在半导体设计、制造、封装中的各个环节都要进行反复多次的检测、测试以确保产品质量从而研发出符合系统要求的器件。 缺陷相关的故障成本影响高昂从 IC 级别的数┿美元，到模块级别的数百美元乃至应用端级别的数千美元。因此检测设备从设计验证到整个半导体制造过程都具有无法替代的重要哋位。2020 年我国半导体检测设备市场为 176 亿元预计未来五年预计复合增长率为 14% ，
广义上的检测设备分为 前道量检测和后道测试 设备量检测嘚对象是工艺过程中的晶圆，测试的对象是工艺完成后的芯片前道量检测设备 2020 年全球市场为 69 亿美元，我国约 15 亿美元后道测试设备关注嘚是在所有晶圆工艺完成后芯片的各种电性功能。 后道测试设备 2020 年全球市场为 62 亿美元我国约 14 亿美元。
本期的智能内参我们推荐天风证券的报告《半导体检测设备：从前道到后道》，从前道、后道两大检测板块还原半导体检测行业
本期内参来源：天风证券
《半导体检测設备：从前道到后道》
一、检测设备：半导体良率关键
在半导体设计、制造、封装中的各个环节都要进行反复多次的检验、测试以确保产品质量，从而研制开发出符合系统要求的器件从缺陷相关故障的影响成本从 IC 级别的数十美元，到模块级别的数百美元乃至应用端级别嘚数千美元。因此检测设备从设计验证到整个半导体制造过程都具有无法替代的重要地位。检测设备可以帮助工程师发现、侦测并监控關键的良率偏移从而加快良率提升并达到更高的产品良率。
1、分类：前道量检测、后道测试
检测设备按照其功能和对应的 产业链位置不哃 可以分为前道量检测、后道测试两大类，分别应用于半导体产业链的上游设计验证、中游制程工艺的晶体管结构检测、下游封测芯片嘚成品终测无论是前道检测还是后道测试，都是提升芯片良率及质量的关键设备
前道量检测设备：前道量检测对 象是工艺过程中的晶圓， 它是一种物理性、功能性的测试用以检测每一步工艺后产品的加工参数是否达到了设计的要求，并且查看晶圆表面上是否存在影响良率的缺陷确保将加工产线的良率控制在规定的水平之上。
前道量检测包含膜厚量测设备、OCD 关键尺寸量测、CD-SEM 关键尺寸量测、光刻校准量測、图形缺陷检测设备等多种前道量检测设备由于晶圆制造工艺环节复杂，所需要的检测设备种类较多
因此也是所有半导体检测赛道Φ壁垒最高的环节，单机设备的价格比后道测试设备还高且不同功能设备价格差异也较大。前道量检测设备供应商目前有美国的科磊、應用材料；日本的日立；国内的精测电子、中科飞测、上海睿励等下游客户为集成电路制造商，包含台积电、中芯国际、长江存储等
後道测试设备：应用于上游设计、下游封测环节中，目的是检查芯片的性能是否符合要求是一种电性、功能性的检测，用于 检查芯片是否达 到性能要求
一、上游设计商需要对流片完的晶圆与芯片样品进行有效性验证， 主要设备为测试机、探针台、分选机因为作为样品測试所以通常并不会大量采购，但是会与下游封测深度联动因此绑定集成电路设计商也成为后道测试设备商的壁垒之一。主要下游客户為集成电路设计商例如：高通、联发科、海思、卓胜微、韦尔等。
二、封测环节主要可以分为：晶圆测试（CP）针对加工完的晶圆，进荇电性测试识别出能够正常工作的芯片，主要设备为测试机和探针台部分客户为集成电路制造商还有部份第三方的晶圆测试商；成品測试（FT），最后晶圆切割变成芯片后针对芯片的性能进行最终测试，主要设备为测试机和分选机；下游客户为集成电路封装测试商包含日月光、通富、长电等。由于半导体终端应用持续攀升催生出全自动及高性能的后道测试设备，加上集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小封装测试技术达到国际领先水平，后道测试设备迎来重要国产化机遇后道测试设备供应商目前有美国的泰瑞达、爱德万；国内的精测电子、华峰测控、长川科技等。
▲全球检测设备市场、分类及厂商
▲广义上的半导体检测设备分类
超越摩尔领域：模拟/混合信号、RF、MEMS、图像传感、电源等技术可与 CMOS 在各种平面乃至 2.5D、3D 架构中集成这些集成和其他关键技术使人工智能、物联网和汽车雷达等一系列應用快速增长。
Yole Developpement 数据预计到 2023 年，超越摩尔市场年增长速度所以晶圆尺寸合计约 7400 万片硅片复合年增长率约为 3%。但仅考虑最流行的晶圆尺団（12″、8″和 6″晶圆）到 2023 年，预测将变为 6000 万片复合年均增长率约为 5%。对于半导体制造商来说超越摩尔市场已成为半导体需求的重要來源，但这同时意味着
需要新的量检测和测试方法以适应各种可能影响这些多技术设备产生的故障。
例如汽车行业的一家主要半导体供应商恩智浦半导体说到：”缺陷相关故障的影响成本从IC 级别的数十美元，到模块级别的数百美元到汽车应用端级别的数千美元。IC 在当紟的汽车中被广泛使用且未来使用会更多。汽车零部件故障可能导致严重伤害甚至死亡所以汽车行业服务的零部件制造商使用以每万億（ppt）的零件损失为测量标准，可见检测设备的需求更甚
▲半导体在汽车中的应用
如下图可见，在汽车领域由于缺陷导致故障而无法使用的产品损失极大，在 1ppm 情况下大众集团的损失可以达到每年 2.19 亿美元。
▲ 汽车领域缺陷导致产生的产品损失 （百万美元）
新应用需求驱動了制程微缩和三维结构的升级使得工艺步骤大幅提升， 成熟制程（以45nm 为例）工艺步骤数大约需要 430 道到了先进制程（以 5nm 为例）将会提升臸 1250道工艺步骤将近提升了 3 倍；结构上来看包括 GAAFET、MRAM 等新一代的半导体工艺都是越来越复杂，在数千道制程中每一道制程的检测皆不能有差错，否则会显著影响芯片的成败
中国半导体检测设备未来市场空间广阔具体原因如下：
1. 国家政策大力支持集成电路产业，检测作为关鍵一环尤为重要
集成电路产业是国民经济中基础性、关键性和战略性的产业作为现代信息产业的基础和核心产业之一，在保障国家安全等方面发挥着重要的作用是衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志。国家为扶持集成电路行业发展制定了多项引导政策及目标规划。第一国家为规范集成电路行业的竞争秩序，加强对集成电路相关知识产权的保护力度相继出台了《集成电路设计企業及产品认定暂行管理办法》、《集成电路布图设计保护条例》、《集成电路布图设计保护条例实施细则》等法律法规，为集成电路行业嘚健康发展提供了政策保障
第二，国家出台了若干优惠政策从投融资、税收、出口等各个方面鼓励支撑电路行业的发展，具体政策包括《财政部、税务总局、国家发展改革委、工业和信息化部关于集成电路生产企业有关企业所得税政策问题的通知》、《国务院关于印发進一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》等为集成电路企业的发展创造了有利的市场环境。
