电子行业深度报告:测试行业研究框架
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1. 证券研究报告
电子行业
2021年4月8日
测试行业研究框架
——行业深度报告
分析师:
联系人:
陈杭
李萌
执业证书编号: S1220519110008
2. 目录
一、测试行业投资逻辑框架
从测试产业链看测试投资地图
半导体测试:贯穿IC产业链
国内四大封测厂加码封装:助推上游测试设备厂
测试产业链:海外占据制高点,中国加速追赶
二、详解测试:贯穿IC设计、生产、封测过程的核心环节
三、知己知彼:测试的全球格局与行业龙头
四、中国测试:发展迅猛,测试机为主
3. 从测试产业链看测试投资地图
中国测试市场前景
测试设备产业链
2020年
176亿元
上
游
测试供应商
国外测试三巨头
继电器
PCB电路板
Soc及数字芯片
检测
前道检测设备
中
游
占半导体产线资本支出8%
398亿元
2026年
资料来源:方正证券研究所
存储芯片检测
后道检测设备
晶圆厂
下
游
模拟及功率芯片
检测
第三方独立测试厂
封测厂
国内测试公司
4. 半导体测试:贯穿IC产业链
设计
验证
集
成
电
路
产
业
链
晶圆
制造
系统设计
逻辑设计
电路设计
测试机、分选机、探针台
拉单晶 磨外圆 切片 倒角 磨削/研磨 CMP 扩散
薄膜沉淀 光刻 刻蚀 离子注入 CMP 金属化 晶圆检测
逐片传送晶圆
链接Pad点
施加输入信号
采集输出信号
探针台
背面减薄
封装
测试
物理设计
晶圆切割
逐片传送晶圆
链接芯片引脚
判断合规与否
测试机
贴片
引线键合
施加输入信号
分选机
资料来源:华峰测控招股说明书, 桃芯科技,方正证券研究所
探针台
模塑 切筋/成型
采集输出信号 判断合规与否
测试机
打点标记
成品测试
标记&分选
&收料
分选机
5. 国内四大封测厂定增加码封测,助推上游测试设备厂
在国内封测需求增加、产能吃紧、价格上升的情况下,国内四大封测厂长电科技、通富微电、华天科技、晶方科
技,纷纷募资扩产,有利拉动上游测试设备厂。
公司名称 拟募集资金
长电
科技 50亿
通富
微电
40亿
封测端增量
拟募集资金的封测用途
高密度集成电路及系统高级封装
通信用高密度混合集成电路及模块封装
封测二期工程
车载品智能封装测试
高性能中央处理器等集成电路封测
华天
科技 51亿 集成电路多芯片封装扩大规模项目
高密度系统级集成电路封装测试扩大规
模项目
TSV及FC集成电路封测产业化项目
存储及射频类集成电路封测产业化项目
晶方
科技 14亿 12英寸TSV及异质集成电路智能传感器
资料来源:WIND,方正证券研究所整理
35亿
29.8
亿
122.8
亿
44亿
14亿
6. 国内测试产业链
测试设备
分选机、测试机
国
内
测
试
产
业
链
长川
科技 华峰
测控
精测
电子 华兴
源创
格兰仕 上海
睿励
上海
中艺 金海通
格朗瑞 赛腾
股份
资料来源:金智创新,方正证券研究所整理
测试代工厂
探针机
长川
科技 华峰
测控
精测
电子 华兴
源创
中电
45所 北方
华创
瑞科
仪器
华荣
集团
设计厂商
长电
科技 通富
微电 华为
海思
华天
科技 晶方
科技 紫光
展锐
深
科技 利杨
芯片
华岭
股份
韦尔
豪威
卓胜微
飞腾
汇顶
7. 海外测试产业链
测试代工厂
测试设备
分选机、测试机
海
外
测
试
产
业
链
美国
泰瑞达
美国
科天
美国
安捷伦
日本
爱德万
美国
科休
美国
科利登
探针机
日月光
安靠
美国
MicroXact
高通
三星
德国Ingun
美国QA
设计厂商
力成
科技
京元
电子
苹果
博通
英特尔
AMD
索尼
联合
科技
资料来源:金智创新,方正证券研究所整理
英伟达
8. 目录
一、测试行业投资逻辑框架
二、详解测试:贯穿IC全产业链
半导体测试的定义及基本流程
测试四大环节:设计验证、工艺监控、晶圆测试、成品测试
测试的未来趋势剖析:专业分工细化
三、知己知彼:测试的全球格局与行业龙头
四、中国测试自主之路:发展迅猛,测试机为主
9. 半导体测试定义与基本工作机制
半导体测试作为半导体设计、生产、封装、测试流程中的重要步骤,是使用特定器具,通过对待检器件DUT
(Device Under Test)的检测,区别缺陷、验证器件是否符合设计目标、分离好品与坏品的过程。
半导体测试可以确保生产芯片达到要求良率,降低成本浪费,同时提供有效测试数据,改善设计与制造。
根据电子系统故障检测中的“十倍法则”:若芯片测试未能发现芯片设计制造的相关故障问题,那么在电路
板(PCB)级别发现故障的成本则会升至芯片级别的十倍。以此类推成本以指数形式增长。
半导体测试基本工作机制为:编写程序-产生测试向量-施加给DUT-产生输出反馈-与编程值进行对比-得出测
试结果。
电子系统故障“十倍法则”
半导体测试基本工作机制
单位:美元
产生信号
输
出
反
馈
集成电路缺陷示例
编
程
值
比较
通过
是
匹配
资料来源:《芯片验证测试及失效分析技术研究》,微电子制造,桃芯科技,方正证券研究所整理
否
淘汰
10. 半导体测试环节分类及对应设备
半导体测试环节不仅是封装后的成品测试(FT),其涉及到整个芯片生产流程,以保证芯片符合要求。IC生
产流程中所经历的测试主要分为设计验证、工艺监控测试、晶圆测试、成品测试、可靠性测试以及用户测试。
其中前四个发生在制造过程中,为主要研究对象。
测试过程中需要设备有分选机、探针机、测试机以及光学显微镜、缺陷观测设备等,对应不同测试环节。
IC测试主要环节与对应设备
用户需求
测试机
分选机
探针台 量测设备、质谱仪、
原子显微镜、光罩
缺陷检查机等 测试机
探针台 测试机
分选机
设计验证测试 过程控制测试
(在线参数测试) 硅片拣选测试
(CP测试) 老化测试、电性测试
(FT测试)
集成电路设计
集成电路制造
封装测试
逻辑设计 氧化 光刻 划片、装片 图形设计 刻蚀 沉积 键合 电性测试
线路图设计 离子注射 抛光 塑封 老化测试
电镀
切筋成型
线路图设计
将线路图光刻在晶圆上
资料来源:华峰测控招股说明书,方正证券研究所整理
切割后封装测试
将IC应用于下游
(如3C电子产品,
汽车电子,智能
制造等)
11. 设计验证:主要内容
设计验证主要检测芯片样品功能设计,在生产前进行。设计验证针对的是芯片样品,主要工作是检测芯片设
计的功能是否能够达到客户要求,经过设计验证的产品型号才会开始进入量产。
由于其发生在芯片制造最早环节,性价比相对最高。
设计验证过程中需要使用全部半导体测试设备。包含过程工艺检测过程中的光学设备等、晶圆检测中的探针
台等以及最终检测过程中的分选机、测试机等。
设计环节主要包含系统设计、逻辑设计、电路设计、物理设计,最终进行投产制造,针对不同环节,需要进
行不同测试。
目前全球产业链主要芯片设计公司有博通、高通、英伟达,中国代表企业有华为海思等,部分设计公司自身
配备部分设计验证产能,以保证安全性、数据不外泄。
设计流程及对应测试环节
系统设计
功能设计
硬件/软件分区
逻辑设计
逻辑优化
技术映射
(mapping)
逻辑互联规划
性能建模
能力评估 能力评估
系统仿真 功能评估
主要芯片(设计)公司营收排名
电路设计
模拟宏观设计
物理设计
设计制造
Circuit Simulation
公司 1 高通 145.2 194.1 33.7
2 博通 172.5 177.5 2.9
3 英伟
达 101.3 154.1 52.2
4 联发
科 79.6 109.3 37.3
5 超微 67.3 97.6 45
Layout Checking
Equivalence Checking
Dynamic Timing/Si Verification
测试结构
测试逻辑插入
2020
(亿美
元) 同比
(%)
3D Extraction
Power, noise signal integrity
Formal Checking
排名 2019
(亿美
元)
测试模型生成
资料来源:新鼎资本,桃芯科技,方正证券研究所整理
缺陷测试
12. 过程工艺检测:主要设备
过程工艺控制应用于晶圆制造的全过程。在晶圆的制造过程中,包括抛光、刻蚀、离子注入等
几乎任意一个环节都会由于技术不精确或外在环境污染等而形成缺陷,从而导致芯片最终失效
,因此需要逐步检测。
主要检测的指标包括膜厚、表面缺陷、关键尺寸等。
主要使用仪器包括光学显微镜、自动显影检查设备、表面缺陷检测设备、图案缺陷检测系统以
及FEB测量装置等。
晶圆制造流程简介
单
晶
硅
片
制
造
主要过程工艺检测设备
多晶硅 上光刻胶
拉晶 光刻
切割 刻蚀
研磨 离子注入
抛光 光阻去除
清洗 WAT测试
晶
圆
制
造
资料来源:机械前沿,科磊、日立高新公司官网,方正证券研究所整理
39xx超分辨率
宽带等离子体
图像化晶圆
缺陷检测系统
(科天)
8系列高生产率
图片式晶圆宽量
程检测系统(科
天)
高解析度FEB测量
装置CG6300
(HITACHI CD-
SEM)
(日立高新)
13. 过程工艺检测:主要内容
各不同晶圆制造步骤可能产生不
同缺陷,对应不同的检测项目,
其中关键步骤举例如下:
光刻是晶圆制造中设备价值最高
的流程,通过对光刻胶曝光,把
高分辨率的投影掩膜版上的图形
复制到硅片上。光刻胶在硅片上
形成图形后,使用自动显影检查
设备检查光刻胶图形的质量,若
确定有缺陷便可通过去胶将其除
去,或者返工硅片。
刻蚀工艺最后一步是进行刻蚀检
查确保刻蚀质量。需要对特殊掩
蔽层进行检查,对关键尺寸进行
测量,以确保关键尺寸的正确,
欠刻蚀或钻蚀等非正常现象没有
发生。所用到的设备仪器为光学
显微镜等。
化学机械平坦化(CMP)使硅
片具有平滑的表面,最小化表面
起伏。但CMP同时导致表面微
摩擦,小而难以发现的微擦痕使
得淀积的金属中存在隐藏区,可
能引起同一层金属间的短路。该
步骤主要检测设备是表面缺陷检
测设备。
生产过程中主要步骤对应测试项目
注入
扩散
薄膜
金属 介质
√ √ √
√ √ 膜应力 √ √ 折射率 √
膜厚
方块电阻
√
掺杂浓度 √ √
无图形表面缺陷 √ √
抛光 刻蚀 曝光
√ √ √
√ √
√
√
√
√
有图形表面缺陷 √ √
关键尺寸(CD) √ √
√
台阶覆盖
√
套刻标记
电容-电压特性
接触角度
资料来源:立鼎产业研究院,方正证券研究所整理
√
√
√
14. 晶圆测试(CP测试):主要设备
