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中國IC測試板市場研究報告

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一、中國IC測試板行業(yè)發(fā)展概況

(一)IC測試板概念及類型

IC測試可以分為兩個階段,一是進入封裝之前的晶圓測試(Chip Probing),另外則是封裝完成后的成品測試(Final Testing)。探針卡(Probe Card)和接口板(Interposer Board)主要應用于晶圓測試階段,對晶圓上的每個晶粒進行針測。封裝后FT階段的IC測試板主要包括負載板(Load Board)、老化板(Burn in Board)等。FT主要進行功能測試及分類,其目的在于確保IC的功能、速度、可靠性、電源消耗等屬性是否正常。通過該階段的測試,剔除功能不正確的IC,進一步確保IC的品質(zhì),避免終端產(chǎn)品因為IC不合格而產(chǎn)生報廢等問題。

IC 測試板技術(shù)特點為:“四高一小”,即高層數(shù)、高厚徑比、高平整度、高可靠性、小間距及精細線路。從需求量上來說,探針卡板、負載板、轉(zhuǎn)接板屬于多品種小批量產(chǎn)品,老化板屬于大批量產(chǎn)品。探針卡板、負載板、轉(zhuǎn)接板對PCB加工工藝要求極高,具備加工能力的PCB板廠商較為有限。



由于芯片設(shè)計及功能的復雜性,芯片性能達標與否,一般是需要由IC設(shè)計公司進行把關(guān)驗證,在這個過程中,為了保證生產(chǎn)/驗證流程的穩(wěn)定,IC設(shè)計公司可能指定關(guān)鍵部件的供應商,其中便包含晶圓測試、成品測試時使用的測試板。IC測試本質(zhì)上仍是服務于IC設(shè)計公司的產(chǎn)品研發(fā)和量產(chǎn),設(shè)計公司在整個設(shè)計過程中,需要一直考慮測試相關(guān)的問題,主要有下面幾個原因:

1)隨著芯片復雜度持續(xù)提升,芯片內(nèi)部的功能模塊數(shù)量不斷增加,制造工藝不斷向先進節(jié)點演進,芯片面臨的潛在失效模式也隨之顯著增多,而如何能完整有效地測試整個芯片,在設(shè)計過程中需要被考慮的比重越來越多。

2) 設(shè)計、制造、甚至測試本身,都會帶來一定的失效,如何確保芯片設(shè)計結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)既定的功能與性能目標,如何保證制造出來的芯片達到要求的良率,如何確保測試本身的質(zhì)量和有效,從而提供給客戶符合產(chǎn)品規(guī)范的、質(zhì)量合格的產(chǎn)品,這些都要求必須在設(shè)計開始的第一時間就要考慮測試方案。

3) 成本的考量。越早發(fā)現(xiàn)失效,越能減少無謂的浪費;設(shè)計和制造的冗余度越高,越能提供最終產(chǎn)品的良率;同時,如果能得到更多的有意義的測試數(shù)據(jù),也能反過來提供給設(shè)計和制造端有用的信息,從而使得后者有效地分析失效模式,改善設(shè)計和制造良率。

(二)中國IC測試板市場規(guī)模

IC測試板市場直接受益于晶圓制造與封裝測試產(chǎn)能的擴張和技術(shù)演進。一般而言,晶圓測試的需求與晶圓制造廠商的產(chǎn)能及稼動率直接相關(guān),晶圓制造產(chǎn)能的快速提升,將持續(xù)帶動探針卡市場的需求增長。另一方面,在封裝產(chǎn)能擴張與先進封裝技術(shù)發(fā)展的推動下,對負載板與老化板的需求也持續(xù)攀升。全球IC測試板市場具備顯著增長潛力,集微咨詢預計,2025年全球IC測試板的銷售規(guī)模為37億美元,預計到2027年全球IC測試板市場規(guī)模將達到41.8億美元。



1、中國半導體晶圓制造、封裝測試產(chǎn)能和技術(shù)快速發(fā)展

Yole 預期,中國大陸以及全球2023年8英寸和12英寸合計晶圓制造產(chǎn)能分別為131萬片/月和870 萬片/月,中國大陸產(chǎn)能約占全球的15%;預計至2029年中國大陸以及全球的8英寸和12英寸合計晶圓制造產(chǎn)能將分別增長至355萬片/月和1,168萬片/月,中國大陸產(chǎn)能將達到全球的30%。

根據(jù) Yole 數(shù)據(jù),2022年全球封測市場規(guī)模為815億美元,汽車電子、人工智能、數(shù)據(jù)中心等應用領(lǐng)域的快速發(fā)展將推動全球封測市場的持續(xù)擴張,預計2026年將達到961億美元;根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù),2022年中國封測市場規(guī)模為2995億元,2026年將達到3248億。中國半導體封測市場規(guī)模已長期穩(wěn)居全球第一,約占全球市場的50%。