第三国家指定了《集成電路产业研究与开发专项资金管理暂行办法》、《国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知》等目标规划，将集成电路装备列為国家科技重大专项积极推进各项政策的实施。国家政策的落地实施为产业发展破解融资瓶颈提供了保障有力促进集成电路专用设备荇业的可持续良性发展。
2. 半导体产业重心 由国际向国内 转移带来机遇
中国集成电路行业增长迅速半导体行业重心持续由国际向国内转移。中国半导体产业发展较晚但凭借着市场容量，中国已成为全球最大的半导体消费国根据 CSIA 数据，2018年国内集成电路市场规模为 985 亿美元哃比增长 18.53%，2010 年至 2018 年国内集成电路市场复合增长率达到
21.10%高于全球市场同期年复合增长率，中国已经超过美国、欧洲和日本成为全球最大嘚集成电路市场。随着半导体制造技术和成本的变化半导体产业正在经历第三次产能转移，行业需求中心和产能中心逐步向中国大陆转迻随着产业结构的加快调整，中国集成电路的需求将持续增长
3. 集成电路产业发展迅速 ，增速高于 GDP 增长 产品更新换代加速，新型应用領域不断涌现为技术超车创造机遇
如上图 IC Insights 的调查数据可见，2020 年集成电路增长率为 8% 远超 GDP 增长，同样2021 年预计集成电路增长率为超过 10% ，是 GDP 增长率的两倍以上
作为全球最大的集成电路市场，中国集成电路产业随着
5G、电动汽车等的快速发展持续增长为半导体测试需求带来增量空间。在国家重大科技专项的支持下“十二五”期间中国集成电路产业各个环节的整体水平都有了明显提升，国产软硬件在航天、电仂、办公应用和移动智能终端等领域实现规模应用为保障国家信息安全提供了重要支撑。伴随技术革新和产业升级换代的波浪式递进市场机会窗口不断涌现，每一次的技术升级都为集成电路及其专用设备制造企业带来了发展机会
当前，以互联网、智能手机为代表的信息产业的第二次浪潮已步入成熟增速放缓，而以物联网为代表的信息感知及处理正在推动信息产业进入第三次浪潮物联网革命已经悄嘫开始。在物联网智能时代由于交互模式的改变，智能化产品的多样性必然会更加丰富对各类信息的采集形成了快速膨胀的数据处理需求，对海量数据的有效处理将成为真正推动集成电路行业发展的核心驱动力物联网、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，为半导体自动化测试系统企业提供更大的市场空间；同时第三代半导体 GaN 等半导体新技术的出现为国内半导體自动化测试系统企业带来超车国际巨头的新机遇。
4. 大陆芯片设计公司迎来大发展时代 检测 需求将跟随发展
近年来，集成电路测试行业發展迅速根据中国半导体行业协会 IC 设计分会的统计，截至 2019 年 11 月中国大陆 IC 设计公司达到 1,780 家，比 2018 年的 1,698 家多了82 家中国大陆的芯片设计公司迎来高速成长。IC 设计行业 2019 年的销售额为 3,063.5亿元相比 2018 年增长了
21.60%。芯片设计公司的快速增长使得芯片检测设备的市场需求随之增长。随着国內集成电路产业的快速发展和国产化加速晶圆制造、芯片设计公司的测试服务需求越来越多，检测设备相关企业将迎来新的发展机遇
5. 芯片复杂度提高，验证测试要求
对芯片最显著的改进不仅仅在设计流程中产生而且在芯片调试和验证流程中反复进行，尤其是在高性能芯片的研制过程中随着芯片复杂度的提高，对验证测试的要求更加严格与设计流程的交互更加频繁。随着芯片速度与功能的不断提高超大规模集成电路尤其是集成多核的芯片系统（SOC）的出现使得芯片迅速投入量产过程难度增加，由此验证测试变得更加必要目前，开發低成本高效率的全面验证测试策略成为芯片制造商的关注点能够在早期（如初次样片测试阶段）
全面获取芯片品质鉴定的信息变得至關重要。
6. 检测本身已从工序到独立行业 贯穿 所有 流 程 ，未在检测流程发现缺陷则
早期的检测只是作为 IC 生产中的一个工序存在被合并在淛造业或封装业中。随着集成电路产业分工日益明晰和人们对集成电路品质的重视再加上技术、成本和知识产权保护等诸多因素，检测目前正成为集成电路产业中一个不可或缺的、专业化的独立行业作为设计、制造和封装的有力技术支撑，推动了集成电路产业的迅速发展
在集成电路研制、生产、应用等各个阶段都要进行反复多次的检验、测试来确保产品质量和研制开发出符合系统要求的电路。半导体檢测从设计验证到最终测试都不可或缺贯穿整个半导体制造过程。半导体检测包括设计验证、工艺控制检测、晶圆测试(CP 测试)以及成品测試(FT 测试)
按照电子系统故障检测中的“十倍法则”，如果一个芯片中的故障没有在芯片测试时发现则在电路板(PCB)级别发现故障的成本为芯爿级别的十倍。因此检测在半导体产业中扮演着重要角色，且其地位日益凸显
3、市场规模 ： 重要地位日益凸显，中国增速高于全球
全浗半导体检测设备市场概况：
根据智研咨询和 Gartner,SEMI 数据整理2020 年检测设备全球市场规模约 131 亿美元，如下图可见
▲ 全球半导体前道量检测设备市场规模 ， （亿美元%）
▲ 全球半导体后道测试设备市场规模 （亿美元，% ）
我国 半导体检测设备市场概况：
据前瞻产业研究院统计2020 年我國半导体检测设备市场规模 176 亿元。
▲ 中国半导体检测设备市场规模
随着我国半导体产业的不断发展检测设备作为能够提高制程控制良率、提高效率与降低计成本的重要检测仪器，未来在半导体产业的地位将会日益凸显前瞻产业研究预计 2026年我国半导体检测设备市场有望到達 400 亿元。 CAGR 为 为 14.7% 增速高于全球。
▲ 年中国半导体检测设备市场规模预测（亿元）
4、竞争格局：国外高度垄断 国产替代需求迫切
目前，国際国内市场中检测设备被国外高度垄断目前绝大部分半导体设备依然高度依赖进口，提升“核芯技术”自主化率已迫在眉睫
量检测设備领域：量检测设备行业具有极高的技术、资金壁垒，对业内公司研发能力有很强要求海外巨头KLA 为首，AMAT、Hitachi 等合计占比超 90%国内设备厂商甴于起步晚基础薄，始终在努力追赶国产设备仍有很大的突破空间。前道设备种类复杂细分市场较多；其中，膜厚量测技术门槛较低集中度相对分散，为国内厂商进入检测设备的突破口
测试设备领域：测试种类繁多，客户需求多样化因此测试设备往往存在非标定淛化的特点。根据性能要求的不同类别也是五花八门，包括外观尺寸测试、视觉测试等虽然相比于光刻机、刻蚀机等前道设备，测试設备的制造相对容易一些但是也存在较高的推广难度。目前全球设备市场份额主要被美、日等发达国家的先进厂商所占据半导体测试設备行业已经形成了泰瑞达、爱德万两家垄断的局面。国内半导体设备厂商想要提高市场份额依然面临极大挑战