晶圆测试(CP测试chip probing)指的是,在晶圆制造之后、封装之前,在未进行划分封装的整片晶圆上
,通过探针将裸露的芯片管脚和测试机相连,进行的芯片测试步骤。
CP测试主要目的是对晶粒电性能参数进行测试,保持生产质量以及合格率,提高良率、降低后续封测成本。
同时,由于封装时将芯片管脚封在内部,导致部分功能无法测试,所以只能在CP中测试。此外,部分厂商会
根据CP测试结果划分芯片级别,投入不同市场。
主要需要使用设备为探针机和测试机。其中,探针机主要由Prober(探针台)和Prober Card(探针卡)
组成。探针台主要作用是承载晶圆,并不断移送DUT,使得探针卡上的探针可以和芯片管脚连接,最终记录
测试结果。探针卡是测试机和晶圆之间的连接介质,主要材质为钨铜或铍铜,一般具有高强度、导电性能良
好及不易氧化等特性。由于DUT的独特性,所以不同批次的芯片需要对应不同型号的探针卡。
各仪器协作方式: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并采集输出信号,判断芯片功能和性能在不同工作条件
下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
圆的Map(图)。
探针卡
晶圆测试仪器
探针卡
晶圆
探针台
(无锡旺矽科技)
测试机
资料来源:旺矽科技,桃芯科技,方正证券研究所整理
15. 晶圆测试(CP测试):主要内容
具体测试内容包括:SCAN,Boundary
SCAN,存储器,DC/AC Test,RF Test等
SCAN测试,用于检测芯片逻辑功能是否正
确。DFT(可测试型设计)设计时,先使用
Design Compiler插入Scan Chain(扫描链
),再利用ATPG(Automatic Test
Pattern Generation)自动生成SCAN测试
向量。SCAN测试时,先进入Scan Shift模
式,ATE将pattern加载到寄存器上,再通过
Scan Capture模式,将结果捕捉。再进入
下次Shift模式时,将结果输出到ATE进行比
较。
Boundary Test,用于检测芯片管脚功能是
否正确。与SCAN类似,Boundary SCAN
通过在IO管脚间插入边界寄存器(
Boundary Register),使用JTAG接口来控
制,监测管脚的输入输出状态。
存储器BIST测试:芯片中集成着各种类型的
存储器(例如ROM/RAM/Flash),为测试
存储器读写和存储功能,通常在设计时提前
加入BIST(Built-In Self Test)逻辑,用于
存储器自测。芯片通过特殊管脚配置进入各
类BIST功能,完成测试后BIST模块将测试结
果反馈给Tester。
资料来源:桃芯科技,方正证券研究所整理
扫描链示意图
Boundary Scan原理图
16. 晶圆测试(CP测试):测试结果与后续操作
测试结果:通过对整片Wafer的测试,得到的结果通常会生成一个Wafer Map文件,同时数据生成一个data
log,例如STD文件。Wafer Map主要包含良率、测试时间、各BIN的错误数和DIE位置等数据,data log则
是具体的测试结果。工程师通过分析这些芯片测试数据,决定是否进入量产并进入下一阶段流程。
量产流程优化:根据已有的大量测试统计数据,可以对量产过程中的晶圆测试流程进行优化,如:将错误率
较高的BIN排在检测流程靠前的位置,将错误率较低的BIN放在靠后的位置甚至删除,综合考量是否对出错的
DIE进行复测。通过优化流程可以缩短时间、同时保持检测效果、保证良率。
晶圆测试成本控制:CP测试成本分为固定成本和可变成本。其中,固定成本主要包含DFT开发成本(减小
DFT硬件逻辑占用面积可以降低),Prober card制造成本(包含公板和专板,探针材料和探针数会影响成本
)以及Test program制作和调试(开发成本、调试机时成本以及对应Wafer损耗成本);可变成本主要对应
测试时间成本,主要考虑提高DFT测试效率(减少测试时间,提高覆盖率),增加同测数(资源允许的情况
下尽量增加同测数)以及尽可能提高测试程序Test Program效率(合理安排测试程序减少等待时长 )。
晶圆Map
不同位置DIE良率分布
红色部分
对应检测
存在问题
绿色部分
对应检测
通过
资料来源:桃芯科技,EETOP,方正证券研究所整理
DIE越靠近边缘,
良率越低(所以
检测时可以优先
检测边缘,减少
时间)
17. 晶圆测试(CP测试):流程图解(利杨芯片)
来料
图解:
(1)常规晶
圆测试推荐工
艺流程①或②
;
(2)存储芯
片晶圆测试推
荐工艺流程③
,可靠性测试
推荐工艺流程
⑤;
(3)SoC芯
片晶圆测试推
荐工艺流程④
;
(4)生物识
别芯片晶圆测
试推荐工艺流
程⑥。
光学外观检测
(A01)
①
晶圆测试
(CP1-常温)
②
④
③
⑤
⑥
晶圆测试
(CP1-常温) 晶圆测试
(CP1-常温) 晶圆测试
(CP1-常温) 晶圆测试
(CP1-高温) 晶圆测试
(CP1-高温)
打点 高温烘烤 晶圆测试
(CP2-高温) 高温烘烤 高温烘烤
烘烤 晶圆测试
(CP2-常温) 晶圆测试
(CP3-低温) 晶圆测试
(CP2-常温) 晶圆测试
(CP2-低温)
晶圆测试
(CP4-常温) 静置 紫外线擦除
晶圆测试
(CP3-常温) 晶圆测试
(CP3-常温)
光学外观检测
(A01)
包装
出货
资料来源:利杨芯片招股书,方正证券研究所整理
18. 成品测试(FT测试):主要原理
封测行业市场份额占比
功能测试方法工作原理
资料来源:融资中国,《芯片验证测试及失效分析技术研究》,方正证券研究所整理
19. 成品测试(FT测试):主要原理
与功能测试相对的是结构测试(白盒测试)。结构测试是在对于电路结构(门的类型、连线、
网表等)清楚的基础上,通过芯片的输出管脚来观测内部信号的状态。
由于清楚电路结构,结构测试可以开发各种测试产生算法,自动对电路产生相应的测试向量,
并将测试反馈和自动生成的期望响应对比,有效评估测试质量。
结构测试一般基于一定的故障模型(Fault Model),常见的故障模型包括:Stuck At Faults,
Stuck Open(off)/ Short(on) Faults, delay faults, Bridge faults等。基于固定型故障(Stuck
At Faults)的测试已经发展的较为成熟,被广泛接受。
可测试型设计技术(DFT),以原有的结构测试为基础,进一步将测试问题提前,在设计时考
虑测试途径,大大降低测试难度,测试向量的产生和测试的运行都变得相对简单,有效降低测
试成本。
功能测试与结构测试
Stuck at Faults固定故障
资料来源:百度文库,方正证券研究所整理
Open Faults开路故障
20. 成品测试(FT测试):主要设备
成品测试主要使用仪器为测试机(Tester)和分选机(Handler)。
其中,分选机主要作用是机械手臂,自动夹取待测芯片,放在可监测区域,等到测试机完成测
试后,根据测试结果,将芯片放置到对应区域,如好品区、坏品区等。
与晶圆测试相比,probe card则换成了load board,其作用类似,同时,load board上需要
加上一个器件—Socket,用来放置package device。
测试过程: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测试工位上的基
座、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在不同工作条件下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。
FT测试设备
爱德万
Logic handler
M4841
爱德万
SoC Test Systems
V93000
资料来源:桃芯科技,爱德万官网,peritest,方正证券研究所整理
21. 成品测试(FT测试):流程举例
来料
图解:
(1)常规芯片
的芯片成品测
试推荐工艺流
程①或②;
(2)高端芯片
的芯片成品测
试推荐工艺流
程③;
(3)汽车电子
芯片的芯片成
品测试推荐工
艺流程④;
(4)工业级核
心芯片的芯片
成品测试推荐
工艺流程⑤。
进料检验
①
②
③
④
⑤
成品测试
(FT1-常温) 测前烘烤 成品测试
(FT1-常温) 成品测试
(FT1-常温) 成品测试
(FT1-高温)
电性抽测
(EQC1) 成品测试
(FT1-常温) 电性抽测
(EQC) 成品测试
(FT2-高温) 老化
烘烤 电性抽测
(EQC1) 光学外观检测
(LS) 成品测试
(FT-3低温) 成品测试
(FT2-高温)
烘烤 烘烤 电性抽测
(EQC) 成品测试
(FT3-高温)
光学外部检测
(LS) 成品测试
(FT4-低温)
烘烤 光学外部检测
(LS)
烘烤
包装
出货
资料来源:利杨芯片招股书,方正证券研究所整理
22. CP测试与FT测试对比
CP测试
FT测试
测试时点 晶圆生产加工之后,封装之前 芯片封装之后(最后一道检查)
测试厂家 晶圆代工厂,第三方独立测试机构 封测厂商,第三方独立测试机构
测试设备 探针机,测试机,prober card, CP
程序 分选机(handler),测试机,Socket, Kits,
FT程序
测试目的 确保在芯片封装之前,尽可能筛除故
障芯片,节约后续成本 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。
测试内容 相较FT测试,测试内容较少,着重注
意测试封装后无法引出的芯片管脚部
分。主要内容有:直流参数测试、交
流参数测试、芯片功能测试等 相较CP测试,测试内容更加全面,主要测
试内容有:
O/S测试、电性测试、老化测试以及可靠
性测试(也存在将可靠性测试单独成项的
可能性)
重要 最为重要(最后一道检测)
成本相对较低 成本相对较高
可以通过优化流程,比如调整不同位
置BIN测试顺序、放弃难度过大、预
期良率较高的测试,降低时间成本 根据不同封装方式,需要对FT测试具体方
式做出调整
重要性
成本
注意事项
资料来源:方正证券研究所
23. 集成电路行业模式的转变:IDM至Fabless
根据是否自建晶圆生产线、封装
测试生产线,集成电路行业的经
营模式主要包括IDM 模式和
Fabless模式两类。
IDM模式指垂直整合模式,该模
式下企业能够独自完成集成电路
设计、晶圆制造、封装测试的所
