中国半导体测试设备行业独立市场研究

中国半导体测试设备行业独立市场研究 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系弗若斯特沙利文公司独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经弗若斯特沙利文公司事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，弗若斯特沙利文公司保留采取法律措施，追究相关人员责任的权利。弗若斯特沙利文开展的所有商业活动均使用“弗若斯特沙利文”或“Frost&Sullivan”的商号、商标，弗若斯特沙利文无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表弗若斯特沙利文开展商业活动。 1.半导体设备定义及分类 半导体设备指在芯片制造流程中应用到的设备。一块芯片的诞生需经历芯片设计、芯片制造、芯片封装测试三大环节。而按芯片制造流程来分，半导体设备可分为晶圆制造设备、检测设备、封装设备与其他设备四类。 1）晶圆制造设备指在硅片上加工制作各种电路元件结构，使之最终形成具有特定电性功能所用到的设备，主要包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉淀设备等；2）检测设备指对晶圆的质量、性能进行量测检测的设备，可分为量检测设备及测试设备；3）封装设备指将晶圆裸片装配为芯片过程中所使用到的设备，包括晶圆减薄机、切割机、黏片机、引线键合机等设备；4）其他设备包括晶圆制造过程中的辅助设备，例如硅片导片机、抛光片以及存储设备等。 2.半导体检测设备行业产品定义与分类 2022年，在全球市场，半导体检测设备市场规模占整体半导体设备市场规模的比重约在17%。其中，量检测设备及测试设备分别占整体半导体设备市场规模的10%和7%。而在中国市场，半导体检测设备市场规模占整体半导体设备市场规模的19%。其中，量检测设备及测试设备分别占整体半导体设备市场规模的9%和10%。 半导体检测设备是用于检测半导体器件的物理参数及性能的设备，可对制造过程中的半成品和成品芯片进行质量控制和性能测试。它们通常使用各种测试技术和方法，例如电学测试、光学测试、热学测试等，以评估器件的关键参数和功能。 图表1半导体检测设备分类 来源：沙利文公司 半导体检测设备根据其应用领域和功能的不同，可分为量检测设备和测试设备两大类。 量检测设备主要用于监控制造过程，通过测量透明薄膜厚度、不透明薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度、关键尺寸、套准精度等指标，检查每一步制造工艺后晶圆产品的加工参数是否达到设计的要求或者存在影响良率的缺陷。根据功能的不同，量检测设 备可分为量测类设备和缺陷检测类设备。量测类设备包括椭偏仪、四探针、原子力显微镜、热波系统和相干探测显微镜等。缺陷检测类设备包括光学显微镜和扫描电子显微镜。各类设备的功能如下。 椭偏仪：主要通过发射激光，在样本中经反射会产生椭圆，通过椭圆来计算薄膜厚度。 四探针：根据薄膜厚度与两端电阻之间的对应关系，通过测量电阻率来计算萍膜厚度。 原子力显微镜：利用微小的机械探针扫描被研究样品的表面，并通过探针与样品之间的相互作用力来生成高分辨率的表面形貌图像。 热波系统：通过测量聚焦在硅片上同一点的两束激光在硅片表面反射率的变化量来计算杂质粒子的注入浓度。 相干探测显微镜：利用相干光的干涉原理，将相干光的相位差转换为光程差。 光学显微镜：利用光学的反射或散射来检测晶圆表面缺陷。 扫描电子显微镜：通过百万倍数的放大效果，检测尺寸和表面缺陷，放大效果好于光学显微镜，但是检测效率较慢。 测试设备则主要用于检查芯片的电性能是否符合要求。根据功能的不同，测试设备可分为测试机、分选机和探针台。其中，测试机又可根据测试对象的不同，分为SoC测试机、模拟测试机、存储器测试机、分立器件测试机和射频测试机。