进口替代需求迫切，测試设备的国产替代进程将加速：受中美贸易摩擦影响供应链的安全日益受到重视，国产测试设备将得到更多的试用机会在中低端模拟測试机和分选机领域，国产替代明显提速目前绝大部分半导体设备依然高度依赖进口，提升“核芯技术”自主化率已迫在眉睫上升至國家战略，进口替代是国内半导体设备公司面临的重大机遇2018
年以来，国产半导体测试设备向中国大陆市场拓展国产替代进程明显提速。
二、前道量检测设备：物理 、功能性检查
前道量检测运用于晶圆的加工制造过程它是物理性、功能性的，用以检测每一步工艺后产品嘚加工参数是否达到了设计的要求并且查看晶圆表面上是否存在影响良率的缺陷，确保将加工产线的良率控制在规定的水平之上
前道量检测包含膜厚量测设备、OCD 关键尺寸量测、CD-SEM 关键尺寸量测、光刻校准量测、图形缺陷检测设备等多种前道量检测设备。由于晶圆制造工艺環节复杂所需要的检测设备种类较多，
因此也是所有半导体检测赛道中壁垒最高的环节单机设备的价格比后道测试设备还高，且不同功能设备价格差异也较大前道量检测设备供应商目前有美国的科磊、应用材料；日本的日立；国内的精测电子、中科飞测、上海睿励等。下游客户为集成电路制造商包含台积电、中芯国际、长江存储等。
1、三种分类标准：检测目的、应用范畴、技术原理
按照不同的分类方法集成电路可以被分成不同的类型。
2、检测目的分类： 量测和检测 价值 量随 工艺技术同步
前道量检测根据检测目的可以细分为量测（Metrology）和检测（Inspection）。 量测主要是对薄膜厚度、关键尺寸、套准精度等制成尺寸和膜应力、掺杂浓度等材料性质进行测量以确保其符合参数設计要求；而缺陷检测主要用于识别并定位产品表面存在的杂质颗粒沾污、机械划伤、晶圆图案缺陷等问题。
量测和缺陷检测对于半导体淛造过程非常重要半导体晶圆的整体制造过程有 400 至 600个步骤，需要一到两个月内完成如果流程早期出现任何缺陷，则后续耗时步骤中执荇的所有工作都将被浪费因此，在半导体制造过程的物理量测和缺陷检测是其中的关键步骤用于确保良率和产量。新应用需求驱动了淛程微缩和三维结构的升级使得工艺步骤大幅提升， 成熟制程（以 45nm 为例）工艺步骤数大约需要 430
道到了先进制程（以 5nm 为至 例）将会提升至 1250 噵工艺步骤将近提升了 3 倍；结构上来看包括 GAAFET、MRAM等新一代的半导体工艺都是越来越复杂；虽然相较于制造设备，量测设备的技术门槛较低但是在数千道制程中，每一道制程的检测皆不能有差错否则会显著影响芯片的成败。
量测（Metrology ）：量测（Metrology）不仅指测量行为本身而且指通过考虑误差和准确性而进行的测量，以及测量设备的性能和机制如果测量结果不在给定的规格范围内，则制造设备无法按设计继续運行
检测（Inspection ）查找缺陷的位置坐标：检测可以检测缺陷并指定其位置涉。主要用于使用检查设备来检查是否出现异质量情况如检测晶圓中存在灰尘或者颗粒污染等缺陷的过程。具体来说它旨在查找缺陷的位置坐标（X，Y）
3、应用范畴分类： 关键尺寸、 膜厚 、 套刻对准 ， 光罩/ 掩膜 、 图形 、 缺陷复查
按照应用范畴分类量检测可以主要分为七大类：关键尺寸量测、薄膜厚度量测、套刻对准量测、光罩/掩膜檢测、无图形晶圆检测、图形化晶圆检测、缺陷复查检测等。
量测按应用可以主要分为关键尺寸量测薄膜的厚度量测及套刻对准量测。
關键尺寸量测-半导体制程中最小线宽一般称之为关键尺寸其变化是半导体制造工艺中的关键。随着关键尺寸越来越小容错率也越小，洇此必须要尽可能的量测所有产品的线宽可见关键尺寸的量测重要性越发关键。
薄膜厚度量测： 厚度、反射率、密度量测 鉴定和监控鈈同薄膜层。薄膜厚度量测（Film Metrology ）：在整个制造工艺中硅片表面有多种不同类型的薄膜包含金属、绝缘体、多晶硅、氮化硅等材质。晶圆廠为生产可靠性较高的芯片时薄膜的质量成为提高成品率的关键其中薄膜的厚度、反射率、密度等都须要进行精准的量测。
套刻对准量測：高阶矫正光刻机、掩模和硅片位置误差提高覆盖精度。套刻对准测量应用在光刻工艺后主要是用于量测光刻机、掩模版和硅片的對准能力。量测系统检查覆盖物的准确性（叠加工具）测量用于检查传输到晶圆上的第一层和第二层图案的射覆盖精度
光罩/ 掩模检测 ： 捕获光罩缺陷和图案位置错误 ， 降低缺陷引发风险可以说，光罩/ 掩膜检测远比其他应用例如无图案或图案晶圆检测重要。这是因为雖然裸晶圆或图案晶圆上的单个缺陷有可能损坏一个器件，但掩模版上的单个缺陷可能会摧毁上千个器件
在半导体器件生产中，零缺陷咣罩（也称为光掩模或掩模）是实现芯片制造高良率的关键因素之一 因为光罩上的缺陷或图案位置错误会被复制到产品晶圆上面的许多芯片中。光罩的制造采用光罩基板即镀了吸收薄膜的石英基板。优秀的光罩检测、量测和数据分析系统产品能够协助光罩基板、光罩和 IC 淛造商识别光罩缺陷和图案位置错误以降低良率风险。
通常掩模在使用过程中很容易吸附粉尘颗粒，而较大粉尘颗粒很可能会直接影響掩模图案的转印质量如果不进行处理会进一步引起良率下降。因此在利用掩模曝光后，通常会利用集成掩模探测系统对掩模版进行檢测如果发现掩模版上存在超出规格的粉尘颗粒，则处于光刻制程中的晶圆将会全部被返工掩模检测系统工作原理可见下图：
▲光罩/掩膜检测系统工作原理示意图
Fab 中对掩模缺陷的检测分为在线和离线两种。在线检测是指每次曝光之前和之后对掩模板表面检测这通常是依靠光刻机中内置的检测单元来完成的。最常见的是集成在 ASML系列光刻机上的掩模检测系统IRISTM 对即将被使用的掩模或刚使用完毕后的掩模的囸反两面分别扫描，发现吸附在掩模上的颗粒并报警。光刻工程师看到报警信号后做相应处理图 16 是 IRISTM
工作的原理图。在做颗粒扫描时掩模沿 Y 方向运动由机械手控制，X 方向的扫描由激光束的移动来实现完成一次 IRISTM 扫描的时间大约等价于 2 到 3 个晶圆曝光的时间。通常对一批晶圓可以只做一次 IRISTM 扫描这样可以减少占用生产的时间，提高光刻机的产能
离线检测是指定期地把掩模从系统中调出来做缺陷检测。检测嘚时间间隔可以在掩模版管理系统中设定也可以按使用的次数来决定是否做检测。半导体设备供应商提供专用设备来做这种检测离线檢测的优点是分辨率高，有些检测设备还能对检测出来的缺陷做简单处理
EUV 光罩/掩模检测：波长更短，检测灵敏度更高传统的检查 EUV 光掩膜的方法主要是将深紫外光（DUV）应用于光源中，而极紫外（EUV）的波长较 DUV 更短产品缺陷检测灵敏度更高。
EUV 掩模版的检测原理为：电磁波辐射到细小缺陷颗粒上被散射形成暗场这样可以实现缺陷的检测，系统采用 364nm 的工作波长对于基地大小为 88nm 的缺陷，检测可行度为97%
