泉源:半导体行业考察,作者:邱丽婷

在这一篇文章中,我们将着重形貌国产ATE市场,探寻几家主要海内ATE厂商的实力。

从总体靠山上看,随着中国大陆及中国台湾等地半导体产业的连续快速生长,全球半导体产业区域结构正在发生伟大转变。中国大陆半导体行业虽总体起步较晚,然则依附着伟大的市场潜力、人力成本优势以及优越的产业政策环境,吸引了大批全球领先的半导体企业相继来华投资建厂。与此同时,中国本土厂商也在快速崛起,整个产业呈快速增进态势。

半导体装备制造业是集成电路的基础产业,是完成晶圆制造、封装、测试环节的基础,是实现集成电路手艺提高的要害,在集成电路产业中占有极为主要的职位。基于此,我国ATE产业也进入了蓬勃生长的阶段。

国产ATE行业

ATE市场起步于1960s,在1990s~2000s随同下游行业快速增进。行业确立初期,在仙童半导体的主导下得以生长。龙头企业泰瑞达即是确立于1960年,但行业最最先的生长并不是由这些自力的装备商指导,而是由半导体企业主导的。ATE最最先就是由仙童半导体、德州仪器等企业生产用于内部使用,在70年月末之前,仙童半导体掌握着全球局限70%的ATE市场。

半导体测试装备销售额 泉源:Wind,广发证券生长研究中央

随着测试产物逐步成熟,下游需求增进放缓,市场竞争最先加剧,测试装备成本被压缩,主要的成本向前道(主要是光刻、刻蚀、薄膜沉积装备、过乐成工艺控制等)倾斜,同时测试装备市场份额逐步向头部集中。现在全球半导体测试装备市场已经异常成熟,测试装备占半导体装备销售额稳固在8%~9%,在测试装备端,由于手艺难度大,测试装备手艺追随新手艺的生长,美日具有先发制订尺度优势,因此全球测试装备市场基本被爱德万(Advantest)和泰瑞达(Teradyne)两家垄断,紧随厥后的有科休、美国国家仪器、台湾致茂科技等企业。

以2018年数据为例,昔时,Advantest以近50%市占率位居第一,并在Memory IC测试装备领域占有绝对市场份额;Teradyne以近40%市占率位居全球第二,紧随厥后,划分在SoC、存储测试测试装备领域占有绝对市场份额。

不外随着国产半导体产业的不停生长,海内测试装备产业正在不停崛起。我国ATE的生长从1983年国家"六五科技攻关"项目正式起动国产ATE测试系统研制最先,该项目于1988年通过电子部组织的国家判定,并获电子部一等奖。

海内ATE市场需求主要来自海内封装和测试厂,主要是受益于海内封测产业近年来的快速扩张。如长电科技、华天科技、通富微电等3家海内封测规模最大的企业,2013-2020年合计收入规模从93.2亿元扩张至429.0亿元。

这一时期,连续快速扩张的海内封测巨头是海内ATE厂商最主要的客户,占有其装备销售收入份额的绝大部门。而随着当下海内半导体产业周全国产化趋势,产业链前端的制造、设计环节,对海内ATE需求将获得显著提升,厚实的产业链客户有助于海内ATE需求的稳健攀升。

设计厂商主要认真芯片的设计环节,他们会直接对测试装备发生需求,也会间接推动自己的代工厂购置统一家企业的测试装备从而发生需求。随着海内研发能力的不停增强,不少海内芯片设计企业最先占有领先职位,数据显示,现在中国芯片企业已经跨越2000家,与五年前相比增进了近一倍。随着5G、AI等新一轮科技逐渐走向产业化,海内芯片行业将会迎来优越生长,从而给海内测试装备市场带来需求。

