模拟/混合为护城河,切入SoC/数字等高价值量领域。
1.SoC 测试机:扩展 STS 8300 切入SoC测试领域,拥抱40亿美元市场
SoC 测试机用于测试系统芯片,系统控制部分为核心。SoC 测试原理:向被测芯片提供正确电压、电流、时序与功能状态,检测芯片响应结果,将每个测试项结果与预定义限制比较,做出通过/失效判定。SoC 测试系统主要包括系统控制、直流仪表、功能/交流仪表、混合信号测试仪表、射频信号测试仪表、机械硬件、软件等。其中控制系统为SoC测试系统核心,由高性能主控计算机或工作站构成,支持与探针台、机械手等其他设备通信。测试头内有相应系统控制模块,可完成主控计算机与测试系统间通信与控制,该模块还包括系统主时钟与继电器控制信号、校准电路等。功能/交流仪表主要包括向量存储器(存储测试激励和芯片响应)、时序子系统(将逻辑信号转为可用电信号)及引脚卡(提供测试设备内部资源与被测芯片间的接口)三个部分。混合信号测试仪主要包括波形发生器及波形数字化仪。
SoC 测试系统主要技术指标包括通道数、最大数据速率、向量深度、时钟精度、混合信号分辨率及带宽、射频信号频率及其他技术指标。目前,SoC 测试系统可支持数字通道数达数千个,最大数据速率大于 1Gbit/s,向量深度超过百兆行,时钟精度达到10ps 量级,混合信号分辨率超过 20bit 且带宽达数百兆射频信号频率超过 10CHz,为高端集成电路产品测试打下了坚实基础。

SoC 测试机市场规模超 40 亿美元,公司 2024 年有望形成200 套/年产能。消费电子进入半导体库存调整阶段、PC 及手机市场下修预期,消费电子市场出现放缓迹象,但电动汽车与工业设备等领域仍存在芯片短缺现象。2022 年全年,汽车及工业领域对测试机需求坚挺,消费电子疲软影响整体市场增长。根据爱德万数据,2022 年全球SoC 测试机市场规模预计在39-41亿美元之间,同比下降在 4.65%-9.30%之间;2023 年 SoC 测试机市场规模预计在35-42亿美元之间。华峰测控拟使用 3.57 亿募投资金进行生产基地建设,有望于2024 年形成年产200套SoC 类集成电路自动化测试系统生产能力。目前,公司 STS 8300 测试设备,测试范围从传统模拟拓展到数模混合以及功率及 SoC 等领域,正式切入 SoC 测试机赛道。
2.模拟/混合测试机:国内 3,500 亿模拟芯片市场支撑,测试头多资源内置提高竞争力
用于模拟/混合集成电路测试,直流仪表模块为主要部件。模拟/混合测试机主要用于模拟信号、混合信号(模拟为主,数字为辅)等集成电路测试,被测电路主要包括电源管理器件(如线性稳压器、脉宽调制控制器、充电电路 DC-DC 转换器等)、高精度模拟器件(如运算放大器、视频/音频放大器、滤波器、锁相环等)、数据转换器 (如A/D 转换器、D/A转换器等)、汽车电子(如功率放大器、各类驱动器等) 和分立器件(如 MOSFET、IGBT 等)。模拟/混合测试机由数字模块、任意波形发生器模块、数字化仪模块、直流仪表模块及时间测量单元等构成。其中直流仪表模块(V/I 源,电压/电流源)为主要部件,该模块具备施加电压/测量电流、施加电流/测量电压、施加电流/测量电流 4 种能力,一般以电压/电流范围、精确度、准确度、测量速度、施加速度、瞬态响应、纹波等指标衡量其测试能力