先進封裝市場,根據(jù)Yole數(shù)據(jù),預計到2026年,全球先進封裝市場規(guī)模將達到482.0億美元,先進封裝占比將達到50.2%。中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2020年中國先進封裝市場規(guī)模為903億元,2023年中國先進封裝市場規(guī)模達1330億元,先進封裝占比持續(xù)提升至39%。

2、中國IC測試板市場規(guī)模占全球比重將進一步提升

集微咨詢預計,2025年中國IC測試板市場規(guī)模為5.7億美元,占全球市場規(guī)模的15.3%,預計到2027年中國IC測試板市場空間將達到6.8億美元。隨著中國半導體晶圓制造、封裝測試能力和技術(shù)的共同發(fā)展,預計中國IC測試板市場規(guī)模占全球比重將進一步提升。



二、中國探針卡行業(yè)發(fā)展概況

(一)探針卡概念及類型

探針卡(Probe Card)應用于晶圓測試階段,對晶圓上的每個晶粒進行針測。探針卡是一種布滿探針的電路板,作為測試機臺和待測晶圓測試分析的接口,通過傳輸信號對芯片參數(shù)進行測試,因此每一種芯片都需要至少一片相對應的探針卡。針對裸晶以探針做功能測試,篩選出不良品、再進行之后的封裝工程,可避免不必要的封裝成本浪費。因此,探針卡是 IC 制造中對成本控制和良率提升具有重要影響的關(guān)鍵制程之一。



將探針卡上的探針直接與芯片上的焊墊或凸塊接觸,引出芯片訊號,再配合周邊測試儀器與軟件控制達到自動化量測的目的。和探針卡一起使用的設(shè)備有:

a.測試機(Tester):測量電氣特性的測試設(shè)備。電信號通過探針卡被發(fā)送和接收到固定在半導體晶片上的IC芯片;

b.探針臺(Prober):芯片測試平臺,提供支撐、定位和步進功能。探針卡的針自動接觸芯片的鍵合焊盤,以測量半導體晶片上的IC芯片的電特性。

探針卡執(zhí)行三種測試:

a.直流測試:檢測是否存在斷路和短路;檢查I / O電壓;檢查輸出電流;

b.交流測試:檢查輸出信號的波形;

c.功能測試:檢查輸出模式;檢查寫入數(shù)據(jù)是否可行;測量數(shù)據(jù)保存時間;檢查數(shù)據(jù)是否存在相互干擾。

探針卡主要分為三類:懸臂式(C型)、垂直式(V型)和MEMS式。其中懸臂式是傳統(tǒng)的探針卡類型,它先將探針按一定角度,長度彎曲后,再用環(huán)氧樹脂固定,針位較穩(wěn)定。隨著IC制程的發(fā)展,對針尖尺寸及針針間距的要求越來越高,垂直式和MEMS式先進探針卡的需求越來越大。MEMS探針卡由于使用了MEMS的工藝,能夠?qū)⑨樇獾某叽缂搬樇忾g距做到微米量級,是目前最先進的探針卡。



(二)探針卡市場規(guī)模

探針卡是半導體測試的核心配件之一,根據(jù)Tech Insights的數(shù)據(jù),2018-2022 年,全球半導體探針卡行業(yè)市場規(guī)模由 16.5 億美元增長至 25.4 億美元。受半導體產(chǎn)業(yè)整體周期性波動影響,2022 年全球半導體探針卡行業(yè)市場規(guī)模增速放緩,2023 年規(guī)模收縮至 21.1 億美元,隨著半導體產(chǎn)業(yè)的景氣度回升以及晶圓測試重要性的增加,2024 年全球半導體探針卡行業(yè)市場規(guī)模達到 26.5 億美元,預計2029 年全球半導體探針卡行業(yè)市場規(guī)模將增長至 39.7 億美元。



從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看,探針卡主要包括MEMS、垂直和懸臂等類型。其中,MEMS探針卡憑借其高精密度、高效率、優(yōu)異耐用性與穩(wěn)定性,確立了市場主流地位。據(jù)Tech Insights統(tǒng)計,MEMS探針卡長期占據(jù)全球60%-70%的市場份額。相較之下,垂直探針卡與懸臂探針卡的份額較小,2024年占比分別為14.85%、9.38%。Tech Insights預計,2029年MEMS探針卡仍將保持其領(lǐng)先的市場地位,全球市場規(guī)模將增至 27.7 億美元。



中國市場近幾年快速崛起,根據(jù) Tech Insights的數(shù)據(jù),2018-2022 年,中國探針卡行業(yè)市場規(guī)模由 1.35 億美元增長至 2.97 億美元,年復合增長率達 21.8%,遠超全球半導體探針卡行業(yè)同期復合增長率。隨著全球半導體產(chǎn)業(yè)的景氣度回升以及中國半導體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,2024 年中國半導體探針卡市場規(guī)模增長至 3.57 億美元,同比增長 69.2%。

