全球半导体测试探针行业市场研究报告（2024-2028）

全球半导体测试探针行业 市场研究报告（2024-2028） 2024年11月 Uresearch专注于行业市场数据研究，已深耕行业市场数据研究十余年，形成了经验丰富的研究团队、独特的研究方法体系和丰硕的研究成果积淀，搭建了专业完善的跨行业数据库，覆盖半导体、新能源、新一代信息技术、高端装备、新材料、医药健康、医疗器械、先进制造、节能环保、建筑装饰、文化体育、消费娱乐等上百个领域。 本报告为Uresearch的调研与研究成果，报告内所有数据、观点、结论的版权均为Uresearch所有。任何机构和个人摘引本报告，必须注明出处为Uresearch，且不可断章取义或增删、曲解本报告内容。 声明 本报告所涉及的数据来源于企业、KOL和市场公开数据，采用的统计方法、数据模型等有其局限性，以Uresearch认为可靠、准确、完整的信息为基础，但不保证报告所含信息的精准性和完整性。Uresearch将不时补充、修订或更新有关信息。 本报告所含信息仅供参考，任何内容均不作为商业建议。对依据或者使 用本报告所造成的一切后果，Uresearch不承担任何法律责任。 一、半导体测试探针行业基本概念与发展概况 目二、半导体测试探针在半导体产业链中的地位 录三、半导体测试探针行业竞争格局与市场规模 四、半导体测试探针行业发展驱动力及发展趋势 芯片设计 半导体测试探针主要应用于半导体的芯片设计验证、晶圆测试、成品测试环节，是连通芯片/晶圆与测试设备进行信号传输的核心零部件，对半导体产品的质量控制起着重要的作用。 半导体芯片测试主要环节 过程控制测试 封装测试 成品测试 晶圆测试 晶圆制造 设计验证 资料来源：Uresearch整理 半导体测试探针产品 资料来源：先得利、Uresearch整理 探针一般由针头、针尾、弹簧、外管四个基本部件经精密仪器铆压预压之后形成。由于半导体产品的体积较小，尤其是芯片产品的尺寸非常细微，探针的尺寸要求达到微米级别，是一种高端精密电子元器件，其制造技术含量高。 在晶圆或芯片测试时，探针一般用于晶圆/芯片引脚或锡球与测试机之间的精密连接，实现信号传输以检测产品的导通、电流、功能和老化情况等性能指标。 不同用途的探针外观有所不同，但探针内部基本上都有精密的弹簧结构，产品表面一般镀金，具有很强的防腐蚀性、电气性能、稳定性和耐久性。作为半导体测试设备中的关键部件，探针的结构设计（如针头形状）、针头材质 （如钨、铍铜）、弹力大小等均对探针的稳定性、细微化、信号传导精确度 等有影响，进而影响探针的测试精度。 探针产品结构示意图 资料来源：LEENO 从结构来看，常见的探针类型主要包括弹性探针、悬臂式探针和垂直式探针。 悬臂式探针为借由横向悬臂提供探针针部在接触待测半导体产品时适当的纵向位移，以避免探针针部施加于待测半导体产品的针压过大。 垂直式探针可对应高密度信号接点的待测半导体产品的细间距排列，并借由针体本身的弹性变形提供针尖在接触待测半导体产品所需的纵向位移。 探针主要分类（按结构） 图1图2图3图4 探针类型 细分类型 弹性探针 基本型弹性探针（图1）具有辅助弹簧的弹性探针（图2）具有双弹簧的弹性探针（图3）弹簧探针（图4） 悬臂式探针 基本型悬臂探针（图5）高密度悬臂探针（图6） 片状悬臂探针（图7） 防干扰悬臂探针（图8） 垂直式探针 基本型垂直探针（图9）抗变形垂直探针（图10）自校正垂直探针（图11） 图5图6图7图8 资料来源：Uresearch整理 图9 图10 资料来源：Uresearch整理 图11 按照探针材料划分，常见的有钨探针、铍铜探针及钨铼合金探针。其中，钨铼合金探针接触电阻较稳定，同时兼顾硬度和柔韧性，不容易出现探针偏斜，因此钨铼合金探针是现阶段通用的性能良好的探针。 按照探针工作频率来划分，探针分为同轴探针和普通探针。其中，同轴探针用于对测试频率较为敏感的测试环境；普通探针用于对信号衰减不敏感的测试环境。 