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半导体封测:半导体高景气核心环节,产业链龙头全梳理

作者:乐晴行业观察 来源: 头条号 89408/19

随着云计算、大数据等快速增长,半导体有望迎来新一轮高增长机遇,封测市场将跟随受益。集成电路是半导体产业的核心,占整个半导体产业链规模的80%以上,IC生产与测试流程可以分为IC设计、晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和测试等环节。#半导体##半

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随着云计算、大数据等快速增长,半导体有望迎来新一轮高增长机遇,封测市场将跟随受益。

集成电路是半导体产业的核心,占整个半导体产业链规模的80%以上,IC生产与测试流程可以分为IC设计、晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和测试等环节。#半导体##半导体封测#

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芯片封装一般是将生产加工后的晶圆进行减薄、切割、焊线、塑封、切筋成型,使集成电路与外部器件实现电气连接、信号连接的同时,对集成电路提供物理、化学保护。

测试即运用各种方法检测出存在物理缺陷的不合格产品。

测试主要分为封装前的晶圆测试和封装完成后的芯片成品测试。晶圆测试主要是对晶片上的每个晶粒进行针测,测试其电气特性。

芯片成品测试主要检验的是产品电性等功能,目的是在于将有结构缺陷以及功能、性能不符合要求的芯片筛选出来。

在整个价值链中,芯片公司需要主导的环节主要是芯片设计和测试,其余的环节都可以由相应的合作伙伴来主导或者完成。

封测即集成电路的封装、测试环节,是加工后的晶圆到芯片的桥梁。在半导体产业链中,封测位于IC 设计与IC 制造之后,最终IC 产品之前,属于半导体制造后道工序。

封装测试在产业链中的位置:

资料来源:立昴微

从全球外包封测市场格局来看,本土厂商在封测领域拥有较强的市场竞争力,并在先进封装市场同样布局领先。

根据芯思想研究院数据,2022年全球前十大委外封测厂商中有四家来自中国大陆(长电科技、通富微电、华天科技、智路封测),合计市场占有率达24.55%,相比2021年的23.53%提升了1.02pct。国内头部厂商在保持现有优势地位的基础上,不断提升市场占有率。#7月财经新势力#

半导体封测设备

先进封装设备业务将充分受益于先进封装行业整体的成长以及本土封测厂的设备需求,有望依托国内厂商的进口替代需求,实现快速发展。

根据SEMI的数据,2022年,全球晶圆制造设备的市场规模有望达988.8亿美元,同比增长12.35%,测试设备市场规模有望达81.7亿美元,同比增长4.88%,封装设备市场规模有望达72.9亿美元,同比增长4.29%,三者在全球半导体设备市场的占比分别为86.48%、7.15%和6.38%。

半导体封测共有7大环节:晶片切割、固晶、焊线、模塑、切筋成型、电镀和测试,各环节所涉及设备主要有划片机、固晶机、焊线机、模塑机、切筋成型设备、电镀设备、测试机、分选机和探针台等等。

半导体后道测试设备主要包括测试机、分选机和探针台三大类,需在不同测试阶段相互配合使用。

资料来源:华峰测控

探针台

探针台&分选机主要用于被测晶圆/芯片与测试机功能模块的连接,其中探针台主要用于晶圆制造&设计验证。

探针台将晶圆逐片自动传送至测试位置,芯片的端点通过探针、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是否达到设计规范要求。

探针台的核心在于真空腔体和XYZ工作台控制系统,工作过程中通过PC和控制器调整工作台位置和探针位置,使得探针对准每个芯片(Die)的Pad,完成电性能的测试。

探针台示意图:

探针台与分选机在技术上有一定的共通性,但技术难度更大,需综合运用高精度运动控制技术、连续精密步进技术、智能微观对准技术、电性接触控制技术,以实现半导体芯片测试的自动化、规模化生产。

探针台市场由东京精密&东京电子主导,合计占比约为73%,国产替代步伐有待加速。

其次是中国台湾地区的旺矽科技和惠特科技共占14%的份额,中国大陆地区的矽电科技仅占3%的市场份额。中国大陆地区设备在大陆的市场份额不超过20%。

在本土企业中,深圳矽电进步较快,在国内的市场份额达到13%,长川科技、中电45所、西700厂等也在积极布局新一代产品研发,有望陆续取得产业化突破。

分选机

分选机则用于封装测试&设计验证。

在芯片封装完成后,通过测试机和分选机的配合使用,对电路成品进行功能及稳定性测试,挑选出合格成品,并根据器件性能进行分选、记录和统计,保证出厂的电路成品的功能和性能指标符合设计规范,实现对电路生产的控制管理。

在分选机领域,爱德万、科休在全球分选机领域保持优势地位,两家厂商合计占比超过85%,市场集中度仍然较高。国内测试设备厂商在细分领域有所突破,但全球市场占比有限,后续空间依然较大。

国内代表厂商包括长川科技、金海通、深科达等。

分选机产业链下游包括封装测试企业、芯片设计公司、IDM企业(半导体设计制造一体化厂商)等。龙头厂商客户涵盖长电科技、通富微电、环旭电子、联合科技、华天科技等封测企业,博通、瑞萨科技等IDM企业,兴唐通信、澜起科技、艾为电子等芯片设计公司。

测试机

测试机应用最为广泛,用于采集、存储和分析数据,贯穿半导体设计、验证、生产全流程,是制造芯片或器件的关键设备。

测试时,测试机对待测芯片施加输入信号,得到输出信号与预期值进行比较,判断芯片的电性性能和产品功能的有效性。

在CP(晶圆测试)、FT(芯片成品测试)检测环节内,测试机会分别将结果传输给探针台和分选机。

IC 测试通过对实际输出和预期输出比较,确定或评估IC 元器件的功能和性能,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。

根据测试对象的不同,测试机又细分为SoC、存储、模拟和RF等类别,其中数字测试机主要包含SoC和存储测试机两大类,相较模拟测试机而言,技术难度较大。

据SEMI统计,现阶段全球后道测试设备领域爱德万(Advantest)、泰瑞达(Teradyne)、科休(Cohu)三巨头仍占据主流,合计占比超90%。

从现阶段来看,海外巨头仍然占据全球后道测试设备绝大部分份额,国内格局较为分散,且国内厂商已取得一定的突破,因此国产设备厂商替代空间依然巨大。

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