有环节,为集成电路行业发展较
早期最为常见的模式,但由于
IDM模式对企业的研发力量、生
产管理能力、资金实力和业务规
模均有很高的要求,因此目前只
为少数大型企业所采纳,如三星、
英特尔等。
Fabless模式指无晶圆厂模式,
该模式下企业主要从事芯片的设
计和销售,而将晶圆制造、封装
测试环节通过委外方式进行,不
必投资大量资金建设晶圆生产线
、封测工厂等,目前为全球绝大
多数集成电路企业所采用,此类
设计公司有华为海思、高通等。
集成电路行业经营模式示意图
IDM模式
IDM
(集合芯片设计、晶圆
制造、封装测试)
芯片设计
Fabless模式
芯片设计企业
Fabless
(仅从事芯片设计)
芯片设计
晶圆制造企业
(仅从事晶圆制造)
晶圆制造
资料来源:华峰测控芯片招股说明书,方正证券研究所整理
晶圆制造
封装测试企业
(仅从事芯片测试封装测试)
封装 封装
测试 测试
24. 行业进一步划分:封测一体的困境&封、测分离的趋势
现有状况:行业内仍习惯于将封装与测试合并在一起,简称“封测”,并重点关注封装,测试仅为附带步骤。
封装与测试对企业要求不同:封装企业的核心技术是专注于封装工艺制程的研究,是在充分了解材料特性和力
学基础上的组装和加工。而独立第三方集成电路测试公司的专长在于软件和硬件的结合对产品做价值判断,重
点在于测试方案的开发,基于芯片的工作原理实现对芯片性能参数和功能的量测。
先进工艺的集成度和电路的复杂度日益攀升:产品进入高性能CPU、GPU、NPU、DSP和SoC时代,测试验证
和量产的费用越来越高,根据中国台湾工研院的统计,IC专业测试成本约占到IC设计营收的6%-8%,现有封
装为主、测试为辅的一体化构造已经无法满足测试需求。
测试完成度不够:封测一体的模式更多是属于自检,测试的内容主要是芯片的基本电性能测试和接续测试,很
多更深层次的测试要求,比如功能、性能和可靠性,则需要专业测试企业来完成,这是芯片交付必须的品质保
证环节。
目前趋势:将封装和测试两个工序分开,分别交由专业团队来独立完成是行业发展的趋势。
主要封测厂商营收及变化
公司
2020Q2营收
(百万美元)
2016-2019利杨芯片营收及变化
2020Q2营收年增率
日月光
1379
18.9%
安靠
1173
31.3%
矽品
910
34.2%
江苏长电
845
24.4%
力成
649
35.6%
天水华天
403
29.2%
通富微电
361
27.3%
京元电子
256
32.5%
南茂
182
16.6%
欣邦
168
4.8%
资料来源:芯榜,WIND,方正证券研究所整理
营业收入
(亿元)
2016 2017 2018 2019
0.96 1.29 1.38 2.32
34.4% 7% 67.7%
0.19 0.16 0.61
同比增长 65.9%
净利润
(亿元)
0.15
同比增长 -6.4%
33.3% -18.2%
282%
尽管目前独
立第三方测
试厂商和封
测厂商营收
与产能还存
在量级差距
,但独立测
试厂商增长
速率占据明
显优势。
25. 封测一体的困境&封、测分离的趋势
封测一体化向专业分工商业模式的转变是市场充分权衡两者优缺点后做出的选择。
封测一体向封测分离转变
优点
商业模式
专业封装代工
封测一站式服务
节约物流时间
节省物流成本
封测一体化
厂内测试服务
专业封装代工
专业分工模
式(封、测
分离)
专业第三方测试
资料来源:利杨芯片招股说明书,方正证券研究所整理
专业分工明确
提供中立的判断
测试开发速度快
可选测试平台丰富
产能调配灵活
专业测试效能高
仓储和发货便捷
缺点
属于自检性质
监督不力
与封装主业不符
开发进度不可控
可选测试平台单一
产能协调困难
仓储发货不变
增加物流时间
增加物流成本
增加沟通成本
26. 封测一体的困境&封、测分离的趋势
独立第三方集成电路测试在产业链中的价值:
确保芯片产品保质保量准时完成。专业测试是主动性的进行新产品导入,提供系统级的测试服务,专业分工
模式能迅速反应市场需求、满足芯片公司对于每个不同产品的个性化测试要求。专业测试提供更多的平台的
选择,产能储备丰富,是充分满足客户需求的美食街模式,可以接受全产业链的订单,产能利用率高。
集成电路测试是每个环节质量控制的守门员。独立第三方测试能够根据产品的特点,提供个性化的测试服务
,充分满足客户对芯片功能、性能和品质等多方面的严苛要求,作为芯片产品推向终端应用前的守门员,确
保只有符合标准的产品才能投放市场。
缩短芯片产品投放市场的时间周期。集成电路测试具有技术含量高、知识密集的特点,而测试时间和测试效
能是制约集成电路产业发展的两个重要因素。专业测试厂凭借在大量芯片的测试和规模化量产的实践中积累
丰富的经验,将有效的帮助客户缩短投放市场的时间周期。
专业测试为客户提供指导工艺优化的增值服务。鉴于专业测试厂独立第三方的特点,对于芯片设计、晶圆制
造、芯片封装过程中潜在的问题,能及时给出中立、公正的反馈。
第三方测试企业营业收入对比
资料来源:利杨芯片招股说明书,方正证券研究所整理
第三方测试企业测试业务量对比
27. 目录
一、测试行业投资逻辑框架
二、详解测试:贯穿IC设计、生产、封测过程的核心
三、知己知彼:测试的全球格局与行业龙头
全球测试格局:国际厂商寡头垄断
科天:晶圆测试领导者
泰瑞达:全球最大半导体成品测试公司
爱德万:半导体成品测试巨头
四、中国测试:发展迅猛,测试机为主
28. 全球半导体需求侧概述
测试设备产业链中,测试设备生产商作为上游企业,负
责供给设备;中游企业为封测厂商、第三方独立集成电
路测试商等需要使用测试设备提供测试服务的企业;产
业链最下游为采取Fabless模式的芯片设计商(如高通、
华为海思),其设计得出的芯片需要晶圆代工厂加工和
测试商测试,才能最终得到应用。所以测试服务与设备
需求量的增长,最终取决于芯片应用范围的增长、芯片
需求量的上升、芯片设计公司设计型号的多样与代工厂
生产芯片数量的变动。
近年来随着各类新型电子产品的出现以及现有电子产品
的更新换代,人们对电子产品的需求越来越大。根据全
球半导体贸易协会(WSTS)的统计,2019年全球半导
体市场规模达到了4089.88亿美元,其中集成电路市场规
模达到3303.5亿美元,占半导体市场总规模的80.8%。
测试产业链
测试服务
封测厂商、
第三方
设备需要
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
25%
20%
15%
10%
5%
0%
-5%
-10%
-15%
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
全球半导体市场规模(亿美元)
2018
2019
增长率
2011-2019全球集成电路市场规模及同比增长
测试设备
测试设备
生产商
2011-2019年全球半导体市场规模及同比增长
Fabless设
计公司
待测芯片
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
-5%
-10%
-15%
-20%
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
全球集成电路市场规模(亿美元)
资料来源:利杨芯片招股说明书,wind,方正证券研究所整理
2018
2019
增长率
29. 全球半导体设备需求侧详述
半导体专用设备是集成电路产业的重要支撑,价值量较高,集中应用于晶圆制造和封测两个环
节。在晶圆制造环节使用的设备被称为前道工艺设备,在封测环节使用的被称为后道工艺设备
。前道工艺设备进一步细分为晶圆处理设备和其他前端设备,如光刻机等;后道工艺设备分为
测试设备和封装设备。
半导体专用设备行业与半导体行业整体景气程度密切相关,且波动较大。目前自2015年起,该
行业处于上行周期,2019年受半导体景气下行影响,销量短暂下跌后,根据SEMI在2020年12
月15日发布报告,预测2020-2022年半导体设备市场规模持续上升,在2020年市场规模达到
689亿美元,2022年达到761亿美元。预计2020年,中国大陆、中国台湾和韩国将成为支出的
领先地区。对中国大陆的强劲晶圆代工和内存投资预计将首次推动该地区在过去一年的整个半
导体设备市场中名列前茅。
2013-2020Q1年全球半导体专用设备市场规模
700
2019全球半导体设备供应商TOP10份额
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
-5%
-10%
600
500
400
300
200
100
0
2013
2014
2015
2016
2017
全球半导体设备销售额(亿美元)
2018
2019 2020Q1
增长速度(%)
资料来源:中国金属废料网,前瞻产业研究院,方正证券研究所整理
30. 全球半导体测试设备需求侧详述
2018年全球半导体测试设备市场规模为56.3亿美元,占全球半导体设备市场的8.7%。
2018年全球半导体设备市场中,晶圆处理设备占比最大,市场规模为522亿美元(占比
80.93%);检测设备次之,市场规模为56亿美元(占比8.68%);封装设备再次,市场规模
为40亿美元(占比6.20%)。
自2015年降至最低之后,全球半导体测试设备市场规模跟随半导体景气程度好转,逐年提升,
2018年全球测试设备市场规模同比增长25.11%,明显高于同期半导体设备平均增速(13.97%
)。
半导体设备细分产品结构
19%
2010-2018全球测试设备市场规模及增速
19%
60 40%
50 30%
20%
40
10%
19%
23%
30
0%
20
5%
薄膜沉积设备
测试设备
6%
10
9%
其他晶圆加工设备
其他设备
-10%
封装设备
光刻机
刻蚀机
资料来源:满天芯,中国产业信息网,方正证券研究所整理
-20%
0
-30%
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
全球半导体测试设备市场规模(亿美元)
2017
2018
同比增速
31. 测试设备行业供给侧综述:企业并购成为主旋律
并购成本 业务
/
/
245
/ /
电路板测试系统
半导体测试系统
/
/ /
1996
2001
2007
2008
2008
2011 Adar
Zehntel
Megatest
Hammer Tech
Midnight
Networks
Control Automatic
