|
集成电路测试贯穿在集成电路设计、芯片制造、封装以及集成电路应用的全过程，测试是集成电路产业链中重要的一环，具有技术含量高、知识密集的特点。 集成电路测试同时服务于集成电路设计企业、制造企业和封装企业，在产业链中具有重要的作用，从芯片设计和生产的过程来看如果没有测试，这个产业链是不完整的甚至是断裂。 所有装配和封装芯片都要进行最终电测试以确保集成电路质量。测试和硅片分类时所做的功 能测试相同。集成电路芯片处理器在自动测试设备（ATE）上进行单个芯片测试。集成电路 处理器迅速将每个集成电路插入测试仪的电接触孔，弹簧针使管壳上管脚实现电接触以便进 行电学测试。测试完成后集成电路处理器将集成电路移回到它最终发货包装体中。 根据测试的目的不同，可以把集成电路测试分为 4 种类型。 （1）验证测试（Verification Testing，也称作 Design Validation） 当一款新的芯片第一次被设计并生产出来，首先要接受验证测试。在这一阶段，将会进行功 能测试，以及全面的 AC、DC 参数的测试。通过验证测试，可以诊断和修改设计错误，为最终规范（产品手册）测量出芯片的各种电气参数，并开发出测试流程。 2）生产测试（Manufacturing Testing） 当芯片的设计方案通过了验证测试，进入量产阶段之后，将利用前一阶段调试好的流程进行 生产测试。在这一阶段，测试的目的就是明确做出被测芯片是否通过测试的判决。由于每一 颗芯片都要进行生产测试，所以测试成本是这一阶段的首要问题。从这一角度出发，生产测 试通常所采用的测试向量集不会包含过多的功能向量，但是必须有足够高的模型化故障的覆 盖率。 （3）可靠性测试（Reliability Testing） 通过生产测试的每一颗芯片并不完全相同，最典型的例子就是同一型号产品的使用寿命不尽 相同。可靠性测试就是要保证产品的可靠性，通过调高供电电压、延长测试时间、提高温度 等方式，将不合格的产品（如会很快失效的产品）淘汰出来。 （4）接受测试（Acceptance Testing） 当芯片送到用户手中，用户将进行再一次的测试。例如，系统集成商在组装系统之前，会对 买回的各个部件进行此项测试。 晶圆测试和芯片测试还可以分为 WAT 测试、 CP 测试、 FT 测试等。 WAT 测试：Wafer Acceptance Test，晶圆可接受度测试，半导体硅片在完成所有制程工艺之后，针对硅片上的各种测试结构进行的电性测试，测试晶圆的良率 CP 测试：Circuit Probing，晶圆测试，在晶圆制造完成后进行封装前，通过探针台和测试机配合使用，对晶圆上的芯片进行功能和电参数性能测试，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 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、采集输出信号，判断芯片在不同工作条件下功能和性能的有效性。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 Map 图。 FT 测试：Final Test，成品测试，芯片完成封装后，通过分选机和测试机配合使用，对集成电路进行功能和电参数性能测试，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。其测试过程为：分选机将被检测集成电路逐个自动传送至测试工位，被检测集成电路的引脚通过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，测试机对集成电路施加输入信号、采集输出信号，判断集成电路在不同工作条件下功能和性能的有效性。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。 CP 测试是对整片 wafer 上的每个 die 测试，而 成品测试是对封装好的芯片测试，CP 测试通过之后才会去封装，封装好后的芯片 进行成品测，通过之后才可以出厂。 自 20 世纪 80 年代以来，规模较大的半导体生产商就开始利用 DFT 技术来改善测试成本， 降低测试复杂度。