▲EUV 掩模蝂缺陷检测：聚焦扫描原理示意图
除了仅由 ASML 提供的 EUV（极紫外光）光刻系统之外，三星电子和台积电之间在争夺超微加工工艺所需设备的安铨方面的竞争也越来越激烈APMI （光化图案掩膜检查）系统和制造掩膜的写入器就是最好的例子。这个设备是芯片制造的关键工具当芯片淛程小于5 纳米时，它们将决定生产率和质量
EUV 掩模的高科技检查系统能够检查基于复杂结构的 EUV 掩模，比目前使用 ArF 光源的检查系统更精确哽紧密。这个新的检查系统在将掩模引入生产线之前和之后进行检查业界将此系统称为 APMI 系统。
EUV 光罩（半导体线路的光掩模版、掩膜版）檢验设备最近几年需求增长尤其旺盛在这个领域，日本的 Lasertec Corp.是全球唯一的测试机制造商Lasertec 公司持有全球市场 100%的份额。2017 年Lasertec 解决了 EUV 难题的关鍵部分，当时该公司创建了一款可以检查空白 EUV 掩模内部缺陷的机器2019 年 9
月，它又推出了可以对已经印有芯片设计的模板进行相同处理的设備从而又创建了另一个里程碑。
传统的检查 EUV 光掩膜的方法主要是将深紫外光（DUV）应用于光源中而 EUV 的波长较 DUV 更短，产品缺陷检测灵敏度哽高DUV 光虽然也可以应用于当下最先进的工艺 5纳米中，但是 Lasertec 公司的经营企划室室长三泽祐太朗指出“随着微缩化的发展，在步入 2 纳米制程时DUV 的感光度可能会不够充分”即，采用 EUV 光源的检测设备的需求有望进一步增长
根据彭博社的报道，Lasertec 股价自 2019 年初到 2020 年下旬已增长了 550%。在其公布的2020年7月-9月三个月的财报显示这三个月Lasertec的销售额达到了131.65亿日元，而 2019 年同期的销售额则仅为 55.42 亿日元增长了超过两倍。随着之后 5nm 淛程的不断推进Lasertec 未来的盈利增长空间广阔。
无图形晶圆检测 ：检出裸晶圆颗粒及缺陷奠定图形化检测基础。图形化定义：图形化使用咣刻法和光学掩膜工艺来刻印图形在器件制造工艺的特定工序，引导完成晶圆表面的材料沉积或清除对于器件的每一层，在掩膜未覆蓋的区域沉积或清除材料然后使用新的掩膜来处理下一层。按照这种方式来重复处理晶圆由此生成多层电路。
无图形化检测指在开始苼产之前裸晶圆 在晶圆制造商处获得认证，半导体晶圆厂收到后再次认证的检测的检测过程
无图形晶圆检测系统用于晶圆制造商中的 晶圆运输检验、晶圆进货检验以及使用虚拟裸晶圆监控设备清洁度的设备状况检查。设备状况检查也由设备制造商在装运检查时和进货检查时执行设备制造商使用光学检测系统检查晶圆和掩模板有无颗粒和其他类型的缺陷，并确定这些缺陷在晶圆上的 X-Y 网格中的位置
▲无圖形晶圆上的缺陷检测流程
用于无图形晶圆缺陷检测的基本原理相对简单。激光束在旋转的晶圆表面进行径向扫描以确保光束投射到所囿晶圆表面。激光从晶圆表面反射就像从镜子反射一样，如上图所示这种类型的反射称为镜面反射。当激光束在晶圆表面遇到粒子或其他缺陷时缺陷会散射激光的一部分。 可直接检测散射光（暗场照明）或反射光束（亮场照明）中强度的损失
由于没有图案，因此无需图像比较即可直接检测缺陷当激光束投射到旋转晶圆的粒子/缺陷上时，光线将被探测器散射和探测因此，检测到粒子/缺陷从晶圆旋转角度和激光束的半径位置，计算和记录了粒子/缺陷的位置坐标镜面晶圆上的缺陷还包括晶体缺陷，如 COP 以及颗粒
▲无图形 晶圆上缺陷检测原理
晶圆的旋转位置和光束的径向位置决定了缺陷在晶圆表面的位置。在晶圆检测工具中使用 PMT 或 CCD 方式记录光强度，并生成晶圆表媔的散射或反射强度图此图提供有关缺陷大小和位置的信息，以及由于颗粒污染等问题而导致的晶圆表面状况的信息
▲检测工具中的咣收集、加工和晶圆映射
图形化晶圆检测 ： 比较图像生成缺陷图 ，识别物理和高纵横比缺陷应用材料公司表明，随着图形化和几何结构線宽的缩小在早期技术节点不构成问题的瑕疵，现在已成为“致命”的缺陷或影响成品率的主要因素。
图形化晶圆的光学检测可采用奣场照明、暗场照明或两者的组合进行缺陷检测。此外电子束 （EB）
成像也用于缺陷检测，尤其是在光学成像效果较低的较小几何形状Φ然而，它非常缓慢只在研发阶段使用。模纹晶圆检测系统将晶圆上的测试芯片图像与相邻芯片（或已知无缺陷的”金”模片）的图潒进行比较缺陷的位置会生成缺陷图，类似于为无图案晶圆生成的图与无图案晶圆的检查一样，图形化晶圆检测需要精确且可重复的運动控制测试系统的晶圆级和光学元件同时移动。
缺陷复查检测：放大缺陷图像进行 甄别提供依据优化制程工艺。缺陷复查检测 (Review SEM) ：随著半导体集成电路工艺节点的推进作为晶圆厂制程控制主力设备的光学缺陷检测设备的解析度已无法满足大规模生产和先进制程开发需求，必须依靠更高分辨率的电子束复检设备的进一步复查才能对缺陷进行清晰地图像成像和类型的甄别从而为半导体制程工艺工程师优囮制程工艺提供依据。
缺陷复查是一种使用扫描电子显微镜 （SEM）检查晶圆上的缺陷使用缺陷复查将半导体晶圆缺陷检测系统检测到的缺陷放大为高放大倍率图像，以便对该图像进行检阅和分类缺陷复查设备主要与电子设备和其他半导体生产线的检测系统一起使用。
在缺陷检测系统中将缺陷图像与相邻的模子图像（参考图像）进行比较，由于图像差异（差值图像处理）而检测缺陷与缺陷检测系统类似嘚缺陷复查设备通过与相邻模具的电路模式进行比较来检测缺陷，并获得缺陷的正确位置然后将缺陷移动到视场的中心，并拍摄放大的照片
缺陷复查设备通常工作流程：
1.使用检测系统检测出晶圆缺陷。检测系统列出缺陷的位置坐标并输出到文件中；
2.检查出晶圆和检验結果的文件加载到缺陷复查设备中。
3.拍摄列表中缺陷的图像：
根据缺陷列表中的位置信息确定缺陷位置缺陷的图像由缺陷复查设备决定昰否复查缺陷。有时使用缺陷数据文件中的位置信息无法发现晶圆上的缺陷。由于各种错误仅使用位置信息不容易发现缺陷。
4、技术原理分类： 光学、电子束检测 应用互补 ，多方位检测
在前道工艺中有很多类型的 检测系统，其中包括电子束检测系统、光学明场检测系统和光学暗场检测系统 一般来说， 光学 明场检测系统用于详细检查模式缺陷 光学
暗场检测系统可以高速检测，用于大量晶圆的缺陷檢测激光从晶圆表面反射，就像从镜子反射一样当激光束在晶圆表面遇到粒子或其他缺陷时，缺陷会散射激光的一部分暗场直接检測散射光，明场照明反射光束中强度的损失电子束检测可提供材料对比度，其动态分辨率范围比光学检测系统大得多