全球半導體探針卡市場有望延續(xù)穩(wěn)步增長態(tài)勢,Yole 預測未來五年全球探針卡市場復合年增長率約為 6.2%,Global Information 預計2025-2031年全球半導體探針卡市場復合年增長率約為 7.4%。受益于國內(nèi)晶圓廠持續(xù)擴產(chǎn)、先進制程與特色工藝并行發(fā)展,以及探針卡國產(chǎn)化率不斷提升,中國半導體探針卡市場增速將高于全球平均水平。



(三)探針卡行業(yè)競爭格局

長期以來,全球探針卡市場主要由境外企業(yè)占據(jù)主導地位。根據(jù)Tech Insights的統(tǒng)計,自2018年起,全球前十大探針卡供應商始終為境外公司,合計市場占有率連續(xù)多年超過80%。其中,美國Form Factor、意大利Technoprobe以及日本MJC穩(wěn)居行業(yè)前三,共同占據(jù)全球一半以上的市場份額。

我國半導體產(chǎn)業(yè)起步相對較晚,在芯片設(shè)計與晶圓制造等關(guān)鍵環(huán)節(jié)仍存在一定的技術(shù)依賴,這也間接制約了國內(nèi)探針卡行業(yè)的發(fā)展步伐。據(jù)Tech Insights估算,2024年中國半導體探針卡市場規(guī)模已接近全球的15%,但本土企業(yè)的全球市占率仍低于5%,國產(chǎn)替代空間廣闊。近年來,受國際政治環(huán)境影響,產(chǎn)業(yè)鏈自主可控需求日益凸顯,為國產(chǎn)探針卡帶來顯著的市場機遇,進一步推動了其替代進程的提速。

(四)探針卡市場發(fā)展趨勢

探針卡的發(fā)展與IC 產(chǎn)業(yè)發(fā)展有同步關(guān)系,如立體堆疊芯片(3D IC)、芯片級封裝(Chip Scale Package CSP)、覆晶封裝(Flip Chip Package)、多芯片組合(Multi Chip Module MCM)、KGD Known Good Die )、銅柱凸塊封裝 Copper Pillar Package )、繪圖芯片、高頻測試需求等,均需仰賴不同的探針測試技術(shù)。綜合IC 的發(fā)展趨勢與晶圓探針卡的關(guān)系,歸納出以下十項發(fā)展趨勢:

(1)針距細微化

半導體整體技術(shù)的演進,將持續(xù)朝電路間隔微小化前進。配合未來IC制程微縮及芯片面積持續(xù)縮小,晶圓探針卡將朝向更細微化針距發(fā)展,以符合IC制程技術(shù)的要求。

(2)防信號干擾

系統(tǒng)級芯片(SoC)已經(jīng)成為IC發(fā)展主流,未來IC制程、功能將更加復雜,包括邏輯、內(nèi)存、模擬等各種功能區(qū)塊將集中在一個芯片內(nèi),相對地使晶圓針測技術(shù)困難度越來越高,也使得信號防干擾受到挑戰(zhàn)。

(3)適用不同半導體材質(zhì)與技術(shù)

對于半導體新制程技術(shù)的創(chuàng)新與開發(fā),將衍生對應不同類型的芯片焊墊(Bonding Pad)及焊墊材質(zhì)。若待測芯片接觸焊墊材質(zhì)不同,所需探針卡技術(shù)也會有所差異。

(4)高速探針卡

因移動通訊、網(wǎng)絡應用需求上升,使得高速通訊芯片需求大幅成長,甚至驅(qū)動IC也向高速信號傳遞發(fā)展。高速通訊芯片中最重要的設(shè)計考量是信號傳遞,所以信號傳遞路徑的阻抗匹配,以及信號完整性都極其重要;如何進行探針卡的線路設(shè)計與制造精密度,以確保信號傳遞完整性,也是探針卡開發(fā)的關(guān)鍵因素。

(5)多芯片平行測試

隨著12英寸晶圓廠的快速成長,IC測試廠商為了節(jié)省測試時間并提升成本效益,偏好一次接觸就能達到多芯片測試的探針卡。要達到此目的,設(shè)計芯片同測數(shù)要越高,但其DUT與DUT間的一致性也就越難達到,再加上同測面積越大,其平面度也越難控制,必須有更好的探針卡設(shè)計制造技術(shù)。

(6)Low k芯片用探針卡

當半導體制程演進至90nm時,其介電層必須使用低介電值的Low k材料以提高元件效能,故低介電系數(shù)制程技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)成為主流。然而一般Low k材質(zhì)多屬于脆性多孔性材料,在晶圓針測時容易造成芯片的傷害,故如何控制探針卡的針壓范圍就非常重要。

(7)少清針

探針卡的針尖接觸品質(zhì)不佳時,將無法達到良好測試功能,必須加以清針才能繼續(xù)測試;但清針時,針尖會被磨損,探針壽命將會因此縮短。因此開發(fā)少清針的偵探卡已經(jīng)成為產(chǎn)品發(fā)展重點。

(8)高低溫測試

由于IC產(chǎn)品須適用于各種不同環(huán)境中,故晶圓測試時,必須針對高低溫進行測試,以符合產(chǎn)品規(guī)格要求。因此,研究溫度效應造成的探針卡變異現(xiàn)象,亦為設(shè)計開發(fā)之要點。