各类设备的功能如下。 分选机：用于将待检测的芯片自动传送至测试工位，并在测试结束后，根据测试结果将检测过的芯片进行标记、分类、收料。 探针台：配备有微小的探针，可以在晶圆表面上进行精确的电气接触，可用于帮助测试人员通过测试仪器测量芯片的各种参数，也可对芯片进行微小的调整，以便优化电性能和品质。 SoC测试机：SoC（SystemonChip）是一种将多个功能单元集成在一个芯片上的技术，SoC测试机可以测试CPU、GPU、ASIC、DSP、MCU、显示驱动芯片等对象的性能。 存储测试机：存储测试机是用于测试各种类型存储芯片的设备，例如DRAM、NANDFlash、SSD等，可以测试存储芯片的读写速度、容量、耐久性等性能参数。 模拟测试机：广义的模拟测试机大类除包含狭义的模拟测试机外，还包含功数模混合测试机。它可用于测试放大器、电源芯片、部分AD/DA芯片等各类对象的电流、电压、电阻等参数。 分立器件测试机：指对MOS管、二极管、三极管、IGBT元件等分立器件进行电性能测试及其他测试。 射频测试机：射频测试机是用于测试无线通信芯片的设备，可以测试无线通信芯片的发射功率、接收灵敏度、频谱特性等。 3.半导体检测设备行业产业链分析 半导体检测设备贯穿集成电路设计、生产的核心环节。其中，在集成电路设计环节，测试机、分选机、探针台被用于对晶圆样品进行验证测试，从而保证样品符合设计要求。 在晶圆制造环节中，椭偏仪、四探针、原子力显微镜等各类设备被用于对晶圆进行量测和缺陷检测，从而确保晶圆的各项参数达到设计要求，并且晶圆不存在影响良率的缺陷。而测试机、探针台被用于对晶圆的电参数及功能进行测试。其中，探针台将晶圆传送到指定测试位置，测试机对芯片施加输入信号，并在采集到输出信号后与预期值进行比较，判断芯片是否合规。之后，探针台对芯片进行喷墨，标记出不合规的芯片。 在封装测试环节中，测试机和分选台对成品进行最后一道测试。其中，在分选机将成品芯片传送到指定位置后，测试机对其施加输入信号，并再次在采集到输出信号后与预期值进行比较，判断芯片是否合规。最后，分选机在对不合规的芯片进行标记后，将其进行淘汰处理。 图表2半导体检测设备产业链 来源：沙利文公司 4.半导体检测设备行业市场规模 全球半导体检测设备市场在过去几年经历了较快发展，市场规模以21.3%的年复合增长率，从2016年的57.9亿美元增长至2022年的183.9亿美元。尽管市场规模预计将 在2023年受下游消费电子市场波动等因素短期影响，下滑至172.5亿美元，其预计仍 将在2023年至2027年期间以11.2%的年复合增长率增长，于2027年达到264.2亿美元。 全球半导体检测设备市场的驱动因素主要包括：（1）5G技术的进步和物联网科技的应用推动了对更大规模数据流量以及更高计算能力的需求，相关设备产品不断增长的需求量推动了对半导体检测设备需求的迅猛增长；（2）在后疫情时代，医疗电子产业整体需求量预计仍将不断上升，带动上游半导体检测设备市场的扩大；（3）半导体检测设备产业工艺水平不断进步，更高性能的仪器及设备被不断投入生产，以满足日益丰富的下游需求。 在全球半导体检测设备市场中，半导体测试设备市场以19.1%的年复合增长率，从2016年的28.2亿美元增长至2022年的80.3亿美元。尽管预计将在2023年经历短暂波 动，其仍将以9.2%的整体年复合增长率，从2023年的74.0亿美元增长至2027年的 105.1亿美元。 图表3半导体检测设备行业市场规模（按收入），全球，2016-2027E，亿美元 264.2 237.1 204.7 105.1 183.9 190.3 170.7 172.5 96.2 84.7 80.3 80.2 116.675.8 74.0 96.4 82.0 92.2 53.1 57.9 44.7 41.7 159.0 39.0 140.9 110.1 120.0 28.2 94.9 103.698.4 51.7 50.5 63.5 29.7 43.