Genrad
Mosaid
Eagle
Nexttest
LitePoint /
255
17
250
379
646 泰瑞达 2013 AIT 21 泰瑞达
泰瑞达
爱德万
爱德万
爱德万
科休
科休
科休
科休 2014
2019
2008
2011
2018
2008
2013
2017
2018 ZTEC
Lemsys
SZ Testsysteme
Verigy
ATRO
Rasco
ISMeca
Kita
Xcerra 17
/
5
976
215
/
/
/
796 /
电路板测试系统
/
闪存测试
模拟测试
无限测试
商业和国防航空电子系统的总线测试仪
器
模块化无限测试
功率半导体测试系统
/
SoCceshi1
半导体后端制程测试系统
重力式/平移式分选机
转塔式分选机
弹簧探针、测试基座
ATE设备、分选机
公司 并购时间 被并公司
泰瑞达
泰瑞达
泰瑞达
泰瑞达 1980
1987
1995
1995 泰瑞达 1996 泰瑞达
泰瑞达
泰瑞达
泰瑞达
泰瑞达
泰瑞达
资料来源:九鼎投资,方正证券研究所整理
( 百万美元 )
半导体测
试设备属
于产品线
非常丰富
、细分领
域较多的
一个行业
,该领域
自2000年
以后出现
了大规模
的整合,
全球主要
参与者减
少至5家左
右,主要
为泰瑞达
、安德万
、科休、
科利登。
32. 测试机:双寡头格局清晰,SoC成为重要战略领域
双寡头泰瑞达(Teradyne)、爱德万(Advantest)测试机销售额分别为13.7亿美元、12.4亿
美元,全球市场占有率分别为41.4%、37.5%,其主要测试机产品为SoC和存储器测试系统。
全球测试机格局
制造商
基本情况
测试机
测试机收入(亿美元)
泰瑞达
爱德万
12.4(Soc测试机
13.7(SoC测试机约 收入约为7.7亿美
11亿美元)
元,存储测试机收
入4.7亿美元
测试机全球占率
其中:Soc测试机市占率 41.4%
50.7% 37.5%
35.5%
Soc测试机 UItraFLEX,
J750 T2000,
V93000
存储器测试机
模拟测试机
数模混合测试机
其他测试机
资料来源:九鼎投资,方正证券研究所整理
Magnum,
T5500,T5300,
MagnumV,
T5700,T5800,
UItraFLEX-M
HSM
ETS系列
T7912
FLE9(MicroFLEX)
EVA100
IP750
T6391,
图像识别测试机
LCD驱动测试机
科利登
1.56
4.7%
/
X-Series,
Diamond,
DxV
/
ASL系列
Pax
射频测试系统
33. 分选机:集中度相对分散,主要实现与测试机的配套
对于分选机企业来说,实现
与测试机的良好配套,满足
多样化产品的不同需求,以
及形成良好的服务能力是分
选机企业的核心竞争力,这
也是形成分选机行业较分散
格局的重要原因。
2017年分选机全球排名前三
的企业分别为科休、科利登
和爱德万,市场份额分别为
21.5%、17%和14%。2018
年5月科休收购科利登进一
步提升了全球半导体测试设
备市场集中度,至此形成了
科休和爱德万市占率分别为
38.5%和14%的市场格局。
本土分选机企业主要有长川
科技(重力式和平移式分选
机)、金海通(平移式分选
机)、上海中艺(重力式分
选机)、格朗瑞(转塔式分
选机)等。
2017年分选机市场结构
2018年分选机市场结构
21%
48%
17%
14%
科休
科利登
爱德万
其他
本土主要分选机企业
分选机种类 主要国内厂商 自给率
重力式分选机 长川科技、上海中艺 约80%
平移式分选机 长川科技、金海通 约22%
转塔式分选机 格朗瑞、赢朔 约8%
资料来源:九鼎投资,方正证券研究所整理
34. 国际晶圆测试领导者:科天
科天半导体公司位于美国加州,是当前全球领先的半导体设备供应商,公司主要生产晶圆缺
陷检测、光罩量测和薄膜量测相关的检测设备。科天生产的半导体前道晶圆检测设备的市占
率高达52%,在行业内处于绝对领先地位。
科天半导体2020年1季度实现营收约14.24亿美元,2季度约14.59亿美元,3季度持续上涨到
15.39亿美元,截至三季度共计44.22亿美元。从营收来看,公司业绩并未因新冠疫情而产生
剧烈的变化,公司营业收入在2019到2020年度的大幅上涨一方面是由于下游需求端的稳定
释放,另一方面也来自公司2019年2月收购了奥宝科技公司而在新业务领域的增长;另外公
司的销售毛利率和销售净利率企稳,销售毛利率一直维持在50%以上。展望未来,公司的发
展也将持续受益于下游旺盛、稳定的需求。
科天2015-2020年营收和归母净利润
科天2015-2020年的销售毛利率和净利率
70 100%
60 80%
60%
50
40%
40
20%
30
0%
20
-20%
10
-40%
0
-60%
2015
2016
2017
2018
2019
2020
营业收入(亿美元) 扣非归母净利润(亿美元)
同比增速(%) 同比增速(%)
资料来源:wind,docin豆丁,方正证券研究所整理
35. 科天:四大测试领域、相关设备及主要功能
测试领域
测试设备
eSL10™电子束(e-beam)图案化晶圆缺陷检测系统
图案化晶圆缺陷检测领域
主要功能
支持高级逻辑、DRAM和3D NAND器
件产品制程开发和生产过程的监测。
392x系列宽光带等离子缺陷检测系统 提供晶圆级别的缺陷检测以及对于
<=7nm设计节点的逻辑及领先内存的在
线监测。
295x系列宽光谱等离子缺陷检测系统 在光学缺陷检测方面进一步提高,可在
<=7nm设计节点的逻辑和领先内存中发
现影响良率的关键缺陷。
Voyager ®
1015激光扫描检测系统
Puma ™ 9980激光扫描检测系统
8系列图案化晶圆检测系统
高生产率多用途图案晶圆
缺陷检测领域
支持量产提升过程中的缺陷检测,尤其
适用于沉浸式(193i)和EUV光刻工艺
的显影后检测(ADI)。
帮助1Xnm的先进逻辑器件和先进
DRAM及3D NAND内存器件的批量制
造捕获关键缺陷(DOI)。
支持150mm、200mm或300mm硅和非
硅基片晶圆进行经济有效的缺陷检测。
CIRCL™ 集群设备 通过多个模块检测所有晶圆表面并同步
采集数据,实现高产量和高效率的工艺
控制。
无图案晶圆缺陷检测领域 Surfscan ® SP7 XP 无图案晶圆检测系统 通过鉴定和监控设备、制程和材料来支
持IC、OEM、材料和基板制造,识别
缺陷和表面质量问题。
电子束晶圆缺陷检测领域 eDR7380™电子束晶圆缺陷检视和晶圆分类系统 可拍摄高分辨率的缺陷图像,精确反映
晶圆上的缺陷群体状况。
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
36. 科天:缺陷检测和量测设备覆盖全球领先
完善的缺陷检测和量测设备,国内当前设备覆盖尚显薄弱。科天的半导体测试设备覆盖缺陷检
测和量测领域,设备技术领先程度高且功能覆盖范围广。相比之下,国内测试企业在缺陷检测
设备方面的技术正处于研发进程中,覆盖近乎空白。
持续研发投入,保持技术领先。公司在现有市场中的强大竞争优势很大程度上归功于自身领先
的技术,而领先的技术又来源于公司在产品研发上的持续大量投资。从公司披露的数据来看,
公司2018年6月30日,2019年和2020年6月30日的研发支出分别约为6.09、7.11、8.64亿美元
,分别约占公司总收入的15%、16%和15%。
庞大的国际客户群体与先进的销售服务能力。科天为了支持不断增长的全球客户群,在亚洲、
美国和欧洲各地设立了众多销售服务团队。据公司2020年报显示,截至2020年6月30日,科
天雇用了约4020名全职销售、服务工程师和应用工程师进行销售服务。公司2018、2019和
2020年的国际收入分别约占公司总收入的88%、87%和89%,国际客户群体是科天客户群的
重要组成部分。
2018-2020年科天研发费用及其占比变动
资料来源:wind、公司公告,方正证券研究所整理
科天国际收入占比逐年提升
37. 科天:研发突破先进节点产品,迎合半导体市场需求
2020年12月10日,科天半导体公司宣布推出两款全新产品:PWG5TM晶圆几何系统与
Surfscan® SP7XP晶圆缺陷检测系统。其中,PWG5TM专门针对3D NAND的制程问题,
而Surfscan® SP7XP则专注解决3nm节点产品的缺陷,两者均致力于解决当前晶圆检测的
前沿技术问题,两款全新产品的推出使得公司的核心产品线得到进一步完善,未来公司将在
力图保证5nm技术节点产品的大批量生产的同时,研发突破3nm技术节点,适应半导体向更
小的几何形状和更复杂的多级电路发展,对晶圆检测设备更高的性能和成本要求。
迎合半导体市场需求,继续拓展公司客户:随着当前半导体产业链向中国国内转移,中国逐
渐成为制造和存储芯片的重要地区,国内晶圆厂建设的加码将会带动晶圆测试方面的需求,
未来科天公司将会更加注重测试产品在中国的竞争,继续拓展公司客户。
Surfscan® SP7XP晶圆缺陷检测系统
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
PWG5TM晶圆几何系统
38. 全球最大半导体成品测试公司:泰瑞达
泰瑞达目前是全球最大的半导体测试设备公司,总部位于美国马萨诸塞州,公司半导体测试
设备的快速扩展来源于公司对多家半导体测试设备公司的收购,上世纪80年代,公司收购了
Zehnetel、Magatest等半导体测试设备公司;2008年1月24日,泰瑞达收购了在设计和制
造用于闪存和片上系统半导体的自动测试设备低成本领跑者Nextest;2008年11月14日,
公司收购了在模拟测试市场应用中拥有坚实专营权的Eagle Test System(ETS);之后公司
通过不断完善领域细分产品,已经成为覆盖数字/混合信号市场、无线测试设备市场、电源
和汽车市场、存储设备市场以及系统级测试市场的国际半导体测试巨头。
回顾公司的发展历程,泰瑞达通过收购测试设备细分领域的行业领先公司来扩展自身的产品
组合,完善的产品组合使泰瑞达能够完美对接下游客户的需求,突破技术壁垒,得到供应商
的认证,这正是公司能够转变为今天的全球测试和自动化技术中心的关键。
泰瑞达收购的行业领先公司
无线测试领域专家
世界最大移动机器人公司
资料来源:方正证券研究所
航空电子通信技术专家
移动机器人公司
机器人应用领域专家
机器人应用领域专家