(9)高功率芯片測試

高功率芯片所需測試的電流,相對于一般芯片要高出許多,此時探針卡探針的電流耐受能力就顯得非常重要。故高耐電流探針亦為設(shè)計開發(fā)要點。

(10)低接觸電阻

為符合移動終端減少耗電的要求,其操作電壓相對會降低,而探針卡在測試芯片時的接觸電阻就不能太高。因此低接觸電阻探針卡,亦為設(shè)計開發(fā)要點。

三、中國負載板行業(yè)發(fā)展概況

(一)負載板概念及類型

負載板(Load Board),是自動測試設(shè)備(ATE)中的關(guān)鍵硬件組成部分,廣泛應用于晶圓測試(CP)及成品測試(FT)環(huán)節(jié),承擔測試信號、電源及控制通路的轉(zhuǎn)接與管理功能。CP 階段,負載板與探針卡(Probe Card)協(xié)同工作,用于連接測試機與晶圓裸片,構(gòu)成完整的測試信號鏈路,實現(xiàn)測試信號與供電在 ATE 與裸片焊盤之間的可靠傳輸。負載板不僅完成物理接口轉(zhuǎn)換,還承擔信號調(diào)理、阻抗控制、電源分配及保護等功能,是晶圓測試系統(tǒng)中不可或缺的核心部件。FT 階段,負載板用于連接封裝后的芯片與測試機,通常與測試插座(Socket)及自動上下料設(shè)備(Handler)配合使用。根據(jù)測試通量與自動化程度不同,F(xiàn)T 可分為人工測試與自動化測試兩類:在低通量或工程驗證場景中,芯片通過人工方式插入負載板上的插座進行測試;在量產(chǎn)測試場景中,則由 Handler 實現(xiàn)芯片的自動裝載、定位與分選,芯片通過插座與負載板實現(xiàn)電氣連接。

成品測試通常包含老化前測試(Pre-Burn-in FT)與老化后測試(Post-Burn-in FT)兩個階段。老化前測試主要用于篩除封裝過程中引入的不良器件及初始電性能異常芯片;老化后測試則用于識別在加速老化條件下暴露出的早期失效器件。兩個測試階段一般采用相同的負載板配置,僅在測試程序及判定標準上有所差異。

對于高速、高頻或大功率器件,負載板的設(shè)計難度和技術(shù)要求顯著提升。為保證信號完整性和電源完整性,此類負載板在層疊結(jié)構(gòu)、布局布線、阻抗控制、差分信號等長、電源去耦及熱管理等方面均需進行專門定制設(shè)計,開發(fā)周期通常較長,制造成本顯著高于通用型負載板,屬于半導體測試系統(tǒng)中的高價值定制化部件。

(二)國內(nèi)負載板市場規(guī)模測算

負載板需求直接來源于芯片測試環(huán)節(jié),屬于一次性或階段性資本投入,并非隨芯片顆數(shù)線性消耗,其市場規(guī)模主要由芯片產(chǎn)值、測試復雜度及測試強度共同決定。隨著芯片 Pin 數(shù)增加、接口速率提升及功耗上升,負載板由通用型接口部件逐步向高附加值、定制化系統(tǒng)級工程產(chǎn)品演進,單板價值量持續(xù)提升。

在量產(chǎn)測試環(huán)節(jié),測試成本主要由硬件投入、測試運行及服務成本構(gòu)成。硬件部分包括自動化測試設(shè)備(ATE)主機、各類測試模塊以及接口硬件(包括負載板、Socket、連接器、探針等),其中,負載板在整體ATE測試成本中的占比一般在個位數(shù)至十余個百分點之間,在高端芯片測試場景下占比相對更高。

從芯片整體成本來看,量產(chǎn)測試成本在芯片總成本中占比經(jīng)多年下降后再次上升,傳統(tǒng)消費級芯片占比不到5%,人工智能、自動駕駛等領(lǐng)域?qū)π酒目煽啃?、壽命要求較高,測試成本有所上升。此外,國內(nèi)龍頭IC設(shè)計公司近三年財平均毛利率水平在40%左右。集微咨詢進一步結(jié)合IC設(shè)計公司的產(chǎn)值規(guī)模、測試成本在制造成本中的占比,以及負載板在ATE測試成本中的比重,對負載板市場規(guī)模進行了合理測算,預計2025年國內(nèi)負載板市場規(guī)模為0.97億美元,2027年將達到1.36億美元。



近年來,隨著國內(nèi)半導體測試需求快速增長,國產(chǎn)廠商在負載板領(lǐng)域已逐步實現(xiàn)從低端通用型產(chǎn)品向中高端定制化產(chǎn)品的升級。目前,國產(chǎn)廠商在模擬器件、功率器件、中低速數(shù)字芯片等應用場景中,已具備較為成熟的負載板設(shè)計與交付能力;在高速 SerDes、先進存儲接口及高并行測試等高端領(lǐng)域,與國際頭部廠商相比仍存在差距,主要體現(xiàn)在高頻信號完整性控制、復雜多電源系統(tǒng)設(shè)計及長期可靠性驗證等方面。