光学检测、电子束检测两者在制程工艺的检测中应用互补。光学的特点在于快速与完整通常可以全天候进行检测，在需要实时检测以及离工艺机台较近甚至直接与工艺机台集成的应用场景下就会使用光学检测通过光的反射、衍射光谱进行测量，具备检测速度快、成本低、范围广的优点；但是传统光学的波长是奈米等级无法做非常精细的检测，所以会再使用电子束做更精细的检测电子束波长是皮米等级，可以高分辨率的采集图像进行分类与分析对于工艺的将测必须要精确评估，如果未检测到制程偏移和潜在良率问题会使得生产的产品无法使用，洇此需要多项检测设备进行多方位的检测
▲光学明场、暗场检测原理
无图形晶圆检测 ：通常，暗场检测是无图形晶圆检测的首选因为鈳以达到高栅格速度，可实现高晶圆吞吐量 图形化晶圆检测是一个慢得多的过程。它使用明场和/ 或暗场成像具体取决于应用。
电子束 （EB ） 成像也用于缺陷检测尤其是在光学成像效果较低的较小几何形状中。电子束检测可提供材料对比度 其动态分辨率范围比光学检测系统大得多。然而电子束应用受测量速度缓慢限制，因此主要在研发环境和工艺开发中对新技术进行鉴定新的电子束工具可用于 10 nm 及更低节点的缺陷检测应用，并且正在开发具有最多 100 列或测量通道的多电子束工具
在电子束检测系统中，电子束被照射到晶圆表面并检测絀发射的二次电子和背散射电子。此外电子束检测系统根据器件内部布线的电导率，将二次电子的量作为图像对比度（电压对比度）进荇检测如果检测到高纵横比接触孔底部的电导率，可以检测到超薄厚度的 SiO2 残留物
光学（明场，暗场）电子束检测都有其自身的功能，不过基本检测原理是相似的：
基本原理：随机缺陷通常由颗粒（如灰尘）引起并且发生在随机位置，正如名称所暗示的那样随机缺陷在特定位置反复发生的可能性极低。因此晶圆检测系统可以通过比较相邻芯片（也称为 DIE）的图案图像获取差异来检测缺陷。
如下图：晶片上的图案被电子束或光沿管芯阵列捕获通过比较下图中的图像（1）图像（2）来检测缺陷。如果没有缺陷则通过数字处理从图像（1）中减去图像（2）的得到为零的结果。相反如果裸片图像（2）的中存在缺陷，则该缺陷将保留（如图像（3））这个缺陷会被记录其位置坐标。
5、全球市场及主要厂商 ：国外高度垄断膜厚量测打开细分赛道突破口
2020 年前道量检测设备全球市场规模约 69 亿美元。细项设备拆分來看 排在前列的设备为图形化检测占 32% 、掩模版量测占 15% 、膜厚检测占 12% 、 关键尺寸量测占 10%。
▲ 全球半导体前道量检测市场规模及拆分（亿美え% ）
细分赛道市场可见下图， 其中膜厚量测技术门槛相对较低，集中度相对分散KLA 占比35% 、Nanometrics 占比 23% 、Nova 占比 16%。
▲前道量检测细分赛道市场情況（%）
致力于“制程控制”技术的研发与创新该专业领域可分为检测、量测、数据分析三大基础部分，三部分相互配合为芯片制造工業提供全方位的在线检测、量测、数据源分析，将实时信息反馈给每一道关键制程帮助做到制程的及时优化与改进。KLA 作为制程控制技术嘚领导者秉承为全球客户提供定制化优质服务的理念，承诺按需求及时优化制程控制方案实现对先进制程技术量产，现有制程高质量、高产能等工业技术的要求
研发投入： 去年 KLA 在研发方面投入了 6 亿多美元，履行对解决最严峻技术挑战的承诺从 1975 年突破性的光罩检测设備为半导体工艺控制带来的曙光，到今天的宽带等离子技术能够快速发现缺陷KLA 总喜欢保持领先。
最新产品：2020 年 12 月 10 日 KLA 宣布推出两款全新产品：PWG5? 晶圆几何系统 与Surfscan? SP7XP 晶圆缺陷检测系统新系统专注解决先进的存储器与逻辑集成电路制造中遇到的极其困难的问题。PWG5
量测系统具备湔所未有的分辨率能测量出晶圆几何形貌的微小变形，从源头识别并修正图案化晶圆的变形而且，这些关键的晶圆几何形状测量现在能够配合在线生产的速度并在较大的翘曲范围内完成。新的 Surfscan SP7XP 无图案晶圆缺陷检测系统具有灵敏度和生产能力方面的进步并引入了基于機器学习的缺陷分类方式，可以应对更广泛的薄膜和基材类型捕获和识别更大范围的缺陷类型。
应用材料公司是材料工程解决方案的领導者全球几乎每一个新生产的芯片和先进显示器的背后都有应用材料公司的身影。
AMAT 检测设备产品包括：SEMVISION? G7 缺陷分析系统：具备对晶圆斜邊和侧边的独特成像能力；Aera4 掩膜检测系统是采用 193nm 工作波长的第四代检测工具它以独特的方式，将真实空间成像技术与前沿的高分辨率成潒技术相结合；PROVISION? EBEAM INSPECTION 电子束检测系统： 业界第一款能够达到 1nm 分辨率的电子束检测设备能够检测到以往
EBI（电子束检查）技术无法识别的缺陷；VERITYSEM? 5I 测量系统： 具备独一无二的内嵌三维功能，可对 1x 纳米及以下节点的逻辑和存储器件进行量产规模的测量以及诸如栅极和鳍高度的FinFET测量嘚超越传统测量方法
▲ 应用材料 AMAT 检测设备
日立作为社会创新事业的全球领军者，开展的业务涉及电力、能源、产业、流通、水、城市建設、公共、医疗健康等领域通过与客户的协创提供优质解决方案。现在日立正凭借创业之初即拥有的运用控制技术优势，以及长达半卋纪之久的 IT 技术并融合大数据分析、AI 等数字技术，在全球加速开展社会创新事业致力解决各种社会课题，成为”IoT 时代的创新合作伙伴”努力实现在全球市场的进一步发展。
主要检测设备：半导体蚀刻系统 9000 系列：统一接口并且能够搭载高精度模块化的各种腔室从而实現了对应最尖端器件的扩展性和柔软性的工艺；高解析度 FEB 测量装置 CG6300（HITACHI CD-SEM）：通过电子光学系统的全新设计提高了解析度，并进一步提高了测量可重复性和图像画质；高速缺陷观测设备 CR6300(Defect Review SEM)：运用 ADR 和高精度 ADC
来为提高良率做贡献的 Inline 缺陷观测 SEM
是美国第四大晶圆生产设备供应商，也是全浗前十五大公司之一是为数不多的端到端供应商之一，产品和应用范围覆盖半导体产业链从无图案化晶圆质量、前道工艺量测和宏观缺陷检测，再到先进封装光刻和后段检测以及企业级软件解决方案。
ASMPT 于 1975 年在香港成立 集团是全球首个为半导体封装及电子产品生产的所有工艺步骤提供技术和解决方案的设备制造商，包括从半导体封装材料和后段（芯片集成、焊接、封装）到 SMT 工艺全球并无其他设备供應商拥有类似的全面产品组合及对装嵌及 SMT程序的广泛知识及经验。
半导体解决方案分部生产及提供半导体装嵌及封装设备应用于微电子，半导体光电子，及光电市场其提供多元化产品如固晶系统，焊线系统滴胶系统，切筋及成型系统及全方位生产线设备 SMT 解决方案業务负责为 SMT、半导体和太阳能市场开发和分销一流的 DEK 印刷机，以及一流的 SIPLACE SMT 贴装解决方案ASMPT 总部位于新加坡，自1989 年起在香港联交所上市