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 20162017201820192020202120222023E2024E2025E2026E2027E 量检测设备测试设备 来源：沙利文公司 中国半导体检测设备市场规模以29.2%的年复合增长率，由2016年的81.8亿人民 币迅速增长至2022年的380.2亿人民币。2023年，受下游消费电子市场整体低迷表现，以及半导体行业周期性影响，预计中国半导体检测设备市场增速将放缓，预计市场规模将略微增长至382.9亿人民币。但中国半导体检测设备市场预计仍将在2023年至 2027年间，以15.3%的整体年复合增长率增长，于2027年达到677.3亿人民币的规模。中国半导体检测设备市场的发展主要由下游应用市场的不断发展所推动，其中主 要包括：（1）在节能减排政策的推动下，中国新能源汽车市场迎来蓬勃发展期，销量不断攀升，对半导体检测设备的需求也随之迅速上升；（2）在“中国制造2025”规划 的指引下，中国制造业迎来了数字化、网络化、智能化的改革浪潮，信息技术、新材料技术等行业不断发展，助力半导体检测设备应用于更广泛的下游场景；（3）在5G建设浪潮的推动下，加之数据中心市场建设的不断深入，通信行业对半导体检测设备的需求量不断提高。此外，半导体检测设备制造商技术水平的不断进步、中国政府及行业协会发布的支持性政策也对半导体检测设备市场的发展起到了推动作用。 在整体半导体检测设备市场中，中国半导体测试设备市场以28.4%的年复合增长率，从2016年的43.8亿人民币增长至2022年的196.5亿人民币，并预计将在2023年的短 暂调整后，仍以11.6%的年复合增长率，从2023年的195.2亿人民币增长至2027年的 302.3亿人民币。 年 量检测设备年复合增长率 测试设备年复合增长率 整体半导体检测设备年复合增长率 016–0 30.0% 8.4% 9.% 03E–07E 18.9% 11.6% 1.3% 图表4半导体检测设备行业市场规模（按收入），中国，2016-2027E，亿人民币 700.0 600.0 677.3 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.0 57.1 586.2 488.1 302.3 437.7 364.2 380.2 382.9 271.1 233.5 216.3 247.1 190.8 196.5 195.2 161.5 174.7 130.8 375.0 81.8 107.0 315.1 86.0 92.9 254.6 173.4183.7 187.7 221.4 38.0 49.9 75.5 81.8 116.3 43.8 20162017201820192020202120222023E2024E2025E2026E2027E 量检测设备测试设备 来源：沙利文公司 中国本土半导体检测设备制造商在过去几年经历了较快发展，但受限于整体技术水平，中国半导体检测设备市场的国产化率仍处于较低水平。尤其在高端半导体检测设备领域，本土企业整体相比于海外领先企业仍有较大提升空间。但随着本土企业不断加大研发投入，以及中国政府对半导体检测设备行业不断加大重视，国产替代化进程预计将持续推进。中国半导体检测设备市场的整体国产化率已由2016年的6%上升至2022年的14%，并预计将于2027年进一步升至17%。其中，测试设备国产化率预计将由2022年的23%增长至2027年的30%。 图表5半导体检测设备市场国产化率（按收入计），中国，2016，2022，2027E 2016 2022 2027E 量检测设备国产化率 1% 3% 7% 测试设备国产化率 11% 23% 30% 整体半导体检测设备国产化率 6% 14% 17% 来源：沙利文公司 5.半导体测试设备行业市场规模 在各类半导体测试设备中，探针台与测试机被应用于晶圆测试环节，而成品测试环节主要应用分选机及测试机。全球探针台市场规模在过去五年及未