39. 泰瑞达:业绩受益需求增长,盈利能力保持稳定
公司在2015-2019年度的营业收入整体呈现稳定上涨趋势,归母净利润在2017年到2018年
间出现了较大幅度上涨,从2017年的2.67亿美元上涨到2018年的4.67亿美元,同比增长
74.88%,原因在于公司的SoC业务收入受益于智能移动端等下游领域需求的上升而快速增
长;2019年公司归母净利润虽出现小幅度下滑,但仍保持在4亿美元以上。
公司的半导体测试设备覆盖板块广泛,下游客户遍布半导体全球产业链。领先的技术与下游
强劲的需求结合共同筑成了公司的护城河,使得公司的盈利能力始终处于强劲状态。2015-
2019年,公司的销售毛利率保持稳定,基本维持在50%以上,进一步说明公司产品具有较
强的市场竞争力。半导体行业内公司的研发费用等费用类投入均处于较高水平,未来随着公
司主营业务收入的增加,公司的费用率有望降低。
泰瑞达2015-2020年营收和归母净利润
资料来源:wind,方正证券研究所整理
泰瑞达2015-2020年的销售毛利率和净利率
40. 泰瑞达:半导体测试产品覆盖范围广泛
泰瑞达的半导体测试设备覆盖的功能范围极为广泛,从非常简单的低成本设备(如设备微控
制器,运算放大器或电压调节器)到复杂的数字信号处理器,微处理器以及存储设备公司均
有覆盖。
公司的测试设备在保持测试质量和良率的前提下,应用测试程序如IG-XL等可以加快需测试产
品的上市时间,降低测试成本,从而更好地满足终端客户的需求,提高客户产品的质量。
泰瑞达产品线概述
数字/混合
信号设备 UltraFLEX系列::
线性、电
源和汽车
设备 FLEX系列:
存储器设
备
系统级测
试设备
Magnum
2:
J750EX-HD系列:
ETS-800:
Magnum
V:
Titan平台:
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
IP750EX-HD系列:
ETS-88 TH :
Magnum
Vux:
Magnum
EPIC:
41. 泰瑞达:测试业务覆盖广泛,携手Syntiant
泰瑞达的半导体测试业务覆盖广泛,国内企业相比之下范围较窄。泰瑞达的UltraFlex系列和
J750系列平台主打数字/混合信号测试;J750平台又可覆盖无线测试;Titan覆盖系统级测试
。多元化的半导体测试业务布局是公司保持核心竞争力的关键。国内企业相比之下测试业务
范围较窄,如国产测试设备龙头华峰测控目前业务仅限于模拟芯片和混合芯片测试领域。
2021年1月12日,泰瑞达宣布与美国的AI芯片新创公司Syntiant合作,支持测试Syntiant公
司的Syntiant®NDP100™和Syntiant®NDP101™神经决策处理器™,其出色的测试效率帮
助Syntiant公司在短短的八周内即完成了处理器资格认证到生产的过程。泰瑞达的协议感知
测试仪体系结构,IG-XL软件以及专业的测试思路是加速处理器认证过程的关键。
泰瑞达目前正在使用其UltraFLEX测试平台来支持Syntiant公司的第二代硬件平台
Syntiant®NDP120™和Syntiant®NDP121™的检测。未来泰瑞达将继续加强与其他企业
的合作,应用其先进的技术服务消化半导体成品测试需求,拓展稳定客户,完善产品线,巩
固竞争地位。
泰瑞达为Syntiant提供测试服务的产品
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
42. 半导体成品测试巨头:爱德万
爱德万是半导体成品测试龙头企业,总部位于日本东京,于1946年创立。该公司主要通过
提供半导体和组件测试系统、机电一体化系统等,服务和支持其他产品。公司整体经营分为
三个部门:(1)半导体和元件测试系统业务部门,主要为客户提供SoC测试系统和内存测
试系统;(2)机电一体化业务部,致力于提供半导体和组件测试系统的外围设备,例如电
连接测试系统和半导体所需的“设备接口”等;(3)服务及其他部门。
2017年,爱德万在SoC测试设备市场的市场占有率仅次于泰瑞达,位居全球第二。经过六
十多年来的发展,爱德万已成为全球最大的集成电路自动测试设备供应商之一。
爱德万公司历程
公司在日
本东京正
式创立
1946
完成了日本
第一台以
10MHz的测
试速度和计
算机控制的
集成电路测
试设备
1971
发行了首个国
内生产的LSI
测试系统“T-
320/20”,
进入半导体测
试系统行业
1972
资料来源:公司公告,九鼎投资,方正证券研究所整理
推出了
10MHz LSI测
试系统“T-
320/60”和
内存测试系统
“T320/70”
和
“T310/31”
收购了美国
Astronics的系
统级测试业务
收购美国公司
Essai,进一步
增强高精度测
试解决方案
收购了主要
半导体测试
设备公司
Verigy,开
始进军SoC
测试市场
1976
2011
2019
2020
43. 爱德万:业绩大幅上涨,收购完善高精度测试方案
公司在2016-2020年度的营业收入整体呈现稳定上涨趋势,扣非归母净利润在2018-2019年
度出现了大幅上涨,从2018年的10.69亿元上涨到2019年的34.69亿元,同比增长214.83%
,原因是公司测试系统出货量上升带动了公司2018-2019年度销售收入出现大幅上涨。
2016-2020年,公司的销售毛利率保持稳定,总体基本保持在50%以上,这也在侧面说明了
公司产品在市场上具有较强的市场竞争力,半导体产业链向中国转移再加上公司在亚洲地区
强大的影响力综合使得公司未来前景持续向好。2020年,公司收购了美国公司Essai,进一
步增强了自身的高精度测试解决方案。未来随着公司经营规模的不断扩大,运营流程的不断
优化,公司的经营业绩将会继续保持强劲的姿态。
爱德万2016-2020年营收和扣非归母净利润
爱德万2016-2020年的销售毛利率和净利率
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
2016
2017
销售毛利率(%)
资料来源:wind,方正证券研究所整理
2018
2019
2020
销售净利率(%)
44. 爱德万:三大半导体测试产线概述
爱德万的测试设备覆盖SoC测试系统、内存测试系统和设备接口/测试处理程序业务,其利用
行业领先的自动化测试技术提高客户的生产效率,通过进行高精度测试来保证复杂多样的半
导体的质量、性能和可靠性。
泰瑞达产品线概述
SoC测试系统
内存测试系
统
设备接口/测
试处理程序
业务
资料来源:爱德万,方正证券研究所整理
45. 爱德万:全面的封装测试体系
在技术和业务日新月异的半导体测试设备行业中,爱德万凭借其世界一流的产品、完善的解
决方案开发能力以及领先的技术支持能力,始终处于时代的最前沿。
业界第一的产品组合:爱德万提供了丰富的半导体测试解决方案,可以满足各种类型的半导
体测试需求,从SoC、存储器检测到系统级测试公司均有覆盖。同时,公司已经确立了在高
速器件(如DRAM,计算设备和通信处理器)中的主导地位。此外,公司的模块化测试平台
可以更加快速,灵活地匹配测试设备,提高测试效率。
业界第一的优秀客户群:从IDM到Fabless,Foundry和OSAT,爱德万与半导体公司、大学
和研究机构在诸多业务领域均建立了牢固的合作伙伴关系。几乎所有从事高级半导体业务的
公司都是爱德万的客户;此外,公司在亚洲地区拥有强大的影响力,随着半导体产业链向中
国的转移,公司也会因此受益。
全面的封装测试功能:爱德万可提供测试系统,测试处理程序和设备接口,这些对一站式的
半导体封装测试至关重要。
2010-2019年爱德万测试系统销售变化与整体市场测试系统规模变化图
测试系统的市场规模
百万美元
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
本公司测试系统销售额
亿日元
46. 爱德万:未来技术路线
公司目前正在开发和销售用于半导体的批量生产测试系统,未来目标是通过公司的业务领域
尽可能拓展到相关市场(如半导体批量生产前后的半导体设计/评估过程和产品/系统级测试
过程)从而提升公司价值。
公司的半导体/零件测试系统业务部在未来的主要目标:(1)适应日益复杂的下一代测试需
求浪潮,如HPC(高性能计算)和5G通信;(2)通过DRAM和NVM(非易失性存储器)
保持牢固的业务基础。
公司还将通过改革工作方式为实现长期战略和业务增长奠定基础。在公司治理方面,目前公
司有两位外籍董事,在未来公司将继续促进董事会的多元化,加强公司治理。
爱德万通过不断发展半导体价值链提升企业价值
场地设计
在不断进化的半导体价值链中追求客户价值
云软件、数据分析
本公司的现有事业领域
半导体设计
评价工程
半导体制造工程
晶圆测试、最终测试
半导体产业链
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
产品和系统层面
测试程序
爱德万通过AI和数据分析扩展核心业务
47. 目录
一、测试行业投资逻辑框架
二、详解测试:贯穿IC设计、生产、封测过程的核心环节
三、知己知彼:测试的全球格局与行业龙头
四、中国测试:发展迅猛,测试机为主
中国测试格局:快速发展,国产化率稳步提升,测试机为主
中国测试的政策推动:《国家集成电路产业发展推进纲要》
详解八大中国测试企业:中国测试行业的中流砥柱
国产半导体测试其他标的
48. 中国半导体需求侧概述
随着第三次产业转移的不断深入,受益于集成电路产业加
速向中国大陆转移,中国集成电路进口替代也将加快步伐
。根据中国半导体行业协会统计,中国集成电路行业
2019年实现销售收入为7562.3亿元,同比增长15.77%。
自2011年以来,中国集成电路行业销售收入增速远高于
全球平均水平。同时,根据国家统计局的数据,国内集成
电路行业总生产量从2011年的761.8亿块上升到2019年
的2018.2亿块,累计增长高达164.93%。
可以看出,中国的芯片生产在快速地国产化,生产量在不
断提高,已部分实现进口替代。但仍需注意,我国目前集
成电路产值远不能满足市场需求,进口数额仍居高不下。
目前中美关系紧张的局面加速了产业链国产化的速度,为
我国集成电路生产带来新的契机。
中国集成电路产量
2011-2019年中国集成电路销售收入变动
8000
30%
7000
25%
6000
20%
5000
4000
15%
3000
10%
2000
5%
1000
0
0%
