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半导体检测设备:国产替代重要环节

发布时间:2020-12-16 16:34 作者:银河总站

  、大数据、人工智能、5G通信、汽车电子等新型应用市场带来巨量芯片增量需求,国内晶圆厂面临重要行业机遇,积极进行工艺研发与产能建设,长期性与规模性的下游投资将对半导体测试设备创造极佳的成长环境。

  根据SEMI最新发布的《半导体制造设备年中总预测-OEM视角》报告显示,到2020年,原始设备制造商的半导体制造设备全球销售额预计将由2019年的596亿美元增长6%至632亿美元,2021年将实现两位数的增长,创下700亿美元的纪录。

  其中,由于先进封装产能增长需求,封装设备市场将增长10%达到32亿美元,到2021年将增长8%达到34亿美元,半导体测试设备市场2020年预计增长13%达到57亿美元,并在5G需求的支撑下在2021年继续保持增长势头。

  半导体检测是保证产品良率和成本管理的重要环节,随着半导体制造工艺要求的提升,检测环节在半导体制造过程中的地位不断提升。

  根据摩尔定律预测:每隔18-24个月,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件数目会增加一倍,性能也将提升一倍。现代芯片的超复杂化与精细化将对半导体检测设备有更高的要求。

  广义上的半导体检测设备,分为前道量测(又称半导体量测设备)和后道测试(又称半导体测试设备)。

  前道量检测主要用于晶圆加工环节,目的是检查每一步制造工艺后晶圆产品的加工参数是否达到设计的要求或者存在影响良率的缺陷,属于物理性的检测;半导体后道测试设备主要是用在晶圆加工之后、封装测试环节内,目的是检查芯片的性能是否符合要求,属于电性能的检测。

  半导体检测设备的进入门槛较高,强者越强属性突出。半导体检测设备的门槛体现在技术门槛、人才壁垒、客户资源壁垒、资金壁垒和产业协同壁垒。

  半导体设备国产化率目前在10%左右,较2013年有所下滑,主要是由于半导体设备层面国产化的速度低于下游资本开支的速度。

  半导体测试设备主要包括探针台、分选机、测试机等。其中半导体测试机负责测试半导体器件的电路功能、电性能参数,具体涵盖直流参数(电压、电流)、交流参数(时间、占空比、总谐波失真、频率等)、功能测试等。

  而探针台和分选机实现的则是机械功能,将被测晶圆/芯片拣选至测试机进行检测。探针台和分选机的主要区别在于,探针台针对的是晶圆级检测,而分选机则是针对封装的芯片级检测。因此,测试机和探针台是晶圆测试环节的核心设备,而测试机和分选机是封装测试环节的核心设备。

  半导体测试行业竞争公司多为国际知名大厂,行业横向整合持续,呈现寡头垄断格局。

  在后道测试设备领域,日本爱德万、美国泰瑞达两家国际测试机龙头企业产品线齐全,营收规模大,合计占有80%的份额;中高端芯片测试机几乎被国外企业垄断,国内华峰测控和长川科技在部分细分领域也有所突破,北京冠中集创深耕CIS芯片测试机,开始向Memory领域渗透。

  在后道分选机设备领域,爱德万、泰普达、爱普生合计占有60%的份额;国内企业主要有长川科技等。根据长川科技招股书披露,分选机对

  高速重复定位控制能力和测压精度要求较高,误差精度普遍要求在0.01mm等级;分选机的批量自动化作业要求具备较强的稳定性,对每小时运送芯片数量和故障停机比率要求高。

  在后道探针台设备领域,东京精密和东京电子合计占有80%的份额。国内企业中长川科技处于研发阶段,深圳矽电处于测试阶段。

  总体来看,国内企业方面,从事半导体测试设备的企业主要有华峰测控、长川科技、北京冠中集创、深圳矽电等,其中华峰测控主要产品为测试机;长川科技主要产品包括测试机和分选机,探针台处于研发阶段;北京冠中集创深耕CIS测试机领域,目前处于验证阶段;深圳矽电主要为探针台。

  从全球半导体设备企业排名收入利润数据可以看出,测试设备中全球排名前两位的泰瑞达和爱德万与第一集团的应用材料、阿斯麦、东京电子、拉姆研究等还存在较大差距,这也与设备价值量和市场空间相关,但是从毛利率方面看,二者的毛利率都维持在50%以上。

  中航证券认为,中国大陆在晶圆代工和存储领域的强劲支出有望使中国大陆在2020年和2021年的半导体设备总支出中跃居首位。半导体设备一直是我国电子产业的短板,随着自主可控的推进,国内龙头企业已在加速研发,叠加未来汽车电子、5G基站等新兴应用将扩大市场规模,半导体设备企业将加速迎来国产替代机会。

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