集成电路测试行业综述

集成电路测试行业综述

陈国灿

杭州泰祺电子有限公司 310000

杭州米祺电子有限公司 310000

一、集成电路测试行业简介

集成电路产业链包括芯片设计、制造、封装和测试等环节，各个环节目前已分别发展成为独立、成熟的子行业。集成电路设计企业设计的产品方案，通过代工方式由晶圆代工厂商、封装厂商、测试厂商完成芯片的制造、封装和测试，然后将芯片产成品作为元器件销售给电子设备制造厂商。

集成电路产业链

资料来源：利扬芯片招股书

从整个制造流程上来看，集成电路测试具体包括：设计阶段的设计验证、晶圆制造阶段的过程工艺检测、封装前的晶圆测试以及封装后的芯片成品测试，贯穿设计、制造、封装以及应用的全过程，在保证芯片性能、提高产业链运转效率方面具有重要作用。

晶圆测试，又称为中测，通过对代工完成后的晶圆进行测试，目的是在划片封装前把坏的祼片（die）挑出来，以减少封装和芯片成品测试成本，同时统计出晶圆上的管芯合格率、不合格管芯的确切位置和各类形式的合格率等，能直接反应晶圆制造良率、检验晶圆制造能力。

其测试过程为：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。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Mapping图，即晶圆的电性测试结果。

芯片成品测试（Final Test），简称 FT，是指通过分选机和测试机的配合使用，对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试。芯片成品测试是在芯片封装后按照测试规范对电路成品进行全面的电路性能检测，目的是挑选出合格的成品芯片，保障芯片在任何环境下都可以维持设计规格书上所预期的功能及性能，避免将不合格的芯片交付给下游用户。同时，芯片成品测试环节的数据可以用于指导封装环节的工艺改进。

无论哪个环节，要测试芯片的各项功能指标均须完成两个步骤：一是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来，二是通过测试机对芯片施加输入信号，并检测输出信号，判断芯片功能和性能是否达到设计要求。

二、集成电路测试上下游产业链

（一）上游行业

半导体测试设备包括测试机、探针台和分选机。目前测试设备市场仍由少数厂商主导，市场集中度高，其中测试机主要来自泰瑞达、爱德万、致茂电子、久元电子等，探针台的主流供应商主要有东京精密、东京电子、SEMICS等，分选机的主流供应商主要有天津金海通等。

得益于起步较早及最先掌握核心测试技术，爱德万和泰瑞达成为了全球范围内最核心的两家测试机供应商，合计市场份额高达 90%。目前已有一些国产设备公司布局测试设备， 国内公司长川科技主要布局方向在分立器件、高功率电源管理芯片等方向，精测电子在18年与三星供应商IT&T合作，进军存储器和面板驱动芯片检测设备市场。

（二）下游行业

    芯片设计公司是集成电路测试行业的最大需求方，集成电路测试成本约占芯片设计公司营收的6-8%。

封测一体厂商既是集成电路测试服务的供给方也是需求方。封装是封测一体厂商最核心的业务，测试是其第二大业务。随着先进封装制程的资金投入越来越大，以及测试技术难度的提升，封测一体厂商将主要精力和资金专注于封装业务，将测试业务外包给独立第三方测试企业来完成的比例越来越高。

随着行业竞争的加剧以及先进制程的资本性支出急剧上升，为了专注于芯片设计和晶圆制造核心环节，IDM企业有意减少封测环节的投资，将部分测试需求外包给封测一体企业、独立第三方测试企业来完成。根据全球最大的独立第三方测试厂商京元电子2020年年报披露，其22%的收入来源于IDM企业。

晶圆制造企业测试产能较小，一旦测试需求超过晶圆代工厂的负荷，晶圆代工厂就会考虑将晶圆测试服务外包给独立第三方测试企业或者封测一体企业来完成。

三、集成电路行业发展的驱动因素

（1）中国大陆芯片设计业和晶圆制造业快速发展，带动测试需求扩大

芯片设计公司是测试服务的最主要买方，集成电路测试是设计验证的必须环节，对于结成电路设计企业的产品研发和应用推广十分关键。根据中国半导体行业协会，2019年-2022年我国芯片设计行业的收入增速分别为19.71%、23.81%、20.36%和8.54%，保持了较高的增速，2022年中国集成电路设计行业销售额为4989.6亿元。根据中半协数据，2021年中国大陆销售额过亿的芯片设计公司超过400家，增长至413家，较2020年的289家增长42.9%。芯片设计行业的快速发展带动了测试需求的快速增长。

国内以华为海思、中兴微、紫光展锐等为代表的本土集成电路设计厂商加速崛起，凭借着产品的技术创新和市场推广成效显著，在各个细分市场的产品竞争力和市场份额稳步提升，推动了国内集成电路设计市场的快速发展，我国集成电路设计市场规模明显提升。

（2）大陆封装行业具有竞争力，为测试行业导入客户

封测行业是中国在半导体产业链中竞争力最强的环节。芯谋研究数据显示，中国封装企业发展迅速，2010~2020十年间，中国三大封装企业长电科技、通富微电、华天科技营收都增长了6-7倍，跻身全球前六。