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
中国集成电路销售收入(亿人民币)
2018
2019
增长率
2011-2019中国集成电路进口金额及增长情况
3500 25%
3000 20%
2500 15%
2000 10%
1500 5%
1000 0%
500 -5%
0
-10%
2011
2012
2013
2014
2015
2016
中国集成电路进口金额(亿美元)
资料来源:利杨芯片招股说明书,WIND,方正证券研究所整理
2017
2018
2019
增长率
49. 中国半导体专用设备需求侧详述
目前全球半导体专用设备生产企业主要集中于欧美和日本等,中国半导体专用设备自给率低。
为推动我国半导体专用设备制造的技术升级,国家出台了“02专项”,半导体专用设备走上了
国产化道路。目前,我国IC设备制造已实现从无到有、从低端到中高端的突破。
国内半导体设备市场稳步提升:中国大陆半导体设备市场规模与全球半导体设备市场规模变化
情况类似。2019年受半导体景气下行影响,实现市场规模129.1亿美元,较2018年有所回落。
但中国大陆半导体设备市场规模占全球市场规模的比重持续增长。2019年占比实现22.40%,
较2018年增长了2.09%。
2019年全球半导体设备市场规模格局
4%
中国半导体设备市场规模及全球比重变化
5%
22%
14%
10%
27%
18%
中国大陆
中国台湾
韩国
日本
北美
资料来源:满天芯,方正证券研究所整理
欧洲
其他
50. 中国半导体测试设备需求侧详述
2018年国内集成电路测试设备市场规模约57亿元,集成电路测试机、分选机和探针台分别占比
63.1%、17.4%和15.2%,其它设备占4.3%。测试机作为测试产业核心设备,所占份额最大。
2018年我国大陆半导体测试设备市场规模同比增长23.38%,近三年复合增速42.17%。明显高
于全球测试设备市场规模增速。
测试服务行业需求侧未来趋势:国产化的加速将增强国内测试需求。首先,大陆芯片设计公司
迎来大发展时代,测试需求随之增长;其次,大陆晶圆制造加大投资力度,产能快速扩张。
中国大陆半导体测试设备市场规模及增速
2018年中国半导体测试设备市场结构
60
70%
60%
50
50%
40
40%
30
30%
20
20%
10
10%
0
0%
2015
2016
2017
中国半导体测试设备市场规模(亿元)
资料来源:华峰测控,中国产业信息,方正证券研究所整理
2018
同比增速
51. 中国半导体测试设备市场需求细分
随着2018-
2020年中国
大陆多家晶圆
厂陆续投建及
量产,国内封
测厂将陆续投
入新产线以实
现产能的配套
扩张,将带动
国内半导体测
试设备市场高
速增长。九鼎
投资预计,
2020年国内
半导体测试设
备市场需求将
达80.6亿元人
民币(不含存
储测试设备)
,其中测试机
市场规模为
43.6亿元(不
含存储测试机
)
晶圆扩产计划(万片/月)
其中:存储扩产产能(万片/月)
晶圆扩产产能(万片/月,不含存储)
CP测试机数量(台)
FT测试及数量(台)
测试机总数(台)
其中:SoC测试机数量
模拟测试机数量
低端数字测试机数量
分立器件测试机数量
RF测试机数量
测试机市场规模(亿人民币)
其中:SoC测试机市场规模
模拟测试机市场规模
低端数字测试机市场规模
分立器件测试机市场规模
RF测试机市场规模
分选台总数(台)
其中:转塔台分选机数量
重力式分选机数量
平移式分选机数量
分选机市场需求(亿人民币)
其中:转塔台分选机市场需求
重力式分选机市场需求
平移式分选机市场需求
探针机总数(台)
探针机市场规模(亿人民币)
测试设备市场规模(亿人民币,不包括存储)
资料来源:九鼎投资,方正证券研究所整理
2017
/
/
/
600
1800
2400
150
800
500
900
50
21.85
10.4
2.8
5.5
2.7
0.5
2160
1150
460
550
14.7
8.1
1.2
5.5
600
5.4
42
2018
45.4
16.4
22.2
738
2584
3323
195
1116
698
1256
58
29.4
13.5
3.9
7.7
3.8
0.6
3101
1651
660
790
21.1
11.6
1.7
7.9
738
6.6
57.1
2019
60.5
21.8
29.5
985
3446
4430
254
1495
934
1682
66
38.7
17.5
5.2
10.3
5
0.7
4135
2202
881
1053
28.1
15.4
2.2
10.5
985
8.9
75.7
2020E
60.5
21.8
29.5
985
3446
4430
330
1464
915
1647
76
43.6
22.7
5.1
10.1
4.9
0.8
4135
2202
881
1053
28.1
15.4
2.2
10.5
985
8.9
80.6
52. 国内需求侧:政策与资金持续加码,推动半导体国产化
2014年,国家发布《国家集成电路产业发展推进纲要》,提出建立从晶片到终端产品的产业链
规划,其中强调在设备材料端要在2020年之前打入国际采购供应链这一目标。
2015年,国家集成电路大基金成立,首期募集资金达1387.2亿人民币,以直接入股方式,对半
导体企业给予财政支持或协助购并国际大厂。目前大基金一期已投资完毕,公开投资公司23家
,累计投资项目达70个左右。分领域来看,一期投资项目中集成电路制造占比最高达59%,设
计和封测分别占24%和13%,而设备和材料仅占4%。
大基金二期投资将向半导体设备和材料倾斜。预计设备端的投资占比为15%左右,则设备方面
的投资额可达900亿元。
大基金一期投资领域资金分布
半导体产业链价值构成
一期在设备
领域投资额
明显低于设
备在半导体
产业链中价
值占比
资料来源:百度百科,远策投资,方正证券研究所整理
53. 国内需求侧:政策与资金持续加码,推动半导体国产化
《国家集成电路产业发展推进纲要》的政策目标与政策支持
2015年
政策目标
2020年
政策目标
政策支持
2015-2020 CAGR 20%
IC产业产值
IC设计
3500亿
移动通信
网络通信
8710亿
移动通信
网络通信
云计算
物联网
大数据
32/28nm
制程量产 16/14nm
制程量产
封装测试 中高水平封
测占产值
30% 封测技术达国
际大厂水平
设备材料 60~40nm制
程关键设备与
12英寸晶圆 打入国际采购
供应链
晶圆代工
资料来源:中国政府网,方正证券研究所整理
晶片
芯片
整机
系统
信息服务
建
立
从
晶
片
到
终
端
产
品
的
产
业
链
重大科技专项
财税优惠
半导体产业投
资基金
国际合作
54. 中国测试服务供给侧详述
第三方专业测试厂商 封测一体公司 晶圆代工厂 IDM厂商 芯片设计公司
代表公司 苏州京隆、南京欣铨、华岭
股份、确安科技、威伏半导
体、利杨芯片 长电科技、华天科技、
通富微电、日月光、
安靠 华虹宏力、中
芯国际、上海
华力 士兰微(杭州滨
江测试厂)、上
海贝岭 格科微电子(较
少进行设计测试
开展)
测试内容 所有测试项目(晶圆测试、
成品测试等) 所有测试项目(更偏
重成品测试) 偏重于晶圆测
试(允收测试) 所有测试项目 由于保密等原因
对本公司设计产
品进行测试
测试对象 对外提供 对外提供(包含封装
对象) 对外提供(包
含生产晶圆) 全部服务于集团
内部自身设计和
制造的产品 只针对本公司设
计产品,由于保
密性等原因无其
他公司作为客户
优势 主动选择市场和产品领域,
具备测试方案开发能力;设
备配置更有针对性和兼容性,
可以灵活调配产能,投资风
险相对较低;符合分工趋势 规模大、融资能力强、
扩张弹性大,且由于
主营业务是封装,在
获取客户测试订单方
面,存在一定的便利
性 由于主营业务
是生产代工晶
圆,所以在获
取客户上存在
便利 由于主要测试芯
片为本公司生产,
对产品了解程度
更深,有利于更
有效地进行测试 主要服务于本公
司设计产品,保
密性好
资料来源:利杨芯片招股说明书,方正证券研究所整理
55. 国产测试设备龙头:华峰测控
华峰测控作为国内最早进入半导体测试设备行业的企业之一,在行业内深耕二十余年,聚焦
于模拟和混合信号测试设备领域。公司凭借产品的高性能、易操作等特点,在模拟及数模混
合测试设备领域打破了国外厂商的垄断地位,在营收和品牌优势方面均已达到了国内领先水
平。公司产品不但在中国大陆批量销售还销售至中国台湾、美国、欧洲、韩国和日本等半导
体产业发达地区和国家。截至目前,公司全球累计装机量已经突破3000台。
受益于半导体行业景气度持续向好和公司优质的产品和服务,公司营收一路高歌猛进。2019
年,公司实现营业收入2.55亿元,同比增长16.43%;归母净利润1.02亿元,同比增长
12.41%。根据公司2020年度业绩预增公告,预计2020年归母净利润与上年同期相比增加
0.78到1.08亿元,同比增加76.49%到105.91%;扣非归母净利润与上年同期相比,将增加
0.25到0.5亿元,同比增加25.01%到49.62%。
华峰测控2016-2019年营收和归母净利润
资料来源:wind,方正证券研究所整理
华峰测控2016-2019年的销售毛利率和净利率
56. 华峰测控:公司历程及主要产线
公司产品发展路线可分为三个阶段:
(1)技术初创阶段(1993-2004年):公司历时数年完成了STS 2000平台企业标准,并在此平台上开发了STS 2000
系列产品。
(2)技术积累阶段(2005-2010年):公司研发了针对模拟及电源管理类集成电路的STS 8107测试系统与STS 8200
共地源系列测试系统,应用于半导体产业链上的三大环节,包括了集成电路设计、晶圆制造及封装测试。
(3)技术发展阶段(2011年至今):2014年,公司推出了“CROSS”技术平台,可在同一个测试技术平台上通过更
换不同的测试模块实现模拟、混合、分立器件、MOSFET等多类别的测试;2018年公司成功开发了下一代的STS 8300
平台,特色是“ALL in ONE”,即将所有测试模块装在测试头中,具备64工位以上的并行测试能力,能够测试更高引
脚数、更多工位的电源管理及混合信号集成电路。STS 8300平台是公司未来重点发展的技术平台,目前已获得中国大
陆、中国台湾和美国客户的订单。
华峰测控产品线概览
