半導

11、體設備市場占全球的比重，2021 年中國大陸 地區(qū)市場規(guī)模約占全球的 28.9%。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們測算的 2021 年中國半導 體測試設備市場規(guī)模為 23.7 億美元。隨著半導體制造技術和成本的變化，半導體 產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷第三次產(chǎn)能轉移，行業(yè)需求中心和產(chǎn)能中心逐步從中國臺灣、韓國 向中國大陸轉移，推動中國半導體測試設備行業(yè)占比提升和持續(xù)發(fā)展。2021 年全球測試機總市場近 52 億美元（342 億元），中國大陸測試機市場為 15 億美元（99 億元）。2021 年全球半導體后道測試設備市場約 82.1億美元，結合2018年測試機占中國集成電路后道測試設備銷售額約63.1%， 則 2021 預計

12、年全球半導體測試機銷售額約為 51.8 億美元，其中 SoC、存儲、模 擬、純數(shù)字測試機約占全球半導體測試機市場的 30%、35%、15%和 15%。SoC、存儲、模擬、純數(shù)字測試機市場規(guī)模分別為 15.5、18.1、 7.8 和 7.8 億美元。根據(jù)中國半導體測試設備約占全球市場的 28.9%測算，我們預 估 2021 年中國半導體測試機銷售額約為 15.0 億美元，SoC、存儲、模擬、數(shù)字 測試機市場規(guī)模分別為 4.5、5.2、2.2 和 2.2 億美元。4. SoC 等高端測試機國產(chǎn)替代空間超 64 億元，封測擴產(chǎn)+設計崛起拉動需求4.1. 模擬測試機率先實現(xiàn)突破，SOC、存儲測試機國產(chǎn)

13、替代空間巨大國內半導體測試機市場超80%被愛德萬、泰瑞達壟斷，2018年國產(chǎn)率僅8%。 在半導體測試設備領域，美國的泰瑞達和日本的愛德萬占據(jù)了全球主要份額。根 據(jù)賽迪顧問的數(shù)據(jù)，2018 年中國集成電路測試機市場規(guī)模為 36.0 億元，其中泰瑞達和愛德萬各占市場份額的 46.67%、35.28%，占據(jù)絕對的主導地位；國內企 業(yè)中華峰測控與長川科技各占 6.11%和 2.39%的市場份額，國產(chǎn)替代空間巨大。模擬測試機率先實現(xiàn)國產(chǎn)替代，華峰測控市占率約 60%。不同芯片測試領域 的競爭格局有所不同，高端 SoC 和存儲測試機市場仍以海外廠商為主，而模擬測 試機是國內廠家最早實現(xiàn)突破的領域。我們根據(jù)

14、國內半導體測試設備占比約 28.9%，測試機占測試設備 63.1%，模擬測試機占測試機 15%，以及 2021 年全 球半導體測試設備銷售額 82.1 億美元等信息進行估算，華峰測控 2021 年在國內 模擬測試機的市場份額達 59.3%，較 2020 年測算市場份額同比增長 19.1pp。隨 著國產(chǎn)替代的不斷加快和相應技術的迅速發(fā)展，國內廠商有望在進一步提升模擬 測試機領域份額，并逐步跟進高端測試機領域。國內廠商有望在 SOC、存儲等領域復刻模擬測試領域的成功。SoC 和存儲芯 片測試機占全球測試機細分市場的超過 65%以上，是模擬測試機市場份額的 4-5 倍，且該領域仍呈現(xiàn)泰瑞達、愛德萬雙

15、寡頭競爭格局，國產(chǎn)化率極低。據(jù)上文測 算，2021 測試機國內市場空間為 15 億美元，約合人民幣 99 億元，其中 SoC、 存儲等高端測試機市場基本被國外巨頭壟斷，高端測試機國產(chǎn)替代空間約 9.7 億美元，約合人民幣 64 億元，國產(chǎn)替代空間廣闊。隨著國內技術的持續(xù)進步，華峰 測控、長川科技等國內頭部測試設備商已開始布局 SoC 和存儲器測試領域，受益 于模擬芯片測試的良好客戶基礎，國內廠商有望填補品類空白，實現(xiàn)新的突破， 打開新的增量市場。4.2. 封測廠商資本開支上行需求增加，設計公司強勢崛起帶來增量市場測試機客戶包括封測、制造、設計、IDM 等廠商。測試設備可應用到整個芯 片生產(chǎn)流程