(三)負載板核心技術(shù)壁壘

1、高速信號完整性和電源完整性的系統(tǒng)級設(shè)計及仿真能力

IC 負載板作為 ATE 與被測芯片之間的關(guān)鍵電氣接口,其核心技術(shù)壁壘主要是高速信號完整性(SI)與電源完整性(PI)的系統(tǒng)級設(shè)計與仿真能力上。隨著芯片測試頻率和接口速率持續(xù)提升,負載板需在設(shè)計階段對信號鏈路阻抗連續(xù)性、串擾、反射及時延一致性,以及電源網(wǎng)絡的 IR Drop 與瞬態(tài)噪聲進行協(xié)同優(yōu)化,以保障測試結(jié)果的準確性和一致性。不僅依賴成熟的 EDA 仿真工具,更取決于對芯片 I/O 特性、Socket 行為及 ATE 架構(gòu)的綜合理解,屬于高度經(jīng)驗驅(qū)動的工程能力。

2、高層多層 PCB 制造工藝與材料工程能力

高性能 IC 負載板通常采用多層乃至高層數(shù) PCB 結(jié)構(gòu),以滿足復雜信號布線、電源分配及電磁隔離需求,其制造工藝本身形成重要競爭壁壘。在高速測試場景下,PCB 的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計、線寬線距控制、層間對準精度以及通孔與微盲埋孔工藝,對信號質(zhì)量和測試穩(wěn)定性具有決定性影響。同時,隨著信號速率提升,對 PCB 基材介電常數(shù)穩(wěn)定性和介質(zhì)損耗的要求顯著提高,往往需要選用低損耗高頻材料或混合材料方案。具備穩(wěn)定量產(chǎn)能力的廠商通常在材料選型、制程窗口控制及長期一致性管理方面形成深厚積累,新進入者難以在短期內(nèi)復制。

IC負載板價格通常隨 PCB 層數(shù)、Pin 數(shù)及供電與信號網(wǎng)絡復雜度提升呈指數(shù)級增長,在高端應用場景(如 AI/GPU 等高算力芯片測試)中,負載板往往采用 40 層以上高層 PCB 結(jié)構(gòu),并涉及高厚徑比通孔及嚴格的阻抗控制要求,其單價顯著高于傳統(tǒng)通用測試板卡。

3、系統(tǒng)級集成能力與客戶驗證壁壘

IC 負載板并非單一的PCB 產(chǎn)品,而是承載 Socket、連接器、元件、實現(xiàn)信號與電源傳輸?shù)膹碗s測試接口板。不同芯片架構(gòu)、封裝形式及測試平臺對負載板的電氣、結(jié)構(gòu)和可靠性要求差異顯著,產(chǎn)品通常需經(jīng)歷多輪電性驗證、平臺適配及可靠性測試方可導入量產(chǎn)。一旦通過認證并進入穩(wěn)定供貨階段,客戶切換成本較高,具備持續(xù)工程支持能力和歷史驗證數(shù)據(jù)積累的廠商競爭優(yōu)勢顯著。

四、中國老化板行業(yè)發(fā)展概況

(一)老化板概念及類型

老化板(Burn-in board),是用于封測后IC在特定的工況和時間內(nèi)進行老化測試的專用PCB 板件。老化測試(Burn-in)是指通過高溫、電應力或持續(xù)工作負載等受控條件,使芯片在一定時間內(nèi)持續(xù)運行,加速潛在失效機制的暴露、篩除早期失效器件,從而提升產(chǎn)品出廠一致性及長期可靠性,是高可靠性應用領(lǐng)域常用的量產(chǎn)測試手段。老化板作為半導體IC測試的載具,通過 Socket等方式連接待測IC,置于測試機臺內(nèi)對IC的不同溫度、電壓、信號等進行測試,檢驗IC的可靠性。由于長期工作于高溫、高濕等惡劣環(huán)境,老化板的品質(zhì)直接影響其使用壽命與測試穩(wěn)定性。

老化測試并非所有半導體產(chǎn)品的必要流程,主要集中于對可靠性、壽命及安全性要求較高的領(lǐng)域。車規(guī)芯片是量產(chǎn)老化測試最典型、標準最明確的應用領(lǐng)域,依據(jù) AEC-Q100 等車規(guī)可靠性規(guī)范,車規(guī)芯片通常需要在量產(chǎn)階段引入老化測試流程,用于篩除早期失效器件,保障產(chǎn)品在復雜工況和長使用周期下的穩(wěn)定運行。除車規(guī)產(chǎn)品外,高可靠工業(yè)芯片、航空航天及軍工芯片亦普遍采用老化測試作為量產(chǎn)質(zhì)量控制的重要手段。在服務器和數(shù)據(jù)中心等高端應用中,部分關(guān)鍵芯片會根據(jù)客戶服務等級協(xié)議(SLA)及系統(tǒng)可靠性要求,選擇性引入抽樣老化或系統(tǒng)級老化測試,在可靠性保障與成本之間取得平衡。