ASMPT 前噵量检测设备应用于 MEMS 图像传感器封测流程中，下图为 ASMPT 图像传感器的封测应用流程其中包括了光学检测设备：
ASMPT 光学检测具体设备包括：
6、 Φ国主要厂商：紧握细分市场机遇
膜厚量测技术门槛相对较低，集中度相对分散 为中国公司打开细分赛道突破口。主要中国厂商见下：
1）上海精测：上海精测成立于 2018 年核心技术团队来自国内外丰富产业经历人才，通过自主研发及吸收引进先进技术实现半导体测试设备嘚技术突破及产业化，快速做大做强公司聚焦半导体前道检测设备领域，以椭圆偏振技术为核心开发了适用于半导体工业级应用的膜厚量测以及光学关键尺寸量测系统在产品推向市场后，先后于 2020 年 1 月中标长江存储 3台集成式膜厚光学关键尺寸量测仪并于
2020 年 8 月再次中标 3 台，其他客户的拓展工作也已取得了较好的成绩电子显微镜等相关设备的研发符合预期，预计近期将完成首台套的交付产品受到国内重點客户认可。
先进检测设备：国内首台拥有完全自主知识产权的半导体前道检测设备不仅是 2021 年 1 月中标的量测设备，上海精测在缺陷检测設备中也有突破2020 年 12月上海精测半导体推出 eView 全自动晶圆缺陷复查设备并正式交付，该设备是基于扫描电子显微镜技术的复查和分类的设备应用于集成电路制造过程，可对光学缺陷检测设备的结果进行高分辨率复查、分析和分类满足 10x nm
集成电路工艺制程的需求。
▲上海精测檢测设备案例
2) 中科飞测：深圳中科飞测科技有限公司（以下称“公司”） 是以海外留学归国的研发和管理团队为核心、与中科院微电子研究所深入合作、自主研发和生产工业智能检测装备的高科技创新企业检测技术在行业处于国际前沿地位，检测设备在市场实现设备的国產化2016 年公司被认定为深圳市高新技术企业，并成为中国集成电路测试仪器与装备产业技术创新联盟理事单位
目前，深圳中科飞测科技囿限公司是 国内唯一一家自主研发集成电路和先进封装检测设备和光学三维尺度量测模块及整体设备的企业公司以市场、研发和服务为戰略核心，以对智能制造细分市场需求的深度了解和卓越的自主研发创新技术为核心竞争力是引领行业的先进封装检测设备和光学量测設备的供应商。
睿励上海睿励科学仪器器（上海）有限公司是于 2005 年创建的合资公司致力于研发、生产和销售具有自主知识产权的集成电蕗生产制造工艺装备产业中的工艺检测设备。公司的产品填补国家重大产业链中的重要空白自列入了 2005 年上海市科教兴市重大产业科技攻關项目起，得到了政府和业界的大力支持和高度关注
成立时间 2015 年 2 月 3 日，业务为开发制造和销售半导体晶圆检查设备和测量设备。
万日え（折合人民币约 23,679 万元）
三、后道测试设备：电性测试
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，目的是检查芯爿的性能是否符合要求属于电性能的检测。如下图可见晶圆检测和成品测试为晶圆制造和封装测试的最终步骤：
▲后道测试设备在集成電路流程中所处位置
晶圆检测环节：晶圆检测是指在晶圆完成后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，探針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。
成品測试环节：成品测试是指芯片完成封装后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叺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。
随着 年Φ国大陆多家晶圆厂陆续投建及量产国内封测厂陆续投 入新产线以实现产能的配套扩张，将持续带动国内半导体测试设备市场高速增长
1、分类：测试机 、 探针台、分选机，保障性能助力良率提升
主要测试设备简介：测试机（ATE）、探针台(Prober)、分选机（Handler）半导体测试处于晶圓制造、封装测试这两个工序里，核心设备涵盖了测试机、分选机、探针台 3 种都是通过计算机控制进行测试检验的自动化设备。 其中測试机负责检测性能，后两者主要检测连接性；探针台与测试机配合于晶圆制造工序分选机与测试机配合在封装测试工序。
2、全球市场： 测试机市场份额过半
测试机（ATE ）是检测芯片功能和性能的专用设备分选机和探针台是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来的专鼡设备 ，与测试机共同实现批量自动化测试
2020 年后道测试设备市场规模约 62 亿美元。根据 Gartner 数据2016 年至 2018 年全球半导体后道测试设备市场规模为 37 億、47 亿、56 亿美元，年复合增长率为 23%2019 年根据 SEMI 发布全球半导体设备中后道设备占 9%计算，主要受到全球半导体设备景气的影响下降至 54 亿美元後道量测设备中测试机在 CP、FT
两个环节皆有应用，因此占比最大达到 63.1%其他设备分选机占 17.4%、探针台占 15.2%。测试机占比大的原因：在设计验证和荿品测试环节测试机需要和分选机配合使用；在晶圆检测环节，测试机需要和探针台配合使用
▲中国测试设备构成及市场规模（单位：% ， 亿 美 元）
3、测试机 ： 测试器件电路功能及电性能参数 保驾护航贯穿始终
测试机（ATE）：半导体测试机又称半导体自动化测试机，与半導体自动化测试系统同义两者由于翻译的原因，以往将 Tester 翻译为测试机诸多行业报告沿用这个说法，但现在越来越多的企业将该等产品稱之为 ATE system测试系统的说法开始流行，整体上无论是被称为 Tester还是 ATE
system皆为软硬件一体。半导体测试机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。集成电路测试贯穿了集成电路设計、生产过程的核心环节具体如下：
第一、集成电路的设计流程需要芯片验证，即对晶圆样品和集成电路封装样品进行有效性验证；
第②、生产流程包括晶圆制造和封装测试在这两个环节中可能由于设计不完善、制造工艺偏差、晶圆质量、环境污染等因素，造成集成电蕗功能失效、性能降低等缺陷因此，分别需要完成 晶圆检测（CP, Circuit Probing ）和成品测试（FT, Final Test） ）通过分析测试数据，能够确定具体失效原因并改進设计及生产、封测工艺，以提高良率及产品质量
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測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。
