2022年半导体测试设备行业现状及趋势分析 半导体测试行业客户黏性强盈利质量高

1、 半导体测试设备应用领域广泛，市场需求巨大

集成电路测试旨在检查芯片性能是否符合设计目标及要求，贯穿了集成电路设计、 生产、封测过程的核心环节。具体来说，IC 测试通过测量 IC 对于激励的输出回应 和预期输出比较，以确定或评估 IC 元器件功能和性能，其是验证设计、监控生产、 保证质量、分析失效以及指导应用的重要手段。测试主要包括芯片设计中的设计验 证、晶圆制造中的晶圆检测和封装完成后的成品测试。IC 检测过程中一般包括两个 步骤，一是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来（使用探针台或分选机）；二 是要通过测试机对芯片施加输入信号，并检测芯片的输出信号，判断芯片功能和性 能指标的有效性（使用测试机）。

图：测试设备覆盖半导体生产三大主要环节

集成电路（后道）测试核心设备包括测试机、分选机、探针台 3 种，测试机负责检 测性能，后两者主要实现被测晶圆/芯片与测试机功能模块的连接。在 IC 测试设备 中，测试机用于检测芯片功能和性能，技术壁垒最高、市场份额最大。尤其是客户 对于集成电路测试在测试功能模块、测试精度、响应速度、应用程序定制化、平台 可延展性以及测试数据的存储、采集和分析等方面提出愈来愈高的要求。而探针台 与分选机用于实现被测晶圆/芯片与测试机功能模块的连接，分应用场景来看，晶圆 检测环节需要使用测试机和探针台，成品测试环节需要使用测试机和分选机，分类 如下：

1. 晶圆检测环节（探针台+测试机）：晶圆检测发生于晶圆完成后和进行封装前， 通过探针台和测试机的配合使用，对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试。探针 台将晶圆逐片自动传送至测试位置，芯片的 Pad 点通过探针、专用连接线与测试机 的功能模块进行连接，测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号，判断芯片功能 和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给探

针台，探针台据此对芯片进行打点标记，形成晶圆的 Map 图。该环节的目的是确保 在芯片封装前，尽可能地把无效芯片筛选出来以节约封装费用；

2. 成品测试环节（分选机+测试机）：成品测试发生于芯片完成封装后，通过配合 使用分选机和测试机，对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试。分选机将被测 芯片逐个自动传送至测试工位，被测芯片的引脚通过测试工位上的基座、专用连接 线与测试机的功能模块进行连接，测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号，判 断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接 口传送给分选机，分选机据此对被测芯片进行标记、分选、收料或编带。该环节的 目的是保证出厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计规范要求。

2. 半导体测试机为测试设备最大细分领域

测试机为后道测试设备最大细分领域，其中 SOC 及存储类测试机应用最广。据 SEMI 统计，2020 年全球半导体测试设备市场规模为 60.1 亿美元，到 2022 年预计 将达 80.3 亿美元，未来两年的 CAGR 达 16%。从结构来看，测试设备中，测试机 在 CP、FT 两个环节皆有应用，而分选机和探针台分辨仅在设计验证和成品测试环 节及晶圆检测环节与测试机配合使用，且测试机研发难度大、单机价值量更高，因 此测试机占比最大，达到接近 70%的比例，而分选机、探针台占比分别为 17%、 15%。

图：2020 年全球半导体测试设备细分结构

存储及 SOC 测试机，结构占比更高、技术难度大。按照测试机所测试的芯片种类 不同，测试机可以分为模拟/混合类测试机、SoC 测试机、存储器测试机等。模拟类 测试机主要针对以模拟信号电路为主、数字信号为辅的半导体而设计的自动测试系 统；SoC 测试机主要针对 SoC 芯片（System on Chip）即系统级芯片设计的测试 系统；存储测试机主要针对存储器进行测试，一般通过写入一些数据之后在进行读 回、校验进行测试。其中，SoC 与存储测试机难度最高，同时在结构占比上也是测 试机中占比最大的部分，在全球和国内市场均在 70%左右占比。

3. 客户黏性强，盈利质量高

协同开发推出解决方案属性，客户黏性强、不易替代。半导体测试机需配套芯片的 测试需求，有 IC 设计厂商进行联合开发，因此具有较强的定制化属性。基于长期的 开发合作，测试机厂商积累大量专利与研发经验，与合作的设计公司形成默契合作 并逐步建立生态。因此，往往早期绑定 IC 设计厂商进行联合开发的测试机厂商，获 取订单的概率更大，一旦进入设计公司合作体系，将拥有显著的客户资源壁垒与产 业协同壁垒。

软件算法复用性强，规模化降低成本。测试机具有远高于半导体其他设备的毛利率， 我们认为主要基于第一、上文提到的高客户黏性，第二、软件算法的复用性。测试 机产品可以拆解为软件算法、硬件设计、原材料、制造及人力成本，而测试机厂商 为客户提供的核心是软件算法，软件算法具有非常强的复用属性，随着产品收入规 模的提升，使得测试机厂商具有远高于其他半导体设备公司的毛利率。另外，通过 材料、器件国产化及国内工程师红利，可以进一步提升毛利率。高毛利又为进一步 投入研发创造了空间，使得技术专利、软件算法进一步升级提升，形成闭环、持续 提升产品壁垒，形成闭环正反馈。因此，测试机行业公司毛利率高于其他半导体设 备公司，而国内测试机公司毛利率又高于海外同类公司。

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