得益于遠程辦公、5G、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電動電子化對芯片的旺盛需求，2021年半導體產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，也帶動了半導體設備市場的增長。測試設備盡管不如光刻機那么矚目，卻是每一道工藝都不可缺少的，其中既有面向前道工藝、先進制程的量檢測設備，也有用于晶圓加工后封測環(huán)節(jié)的測試機、分選機、探針臺等。高速增長的市場，以及日趨復雜化的需求也為本土測試設備的發(fā)展提供了難得的契機。

投資大幅增長，市場規(guī)模將超80億美元

半導體量檢測設備主要用于半導體制造過程中檢測芯片的性能與缺陷，從設計驗證、工藝控制檢測，到晶圓測試、成品測試，貫穿整個半導體制造過程，以確保產(chǎn)品質(zhì)量的可控性。上海精測半導體光學事業(yè)部總經(jīng)理李仲禹表示，在IC制造行業(yè)，檢測覆蓋從硅錠到拉晶的基材制造，再到硅片切割、研磨的厚度、平整度、粗糙度、電子率量測等。在光刻工藝中，要檢測層厚度、寬度和結(jié)晶度，以及圖形位置準確性、圖形缺陷、清潔度等。注入工藝中，要做濃度、氧化層、CVD檢測。他指出，前道芯片制造有上千道工藝，每道工藝良率損失0.1個百分點，最終良率就只有36.8%，因此每個工藝環(huán)節(jié)的良率控制非常關(guān)鍵，這也是先進節(jié)點IC制造中檢測所占比重越來越高的原因。

2021年受新冠肺炎疫情影響，全球數(shù)字化浪潮加速，對芯片產(chǎn)品的需求快速提升，也帶動了半導體設備市場的增長。以臺積電為例，近兩年不斷在全球范圍投資擴產(chǎn)。2020年5月，臺積電宣布投資120億美元在美國建設12英寸晶圓廠。2021年，臺積電陸續(xù)宣布在中國大陸南京和日本九州熊本縣的28nm擴產(chǎn)、投資計劃，德國新廠的建設計劃也在推進中。此外，臺積電還在積極推進3nm及以下的晶圓廠建設，為先進工藝量產(chǎn)計劃做準備。臺積電總裁魏哲家表示，臺積電將在未來三年投資1000億美元，用于擴大晶圓制造產(chǎn)能和領(lǐng)先技術(shù)研發(fā)。

半導體后道封測方面的產(chǎn)能擴張也很快，包括英特爾計劃投資70億美元擴大其在馬來西亞檳城州先進半導體封裝工廠的生產(chǎn)能力；Amkor計劃在越南投資16億美元建設封測廠；日月光投控旗下矽品將在中國臺灣地區(qū)投資約28.9億美元新建封測廠。國內(nèi)三大封測龍頭長電科技、通富微電、華天科技，也分別募集資金數(shù)十億元投入封測領(lǐng)域項目。

作為半導體設備中一個重要門類，測試設備的需求也水漲船高。SEMI數(shù)據(jù)顯示，2020年至2024年，全球?qū)⑿陆ɑ蛘邤U建60座12英寸晶圓廠，同期還將有25座8英寸晶圓廠投入量產(chǎn)。從設備支出來看，2021年全球半導體設備銷售總額首次突破1000億美元，創(chuàng)1030億美元新高，增長達44.7%。而就測試設備市場來看，2020 年全球半導體測試設備市場規(guī)模為60.1 億美元，到2022 年預計將達80.3億美元，年復合增長率達到16%。

迭代加速，芯片測試進入復雜性時代

市場規(guī)模增長的同時，半導體測試設備的復雜度也在提升。根據(jù)泰瑞達中國區(qū)銷售副總經(jīng)理黃飛鴻的介紹，半導體測試設備大致經(jīng)歷了三個階段。

1990年至2000年期間，半導體主流工藝基本處于0.8μm至0.13μm之間。這一階段CMOS工藝蓬勃發(fā)展，SoC芯片功能越來越強。人們不斷在芯片上集成模擬功能與數(shù)據(jù)接口。傳統(tǒng)測試平臺越來越難以覆蓋新增加的高速模擬接口的測試需求。因此，這個時期對測試設備業(yè)來說，或可稱為“功能時代”，主要體現(xiàn)為企業(yè)不斷增加測試設備的功能性，以滿足日趨復雜的SoC芯片需求。

到了2000-2015年，半導體工藝一路從0.13μm、90nm、65nm、28nm進展到14nm，工藝越來越先進，芯片尺寸也越來越小，晶體管的集成度也越來越高。芯片規(guī)模變大帶來的直接挑戰(zhàn)就測試時間的延長，測試成本占比提高。如果說功能時代都是單工位測試，即同一時間只能測一顆芯片，那么進入這個時期人們對并行測試的要求就在不斷提高了。測試設備板卡上面集成的通道數(shù)越來越多，能夠同時做2工位、4工位、8工位的測試。這個時代也是資本最有效的時代，或可稱為資本效率時代。