如今，前端设计人员都能清楚地认识到只要使用恰当的工具和方法，在设 计的最初阶段就对测试略加考虑，会在将来受益匪浅。DFT 技术与现代的 EDA/ATE 技术紧 密地联系在一起，大幅降低了测试对 ATE 资源的要求，便于集成电路产品的质量控制，提高产品的可制造性，降低产品的测试成本，缩短产品的制造周期。 集成电路测试行业属于典型的资本密集型、技术密集型和人才密集型产业，并且规模经济特 征明显。集成电路行业是需要不断投入巨额资金、大量人力的产业，设备费用和研发费用都 非常大，进入壁垒较高。集成电路测试产业行业的进入壁垒主要表现在技术、人才、资本、 行业经验和认证方面。 集成电路测试行业作为集成电路产业的重要一环，其生存和发展与集成电路产业息息相关。 世界先进的集成电路测试设备技术，基本掌握在美国、日本等集成电路产业发达国家厂商手 中；而美国、欧盟以及日本作为传统的半导体行业领先地区拥有绝对的优势地位，其在集成 电路测试理念以及测试技术均处于国际领先地位。而我国台湾地区作为 Foundry 模式的优 势地区，拥有多家测试企业，其独立测试企业无论在数量、企业规模上也具备一定的优势。 由于国内集成电路测试行业在规模、装备和技术方面与国际水平存在一定的差距，目前国内除了涉及国家安全的芯片以外，约 60%以上的高端芯片必须交由大陆地区以外的企业完成。 中国大陆地区集成电路测试产业起步较晚，最早的独立测试企业成立至今也不过二十年左右， 可以规模化生产的专业集成电路测试企业在十家左右。 目前，大陆地区测试产能主要集中在集成电路制造企业的测试车间以及封装企业的测试业务部门，其中封装企业拥有国内大部分的集成电路测试产能。 近年来，集成电路测试产业发展势头良好，但是独立测试占整个集成电路产业规模的比例仍 然较小，与集成电路产业链中的制造商、设计企业、制造企业、封装企业相比，独立测试企业普遍规模偏小。 目前，90% 以上的测试在芯片厂测试，第三方测试公司占据 10% 左右市场。 但是随着集成电路行业尤其是国内集成电路行业的发展，国内对于集成电路测试的需求将不断扩大， 同时随着国家对独立测试行业的认可和重视，集成电路测试行业将有着广阔的发展空间。 2019 年 12 月 13 日，利扬芯片首席执行官张亦锋发表《中国专业芯片测试的机遇与挑战》的演讲提到，最近两年以来，每年全球测试设备投资超过 70亿美金。目前国内测试业产值达 18 亿美元（120亿人民币左右），而这一数据在 5 年后、10 年后、15 年后则将递增至 50 亿（350亿人民币左右），、110 亿、240 亿美金。 中国大陆地区已经成为全球最大和发展速度最快的集成电路市场，随着技术进步和产业提升， 我国新进的设计、制造和封装企业对于先进测试技术的共同需求越来越大。但是由于先进集 成电路测试技术含量高、知识密集， 能够独立承担专业测试服务的公司寥寥无几，无法满足众多产业化测试需求。 另外，测试能力也一直是我国集成电路自主设计发展的制约因素。在快速发展的集成电路产 业中，测试相对于集成电路设计、制造和封装是最薄弱的一环。随着产业的发展，集成电路 产业已经进入了高性能 CPU、DSP 和 SoC 时代，随着芯片的日益复杂和性能不断提高， 高端产品的测试验证和生产费用越来越高，为集成电路测试业带来巨大发展原动力和商机， 专业化的独立测试企业迎来了巨大的市场发展机遇。 总体来看，专业芯片测试仍面临一系列挑战。 在市场方面，庞大的国产化芯片市场，需要配套的专业测试资源和产能储备。 在资金方面，测试设备投资巨大，资产回收期长，费用摊提是最主要成本。 在团队方面，则需要组建有战斗力的测试营运、技术业务的专业管理团队。 在人才方面，开发及维护不同测试平台，需要综合能力极强的技术专才队伍。 在效能方面，如何维持测试平台稳定可靠，保持设备高稼动率是测试厂最主要的挑战，而在管理方面，满足客户对测试的多变性和大数据分析要求，在流程合理化、管理信息化、联机自动化方面提升管理精度是快速稳定高质量交货的保证。 集成电路测试行业内具有代表性的企业主要有京元电子股份有限公司（中国台湾地区）、上 海华岭集成电路技术股份有限公司、广东利扬芯片测试股份有限公司、北京确安科技股份有 限公司、华润赛美科微电子（深圳）有限公司、无锡泰思特测试有限责任公司、芯哲科技、华隆微电等。 