波形发生器与波形数字化原理类似,功能相反。模拟波形产生模块用于产生符合测试需求任意模拟电压波形,通常采用比正弦波或函数发生器更灵活的任意波形发生器。模拟波数字化仪将连续时间模拟波数字化,最终存储与波形捕获存储器中。可编程增益放大器用于调整信号电平,以较少噪声影响。可编程低通滤波器用于限制输入信号带宽,以减少噪声和防止信号混叠。传统模拟/混合电路自动测试系统测试资源由多款不同功能选件组成,目前先进测试系统在单个测试通道中集成源、测量和分析全部功能,测试条件更新采用测试矢量动态控制方式,极大地提高测试效率。
国内模拟芯片市场规模有望突破 3,500 亿元,为模拟/混合测试机提供巨大市场空间。模拟集成电路产品生命周期较长,下游应用广泛且分散。受益于行业本身技术积累和消费电子、智能家居、智能安防、汽车电子、工业控制等下游应用领域发展,模拟集成电路行业保持稳定增长。根据 Frost & Sullivan 数据,2021 年全球模拟芯片销售额为741 亿美元,中国模拟芯片市场规模在全球占比达到 50%以上,2021 年中国模拟芯片市场规模达3,056.3 亿元。随着国内企业产品开发速度加快,在新技术和产业政策双轮驱动下,未来中国模拟芯片市场将迎来发展机遇,预计 2026 年将达到 3,667.3 亿元,拉动模拟/混合测试机市场需求。
国内料号加速拓展,提高模拟领域测试需求。模拟芯片追求高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和高稳定性,工艺制程的缩小反而会影响芯片性能。自半导体工艺制程达到0.13微米后,工艺制程便不再是制约模拟芯片发展主要因素。模拟芯片产品强调定制化工艺,厂商需要特色工艺与设计相结合以实现定制化需求。针对不同工艺,工艺平台众多,可选用器件和模块类型多,如意法半导体 BCD 工艺,制程从 0.32μm 到 90nm 一共超过10 个不同工艺平台,故国际大厂料号丰富。从国内产品线宽度层面分析,2022 年圣邦股份旗下产品4,000余款,涵盖25 大类模拟芯片,计划每年拓 200 多个;思瑞浦 1,500 余款,纳芯微1,100 余款,随着国内各大模拟厂商料号逐渐丰富,对模拟测试机数量及测试范围提出更高要求。
STS 8205 与 STS 8300 用于模拟/混合领域。STS 8205 混合信号测试系统为STS2000系列产品之一,该系统采用浮动 V/I 源/表技术,保持经典机型操作使用简单、数据稳定可靠的实用特点,同时支持填表式菜单编程和开放式 C 语言编程两种方式,硬件系统采用模块化设计,可根据需求进行选配和扩展。STS 8300 用于高性能模拟/混合集成电路测试,将所有资源装于测试头中,模拟资源通道资源超 500 道,数字资源通道资源超256 道,并测能力超32工位。
3.数字测试机:STS 6100 覆盖各类数字电路功能,数字测试机领域再添劲旅
数字集成电路种类多、数量大、逻辑关系复杂,对测试机提出更高要求。数字集成电路测试系统开发需要考虑提高测试速度、增加测试程序库、增加测试向量深度等。其中,提高测试速度可通过提高时钟频率实现,实际应用中多采用多路并测技术,即对多个DUT并行进行检测,缩短测量时间,降低测试成本。通过扩增测试程序库,可以有针对性地测量每种产品,减少测试时间的同时,增加测试覆盖率。对于逻辑关系复杂的数字集成电路(如CPU等),则需增加测试向量存储空间,将相应结果存储到测试机中,以满足测试功能需要。