我国集成电路产业正在不停生长,装备制造业手艺水平正在不停提高,国产集成电路专用装备已成为各大集成电路厂商的主要选择。

受中美商业摩擦影响,供应链的完整性和平安性日益受到重视,国产测试装备将更频仍地进入集成电路厂商的试用或采购清单,模拟测试机和分选机已经实现或部门实现国产替换,探针台和SoC、存储、射频等高端测试机国产替换历程显著提速。

国产ATE厂商

以华峰测控、长川科技、华兴源创等为代表的自主研发为基础的国产测试装备公司以及以并购和确立合资企业模式生长的精测电子和摩尔精英正连续加大投入研发,积累手艺,在模拟测试机领域起劲扩大国产替换比例,在SoC、存储、RF测试机领域起劲成为率先实现国产替换的中国厂商。

为了能够更好领会国产测试装备公司的产物手艺实力以及产物线定位,我们不仅将在文章中清点各家产物线以及对应市场还将对比各家产物与国际领先厂商产物的差距,以期能够加倍准确的获得现在各家海内厂商的实力。在睁开清点厂商前,首先有必再次清点半导体测试机的种类以及所对应芯片和市场规模。

一、测试机的分类

二、按测试机分类所对应的芯片以及市场规模

华峰测控

北京华峰测控手艺股份有限公司(简称为“华峰测控”)确立于1993年,科创板上市企业,由航空航天工业部第一研究院下属企业北京光华无线电厂出资设立,为海内最早量产全浮动源手艺的模拟测试系统供应商,掌握了先进的半导体测试手艺,产物线涵盖了包罗分立器件、功率器件、模拟及数模夹杂等所有模拟测试机产物线,也是模拟测试机海内手艺最领先厂商。华峰测控2009年突破全浮动手艺,昔时推出32工位全浮动的MOSFET晶圆测试系统STS 8202,又于2012年1月推出了基于全浮动源的STS 8200模拟及夹杂信号测试平台,二者均为海内同级别率先量产的半导体测试装备,缩小了与泰瑞达ETS系列产物的差距。目中金公司研究部:2020 年3 月18 日现在公司第三代浮动V/I源与外洋主要竞争对手的同类手艺水平基真相当。海内主要同业者长川科技则在2017年才推出全浮动V/I 源架构的第三代数模夹杂测试系统CTA8290D。2018年,公司又乐成开发出新一代STS8300平台。现在华峰测控已经成为海内三大封测厂(长电、华天、通富)模拟测试领域的主力测试平台供应商、并打入IDM厂商(华润微电子)及芯片设计大客户(华为、矽力杰、圣邦等)的供应链,并在美国、欧洲、日韩等外洋市场也有销售,于2020年其STS系列模拟测试机累计装机跨越了3000台。

华峰测控的主力产物是:STS8200、STS8250、STS8300三个系列。STS8200系列测试系统一样平常用于模拟、电源治理、模拟开关等信号链类模拟芯片测试,该系列凭证设置又衍生了用于MOSFET平分立器件测试的STS8202、用于大功率分立器件IGBT测试的STS8203、以及适用于A/D转换器、D/A转换器、运算放大、数字位移计等芯片测试的数模夹杂信号高引脚测试的STS8250等多个子系列产物。STS8300系列是公司2018年开发的在STS8250基础上的升级款新一代“All in ONE”即将所有测试板卡装在测试头中,且支持高引脚的模拟测试机,该平台不仅可对应STS8200系列所有芯片的测试且将并测能力提升到了64工位以上,可主要用于手机电源治理等高端模拟芯片的测试。华峰测控依托单价约在70-100万左右的高端数模夹杂测试机STS8205和STS8300有望推高公司整体产物的单价,现在主力形成销售的是单价约在40-80万的STS8200系列。另外华峰测控募投项目设计内容除升级现有模拟及大功率测试产物外,也将推进SOC测试相关产物开发,预计2024年拥有年产200台SOC测试性能力。但鉴于SOC测试机比模拟测试机门槛更高且在手艺蹊径上存在伟大差异性,因此对于华峰测控来讲在SOC测试机上要形成其在模拟测试机上的市场占有率和优势职位需要经由一系列的高投入和手艺攻坚战。