资料来源:公司招股说明书,方正证券研究所整理
57. 华峰测控:核心技术全国领先
公司自成立以来,一直专注于半导体自动化测试系统的研发,目前公司核心技术均来源于自
主创新,在模拟及数模混合类集成电路自动化测试系统领域处于国内领先地位。
华峰测控核心技术概览
技术名称 技术来源 成熟程度
PerPIN V/I源技术 原始创新 批量使用
高精度V/I源钳位控制技术 原始创新 批量使用
高可靠性高稳定性的浮动电源技术 原始创新 批量使用
大功率浮动电源功率放大技术 原始创新 批量使用
微小电压微弱电流精密测量技术 原始创新 批量使用
高精度数字通道技术 原始创新 批量使用
多工位高精度微小电容并行测试技术 原始创新 批量使用
高精度时间量测量技术 原始创新 批量使用
高精度高速运算放大器测试技术 原始创新 批量使用
16bit ADC/DAC的静态和动态参数
测试技术 原始创新 批量使用
智能功率模块交直流一站式测试技术 原始创新 批量使用
资料来源:公司招股说明书,方正证券研究所整理
58. 华峰测控:四大核心竞争力
经过多年的技术研发和市场开拓,公司已成为国内最大的半导体自动化测试系统本土供应商
,实现了进口替代,具有一定的市场地位。
公司拥有多项核心技术,在模拟和混合信号集成电路测试领域拥有较强的市场竞争力。在产
品性能指标上均国内领先,部分指标与国际一流水平持平。
公司拥有广泛且具有较高粘性的客户基础,本土化服务优势显著。公司目前为国内前三大半
导体封测厂商模拟测试领域的主力测试平台供应商,相关产品已在华润微电子等大中型晶圆
制造企业和矽力杰、圣邦微电子、芯源系统等知名集成电路设计企业中批量使用。
客户资源壁垒显著,替换意愿低。公司目前已获得大量国内外知名半导体厂商的供应商认证
,包括但不限于长电科技、通富微电、华天科技、华润微电子、华为、意法半导体等。知名
半导体厂商的供应商认证程序非常严格,认证周期较长,新进入者获得认证的难度较大。
公司主力机型生命周期长。公司主力机型STS 8200系列主要应用于模拟及混合信号类集成
电路测试,所测试产品迭代速度较慢,对应的半导体自动化测试系统生命周期长,譬如国际
半导体测试机龙头泰瑞达的模拟及数模混合测试平台ETS-364/ETS-600由Eagle Test
Systems, Inc.于2001年推出,目前仍然在泰瑞达官网销售。
华峰测控获得大量半导体厂商的供应认证
资料来源:公司公告,wind,方正证券研究所整理
59. 华峰测控技术路线:募投项目加速布局SoC测试领域
公司募集资金一方面用于建设集成电路先进测试设备产业化基地,包括生产基地建设、研发中心建设以及
营销服务网络建设三个子项目,其中生产基地建设主要用于形成年产800台模拟及混合信号类集成电路自
动化测试系统和年产200台SoC类集成电路自动化测试系统的生产能力;研发中心建设主要包括SoC测试
技术实验室、动态及交流测试技术实验室、大功率技术实验室和ATE软件中心四个实验室;营销服务网络
建设项目主要用于市场推广,拓展客户等。
另一方面资金用于公司的科研创新项目,近年来,公司持续加大研发投入,研发投入营收占比一直保持在
11%以上。目前公司拥有多个在研项目,致力于在现有产品设备基础上进行技术创新、优化升级,满足公
司产品对模拟、混合信号类集成电路的应用需求。
华峰测控募投项目加速布局SoC测试领域
项目名称 项目投资总额
(单位:亿元) 集成电路先进测试
设备产业化基地建
设项目 6.6 生产基地建设 3.6 研发中心建设 2 营销服务网络建设 1 科研创新项目 2.4 /
补充流动资金 1 /
建设周期
24个月
资料来源:wind,公司公告,方正证券研究所整理
华峰测控研发投入逐年上升
60. 国产半导体测试设备新星:长川科技
长川科技是一家专注于集成电路测试设备研发、生产和销售的高新技术企业,主要为集成电路封
装测试企业、晶圆制造企业、芯片设计企业等提供测试设备,公司以测试机、分选机起家,陆续
攻克数字测试机以及探针台等领域,现已全面覆盖集成电路主要测试设备,部分核心产品技术水
平已经实现国内领先并接近国际先进水平。
2015-2019年,长川科技的营业收入持续上涨,从2015年1.02亿元上涨至2019年3.99亿元;从公
司归母净利润数据来看,反而在这几年间持续下跌。据2019年报,公司净利润受研发投入大幅增
大、固定资产折旧、限制性股票股份支付费用影响,较同期相比有所下将。从公司2020年第三季
度数据来看,公司实现营业收入1.82亿元,同比增长81.28%;归母净利润0.09亿元,同比增长
3605.72%,公司调整销售策略,降低费用率是实现营收与归母净利润双增长的主要原因。在销售
毛利率方面,公司完善的测试设备产业线和丰富的客户资源使得公司毛利率维持在较高水平。
长川科技2015-2019年营收和归母净利润
资料来源:wind,方正证券研究所整理
长川科技2015-2019年销售毛利率及净利率
61. 长川科技:聚焦测试机、分选机、探针机
自2008年成立至2017年上市以来,公司在测试机和分选机的研发上投入了大量人员和资金
,逐步开发了第一代、第二代模拟/数模混合测试机、大功率器件测试机和重力式分选机、
平移式分选机、测试编带一体分选机,实现了各产品型号的规模化生产。近年来,公司继续
丰富产品型号及产品线,陆续推出第三代模拟/数模混合测试机、数字测试机以及探针台等
产品。在成功开发出数字测试机和探针台后,公司产品已经覆盖了测试机、探针台以及分选
机三大主要测试设备。
长川科技测试产品线概览
模拟/数模混合测试机
测试机
2009年:推出第一代CTA8200
2013年:推出第二代CTA8280
2018年:推出第三代CTA8290D
2014年:推出CTT3600、CTT3280
大功率测试机
2018年:推出D9000
数字测试机
重力式及编测一体机
2016年:推出CTT3320
2008年:推出C1系列
分选机
平移式及编测一体机
2011-2015年:推出C5、
C3Q、C9S、C8系列
2012年:推出C6系列
2016-2018年:推出
C9D、CL、C8H、C7H
、CV系列
2019年:推出IPM、T0系列
2016-2019年:推出C7100/410、CF
、CS、CS640、C6ATC、CS ATC系列
2019年:推出CP12探针台
探针台
探针台
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
62. 国内测试设备新星:精测电子
武汉精测电子集团股份有限公司创立于2006年4月,是一家致力于为半导体、显示以及新能
源等测试领域提供卓越产品和服务的高新技术企业。随着公司不断发展,公司的产业布局日
趋完善,在武汉、苏州、上海、香港、中国台湾、美国和日本等地拥有多家子公司。
精测电子于平板显示监测系统的研发起步,在2010年进军检测自动化领域,随着公司不断
发展,2018年公司在美国设立硅谷研发中心,进军半导体电性检测、前道检测等领域。未
来公司将在半导体测试领域持续深耕,打造产品竞争力。
公司发展历程
公司正式成立,
主营业务为平板
显示检测系统的
研发、生产和销
售
2006
2010
昆山精讯电子有限
公司成立,进军检
测自动化领域
武汉精立电子技术有限
公司成立,建立FPD检
测系统生产研发基地
2014
2013
精测电子韩国分社
成立,建立韩国研
发中心
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
精测电子(香港)
有限公司成立,海
外投资平台正式搭
建,进一步走向国
际化
2017
2018
精测电子控股
wintest的子公
司,伟恩测试技
术有限公司正式
成立
2019
公司在美国设立硅谷研
发中心,在武汉、上
海、苏州等设立多个分
公司,进入半导体电性
检测、前道检测、新能
源测试等领域
2020
精测追梦
人,昂首
阔步在路
上
63. 精测电子:聚焦半导体前道、自动检测设备、驱动芯片测试
目前公司通过上海精测聚焦半导体前道检测设备领域,以椭圆偏振技术为核心开发了适用于半导体工业级
应用的膜厚量测以及光学关键尺寸量测系统;通过与韩国IT&T合资设立的武汉精鸿聚焦自动检测设备领
域,主要产品是存储芯片测试设备;通过增资的方式取得WINTEST60.53%的股份,主要产品是驱动芯
片测试设备。
精测电子半导体主要产品概览
子公司
产品 介绍 应用领域
半导体集成式膜厚
测量机 业界独有的高精度微型化椭偏式膜
厚量测技术,能实现薄膜的高精度
测量。 刻蚀、化学气相沉积、光刻和化学机
械抛光等工艺段的测量。
半导体集成单/双
模块膜厚测量机 双台设计,支持更高效检测;使用
磁浮运动台,无摩擦,高寿命。 刻蚀、化学气相沉积、光刻和化学机
械抛光等工艺段测量。
JS9200 SSD在线
测试系统 BIST测试解决方案,mSATA通过
独立的测试能力满足组合产品的灵 Memory IC
活性可变DPS的电压压力测试能力。
半导体存储器高低
温高速老化测试设
备 自主研发设计memory package测
试硬件平台和软件系统。 NOR Flash、NAND Flash、eMMC、
UFS全速老化测试
LCD/PDP/O LED
Driver IC测试机 借由FPD Driver IC用途最佳化,
从而实现了高速、省空间且优美等
优点。 LCD/PDP/OLED Driver IC
数位输出型CMOS
图像传感器及逻辑
IC测试机 WTS-677是采用最新的结构,为
测试泛用逻辑IC而开发出来的测试
装置。 泛用逻辑IC、数位输出型CMOS图像
传感器
上海精测
武汉精鸿
WINTEST
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
产品图片
64. 精测电子:自主攻克半导体前道检测设备
2020年12月24日,上海精测半导体推出eView全自动晶圆缺陷复查设备并正式交付。eView TM 全
自动晶圆缺陷复查设备是上海精测半导体自主研发的扫描电子显微缺陷复查和分类设备,它具有
领先的高分辨率电子束成像能力和自动缺陷分类能力,是国内首台拥有完全自主知识产权的半导
体前道检测设备。
eView TM 采用了自主开发的扫描电子显微镜技术,具有超高的分辨率,适用于10x nm及以下集成
电路制程的工艺缺陷自动检测。eView TM 可以利用自主开发的基于深度神经网络(DNN)的人工智
能算法进行缺陷自动识别与分类,极大的提高晶圆缺陷分类的准确度。此外,其采用全新的超低