同轴探针类似同轴线，探针外围包含一个铜管的保护层，铜管同探针之间填充介质材料。 普通探针为裸露在空气中的合金探针，为了防止走线交叉短路，通常在普通探针外围涂一层绝缘层。 探针主要分类（按探针材料） 类型 优势 劣势 钨探针 强度高，接触阻抗小，使用寿命较长 具有较强的破坏性 铍铜探针 接触阻抗较钨探针小，适用于低接触电阻或高电流测试 硬度阻抗较钨探针小，针尖磨损较快，价格较高 钨铼合金探针（97%-3%） 晶格结构比钨更加紧密，探针顶端平面更加光滑，耐磨损，不易沾污，使用寿命长 接触电阻比钨稍高 资料来源：Uresearch整理 探针主要分类（按探针工作频率） 类型 特点 同轴探针 针对测试频率敏感的测试环境 普通探针 针对信号衰减不敏感的测试环境 资料来源：Uresearch整理 由于半导体产品的生产工艺十分繁杂，任何工序的差错都可能导致出现大量产品质量不合格，并对终端应用产品的性能造成重大影响，因此测试对于半导体产品的生产而言至关重要，贯穿半导体产品设计、制造、封装及应用的全过程。 探针是半导体测试中所需的重要耗材，通过与测试机、分选机、探针台配合使用，用于设计验证、晶圆测试、成品测试环节，筛选出产品设计缺陷和制造缺陷，在确保产品良率、控制成本、指导芯片设计和工艺改进等方面具有重要作用。越早发现有缺陷的裸芯片越好，可以降低后续封装和成品测试的成本。 探针处于半导体产业链的具体环节 制造流程 芯片设计 晶圆制造 封装测试终端应用 测试环节 设计验证 过程控制测试 晶圆测试 成品测试 测试设备 测试机分选机探针台 工艺控制量测设备 测试机探针台 测试机分选机 测试过程及 目的 对样片进行功能和性能验证，并根据反馈进 行优化 为监控工艺，在制作过程早期进行产品工艺测试 封装前进行裸片测试，通过探针对芯片/器件进行性能及功能测试，尽可能把坏片筛选出来以节约封装费用 封装后对封装好的芯片/器件进行功能和性能的最终测试，保证出厂产品的良率 主要客户 设计厂商 IDM厂商晶圆代工厂 IDM厂商封测厂 资料来源：Uresearch整理 晶圆测试（ChipProbing，简称CP），是指用探针对生产加工完成后的晶圆产品上的芯片或半导体元器件功能进行测试，验证是否符合产品规格。晶圆测试属于“晶圆级”工艺，数千颗甚至数万颗裸芯片高度集成于一张晶圆上，需要大量的探针频繁地接触晶圆上的芯片。 晶圆测试示意图 资料来源：伟测科技、Uresearch整理 测试过程需要探针台和测试机配合使用，探针台将晶圆逐片自动传送至测试位置，芯片的引脚通过探针、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并采集输出信号，判断芯片功能和性能是否达到设计规范要求。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，形成晶圆结果映射图（Mapping），尽可能将无效的芯片标记出来以节约封装费用。 芯片 晶圆结果映射图（绿色为有效芯片） 资料来源：伟测科技、Uresearch整理 成品测试（FinalTest，简称FT），又称终测，是指对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试，保证出厂的每颗芯片的功能和性能指标能够达到设计规范要求。封装后的芯片被包裹在塑料、陶瓷等封装材料中，只有芯片的引脚暴露在外面。探针需要与封装后的引脚进行接触，而引脚的形状、尺寸和排列方式会因封装方式的不同而不同。芯片设计验证的测试环节与成品测试环节较为相似。 成品测试示意图 测试座结构示意图 测试过程需要分选机和测试机的配合使用，分选机将被测芯片逐个自动传送至测试工位，被测芯片的引脚通过安装在测试座上的探针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并采集输出信号，判断芯片功能和性能是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给分选机，分选机据此对被测芯片进行标记、分选、收料或编带。 