华峰测控作为一家本土优异的测试机厂商,其模拟测试机主要能测哪些种其余芯片以及其对应的市场也许有多大,见下图华峰测控产物线战略结构图,我们可以看到华峰测控现在对应的测试机市场约有5.5亿美金。

资料泉源:招股说明书整理

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现在华峰测控的主力产物STS系列主要对标泰瑞达的ETS系列,爱德万测试以SOC和存储测试机为主打产物没有结构模拟测试机。通过要害手艺对比发现,华峰测控的STS系列与海内外市场主要介入者泰瑞达的ETS系列,系列在测试功效模块、测试精度、响应速率等焦点手艺指标的对比情形看,公司产物手艺在海内处于行业领先职位,部门指标可与国际一流持平,但在部门高端模拟芯片测试手艺上尚有一些差距。

凭证华峰测控年报数据看2020年,华峰测控营收和利润均取得显著增进。公司实现营业收入 3.975亿元,同比增进 56.11%,实现扣非净利润1.479亿元,同比增进45.6%。华峰测控在已往三年(2018年、2019年、2020年)的研发用度划分为2310.26万元、3265.95万元、5913.49万元,占营业收入的比例划分为10.56%、12.83%、14.88%,研发投入出现出快速增进,剖析研发投入占营业收入的比例上升的主要是由于SOC测试机手艺门槛更高,研发投入更大导致。停止到2020年12月32日,华峰测控的研发职员共有112名,占公司总人数比例为37.71%。其中,95.54% 的研发职员拥有本科及以上学历。讲述期内,华峰测控共申请专利 35 项,其中 10 项为发现专利。讲述期内内已授权 4 项发现专利, 20 项适用新型专利以及 3 项外观设计专利。

凭证通告显示,在牢固了模拟测试的海内龙头职位后,华峰测控最先进入SoC集成电路测试系统和大功率器件测试系统领域,进一步厚实公司产物线,提高公司产物的市场竞争力,拓宽生长空间,但在2020年讲述期内尚无SoC测试机形陋习模销售的数据。

长川科技

长川科技确立于2008年4月,是一家专注于集成电路装备的研发、生产和销售的高新手艺创业板上市企业,主要产物包罗测试机、分选机、探针台以及其收购的新加坡STI的光学检测和编带自动化妆备等。公司首创团队主要来自于士兰微等海内着名集成电路公司,2008 年确立昔时以分选机为切入口,推出了半自动单工位重力式分选机;2009 年推出第一代模拟/数模夹杂测试机CAT8200;2011 年推出平移式分选机;2015年推出大功率测试机CTT360。公司以分选机和测试机两大产物线为主轴,不停拓宽产物线和海内外客户,逐渐成为海内半导体测试装备行业领先者。

长川科技的测试机主要分两类,模拟/ 数字夹杂测试机(CTA 系列)和大功率分立器件测试机(CTT 系列)。CTA8280生长到今天的第三代数模夹杂测试机CTA8290D,具备100Mhz 的数字测试能力,可测试包罗简朴的模拟、高精度、高电流和音频、电机驱动等种种庞大夹杂信号。CTT系列先后履历了CTT3600、CTT3280 和CTT3320,可划分实现4 工位、8 工位和32 工位测试。另外公司在研中的纯数字SOC测试机DE9000现在市场上还没有看到装机量,纯数字SOC测试性能应对的芯片主要为图像传感芯片和指纹识别芯片。

长川科技作为一家本土优异的测试机厂商,其模拟测试机主要能测哪些种其余芯片以及其对应的市场也许有多大,见下图长川科技测试机产物线战略结构与华峰测控完全一样,对应的测试机市场约有5.5亿美金。

