透視半導(dǎo)體測試設(shè)備：芯片良率的捍衛(wèi)者

時間：2020-03-27作者：儀準(zhǔn)科技（北京）有限公司瀏覽：91

透視半導(dǎo)體測試設(shè)備：芯片良率的捍衛(wèi)者
從兩起并購說起
2018年3月，美國半導(dǎo)體設(shè)備制造商KLA-Tencor花34億美元現(xiàn)金加股票鯨吞了以色列半導(dǎo)體設(shè)備制造商奧寶科技。
無*有偶，兩個月后，先前向美國外國投資**（CFIUS）打小報告的美國半導(dǎo)體企業(yè)科休（Cohu）宣布將以7.96億美元現(xiàn)金加股票收購Xcerra。
這兩起并購都發(fā)生在半導(dǎo)體測試設(shè)備領(lǐng)域，引起了各方的高度關(guān)注。本次就讓我們窺探半導(dǎo)體測試設(shè)備，深入了解下這個行業(yè)的發(fā)展。

?何為測試設(shè)備？
我們通常所說的半導(dǎo)體包括了集成電路（IC）、光電子器件、分立器件和傳感器四大類。為了便于解釋，我們這里就重點說下集成電路，俗稱芯片。
集成電路測試設(shè)備就像一名耿直的檢驗員，每天做的事情就是存優(yōu)汰劣，對生產(chǎn)過程中的工藝流程、晶圓半成品以及芯片成品進(jìn)行檢驗，找出不符合要求的，確保生產(chǎn)良率，把好質(zhì)量這一關(guān)。

圖 晶圓測試結(jié)果
從晶圓硅片到一顆小小芯片的誕生，需要歷經(jīng)成百上千次的錘煉，方可成材，整個過程大致可分為IC設(shè)計、IC制造和IC封裝測試等環(huán)節(jié)。其中，晶圓制造也稱為前道工序，封裝稱為后道工序。
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圖 ? 集成電路產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D
資料來源：招商證券
集成電路測試貫穿整個產(chǎn)業(yè)鏈，包括芯片設(shè)計中的設(shè)計驗證，晶圓制造中的晶圓測試和封裝完成后的成品測試。
表 ?集成電路測試環(huán)節(jié)

資料來源：《半導(dǎo)體制造技術(shù)》（電子工業(yè)出版社）
由于關(guān)系到生產(chǎn)成本，芯片的生產(chǎn)過程對良率（合格率）的要求較高。芯片生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工序步驟涉及上百道，只要有一道工藝良率不達(dá)標(biāo)就可能前功盡棄，所謂一著不慎，滿盤皆輸。就成熟的工藝制程，芯片制造和封裝環(huán)節(jié)的較終良率都要求在95%以上。
表? 集成電路加工工藝合格率情況

資料來源：招商銀行、AMEC
集成電路測試設(shè)備大致分為兩類。
一類稱為?工藝檢測設(shè)備，對生產(chǎn)過程中工藝流程進(jìn)行檢測，側(cè)重于表面性檢測，包括尺寸形貌等，可細(xì)分光罩檢測、薄膜檢測、光學(xué)檢測和晶圓缺陷檢測等。KLA就是工藝檢測設(shè)備領(lǐng)域的**。
另一類稱為?自動化測試設(shè)備（Automatic Test Equipment ,ATE）。對芯片的性能和功能進(jìn)行檢測，按功能可細(xì)分為SOC測試，RF測試、Memory IC測試等。Cohu就是ATE領(lǐng)域的**。
自動化測試設(shè)備包括了測試機(jī)（對芯片性能和功能檢測的設(shè)備）、分選機(jī)（將經(jīng)檢測的芯片分類放置）和探針臺（為芯片與測試機(jī)對接提供平臺）。在晶圓制造部分主要由測試機(jī)和探針臺配合使用，在封裝測試部分主要由測試機(jī)和分選機(jī)配合使用。

圖 ?集成電路產(chǎn)業(yè)鏈及測試設(shè)備利用情況
資料來源：長川科技招股說明書

**測試設(shè)備發(fā)展空間大、壟斷特征顯著

集成電路測試設(shè)備在整個設(shè)備體系中具有重要地位。例如，國內(nèi)封裝成員長電科技滁州封測項目采購的2000多臺設(shè)備中，測試設(shè)備的采購比例就**過?四分之一。
根據(jù)**半導(dǎo)體協(xié)會（SEMI）統(tǒng)計，2017年，**集成電路測試設(shè)備銷售額45.3億美元，增長25%，占所有設(shè)備比重為7.9%。過去五年，測試設(shè)備占整個設(shè)備的比重大致在8%-9%。據(jù)保守預(yù)計，2018年和2019年，**測試設(shè)備每年市場規(guī)模大致在50億美元。

圖 ?集成電路測試設(shè)備市場規(guī)模和比重
資料來源：根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)整理
目前，**測試設(shè)備基本是美國和日本廠商的天下。其中，**工藝測試設(shè)備呈現(xiàn)三足鼎立的格局，由美國的KLA、應(yīng)用材料，日本的日立所把持，三家市場占有率合計達(dá)到 70%。
表 ??工藝檢測設(shè)備細(xì)分領(lǐng)域市場情況
資料來源：根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)整理
**自動化測試設(shè)備（ATE）呈現(xiàn)寡頭壟斷，由美國的泰瑞達(dá)（Teradyne）、科休（Cohu），日本的愛德萬（Advantest）三家廠商牢牢掌控，合計市場占有率在90%以上。
表? ATE細(xì)分領(lǐng)域市場情況
資料來源：根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)整理
?泰瑞達(dá)和愛德萬基本壟斷了功能測試市場。