進入2020年之后，半導體工藝沿著5nm，2/3nm繼續(xù)演進，同時的芯片復雜度也在不斷增加。隨著5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動駕駛等新興市場的崛起，一顆芯片上承載的功能越來越多，產(chǎn)品迭代速度越來越快，甚至很多像AI和AP這樣高復雜度芯片也要求進行逐年迭代。這意味著芯片測試的復雜度大幅遞增。測試設備進一步分化，需要針對不同領(lǐng)域、不同要求進行調(diào)整。所以這個時代或可稱之為復雜性時代。

利揚芯片董事總經(jīng)理張亦鋒也指出，現(xiàn)在的芯片測試已經(jīng)不是簡單的功能測試，不光要回答芯片能不能用的問題，更要回答好不好用和能用多久的問題，由測試硬件和測試程序共同構(gòu)建的測試解決方案已經(jīng)是芯片產(chǎn)品競爭力的體現(xiàn)。同時，客戶從測試環(huán)境、測試精度、測試監(jiān)控、測試質(zhì)量、測試成本等方面提出對系統(tǒng)級測試的更多要求。

以射頻（RF）和電源管理類模擬芯片為例，芯片測試已經(jīng)不僅是發(fā)現(xiàn)哪些是好的，哪些是不好的芯片，而是首先要對它們進行trim（微調(diào)），然后再測試，這樣可以大大提高產(chǎn)品良率。微調(diào)頻率、電壓、電流等工作達到整個RF設計時間的40%。隨著芯片的工藝尺寸變得越來越小，trim也變得越來越重要和普遍。

本土新機會，尤其關(guān)注先進封裝測試需求

市場的快速增長以及用戶需求的復雜化為本土測試設備的發(fā)展提供了有利時機。張亦峰表示，首先應把握好本地市場的需求。測試設備市場2022年將維持高度景氣。因為每一顆芯片都需要100%測試才能交付終端電子產(chǎn)品的使用。前端晶圓設備支出高速增長必將帶來產(chǎn)能的擴長。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計2021年中國晶圓產(chǎn)能增長了40%，未來2-3年擴產(chǎn)項目完全達產(chǎn)后將增長3倍，這勢必帶來晶圓測試和后端封裝測試需求的同比增長。與全球市場相比，國內(nèi)測試設備市場還處于發(fā)展初級階段。在模擬測試機和機械手上有一定市場份額，但在高端測試機和探針臺(Prober)設備基本可忽略。但這也意味著未來發(fā)展空間巨大。企業(yè)應以國內(nèi)市場為基礎，發(fā)揮高性價比、服務優(yōu)質(zhì)等優(yōu)勢把握機會，同時把產(chǎn)品逐步向全球市場拓展。

其次，要抓住技術(shù)變革帶來的新機會。黃飛鴻表示，隨著芯片制造工藝持續(xù)演進對測試設備帶來新的要求：一是更高的數(shù)據(jù)率下面怎么樣保證測試的精度；二是隨著工藝不斷演進，芯片里面集成晶體管的密度是呈幾何增加。量測設備涵蓋從晶圓制造到封裝等每道工藝，要求非?？焖佟蚀_、非破壞性將潛在缺陷找出來，重在工藝控制和能力管理。而技術(shù)的變化與需求的分化為新進入者提供了契機。本土廠商應抓住這樣的機會，在多個細分產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，為客戶持續(xù)的降本增效提供產(chǎn)品基礎。

此外，特別應關(guān)注先進封裝市場的測試需求。黃飛鴻指出，未來半導體工藝演進有兩個大的方向：一是沿著5 納米、2 納米、1 納米繼續(xù)往前走，但是這樣演進已經(jīng)越來越困難了。另外一條是走異構(gòu)集成路線，如Chiplet（芯粒）就是在一顆芯片里面集成不同的模塊，不一定每個模塊都需要用到2納米、3納米的工藝。把不同功能的芯片在片上集成封裝就是一條發(fā)展路徑。這對測試及相關(guān)設備也提出了新的要求。

張亦峰則強調(diào)，中國半導體產(chǎn)業(yè)歷來重視前道晶圓制造和芯片設計產(chǎn)業(yè)的扶持。封裝因為歷史的原因率先得到長足發(fā)展。對測試產(chǎn)業(yè)以及測試設備產(chǎn)業(yè)則不夠重視，已經(jīng)凸顯產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的不平衡。目前情況下，中國測試設備企業(yè)應當抓住機遇，對標國際一流，在設備的穩(wěn)定性、可靠性、一致性上努力專研下狠功夫，而不是僅僅追求成本最低。

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