现在长川科技的CTA系列与华峰测控的STS系列的市场定位类似均是对标泰瑞达的ETS系列,通过要害手艺对比发现,长川科技的CTA系列基本和华峰测控的STS性能指标十分靠近,只是在市场装机量相比华峰测控略有差距,在尺度测试机行业装机量越多意味拥有更强的客户使用习惯和生态系统。

谈到长川科技就不得不提其起身另外一个主要产物线分选机,现在长川科技母公司的分选机主要产物为重力式和平移式两种,另外通过并购新加坡STI获得了转塔式分选机,集齐了三大类主要的封测厂使用的分选机。重力式分选机为所有分选机中难度最低的,主要用于分立器件的测试,单价约8-30万元不等,海内现在厂商有至少有20多家,竞争猛烈。平移式分选机分4、8、16、32Site以及常温、常高温、三温分选机,手艺难度最高为32Site和三温分选机,凭证功效单价约30-200万元不等。平移式分选机现在海内主要有3-5家厂商,处于第一梯队的为长川科技、通富和中芯国际系基金投资的天津金海通半导体装备两家企业,两家企业均于近年陆续推出了支持32工位的分选机和支持三温测试的分选机,但两家企业与外洋一线厂商日本精工爱普生和台湾鸿劲在稳固性和耐久性上仍然有一定差距。转塔式分选机手艺难度介于重力式和平移式之间海内也许有15家左右厂商,单价约在30-100万元不等。另外长川科技收购的新加坡STI主要收入来自两个主力产物、转塔机、线编带装备和芯片外观检测装备(AOI),其中芯片外观检测装备对标产物为美国KLA收购的ICOS以及马兰西亚厂商Vitrox、VIS-Dynamics, 韩国Intek-Plus等,美国ICOS售价在30-70万美元不等,STI和Vitrox售价在20-60万美元。长川科技完成收购STI后充实行展了国家大基金股东的产业资源,近两年STI在海内市场的占有率获得了连续的提高,挤压了其他几家竞品在中国的市场份额。

凭证2020年长川科技年报数据看受到疫情及中美关系的影响,长川科技实时调整研发及销售战略,实现营业收入及净利润的双增进,其中营业收入 8.038亿元,同比增进101.54%,扣非净利润4401万元,同比增进346.36%。长川科技在已往三年(2018年、2019年、2020年)的研发用度划分为6170.98万元、10697.83万元、19211.61万元,占营业收入的比例划分为28.55%、26.82%、23.9%。停止到2020年12月32日,长川科技的研发职员共有505名,占公司总人数比例为54.65%。停止2020 年12月31日,长川科技拥有375项专利权(其中发现专利283项,适用新型92项),50项软件著作权。

凭证通告显示,长川科技主要以“内生 外延,产物矩阵及客户资源不停厚实”为打法,近年来连续加大研发用度,在高强度研发投入驱动下,长川科技公司的数字测试机D9000和探针台CP12已经研发乐成并守候批量出货,完成了ATE测试大品类装备测试机、探针台、分选机的开端全笼罩,后续长川科技将在现有产物线上进一步细化,知足客户细腻化需求。

华兴源创

华兴源创确立于2005年,为科创板首家上市企业,产物围绕电、光、声、射频、视觉、机械自动化等多学科交织融合手艺为平板显示、集成电路、新能源车电子领域客户提供检测解决方案。公司以芯片级、组件系统级、整机测试为一体化战略致力成为检测领域的天下级隐形冠军。平板显示检测领域为华兴源创最早进入的领域,在确立15年中通过连续不停的研发积累已经形成国际领先的竞争力,并成为苹果、三星、LG等多门第界级消费电子厂商以及JDI、京东方等天下级平板显示厂商的供应商。集成电路测试领域是华兴源创近几年拓展的新营业板块,依托其与苹果多年的稳固的互助关系,不仅推出了针对苹果的定制化芯片测试装备且还完成了中低端SOC测试机(数字测试机)以及海内首台基于PXIe架构的射频专用测试机的产物结构。