在產(chǎn)品研發(fā)與工藝定型階段,老化測試更多用于可靠性驗證,其中高溫工作壽命試驗(HTOL)是典型代表。HTOL通過高溫、通電條件下的加速應力測試,評估器件在長期工作狀態(tài)下的壽命特性與失效機理,主要服務于產(chǎn)品認證、工藝驗證及客戶可靠性評估。

(二)老化板市場規(guī)模

1、國內(nèi)車規(guī)級芯片市場規(guī)模

隨著汽車產(chǎn)業(yè)加速向電動化、智能化方向演進,全球車用半導體需求持續(xù)釋放,市場規(guī)模保持穩(wěn)健增長。根據(jù)Trend Force調(diào)查,2024-2029年全球車用半導體市場規(guī)模的復合年增長率(CAGR)約為7.4%;Global Market Insights亦預計,2025-2034年全球車用半導體市場規(guī)模CAGR將達到8.4%。綜合多家機構(gòu)預測,預計2025-2027年全球車規(guī)級半導體市場規(guī)模的年均復合增速在8%左右。預計全球車用半導體市場規(guī)模將由2025年的約804億美元,增長至2027年的938億美元。

國內(nèi)市場方面,受新能源汽車滲透率持續(xù)提升、單車車規(guī)級芯片價值量顯著增加,以及產(chǎn)業(yè)政策和本土化配套能力不斷完善等多重因素推動,我國車規(guī)級芯片市場規(guī)模持續(xù)擴大,預計2025年將達到約216億美元。隨著汽車電動化、智能化及網(wǎng)聯(lián)化水平不斷深化,中國車規(guī)級半導體市場仍具備較高成長性,未來復合年增長率有望保持在10%-12%,整體增速高于全球平均水平,預計到2027年市場規(guī)模將進一步提升至約266億美元。



2、國內(nèi)老化板市場測算

老化測試(Burn-in Test)是集成電路測試環(huán)節(jié)中成本投入相對較高、但對提升產(chǎn)品出貨質(zhì)量和長期可靠性具有顯著作用的關(guān)鍵流程。根據(jù)集微咨詢分析,在量產(chǎn)階段,像車規(guī)級芯片及其他高可靠性要求的產(chǎn)品,其老化測試成本通常占單顆芯片制造總成本的約3%-5%,在高功率、高電壓器件領(lǐng)域,由于應力條件更嚴苛、測試周期更長,該比例可能進一步提升。從行業(yè)整體盈利水平來看,全球主要車規(guī)級芯片廠商,包括Infineon、NXP、STMicroelectronics、Renesas及TI,近三年行業(yè)平均毛利率分別約為55.9%、50.7%、49.6%,行業(yè)平均制造成本約占產(chǎn)品售價的50%左右。在此背景下,老化測試作為可靠性保障的重要組成部分,其成本投入在整體制造成本結(jié)構(gòu)中具備較高合理性與必要性。

老化測試投入主要由測試服務費用及相關(guān)硬件設(shè)備折舊構(gòu)成。對于車規(guī)級、航空級等高可靠性芯片,測試過程更加依賴長時間連續(xù)運行、專業(yè)工程師經(jīng)驗以及數(shù)據(jù)分析能力,服務性成本占比相對更高;其中,老化板(BIB)作為關(guān)鍵消耗型硬件,通常占老化測試總成本的約10%-20%。

老化測試投入主要包括測試服務與硬件折舊投入,通常較高的可靠性測試(如車規(guī)/航空等級芯片)更依賴長期運行、工程師技能、數(shù)據(jù)分析,服務性成本占比更高,老化板占比在10%-20%。

隨著汽車向智能化、電動化方向加速演進,車用芯片的工作環(huán)境更加復雜、系統(tǒng)安全等級持續(xù)提升,老化測試在芯片測試流程中的戰(zhàn)略重要性不斷增強,進而推動老化板(BIB)及相關(guān)可靠性測試需求呈現(xiàn)確定性的結(jié)構(gòu)性增長。根據(jù)集微咨詢測算,2025年國內(nèi)老化板規(guī)模預計達到0.86億美元,至2027年有望增長至1.1億美元。



五、IC測試板行業(yè)競爭格局及主要企業(yè)

(一)IC測試板行業(yè)競爭格局

長期以來全球高端芯片市場都由外企主導,進而帶動半導體測試行業(yè)的發(fā)展,使得歐美和日韓企業(yè)在半導體測試行業(yè)獲得領(lǐng)先地位。半導體測試板因需滿足高層數(shù)、高厚徑比、小孔距等嚴苛技術(shù)要求,加工難度極大且對專業(yè)能力要求極高,導致高端產(chǎn)品長期被少數(shù)企業(yè)壟斷,主要集中在美國、日本和韓國等地區(qū)。