表 ?ATE功能細(xì)分市場情況

資料來源：根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)整理

我國集成電路測試設(shè)備企業(yè)亟需加快轉(zhuǎn)型步伐

未來幾年，集成電路測試設(shè)備將迎來新契機(jī)。
在前道工序方面，隨著**制程工藝的演進(jìn)，工藝步驟不斷增多，加工精度也會隨之提高，這就要求廠商加大對檢測設(shè)備的技術(shù)研發(fā)力度。例如，當(dāng)工藝制程推進(jìn)到10nm以下，就要求測試設(shè)備廠商提高成像技術(shù)，滿足**工藝對檢測的精度要求。
在后道工序方面，傳統(tǒng)封裝正在向**封裝延伸。**封裝是后摩爾時代的產(chǎn)物，主要有兩大方向：一是減小封裝體積，使其接近芯片大??；二是增加封裝集成度，實現(xiàn)從2D封裝向3D集成封裝跨越。
據(jù)預(yù)計，2016-2021年，**封裝的復(fù)合增長率達(dá)7%，**封測行業(yè)平均增長3-4%。隨著3D集成封裝的應(yīng)用，工藝過程變得較為復(fù)雜，工序步驟會增加，對3D結(jié)構(gòu)的檢測也將增加對設(shè)備的需求。

圖? ?**封裝兩大方向
資料來源：Gartner，太平洋證券研究院
目前，**測試設(shè)備行業(yè)基本形成了壟斷的局面。我國測試設(shè)備行業(yè)起步晚，整體規(guī)模較小，產(chǎn)品主要用于后道封裝測試。
因此，我國檢測設(shè)備應(yīng)抓住集成電路工藝技術(shù)升級的機(jī)遇，從后道封裝檢測逐步走向前道檢測，從自動化檢測向工藝過程檢測延伸，成功實現(xiàn)轉(zhuǎn)型。
芯片失效分析實驗室介紹，能夠依據(jù)**、國內(nèi)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實施檢測工作，開展從底層芯片到實際產(chǎn)品，從物理到邏輯全面的檢測工作，提供芯片預(yù)處理、側(cè)信道攻擊、光攻擊、侵入式攻擊、環(huán)境、電壓毛刺攻擊、電磁注入、放射線注入、物理安全、邏輯安全、功能、兼容性和多點激光注入等安全檢測服務(wù)，同時可開展模擬重現(xiàn)智能產(chǎn)品失效的現(xiàn)象，找出失效原因的失效分析檢測服務(wù)，主要包括點針工作站（Probe Station）、反應(yīng)離子刻蝕（RIE）、微漏電偵測系統(tǒng)（EMMI）、X-Ray檢測，缺陷切割觀察系統(tǒng)（FIB系統(tǒng)）等檢測試驗。實現(xiàn)對智能產(chǎn)品質(zhì)量的評估及分析，為智能裝備產(chǎn)品的芯片、嵌入式軟件以及應(yīng)用提供質(zhì)量保證。


儀準(zhǔn)科技（北京）有限公司專注于手動探針臺,probe,station等

• 詞條

  詞條說明

• 芯片失效分析常用方法

  一：X-RAY檢查 1，X-RAY含義： X-RAY射線又稱倫琴射線，一種波長很短的電磁輻射，由德國物理學(xué)家倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)。一般指電子能量發(fā)生很大變化時放出的短波輻射，能透過許多普通光不能透過的固態(tài)物質(zhì)。利用可靠性分析室里的X-RAY分析儀，可檢查產(chǎn)品的金絲情況和樹脂體內(nèi)氣孔情況，以及芯片下面導(dǎo)電膠內(nèi)的氣泡，導(dǎo)電膠的分布范圍情況。 2，X-RAY檢查原則 不良情況 原因或責(zé)任者 球脫 組裝

• 探針臺捐贈湖北

  援助方案分兩部分，總****過100**民幣。 1、免費捐贈探針臺產(chǎn)品（5臺） A、 ADVANCED PW-400-PCKG 3套 每套配置如下： PW-400：4 inch chuck（探針臺主體） 1 pcs SMZ-168： 20X目鏡 15-100x放大(體式顯微鏡) 1 pcs ADV-5M： 500萬像素，操作軟件（CCD） 1 pcs MP-01： 80TPI,仰角機(jī)構(gòu)，磁性底座(探

• 失效分析fib

  失效分析fib 1.IC芯片電路修改 用FIB對芯片電路進(jìn)行物理修改可使芯片設(shè)計者對芯片問題處作針對性的測試,以便較快較準(zhǔn)確的驗證設(shè)計方案。 若芯片部份區(qū)域有問題,可通過FIB對此區(qū)域隔離或改正此區(qū)域功能,以便找到問題的癥結(jié)。 FIB還能在較終產(chǎn)品量產(chǎn)之前提供部分樣片和工程片,利用這些樣片能加速終端產(chǎn)品的上市時間。利用FIB修改芯片可以減少不成功的設(shè)計方案修改次數(shù)，縮短研發(fā)時間和周期。 2.Cro

• 芯片測試前期準(zhǔn)備

  失效分析樣品準(zhǔn)備： 失效分析是芯片測試重要環(huán)節(jié)，無論對于量產(chǎn)樣品還是設(shè)計環(huán)節(jié)亦或是客退品，失效分析可以幫助降低成本，縮短周期。 常見的失效分析方法有Decap，X-RAY，IV，EMMI，F(xiàn)IB，SEM，EDX，Probe，OM，RIE等，因為失效分析設(shè)備昂貴，大部分需求單位配不了或配不齊需要的設(shè)備，因此借用外力，使用對外開放的資源，來完成自己的分析也是一種很好的選擇。我們選擇去外面測試時需要準(zhǔn)備