资料来源：伟测科技、Uresearch整理资料来源：Uresearch整理 晶圆测试属于晶圆级工艺，对于测试作业的洁净等级、精细程度、大数据分析能力等要求较高，测试难度较大。成品测试属于芯片级工艺，对于洁净等级、精细程度要求较晶圆测试低，但测试内容更多、测试作业工作量和人员用工量更大。 比较项目 晶圆测试探针 成品测试探针 测试对象 未切割晶圆上的芯片，封装之前，通常是大规模的测试过程，需要大量的探针频繁地接触晶圆上的芯片 封装好的成品芯片，封装之后，批量因产品而异 测试环境 洁净室环境，对洁净度要求极高 相对宽松，但可能涉及模拟实际工况的复杂环境 测试内容重点 侧重于芯片基本电学性能测试 测试内容更全面，包括基本电学性能、功耗、信号完整性、电磁兼容性及功能测试等 物理结构特点 针尖精细，以适应晶圆上小尺寸的测试点和高密度的布局，常采用阵列式设计 根据不同封装类型设计，以适应引脚形状、间距和排列方式 材料选择 一般为钨、铍铜合金等，考虑与晶圆材料兼容性及低污染 需适应多种测试信号类型及需适应封装材料，避免黏附或化学反应，如针对陶瓷封装要考虑耐磨性 使用寿命 数万次到数十万次接触（良好条件下） 因封装类型和测试环境而异，一般数千次到数万次（简单封装），复杂封装可能几千次到一万次左右 对精度影响因素 针尖磨损会导致接触电阻变化、信号完整性受损、接触不良及测试重复性变差 同样受磨损影响，且不同封装和复杂环境因素会影响精度 资料来源：Uresearch整理 从制作工艺来看，传统探针一般通过对特定合金进行拉丝、机械研磨、冲压成型等工艺制成。 随着先进制程晶圆测试对于单位面积引脚测试数量增多，探针间测试间距要求愈发变小，使用传统方法制作直径小且一致性良好的探针极具挑战。而基于微机电系统（MEMS）制造技术的MEMS探针能够适应单位面积上高引脚数量和更小间距的要求。 MEMS探针通常采用光刻、刻蚀、微电铸等工艺制造，其探针结构和尺寸精确统一，具有更好的一致性和集成性。传统探针最小直径约40μm，批量生产细直径探针的成本高昂。采用MEMS工艺能准确地制作微米级结构，能轻松获得直径在25.4μm以下的探针，且能以较低的成本批量制造。 使用MEMS工艺加工的探针，能够同时满足细间距、弹性测试范围、高针数和高密度等测试需求。目前，MEMS工艺探针在全球高端晶圆测试中广泛应用。 MEMS探针卡示意图 资料来源：AMST、Uresearch整理 良率不仅代表晶圆厂自身的核心竞争力，也间接反应国家的集成电路技术水平。根据芯片大小的不同，一片晶圆可以切下数百上千甚至几万颗芯片，达到设计性能和功能要求的有效芯片才能交付使用；有效芯片占晶圆片上的总芯片数量的比例，被称为成品率或良率。良率越高，一片晶圆的商业价值就越高。晶圆测试、成品测试环节关于产品良率的相关统计数据，可用于指导芯片设计、晶圆制造和封装环节的工艺改进，同时有助于提升国家芯片整体制造水平。 晶圆测试属于高速运动下的精密控制，晶圆在高速步进情况下，探针需要在极小的测试触点（引脚/Pad）范围内，连接测试机的功能模块进行功能和性能测试，探针针痕的大小、深度和位置偏差都需要精确控制，针痕太大、过深、偏移等任何一项超出规格，都将造成晶圆报废。随着晶圆测试对于大电流、高频、窄间距、高密度、低阻抗等要求越来越高，基于MEMS微机电加工工艺的探针，其探针卡线路简单，可根据特定需求研发探针，更适用于高阶的测试需求。 探针是应用在半导体产品测试环节中的重要器件，其品质的优劣对半导体产品的测试效果、生产效率以及生产成本控制都有着重要的影响。探针产品的品质主要体现在测试频宽、产品尺寸、加工精度、可负载电流、耐久度等方面。 探针产品主要参数指标 序号 参数名称 参数说明 1 测试频宽 随着电子设备的信号频率将越来越高，用于检测半导体芯片的探针必须要能够适应高频条件下的测试环境，并且在高频条件下尽可能减少信号的插损。 2 产品尺寸及引脚间距 随着电子元器件的