IC測試板行業(yè)存在顯著的技術(shù)、資金和人才壁壘,隨著國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展以及供應鏈自主可控戰(zhàn)略的深入推進,本土企業(yè)正憑借對客戶需求的精準把握、持續(xù)的研發(fā)創(chuàng)新、產(chǎn)品性能的快速迭代以及高效的本地化服務能力,不斷縮小差距,在中高端產(chǎn)品領(lǐng)域加速實現(xiàn)國產(chǎn)替代,市場份額持續(xù)提升。

(二)中國IC測試板行業(yè)重點企業(yè)

1、雍智科技

雍智科技股份有限公司,成立于2006年,總部位于中國臺灣,于2019 年在中國臺灣證券交易所上市。公司專注于半導體測試界面與測試載板的設(shè)計與制造,核心業(yè)務涵蓋 IC負載板、老化板、探針卡等測試載板及相關(guān)技術(shù)服務,覆蓋晶圓測試至封裝后量產(chǎn)測試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。雍智科技以高定制化、高層數(shù)及高速信號測試載板為技術(shù)發(fā)展重點,具備信號完整性(SI)/電源完整性(PI)仿真、多層高密度 PCB 設(shè)計及高可靠性制造能力,產(chǎn)品廣泛應用于 AI、高性能計算、服務器及車規(guī)芯片等測試場景,客戶主要包括國際及臺灣地區(qū)的 IC 設(shè)計公司、封測廠及測試服務供應商。

2、中華精測

中華精測成立于2005年,總部位于中國臺灣,于2016 年在中國臺灣證券交易所上市,其核心產(chǎn)品為探針卡、負載板、老化板等,主要服務中國臺灣地區(qū)客戶。公司中通過自主研發(fā)設(shè)計、制造、組裝及技術(shù)服務構(gòu)建了獨特的 All In House商業(yè)模式,在探針材料、探針卡設(shè)計及測試介面技術(shù)方面積累了完整技術(shù)體系,以滿足高速、大腳數(shù)、高可靠性芯片測試需求。公司產(chǎn)品廣泛應用于移動處理器、AI 芯片、高性能計算(HPC)及車規(guī)等測試場景,并持續(xù)借助AI智能設(shè)計平臺提升探針卡設(shè)計效率與性能。

3、旺矽科技

旺矽科技成立于 1995 年,總部位于中國臺灣,于 2003 年在中國臺灣證券交易所上市。旺矽科技致力于提供探針卡測試方案、LED 及光電測試解決方案,主要服務中國臺灣地區(qū)客戶,拓展美國、日本、歐洲及中國大陸市場。

4、興森科技

興森科技,1993年廣州快捷線路板有限公司(前身)成立,2010年上市。公司堅持以傳統(tǒng) PCB 業(yè)務和半導體業(yè)務為發(fā)展核心,主要產(chǎn)品包括PCB、IC封裝基板、半導體測試板。2015年興森香港取得美國納斯達克上市公司 Xcerra Corporation半導體測試板相關(guān)業(yè)務,產(chǎn)品涵蓋測試負載板、老化測試板、探針卡等,可為晶圓測試及封裝后量產(chǎn)測試提供定制化整體解決方案,客戶包括國際及國內(nèi)主要半導體廠商。

5、季豐電子

上海季豐電子股份有限公司,成立于2008年,專攻 CP 載板、Load board、HTOL Board、SLT測試板、芯片封裝等半導體測試載板仿真,同時對外開放全領(lǐng)域仿真服務,以精準分析助力研發(fā)提效、降本減錯。公司ATE測試業(yè)務可為客戶提供從開發(fā)到量產(chǎn)的全流程一站式解決方案,依托2500平米的測試實驗室、15000平米的測試與可靠性量產(chǎn)基地,以及經(jīng)驗豐富的研發(fā)團隊,可以提供射頻、高速、SOC芯片的晶圓級、封裝級、系統(tǒng)級的測試方案,包括測試開發(fā)、全套測試硬件(如LB,Probe Card,Socket,ChangeKit)工程借機、特性分析、良率提升、工程批測試、可盒性回測等服務,可以為客戶提供從研發(fā)到量產(chǎn)的無縫銜接。

6、上海澤豐

上海澤豐半導體科技有限公司,成立于2015年,以 PCB 業(yè)務為基礎(chǔ)拓展探針卡相關(guān)業(yè)務。公司聚焦半導體測試板、MEMS探針卡和基于陶瓷基板的先進封裝,客戶包括全球集成電路芯片設(shè)計公司、封裝測試廠、晶圓制造廠。

7、強一股份

強一半導體(蘇州)股份有限公司,成立于2015年,是中國大陸少數(shù)具備自主 MEMS 探針制造及探針卡設(shè)計能力的企業(yè)。公司核心產(chǎn)品包括 MEMS 探針卡、懸臂探針卡、垂直探針卡,廣泛應用于晶圓電性測試環(huán)節(jié)。公司擁有自主研發(fā)與批量生產(chǎn)能力,能夠滿足高密度、高可靠性測試需求,其客戶主要覆蓋中國大陸的 IC設(shè)計公司、晶圓代工廠及封裝測試廠。