16、。通過對華峰測控歷年前五大客戶的分析，我們發(fā)現(xiàn)，長電科技、通富 微電、華天科技三家國內封測龍頭企業(yè)為華峰測控的長期客戶，銷售占比穩(wěn)居前 列。同時，隨著華峰測控產(chǎn)品競爭力增強，覆蓋封測廠客戶廣度也不斷提升。設計公司獨立采購測試機呈未來發(fā)展趨勢。2020 年，新時期促進集成電路 產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展的若干政策出臺，第一次將封測企業(yè)拆分成封裝企 業(yè)和測試企業(yè)，獨立測試服務商迎來了發(fā)展的好機會，越來越多的獨立芯片測試 廠商也開始浮出水面。設計公司為保障產(chǎn)能、降低成本、把控流程和品質，設計 公司采購測試機駐場（放置在封測廠場內專機專用）和獨立測試服務廠商（CP house）模式逐漸成為趨勢。目前比較

17、大的獨立測試服務廠商（CP house）主要 有中國臺灣的京元電子、矽格，大陸的利揚芯片、摩爾精英、華嶺股份、確安科 技、華潤賽美科等。設計公司對測試機的需求量日益提升，進一步豐富了華峰測 控的客戶結構，2022 年 Q1，華峰測控設計類公司和 IDM 客戶訂單占比合計提升 至 50%。近六年來，華峰測控前五大客戶占比總體呈下降趨勢，2021 年公司前五 大客戶銷售占比達 31.1%。由于測試機需求分為主要封測環(huán)節(jié)和設計環(huán)節(jié)兩部分組成，我們分環(huán)節(jié)觀察 兩部分需求景氣度，首先是封測環(huán)節(jié)：5G、新能源汽車、光伏等應用領域拉動封測市場需求快速增長，封測廠設備 國產(chǎn)替代需求強化。隨著半導體技術的不斷突

18、破，第三代半導體器件在快充、5G 基站、新能源汽車、光伏、特高壓、數(shù)據(jù)中心等領域的應用前景廣闊，大量新增的 市場需求和大陸半導體產(chǎn)能擴張有利于封測環(huán)節(jié)長期發(fā)展，國產(chǎn)設備供應商將在 技術和業(yè)績方面實現(xiàn)雙重進步。同時由于中美貿易戰(zhàn)及新冠疫情的影響，集成電 路全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化加速推進，測試設備涉及芯片制造的全部環(huán)節(jié)，重要性逐漸提 升，高客戶粘性、快速響應的本地化服務、安全可靠的供應鏈將成為國內設備商 的巨大優(yōu)勢。封測廠商資本支出上行，行業(yè)景氣度高。測試設備產(chǎn)品價格高，更換周期長，測試機企業(yè)新增訂單主要來自封測廠擴產(chǎn)購置設備的資本化支出。受益于下游應 用場景推動，模擬芯片需求量大，全球缺“芯”持續(xù)，且國

19、內封測行業(yè)市占率不斷 提高，各廠家訂單飽滿，積極擴產(chǎn)。長電科技、通富微電和華天科技等頭部封測廠 商均有大幅投資擴產(chǎn)計劃，資本開支持續(xù)上行，2021 年分別同比提升 35.6%、 74.9%、81.4%。通富微電 2021 年計劃募集資金投入存儲器芯片、功率芯片、5G 通信用產(chǎn)品等封裝測試產(chǎn)能擴產(chǎn)項目；華天科技 2021 年已陸續(xù)開始實施集成電 路多芯片、高密度系統(tǒng)級集成電路、存儲及射頻類集成電路等封裝測試規(guī)模擴大 項目。在半導體芯片行業(yè)高景氣的推動下，我們預計未來兩年封測廠將持續(xù)擴產(chǎn) 產(chǎn)能，專注晶圓測試的 CP house 數(shù)量不斷增加，測試機市場需求將持續(xù)向好。封測環(huán)節(jié)之后，我們再重點分析設計環(huán)節(jié)對測試機的需求。設計公司對測試機的需求，成為測試機廠商未來重要增量市場。目前除封測企業(yè)采購測試機