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封测设备迎超长成长周期 国产分选机乘风破浪正当时

前所未有的缺芯潮,正在将半导体设备推向风口浪尖。

在下游提出海量需求、芯片设计走向复杂化、制造成本持续走高的背景之下,测试设备的重要性不言而喻。分选机作为其中的重要设备,蓝海浮现的同时,也将成为国产设备的关键突破口。

全球扩产带来测试刚需 分选机迎超长成长周期

2021年以来,扩产成为各大晶圆厂的主旋律,为确保扩产如期落地,设备成为了必争之地。而测试设备由于贯穿于芯片生产过程中,对于保证产品质量起到关键性的作用,因此成为扩产周期中最先受益的细分环节。

与此同时,随着全球加速推动5G建设,以物联网为代表的信息感知及处理有望成为新一轮科技与产业变革的核心动力,由此将带来的海量数据处理需求将使得芯片需求快速膨胀,为测试设备提供了更大的发展空间。

另一方面,日趋多样的产品以及更多的功能要求也使得芯片设计愈加复杂与精细,在制造工艺不断提升带来成本成倍增长的前提下,产品良率以及成本管控成为各大厂商竞争力的关键所在,检测设备的地位也因此水涨船高。

测试设备主要分为前道和后道测试设备,后道测试设备注重产品质量监控,一般在设备支出中占比8-9%。VLSI Research指出,在SoC及存储需求维持强劲、封测及晶圆厂资本开支加剧的背景下,后道测试设备市场将持续高景气,市场规模2021年将达到69亿美元,赛迪顾问则预计2021年市场空间有望达70.4亿美元。

具体来看,后道测试设备主要分为测试机、分选机、探针台,根据SEMI的统计,测试机、分选机、探针台分别占测试设备市场的63.1%、 17.4%、15.2%,根据该占比估算,2020年三类设备全球市场规模分别达38.5亿美元、10.6亿美元及9.3亿美元。

测试设备在芯片测试流程中的使用,红框内为分选机使用范围

图源:安信证券

其中,分选机主要用于芯片的测试接触、拣选和传送等。与测试机和探针台相比,虽然该市场仍由海外公司占领,但由于其竞争格局较为分散,在当前全球测试产能逐渐向中国转移的背景下,或将成为半导体设备自主化的又一突破口。据业内人士预测,看好分选设备未来5-10年成长周期。

竞争格局分散差距小 国产分选机扩大市占只缺时间

从全球市场竞争格局来看,全球半导体后道测试设备市场依然呈高度垄断性,国际大厂仍然占据主要市场。尤其在较高端设备领域,国内市场仍主要由泰瑞达和爱德万垄断。根据赛迪顾问2018年数据,泰瑞达和爱德万该年在中国销售收入分别为16.8亿元和12.7亿元,合计市占超过80%。

分选机方面,据VLSI数据,主要玩家为科休、爱德万和台湾鸿劲,科休占比21%最高,Xcerra(已被科休收购)占比16%,爱德万占比12%,台湾鸿劲占比8%。虽然海外大厂当前仍优势明显,但由于竞争格局更为分散,更多国内企业有望崭露头角

近年来,随着国内企业不断加大研发投入,自主核心技术不断提升,国内厂商在部分测试设备领域如测试分选机领域已逐步实现进口替代。如金海通等专业分选机厂商已陆续实现技术突破。

据了解,金海通目前主推的EXCEED8000系列平移式测试分选机,在UPH(最大可达13,500颗)、封装尺寸(最小支持2X2mm全速运行)、测试压力、Index time、温度范围、稳定性等技术指标上,均达到甚至超过国际先进产品水平,该设备可支持最多达到16位的并行测试工位,能够提供从-55℃到155℃的测试环境温度区间以及ATC主动控温功能,对目前国内快速发展的中高端芯片,包括5G芯片、汽车专用芯片等,提供全面的测试分选技术支持。

市场表现上,除了中国大陆和台湾地区,金海通产品还远销至欧美、东南亚等全球市场,主要客户包括安靠、南茂科技、长电科技、通富微电等封测龙头,博通、瑞萨等IDM大厂,澜起科技、艾为电子、INPHI等知名IC设计厂商。

技术水平提升的同时,随着行业逐渐走向成熟,竞争日趋激烈,如何降本成为产业链公司提高竞争力的关键所在,采用产品性价比高、能满足特定类型产品个性化需求并能够提供及时、快速售后服务的国产测试设备已成为国内各集成电路厂商的重要选择,上述国产分选机头部企业将显著受益。

平移式或成最普遍方案 精准、高效技术趋势不变

根据传输方式不同,分选机设备可分为重力式分选机、转塔式分选机及平移式分选机,其传输芯片方式分别为重力下滑、器件在转塔内旋转及水平抓取

重力式结构简单,易于维护和操作,生产性能稳定,故障率低,缺点在于产量低,不支持体积较小、球栅阵列封装等特殊封装类型产品测试,另据业内介绍,其还存在同测数量少、效率低,且灵活性差,不容易切换的缺点。

转塔式结构相对复杂,每小时产量高,可以集成打印、外观检查、包装等功能,但不适用于重量较大、外形尺寸较大的产品,加上其同测数量相对较小、同一工位只能测试一种功能,因此更加适用于被动元件等尺寸较小、功能相对简单的半导体产品。

与上述两种分选机相比,平移式局限性相对较小,可靠性高,适用封装类型广,可适用封装尺寸广,同时可对测试环境(如温度、低静电环境等)进行配置,并对芯片测试结果进行多种分类,因此市场空间宽广。

据介绍,通常芯片尺寸在3×3mm及以上,会采用平移式方案,但目前如金海通推出的平移式分选机已能适用于2×2mm。需要指出的是,尺寸范围在2×2mm-6×6mm的芯片,一般认为平移式、转塔式方案均可适用,但后者由于测试工位较少,且仅能测试单一功能,有一定局限。

此外,随着半导体技术的发展,平移式分选机的适用范围有望进一步拓宽。以汽车芯片为例,据业内介绍,传统汽车芯片一般采用重力式分选机,但随着芯片尺寸进一步微缩,部分汽车芯片转向平面式封装,平移式分选机也因此得到更多的应用。

先进封装同样将是推动平移式分选机走向更广阔市场的重要推手。业内人士对芯榜网表示,先进封装多用于功能复杂的电子设备所用芯片,芯片尺寸不会太小也不能太大,一般呈扁平形态,因此优先采用平移式分选机。

整体来看,大批量进行自动化作业要求分选设备具备较高的单位产能、换测时间以及较低的故障停机率;封装形式多样性要求分选设备具备在不同的封装形式下快速切换的能力;产品测试性能多样化则需要测试分选机配合提供多种温度环境等多样性功能。

在此趋势之下,平移式分选机优势显著,应用场景进一步拓宽的同时,有望在未来几年持续的扩产以及国产替代趋势下,获得显著增量,相关企业有望将迎来前所未有的发展机遇。(校对/萨米)

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