2019年是华兴源创芯片测试装备实现销售的元年,其充实行展了其多年与苹果公司的营业关系,捉住苹果自研手机电池治理芯片的一些较高的测试参数精度要求较高且尺度测试机不能完全知足的商机,通过在极性可设定的微伏级的可编程电压源输出精度、微欧级阻抗丈量精度、极性可设定微安级可编程电流源输出精度三大手艺实现了对移动终端电池治理芯片和模组高性能及高性价比的苹果项定制化测试方案。该测试装备于昔时成为苹果公司手机电池治理(BMS)芯片的唯一测试装备供应商订单,实现了超3亿元收入。现在苹果项BMS芯片定制化测试装备已经成为华兴源创每年稳固收入泉源之一。虽然定制化电池治理芯片测试装备每年能给华兴源创带来数亿元的收入,但毫无疑问华兴源创想要成为华峰测控和长川科技一样被行业认可的国产测试机厂商则必须结构四大类能与外洋着名厂商的尺度测试机对标的产物线。

2019年华兴源创宣布了基于公司SOC测试机架构的E系列测试机用于图像传感(CIS)芯片 指纹识别芯片测试的机台以及配套专用光源可调平移式分选机,并于2020年通过苏州晶方科技验收获得了小批量订单用于服务晶方科技代工的全球CIS厂商排名第一的索尼和排名第三的豪威(韦尔股份旗下)的CIS芯片测试,信托随着2021年CIS芯片市场连续景气的大靠山下华兴源创有望受益索尼和豪威的扩产拉动在CIS细分领域实现SOC测试机的真正批量化的装机量。全球每年CIS测试机和专用分选机划分约1亿美元和5000万美元市场规模。现在TOP1的CIS厂商索尼主要使用单价在50-80万美元的基于泰瑞达SOC测试机J750系列的图像传感芯片设置测试机IP750,IP750价钱异常昂贵;TOP2三星CIS接纳韩系测试机,TOP3豪威也会选择更具有性价比的单价约在20-40万美元的台湾产测试机方案。

2021年头华兴源创基于SOC测试机架构又推出了用于微控制器(MCU)芯片测试的T系列数字机、该设置不仅可以笼罩所有MCU测试且还能用于庞大SOC芯片的晶圆(CP)测试。该机台的单张数字卡到达了128通道,性能上可以对标泰瑞达J750HD和其他同级别台湾致茂科技3380系列数字测试机。2020年J750和3380P仅在大陆区域的新增装机量划分为约300多台和800多台,预计未来至少2-3年将仍然处于求过于供状态,可以说是中低端SOC测试机(数字测试机)的绝对主力机型。华兴源创SOC测试机如能尽快在MCU测试和CP测试的主战场上率先实现几十台以上的装机量,信托将是继模拟测试机后的又一大类数字测试机实现真正国产化的里程碑。以下是华兴T系列与J750、3380的主要参数对比。可以看出T系列在性能指标上与对标机台处于统一水平,部门指标更好,若是操作软件也能被客户接受,应该有时机花几年时间在中低端SOC测试机市场占有一席之地。