 2021年全球封测行业中大陆企业占据3席，规模占比达20%，封装是国内半导体产业最为成熟的领域，越来越多的全球客户选择将封装业务外包给中国大陆厂商。由于测试与封装环节的天然具有协同性，为测试行业导入客户。

（3）芯片的高端化和封装制程的先进化提升了测试费用占比

终端应用对低功耗、低成本、小尺寸芯片的需求上升，高性能SoC以及采用SiP封装工艺的芯片逐渐成为市场主流，高端SoC的结构极其复杂，必须针对性的开发测试方案，验证各个功能的有效性，SiP工艺中封装芯片数量较多，找出个别不良芯片的难度提高，也要求在晶圆阶段进行全面测试，还需要考虑相容性的问题。测试服务的重要性越发突出，测试难度大幅上升，测试时间也越来越长，从而提高了测试费用在总成本中的比例。

（4）国产替代空间广阔

全球最大的三家独立第三方测试企业京元电子、欣铨、矽格均为台资企业，国内民营企业已逐渐缩小与中国台湾地区巨头的技术差距，凭借本土化、高效率、服务好、供应链自主可控优势，获得大陆优质客户认可。

三、半导体测试行业竞争格局

集成电路测试服务最初主要由封测一体企业的测试部门对外提供，随着行业分工的细化，出现了独立第三方测试的模式并发展壮大，因此市场上存在“封测一体企业”和“独立第三方测试企业”两类企业参与测试行业的竞争。目前尚无两类模式的各自的市场占有率的权威统计数据，但中国台湾地区最大的三家独立第三方测试企业合计收入占中国台湾地区测试市场比重接近30%，可以侧面反应两者的市场占有率情况。

随着先进封装制程的资金投入越来越大，以及测试技术难度的提升，封测一体厂商将主要精力和资金专注于封装业务，将测试业务外包给独立第三方测试企业来完成的比例越来越高。

相比封测一体厂商，独立第三方测试服务的优点主要有两个： 1）相比封测一体厂，独立第三方测试厂聚焦测试环节， 在技术专业性和效率上的优势更明显； 2）作为晶圆厂和封装厂之间的角色，独立第三方测试厂商的测试结果中立客观，更受信赖，不倾向于掩盖问题。劣势在于封测一体化企业通过封装业务的长期积累，资本实力已经十分雄厚，抗风险能力较强。

四、影响行业发展的有利和不利因素

（一）有利因素

1、集成电路产业处在政策机遇期

国家颁布了多项支持集成电路行业发展的产业政策及措施，多维度政策加大对本土集成电路产业的支持，举国体制推动集成电路产业高质量发展。

受益于国家政策对集成电路产业的大力支持，国内整个集成电路产业链保持高速增长的态势。作为集成电路制造流程中的重要一环，与芯片设计公司、晶圆厂和封测厂达成紧密协作，为上游客户提供先进的测试服务。

2、大陆芯片设计业、晶圆制造业、封测业发展，半导体测试行业直接受益

中国大陆芯片设计业、晶圆制造业和封测业的快速发展带动测试需求扩大，中国大陆芯片设计业和晶圆制造业的快速发展带动测试需求扩大。中国大陆集成电路测试的市场容量在300亿元级别，并且每年保持两位数的增长速度。

3、国产替代

中兴、华为禁令事件发生后，中国大陆的芯片设计公司逐渐将高端测试订单向中国大陆转移，加速了国产化替代进程。全球最大的三家独立第三方测试企业京元电子、欣铨、矽格均为台资企业，三家巨头较早地在中国大陆设立子公司并开拓业务，经营较为保守、扩张缓慢，从而为内资厂商创造了追赶的机会。

（二）不利因素

1、独立第三方测试行业规模较小，资金实力不足

虽然独立测试行业和企业逐步被市场所接受，由于国内独立测试企业数量、规模还不能够满足行业需求，大量的测试仍在制造企业和封装企业中完成。相较于国内的集成电路设计业、制造业和封装业，独立第三方测试行业规模较小、资金实力有限。而对于测试业务，从测试设备的购置，洁净车间的建设到人才梯队的培养，都需要大量的资金投入，大多数测试企业的资金实力无法满足大规模扩产的需求。

2、测试设备大多依赖进口不利于行业发展

我国半导体产业的集成电路装备制造业规模小、技术水平落后、创新能力不足，尚不具备为集成电路制造、封装以及测试产业提供充分配套的能力。国产集成电路测试设备主要集中在中低端领域，而高端的测试设备主要依赖于国际主流的测试设备厂商，如美国泰瑞达、日本爱德万，单机进口价格动辄数十万美元，测试设备过于依赖进口在一定程度上会限制国内集成电路测试行业的发展。

作者简介：陈国灿 19660928 男 杭州西湖区 汉 研究生 董事长 杭州泰祺电子有限公司 研究方向:经济类