全球数字测试机规模达 3.8 亿美元,STS 6100 进入数字测试机领域。数字IC测试系统每个管脚都有独立测试资源,与数字电路测试系统相比,存储器测试系统还包含某些特定功能测试模块,故常采用内存测试系统进行并行测试。在数字测试机领域华峰测控数字推出STS6100机型,覆盖各类数字电路功能、直流参数及交流参数测试,系统配置灵活,可兼顾高压/高速器件测试,最大 512 个数字 I/O 管脚,因系统配置算法图形发生器,还可用于存储器测试,相较于通用数字测试机功能更加丰富,STS 6200 在“第十一届中国电子信息博览会”首次亮相,具有 512 通道高速数字通道,可提供百皮秒级高精度时序波形。根据ICV数据,2025年全球数字自动测试系统市场规模预计为 3.82 亿美元,中国有望达到2.94 亿美元。
4.功率测试机:STS8200 衍生5 大产品,精准把握功率扩产
潮中国为功率半导体最大需求市场,新兴领域加大宽禁带半导体需求。功率半导体用于所有电力电子领域,应用范围涵盖电源管理、计算机及外设设备、通信、消费电子、汽车电子、工业控制等多个领域。中国是全球功率半导体最大需求国,新能源光伏发展有望带动功率半导体需求进一步提升。根据德勤数据,2024 年全球功率半导体市场规模有望达到522亿美元,中国占 39.46%。功率半导体发展主要依靠新能源汽车、可再生能源发电、变频家电等新兴领域带来巨大需求缺口。随着新能源汽车、手机等消费电子快充技术、高效能光伏及先进军事应用扩大,加大宽禁带半导体需求。根据德勤数据, 2023 年主要由氮化镓与碳化硅等宽禁带半导体材料构成芯片销售总额有望达到 33 亿美元,同比增长 40%,增长率预计将在2024 年达到近60%,第三代半导体总规模有望达 52 亿美元。
新能源汽车市场为功率半导体器件主要增长领域,安世半导体进入全球前十。功率半导体主要功能是对电能进行转换,对电路进行控制,改变电子装置中电压与频率,直流或交流等,具有处理高电压,大电流能力。功率半导体下游应用主要包括消费电子、白色家电、工业控制、新能源汽车等,针对不同应用场景对应的功率和频率,各领域产品选择使用相应功率器件。其中新能源汽车市场(主逆变器+车载充电器+车载 DC/DC 转换器)规模占比最大,增速最快,根据 Yole 预测,2026 年新能源汽车市场功率半导体器件规模达有望突破50 亿美元。
功率半导体整体国产率较低,国内扩产带动功率测试机需求增长。全球功率半导体市场长期被国际大厂垄断,其中日本企业较多。根据 Omdia 数据,2021 年日本企业在功率半导体公司销售额排名前十位中占据 5 席,分别是三菱电机(第 4)、富士电机(第5)、东芝(第6)、瑞萨(第 9)、ROHM(第 10)。英飞凌为市场绝对霸主,营收遥遥领先安森美,中国仅安世半导体(被闻泰科技收购)进入全球前十,但规模远不及龙头企业,按销售额度计算2021年安世半导体收入仅占英飞凌 13.80%。根据中微半导数据,国内中高端功率MOSFET和IGBT自给率不足 10%,未来国产替代空间广阔。根据中商产业研究院数据,2020 年国内功率半导体市场需求规模达到 56 亿美元,占全球需求比例约为 39%,国内各功率半导体厂商为抓住国产替代机遇,提高市场占有率,加速建厂及产线升级计划,带动功率半导体领域测试机需求量增长。
STS 8200 衍生 5 大功率细分测试机,产品进入国外知名碳化硅厂商。华峰测控功率半导体测试机为 STS 8200 衍生机型,基于 STS 8200 测试平台拓展各功率半导体细分专用测试单元。如 STS 8202 专用于 MOSFET 晶圆测试,STS8203 用于中大功率分立器件测试系统,GaN FET 专用测试套件切入第三代半导体测试,IPM 专用测试套件及PIM测试方案用于相应IGBT 模块测试,目前华峰测控功率测试机已进入国外碳化硅知名大厂,随着未来国内外厂商加码碳化硅及氮化镓产能扩产,公司功率测试机销量有望持续增长。