2021年的SEMICON China展览时代华兴源创宣布了吸引眼球的基于PXIe架构的测试机。本次首次亮相一共推出了各种板卡共七种,主要有电源信号板卡、数字信号板卡、音频信号板卡以及难度极高的用于笼罩Sub6GHz射频测试的矢量信号收发仪和矢量信号剖析仪板卡。从板卡设置来看华兴源创应该首先瞄准的是现在被美日厂商所垄断的专用射频测试机市场,全球除美国泰瑞达、美国国家仪器(NI)、安捷伦(KEYSIGHT)、科休、日本爱德万测试等少数几家公司拥有Sub6GHz(5G)射频测试的信号板卡,全球每年专用FEM射频测试机市场约为1.8亿美金,华兴源创无疑是第一推出该类产物的海内厂商。PXIE架构测试机由于其天真性的架构以及相比传统架构测试的价钱优势,近年已经成为外洋Skyworks、Qorvo、Avogo以及海内卓胜微、唯捷创新、韦尔股份等射频前端芯片厂商的首选测试解决方案之一。另外随着近年在轻薄和功耗上具有显著优势的系统级封装(SIP)越来越获得苹果等国际消费电子厂商青睐用于穿着装备,美国国家仪器的同时能测试5G、蓝牙、Wifi6、音频、处置器、电源等几类芯片的基于PXIe架构测试机解决方案也越来越成为高端无线穿着的首选测试方案。未来几年华兴源创的基于PXIe架构测试机是否能捉住5G射频前端以及穿着SIP芯片测试装备入口替换的时机,无疑将是华兴源创PXIe架构测试机是否能乐成商业化的要害。以下为华兴源创PXIe架构测试机与美国国家仪器相近或同类信号板卡的性能参数对照,可以看出华兴源创的信号板卡硬件性能上基本处于部门性能靠近或部门性能逾越的水平。但唯一美中不足的是现在推出的板卡还不能笼罩Wifi6的7.125GHz以上的测试需求。

华兴源创作为一家与华峰测控与长川科技错位生长的本土后起之秀测试机厂商,其两类测试机划分对应的市场也许有多大,见下图测试机产物线战略结构图,我们可以看到华兴源创现在对应的测试机市场约有7.8亿美金。

凭证华兴源创2020年报数据2020 年度,公司实现营业收入 16.77亿元,较2019年度增进 33.37%,净利润实现2.65亿元较2019年同比增进52.25%。主要缘故原由是 2020 年度自动化检测装备产物的需求进一步扩大,同时公司新增子公司欧立通,销售营业规模增添。华兴源创在已往三年(2018年、2019年、2020年)的研发用度划分为1.38亿元、1.93亿元、2.53亿元,占营业收入的比例划分为13.7%、15.34%、15.06%。研发投入占比上升主要是华兴源创在2019年、2020年连续加大研发投入,稀奇是在半导体投入上,公司设立了新加坡研发中央和韩国研发中央,同时加大了美国半导体研发中央的研发投入力度。停止2020年12月31日,华兴源创的研发职员共有598名,占公司总人数比例为37.38%。2020 年度,公司及控股子公司共计申请境内外知识产权 343 个,新增已获得审批知识产权173 个,研究功效显著。

说在最后

作为权衡一个国家科技水平和综合国力的主要标志,半导体产业的主要性不言而喻。现在,中国集成电路测试专用装备市场主要被外洋企业占有,海内企业近几年提高较大,然则与国际巨头相比,规模和市场法份额仍然偏小。

但随着我国集成电路产业的不停生长,装备制造业手艺水平的不停提高,接纳产物性价比高、能知足特定类型产物个性化需求并能够提供实时、快速售后服务的国产专用装备已成为各大集成电路厂商的主要选择。集成电路的国产化势必向着装备国产化偏向传导,国产装备入口替换趋势将越趋显著,国产替换空间伟大。

现在,除了以华峰测控、长川科技以及华兴源创等为首的依赖自主研发的明星ATE公司,不乏有规模较小的如冠中集创、宏邦电子、联动科技等专注细分市场的自主研发ATE装备公司,同时如摩尔精英、精测电子通过收购或合资的形式获得外洋ATE装备进入ATE市场的新玩家也不在少数,由于篇幅有限就不逐一清点了。我们以为不管是自主研发照样引入外洋产物,未来真正能打破外洋垄断的国产ATE厂商一定是拥有一支自己的明白底层软硬件架构和焦点算法的团队,由于ATE机台是需要不停的打磨和升级迭代才气有持久的竞争力。中国半导体封装和测试产业的壮大必须依托焦点国产装备厂商早日突出美日的重围,配合提高才气真正必须实现产业的高质量生长,愿在众多国产ATE厂商的通力互助下,我国半导体测试装备产业终有一日会闯关乐成。(本文来自半导体行业考察)

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