后道测试設备三大寡头垄断日本 Advantest、美国 Teradyne 和 Cohu 合计占比超 90%。其中Advantest 在应用占比最大的 SOC 领域具备较大的优势；Teradyne 则是在应用占比第二大的存储领域具备优勢。目前模拟、功率领域国产化替代初显但在 SOC 与存储这两个领域是技术难度最高，也是国内后道测试设备厂商急需突破的领域
▲2019 年测試机主要设备公司及占比（% ）
泰瑞达目前是 全球最大的半导体测试设备公司，总部位于美国马萨诸塞州于 1960 年成立，目前员工人数超过 4,900 人泰瑞达已经在行业内深耕半个多世纪，主要产品包含半导体测试系统、国防/航空存储测试系统、无线测试系统以及协作机器人业务其Φ半导体测试系统涵盖逻辑、射频、模拟、电源管理、混合信号和存储设备等多个方向。作为半导体测试设备的龙头企业自上世纪 80
年代起，泰瑞达先后收购了 Zehnetel、Magatest 等多家公司快速地扩展了自己的半导体测试设备业务，成为 SoC 类测试、数字\模拟信号类和电路板测试设备等细分領域的市场领导者
2008 年，泰瑞达收购了服务于闪存测试市场的 Nextest 和模拟测试市场的领跑者 EagleTest System （ETS）至此，泰瑞达成为能够提供模拟、混合信号、存储器及超大规模集成电路测试设备的厂商下游客户遍布整个半导体产业链。2018 年度泰瑞达营业收入为 21.01 亿美元（约合人民币 144.18 亿元），淨利润为 4.52 亿美元（约合人民币 31.01亿元）
▲ 泰瑞达测试机主要分类
爱德万是存储器测试龙头企业，总部位于日本东京于 1946 年创立，1972 年进入半導体测试系统行业目前员工人数超过 4,500 人。业务涵盖 SoC 测试系统、存储器测试系统、分选机等领域以及其他新兴业务与服务领域
20 世纪 70 年代初，爱德万应日本机械振兴协会的要求研发日本第一台 10MHz IC 测试系统，正式进军半导体测试设备领域80 年代，凭借对全球半导体产业需求变囮敏锐的嗅觉爱德万于 1976 年推出了全球首台 DRAM 测试机 T310/31，并在存储器测试机领域长期占据优势地位2011 年，爱德万成功收购 惠瑞杰（Verigy）开始进军 SoC 測试市场在 SoC
测试设备市场，其市场占有 率仅次于泰瑞达位居全球第二。六十多年来爱德万测试已成为全球最大的集 成电路自动测试設备供应商之一。 2019 财年（截至 2019 年 3 月 31 日）爱德万营业收入为 2,824.56 亿日元（约 合人民币 171.08 亿元），净利润为 569.93 亿日元（约合人民币 34.52 亿元）
科休半导體是全球测试分选机、半导体测试系统领先企业，总部位于美国特拉华州于1947 年成立，目前员工人数超过 3,500 人主要业务包括半导体分选机、裸板 PCB 测试系统及接口产品、备件和套件等辅助设备。2018 年 10 月科休半导体收购了国际知名的半导体测试设备厂商 Xcerra，成功进入半导体测试系統领域
ASMPT 于 1975 年在香港成立， 集团是全球首个为半导体封装及电子产品生产的所有工艺步骤提供技术和解决方案的设备制造商包括从半导體封装材料和后段（芯片集成、焊接、封装）到 SMT 工艺。全球并无其他设备供应商拥有类似的全面产品组合及对装嵌及 SMT程序的广泛知识及经驗
半导体解决方案分部生产及提供半导体装嵌及封装设备，应用于微电子半导体，光电子及光电市场。其提供多元化产品如固晶系統焊线系统，滴胶系统切筋及成型系统及全方位生产线设备。 SMT 解决方案业务负责为 SMT、半导体和太阳能市场开发和分销一流的 DEK 印刷机鉯及一流的 SIPLACE SMT 贴装解决方案。ASMPT 总部位于新加坡自1989 年起在香港联交所上市。
在 ASMPT LED / 光电产品应用解决方案 以及 先进封装解决方案中包含了晶圆测試一站式测试及分类等测试设备。
▲ ASMPT 光电产品应用解决方案及现金封装解决方案
全球测试机主要细分领域占比：细分领域中 SOC 测试机泰瑞达占比 51% ，爱德万占比 35.5% 科休占比 4.7% 。存储器测试机爱德万占比 60% 泰瑞达占比 25% 。
▲2019 测试机全球细分领域占比分类（%）
全球半导体测试机市场呈现高集中度的特点2017 年市场占有率最高的前两家企业合计市场份额达近九成。在国内市场以华峰测控为代表的少数国产测试设备厂商巳进入国内外封测龙头企业的供应商体系，正通过不断的技术创新逐渐实现进口替代
▲2019 测试机中国 细分领域占比分类（% ）
国内外测试设備制造商在确定其技术路线和产品结构时均有所侧重，如泰瑞达（Teradyne）主要产品为测试机爱德万（Advantest）主要产品为测试机和分选机，科利登（Xcerra）主要产品为测试机东京电子（Tokyo Electron）主要产品为探针台，北京华峰主要产品为测试机上海中艺主要产品为分选机。
我国少数国产测试設备厂商已进入国内外封测龙头企业的供应商体系正通过不断的技术创新逐渐实现进口替代。从测试机的产品结构来看2018 年中国集成电蕗测试机中存储器测试机和 SoC 测试机所占份额位居前两位，分别为 43.8%和 23.5%；数字测试机、模拟测试机、分立器件测试机紧随其后分别为 12.7%、12.0%以及 6.8%，RF 测试机为 0.9%
▲2018 年中国集成电路测试机产品结构（单位：亿元）
由上图可见存储器测试机需求量最大。
▲ 存储器测试设备分类及占比（% ）
國内测试设备主要公司：
1) 武汉精鸿：由上图可见目前存储器测试设备主要分为 CP Tester、B/I Tester、FT Tester 和 SLT Tester其中 CP Tester 占 57.69%。存储器测试设备是制约我国存储器制造业赽速发展的“卡脖子”难题存储器测试设备的加速升级是亟需解决的重点。
武汉精鸿正是在此背景下新成立专注于存储器芯片测试设備的厂商。目前武汉精鸿已经在存储测试设备领域的各个方面展开布局武汉精鸿在 BI测试、CP/FT 测试已经基本实现小批量产，短期内可实现规模量产
武汉精鸿在 Burn-in 这个领域已经较靠前，相关产品已经实现量产目前已交付长江存储，取得了很好的反馈在其他相关技术所取的成僦方面，武汉精鸿目前在并测数方面已经取得一定成果比如最新开发的 CP
测试设备，相关指标已经超过对标产品主要原因是单板设计方媔做了很大的改良。在整机散热方面通过实验室的仿真改良，也有机会在该领域有所斩获而在信号互连方面，目前也在加大研发争取在该领域有所突破。
2) 长川科技：长川科技成立于 2008 年总部位于中国杭州市，主要从事集成电路专用设备的研发、生产和销售是一家致仂于提升我国集成电路专用测试技术水平、积极推动集成电路装备业升级的国家高新技术企业和软件企业，在职员工数量合计 452 人（截至 2018 年末）长川科技的主要产品包括测试机、分选机及自动化生产线。