国内IC专业测试仍处于中早期发展阶段，数十家中小测试公司伴随上游设计、制造环节兴起迅速发展。但与台湾京元电子等成熟企业相比，国内 IC 测试公司在规模、技术上仍有很大的差距。 目前国内 IC专业测试企业主要有两类。 一类是具有国企背景的 IC 测试公司，例如华岭股份、确安科技、华润赛美科微的大股东分别为复旦微电子(01385.HK)、华大电子、华润电子。这类国企背景的 IC 测试厂商的定位介于内部测试部门和市场化测试服务商之间，大股东同时也是大客户，拥有资源优势的同时也存在扩张动力不足、市场化能力不强的问题，目前规模增速较为缓慢。 另一类是以利扬芯片、威伏半导体、上海伟测半导体为代表的市场化专业测试厂商，这类企业直接服务于国内 IC 设计企业，具有较强的市场开拓能力，最近几年发展迅速。 中国台湾京元电子集团成立于 1987 年 5 月，主要从事半导体产品的封装测试业务，收入规模世界排名第二，是全球最大的专业测试厂，在中国大陆、北美、日本、新加坡等多地为客户提供服务，测试服务项目报告晶圆测试、IC 成品测试、封装及其他项目。 利扬芯片（ 833474.OC ）：利扬芯片是一家专业从事集成电路测试的企业，具体业务包括集成电路测试方案开发、晶圆测试、芯片成品测试，并提供芯片验证测试分析、测试软件开发、探针卡、搭载基板、测试治具、晶圆切割和减薄等配套服务。公司目前是华南地区最大的芯片测试企业，与华南地区的多数半导体企业保持着紧密的合作关系。利扬是上市公司汇顶科技和全志科技最大的芯片测试服务商。利扬的指纹识别芯片测试全球市占率第一，同时积极拓展测试业务，在 RF、存储、IoT、汽车电子等领域储备潜在客户。现在正在申请科创板。 华润赛美科微电子(深圳)有限公司成立于 2000 年 6 月，是华润微电子旗下一家从事数字与模拟产品的测试及后工序服务（晶园切割、挑粒及 IC 封装）的专业厂家，目前为华南地区规模大的专业代工测试公司，拥有数千平方米的万级洁净厂房，员工400 多人，拥有 400 多台自美国、日本、韩国等地引进的先进测试设备，产品与服务涵盖各种半导体产品，为客户提供各种集成电路从中测——封装——成测的一体化服务。 威伏半导体：上海威伏半导体成立于 2012 年，是一家专门为芯片设计公司提供晶圆测试解决方案及测试服务的企业。公司在晶圆测试环节具备独立测试程序和定制化测试方案开发能力，具备从电源驱动、MCU到存储芯片的完整测试能力。公司在技术研发和人才方面具有一定的实力，伴随国内半导体产业链的成熟，有望迅速成长成为第三方晶圆测试领军企业。 华岭股份 ( 430139.OC ) ，复旦微电子控股子公司，专业从事集成电路测试技术研究开发、芯片设计验证分析和产业化生产测试服务企业，是第一批国家鼓励的集成电路企业。 确安科技 ( 430094.OC ) ，第三方测试服务的独立测试公司，承担极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项课题的两家企业之一，行业中领军企业之一。实际控制人为中国电子信息产业集团有限公司。 芯哲科技 ( 838181.OC ) ，集生产、研发和销售集成电路测试与封装产品的专业厂家，上海市集成电路行业协会的会员，产品主要用于汽车电子、医疗电子、智能手机、平板等。 华隆微电 ( 833642.OC ) ，从事封装测试的产品功率晶体管、MOSFET、肖特基二极管、稳压电路 ( 78 系列 ) 及霍尔 IC、霍尔传感器等产品。已摘牌。 A股没有独立测试的上市公司，京元电子是台湾的上市公司，华岭股份、利扬芯片、确安科技、芯哲科技 ( 838181.OC ) 、华隆微电 ( 833642.OC )都在新三板上。因此，在芯片测试这个大市场，新三板企业有着巨大的投资机会。 目前来看，利扬芯片的规模最大，并且正在走科创板流程，如果成功上科创板，获得大额融资，将进一步拉开与其他同行的差距。因此，利扬芯片最有可能成为大陆的京元电子。 其他几家也有亮点，但是规模都太小。不过，随着国内半导体产业的快速发展，国产替代进程的加快，华岭股份、确安科技也有巨大的机会。 |
|
|