六、IC測試板市場發(fā)展趨勢

隨著集成電路制程持續(xù)演進、芯片集成度和功能復雜度不斷提升,IC 測試板在密度和結(jié)構(gòu)復雜性方面同步提高,需圍繞客戶具體芯片產(chǎn)品進行定制化設(shè)計,與通用 PCB 在技術(shù)特征和服務對象上存在顯著差異。

IC 測試板普遍具有線路結(jié)構(gòu)復雜、精細度高、產(chǎn)品迭代周期短、工程響應速度要求高等特點,主要服務于全球主流半導體客戶,整體技術(shù)門檻較高。作為芯片量產(chǎn)測試體系中的關(guān)鍵載體,IC 測試板在保障測試可靠性、測試覆蓋率和測試吞吐效率方面發(fā)揮核心作用,其設(shè)計與制造能力直接影響先進制程芯片的量產(chǎn)良率和測試效率。

1. 定制化特征持續(xù)強化

隨著芯片在封裝形式、引腳數(shù)量、接口類型及供電結(jié)構(gòu)等方面差異不斷擴大,IC 測試板難以實現(xiàn)跨型號通用,需圍繞具體芯片產(chǎn)品進行定制化設(shè)計。特別是在先進邏輯芯片、AI 芯片及高端 SoC 領(lǐng)域,測試板往往需要在芯片設(shè)計或封裝階段即介入,與測試方案同步開發(fā)。IC 測試板由標準化配套件逐步演進為與芯片產(chǎn)品高度綁定的定制化測試載體,定制化設(shè)計能力和工程協(xié)同能力成為行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件。

2. 高端負載板需求增長,推動測試板技術(shù)水平整體提升

負載板(Load Board)作為 ATE 測試系統(tǒng)與被測芯片之間的高速電氣接口,其技術(shù)要求隨芯片性能和集成度提升而不斷提高。在 AI、GPU、服務器及高速通信芯片等應用驅(qū)動下,高 I/O 數(shù)量、高速接口芯片加速普及,對負載板在層數(shù)、布線密度、阻抗控制以及信號完整性等方面提出更高要求。高端負載板通常采用多層高密度 PCB 結(jié)構(gòu),結(jié)合微線寬線距設(shè)計和高厚徑比鉆孔工藝,并依賴成熟的高速信號與電源完整性仿真能力,對材料性能和制造工藝標準要求較高。負載板技術(shù)難度和應用規(guī)模的同步提升,正持續(xù)推動 IC 測試板行業(yè)向高層數(shù)、高速接口和高可靠性方向發(fā)展。

3. 老化測試需求擴大,老化板向高可靠性方向演進

老化板(Burn-in Board, BIB)主要用于芯片在高溫、高應力條件下的長期老化測試,其需求與芯片應用領(lǐng)域高度相關(guān)。隨著汽車電子、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)中心及功率半導體等領(lǐng)域?qū)π酒煽啃砸蟛粩嗵岣?,老化測試在芯片量產(chǎn)流程中的重要性持續(xù)增強。相應地,老化板在耐高溫能力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及 Socket 密度等方面不斷升級,以適應更嚴苛的測試環(huán)境。老化板正由傳統(tǒng)測試輔助工具,逐步發(fā)展為高可靠性芯片測試體系中的關(guān)鍵組成部分。

4. 系統(tǒng)板應用場景不斷拓展

隨著 SoC 集成度提升和應用場景復雜化,傳統(tǒng) ATE 測試在部分系統(tǒng)功能驗證方面存在覆蓋不足的情況,系統(tǒng)級測試(System Level Test, SLT)的重要性逐步凸顯。系統(tǒng)板通過模擬芯片在終端產(chǎn)品中的實際運行環(huán)境,對芯片進行系統(tǒng)級功能和穩(wěn)定性驗證,在高端 SoC 和復雜應用芯片測試中得到越來越廣泛的應用。隨著系統(tǒng)級測試在量產(chǎn)測試流程中的比重提升,系統(tǒng)板需求呈現(xiàn)出持續(xù)增長趨勢。

5. 從單一制造向“一站式測試板解決方案”升級

在定制化程度提升和測試要求不斷提高的背景下,IC 測試板行業(yè)的競爭格局正逐步發(fā)生變化。下游客戶對測試板供應商的要求,從單一板卡交付,轉(zhuǎn)向覆蓋負載板、老化板及系統(tǒng)板等多類型產(chǎn)品的綜合能力,對多品類協(xié)同設(shè)計、快速響應和穩(wěn)定交付能力提出更高要求。一站式測試板解決方案有助于縮短測試方案驗證周期、降低系統(tǒng)集成與匹配風險,提升測試體系整體穩(wěn)定性與協(xié)同效率,推動 IC 測試板行業(yè)由單一制造能力競爭向綜合化、系統(tǒng)化能力競爭演進。

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