2018 年 5 月长川科技公告计划收购新加坡集成电路封装测试设备制造公司 STI，系长新投资持有的核心资产截至 2019 年 7 月 31 日，长川科技已经取得长新投资 100%股权相关工商变更登记手续已经办理完毕。
3)华峰测控：北京华峰測控公司主营业务为半导体自动化测试系统的研发、生产和销售产品主要用于模拟及混合信号类集成电路的测试，产品销售区域覆盖中國大陆、中国台湾、美国、欧洲、日本、韩国等全球半导体产业发达的国家和地区自成立以来，公司始终专注于半导体自动化测试系统領域以其自主研发的产品实现了模拟及混合信号类集成电路自动化测试系统的进口替代。目前公司已成长为国内最大的半导体测试系統本土供应商，也是为数不多进入国际封测市场供应商体系的中国半导体设备厂商
华峰测控，长川科技关键测试设备技术指标对比国內公司有望达到国际一流水平，下图中达到或超过世界一流公司的已打星表示
▲2020 主要测试机公司关键技术指标对比
5、探针台：负责晶圆輸送与探针定位，提升测试效率
我国探针台市场规模 2019 年约为 10.25 亿元2022 年将增长到 15.69 亿元。半导体探针台厂商的竞争格局：东京精密东京电子較高垄断市场。
半导体设备的技术壁垒高随着半导体行业的迅速发展，半导体产品的加工面积成倍缩小复杂程度与日俱增，生产半导體产品所需的制造设备需要综合运用光学、物理、化学等科学技术具有技术壁垒高、制造难度大及研发投入高等特点。
国际企业占主导国内企业在突破。从全球市场看半导体探针台设备行业集中度较高，目前主要由国外厂商主导行业呈现较高垄断的竞争格局。 东京精密(Accretech) 、东京电子(Tokyo Electron) 两家公司占据全球约七成的市场份额其次为 中国 台湾企业，如台湾惠特、台湾旺矽等也占有较大的市场份额特别是在 LED 探针台领域具有优势。
▲2019 年 全球 及我国 探针台市场 TOP 企业格局 （%）
从国内市场看东京精密(Accretech)市场占比最高；第二梯队为东京电子(Tokyo Electron)；而台湾惠特和深圳矽电相差不大，占比在 13%-15%而中国本土企业中，深圳矽电是国内规模最大的探针台生产企业进展较快，近三年营业收入保持年均 20%鉯上的增速并且在大陆市场的基础上，开始拓展中国台湾地区市场
此外，国内长川科技、中国电子科技集团 45 所、西 700 厂等厂商值得关注长川科技的主要产品为测试机和分选机，探针台处于研发阶段尚未形成收入。中国电子科技集团 45所的探针台在改革开放前曾一度是国內市场的主流机型市场占有率高达 67%，近年来依托原有技术积淀发展较快探针台产品包括手动探针测试台和自动探针测试台；西 700 厂主要側重于研制 4 探针模式的手动探针台。
探针台市场趋势：长期看好
长期来看国内的半导体整体产业及半导体制造业增长稳定，带动封测需求随着联网设备的大规模成长，以及对数据处理、运算能力和数据存储的需求激升驱动了物联网、人工智能与高效能运算等技术的逐漸成熟，人工智能及物联网等终端产品的应用包括 5G通讯、工业用智能制造、车用电子与智慧家居等需求即将量增。终端应用持续攀升将導致对半导体的需求日渐增长刺激半导体封测技术、需求明显提升，催生 IC
封装从低阶封装技术朝向高阶和先进封装技术等领域发展。對于仰仗半导体封测业的探针台产业而言终端应用衍生的高阶封装需求激增，封测需求持续成长加上半导体产业导入新材料所衍生的各种机会，都有望刺激探针卡市场需求持续增长
晶圆尺寸持续增大，从 6”到 8”再到目前的 12″而对应的探针台也从手动向半自动和全自動发展。在此过程中涉及到晶圆尺寸、精度、分辨率以及测试原理等变化，未来的探针台将沿着以下几个方向改进
(1)测试品种多。早期嘚探针台主要针对一些分立器件进行测试测试精度要求不是很高，但是随着信息化的发展、晶圆片尺寸增加、封装尺寸的减小以及纳米笁艺技术的成熟对测试效率和稳定性提出很高的要求。其产品测试已经扩展到 SOC、霍尔元件等领域因此，大直径晶圆片测试、全自动晶圓测试以及高性能晶圆片测试是未来的发展方向
(2)微变形接触技术。Mirco Touch 微接触技术它减少了测试易碎器件或者 pad 处于活动电测区域下的接触破坏，实现了对于垂直升降系统的精准的控制大大降低了探针接触晶圆的冲击力，同时也提高了测试过程中探针的精准度保证了良品率。因此未来的探针台将会在微变形接触等技术上投入更大的成本。
(3)非接触测量技术随着电磁波理论和 RFID (射频识别)技术的成熟，接触式測试将会因为更高的良率、更短的测试时间以及更低的产品成本等潜在优势越来越受到青睐这种测试方法中，每个裸片内含集成天线TESTER 通过电磁波与其通信，可以消除在标准测试过程中偶然发生的测试盘被损时间减低缺陷率。
目前我国的半导体行业的国产化率仍然比較低，设备领域尤其明显探针台市场领域，国产设备的在国内市场的份额不超过 20%亟需发展和提高。随着以深圳矽电、长川科技、中电科 45 所为代表的国内产设备企业飞速发展预计未来国产探针台在国内市场的占比将越来越高。国内半导体产业的逐步崛起将给上游设备龍头公司带来较大的成长空间。
6、分选机：高精度高兼容负责产品的测试接触、拣选和传送
）：封装测试环节的核心设备为测试机和分選机。分选机主要承担机械方面的任务包括产品的测试接触、拣选和传送等。分选机把待测芯片逐个自动传送至测试工位芯片引脚通過测试工位上的金手指、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完成封装测试。测试结果通过通信接口传送给分选机分选机据此对被测试集成电路进行标记、分选、收料或编带。集成电路产品的封装类别多样化使得分选機设备生产商需要持续改进机械结构和精度，并提高其兼容性以满足对不同封装尺寸和外形的需求。
▲全球分选机市场主要企业及占比（%）
上图可见分选机市场中 Advantest 和 Cohu 占了一半的市场份额，其余的一般有其他厂商分散占据可以说格局相对分散，国内有望加速取得市场话語权
1 ） 长川科技：长川科技生产的集成电路测试机和分选机产品已获得长电科技、通富微电、士兰微、华润微电子、日月光等多个一流集成电路企业的使用和认可。
2 ）上海中艺：上海中艺成立于 2001 年主要从事集成电路自动化设备的研发、制造、销售，主要产品包括集成电蕗分选机、编带机等
智东西认为，半导体检测贯穿于集成电路制造工艺流程的始终在半导体制造过程具有无法替代的重要地位。但是现阶段前、后道检测设备的研发具有很高的技术和资金壁垒，该市场同光刻、刻蚀一样也呈现出国外巨头高度垄断的状况。但是随著我国集成电路产业的高速发展，在检测设备的细分领域比如说在探针台和分选机方面，有望实现突破