电压EDSX射线探测技术,突破常规设备EDS使用电压的限制,实现对轻量元素的高分辨率解析。
精测电子eView TM 全自动晶圆缺陷复查设备
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
65. 华兴源创:国产半导体测试设备创新者
苏州华兴源创科技股份有限公司是国内领先的检测设备与整线检测系统解决方案提供商。公
司基于在FPD检测领域的技术积累将业务拓展至IC检测领域,研发和生产的IC测试设备主要
包括SoC测试设备、BMS芯片测试机以及分选机。
2016-2019年,华兴源创的营业收入始终处于较高位置,这来源于公司推出的BMS芯片测试
机订单的增加,而反观公司的归母净利润却在2019年出现小幅度下跌,原因主要在于公司正
在持续加大在SoC测试领域的研发投入。半导体行业技术更新迭代极快,公司需要投入大量
研发支出以保证自身竞争地位。从公司销售毛利率和净利率数据来看,完善的测试设备产业
线也使得公司毛利率始终维持在较高水平,并在小幅度范围内波动。公司在主营业务领域的
历史积淀与在半导体测试设备领域持续的产品创新使公司在激烈的竞争中稳固了自身的行业
地位。
华兴源创2015-2020年营收和归母净利润
资料来源:wind,方正证券研究所整理
华兴源创2015-2020年销售毛利率及净利率
66. 华兴源创:全测试领域覆盖
华兴源创的半导体测试设备覆盖整个测试领域,自2017年初公司成立集成电路事业部以来,
公司在测试机、分选机和测试机配套周边产品的研发上投入了大量研发资金,自主研发了可
用于MCU、ASIC等通用SoC芯片测试以及CMOS传感器、指纹识别芯片测试的超大规模数
模混合芯片测试机平台E06。
E06平台能对芯片的电压、电流、时间、温度、电阻、电容、频率、脉宽、占空比等参数进
行高速、高精度的测试,多项性能指标达到领域内较高水平。
华兴源创半导体测试设备概览
产品名称
产品示意图
产品介绍
测试机 自动化测试机,应用在晶圆和封装工位的测试,同时支持模拟板
卡,射频板卡,电源板卡,支持CIS、MCU、Display Driver IC、
GPU等SoC的测试。
电池管理系统
芯片测试机 用于移动终端电池管理系统芯片的安全保护功能、电量管理功能
和性能指标测试、校验,使得移动终端电池管理系统芯片对电池
能实现精密保护与测量。
分选机
自动化分选机,可应用在射频功率计芯片的FT测试;
转塔式分选机,支持Discrete、SOIC、Power Discrete、LED、
DFN、MEMS、DFN、QFN等芯片分选;
Pick&Place分选机,支持BGA、QFP、QFN、LGA、SOP、
PGA、CSP等封装外型集成电路的测试。
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67. 华兴源创:自主掌握半导体测试核心技术
技术名称
移动终端
电池管理
系统芯片
测试技术
技术来源
自主研发
技术所处阶段
具体应用领域 技术简介
集成电路测试 公司的移动终端电池管理系统芯片测试设
备已达到nA级的测量精度;极性可设定
的mV级可编程电压源输出精度范围从-
5~+5V;mΩ级阻抗测量精度;极性可设
定的mA级可编程电流源输出精度,范围
从0~25A。
集成电路测试 公司的SoC芯片测试平台硬件已经达到
400MBPS,2000以上的通道数,软件不
仅具有高稳定性及高扩展性且在2000以
上通道数同时工作时仍然可以处于高同步
状态,并支持多种芯片的客户端二次测试
程序开发。可对应MCU、射频RF等SoC
芯片的测试。
集成电路测试 公司的测试解决方案MIPI信号每通道的
速率可以达到2.5GBPS,支持并行的DC
测试,另外支持板卡级的图像算法运算,
极大的提高了测试效率,降低了客户的测
试成本。
集成电路测试 频率可以达到7.5Ghz,带宽可以达到
1Ghz,覆盖5G终端射频芯片的测试解决
方案,误差矢量幅度可以达到-40dB。
大批量生产
泰瑞达收购的行业领先公司
超大规模
数模混合
SoC芯片
测试技术
应用于高像
素CIS
芯片的测试
解决方案
应用于
7.5GHZ以
下射频芯片
的测试解决
方案
自主研发
自主研发
自主研发
试生产
试生产
试生产
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68. 华兴源创未来技术路线:对标国际巨头
展望未来,公司将依托多年来积累的核心技术进行多元化领域的拓展。在保持现有检测技术
的竞争力以及现有的市场份额的基础上,不断研发开拓新领域的检测技术,致力于成为制造
厂商的工业卫士,为中国智造赋能。
华兴源创的在研项目概览
在研项目名称
拟达到的目标
与行业技术水平的比较
应用于7.5GHZ频
率射频芯片测试的
信号板卡 项目目标频率在500Mhz至
7.5Ghz,不仅能够覆盖5G芯
目前行业技术主要掌握在国外知名企业泰瑞达、爱德万、美国国家仪器
片的测试,同时能够覆盖
等大型半导体测试机厂商中,该项目拟对标其相应产品,达到或超过其
500Mhz以上,7.5Ghz以下其
技术水平。
他通信芯片的测试,如:Wifi、
蓝牙等。
小型编带封装芯片
的快速分拣系统研
发项目 目标每小时测试速度可以达到
50K,覆盖产品可以包括QFN、
DFN、SOIC、SOT、SOD封
研发目标对标国外同类型产品的国际领先水平,同时在此基础上,升级
装,测试精度可以对应
三温区的测试,形成能够满足针对车载芯片低成本的测试解决方案。
1.0x1.0mm以上。测试环境实
现-40度~160度。
移动终端电池管理
系统芯片测试技术
研发项目
测试时间、单位检测数量、电
压输出及测量精度达到最终客
户要求。
公司产品基于DPS芯片,利用外扩双极型三极管以及和精密PMU(参数
测量单元)的配合,在32位高速处理器的控制下,实现了大功率,宽范
围,高精度和具有极性可调和可编程的电压/电流源。检测产品完全覆盖
现有主流产品的检测功能,由于具备体积小,重量轻的特点,能够应用
于自动化流水线操作,同时达到nA级的测量精度、极性可设定的mV级可
编程电压源输出精度、mΩ级阻抗测量精度,以及极性可设定的mA级可
编程电流源输出精度,嵌入式处理器使用脚本驱动型架构,实现用户级
测试流程及参数的可编程化,技术实力较强。
资料来源:公司招股说明书,方正证券研究所整理
69. 中国台湾半导体测试巨头:京元电子
京元电子公司成立于1987年5月,主要从事半导体产品的封装测试业务,其测试营收世界排
名第二,为全球最大的专业测试厂。公司为全球半导体产品提供后段制造测试、封装技术和
服务。公司的测试服务项目包括:晶圆针测、IC成品测试、预烧测试、封装及其他项目。产
品线涵盖:记忆体(Memory)、逻辑及混合讯号(Logic and Mixed-Signal)、系统晶片(SoC)
等,测试设备总数超过4000台。
京元电子集团的客户主要来自海外,主要业务来自IC设计公司(Fabless),约占76%;其次
为来自IDM制造商的业务,约占22%;而来自晶圆代工厂(Foundry)的业务约占2%。身为世
界最大专业测试公司,京元电子集团获得了手机、无线通讯、显示屏驱动器(LCDD)、绘图
卡、利基型DRAM、NOR Flash等产品市场里领导厂商的认证下单,公司的营收因此快速成
长,屡创新高,产品线结构也日趋稳固。
京元电子测试技术概览
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70. 紧随时代发展的半导体测试新星:赛腾股份
苏州赛腾精密电子股份有限公司系高新技术企业,公司成立于2007年,于2017年在主板登
陆上市。公司的半导体测试产品在国内技术层面处于领先位置。
公司积极寻找优质行业标的,吸收新生力量,持续深化行业布局。自公司2007年成立至
2017年上市以来,公司深耕在消费电子智能制造领域;2018年11月,公司收购了苏州菱欧
自动化科技股份有限公司,扩展了公司在汽车零部件行业及锂电池行业的产品线;同年12月
,公司完成了对昆山平成电子科技有限公司的收购,进一步增强了公司主营业务的研发实力
及加工制造能力;2019年,公司收购了Kemet Japan株式会社持有的日本Optima株式会社
,拓展了自身半导体设备产品线。至此,公司在消费电子设备产品线的基础上,完成了汽车
行业智能装备产品线和高端半导体装备产品线的布局,未来发展前景广阔。
赛腾股份的公司收购历程
收购日本optima株式会社
收购菱欧科技
高端半导体设备
2019年
汽车零部件智能设备
2018年
收购昆山平成
载治具类产品
消费电子智能设备
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2007至
2017年
71. 国内知名芯片测试服务商:利扬芯片
公司是国内知名的独立第三方集成电路测试服务商,主营业务包括集成电路测试方案开发、
12英寸及8英寸晶圆测试服务、芯片成品测试服务以及与集成电路测试相关的配套服务。公司
为汇顶科技、全志科技、国民技术、东软载波、博通集成、锐能微、比特微等众多行业内知
名的芯片设计企业提供测试服务。经过多年的发展,公司已成为国内最大的独立第三方集成
电路测试基地之一。
利扬芯片发展阶段
第三阶段
(2017至今)
第二阶段
(2013-2016)
第一阶段
(2010-2012)
初期发展阶段
设立初期,公司主要侧重研
发团队的组建、培养和技术
的积累,规模较小,但公司
经过该阶段的成长,主要的
发展方向已明确,主要的技
术和人员已成熟,这也为公
司后面的发展打下了扎实的
基础。
市场培育及拓展阶段
此阶段,公司投入了大量的
资金研发和购买测试设备,
在设备投入上以8英寸、12英
寸晶圆测试的高端市场为主
。在芯片成品测试方面,公
司测试覆盖的封装形式有
BGA、LQFP等高端产品。
资料来源:公司招股说明书,方正证券研究所整理
快速上升阶段
此阶段,公司的客户范围已覆
盖5G通讯、传感器等多个领域
。公司自主研发设计的条状封
装产品自动探针台、3D高频分
类机械手等多种产品已经运用
到公司的生产实践。公司已经
建立起了较为完善的产业体系
。
72. 利扬芯片:2大主要测试服务
服务类型 主要内容
适用范围
晶圆测试
(中测) 1、依据产品资料,设计产品
方案;
2、根据测试方案,对测试设
备进行必要的改造、升级甚
至定制;
3、根据测试方案,设计相关
的针卡和治具;
4、测试程序开发调试及数据
分析;
5、MES系统软件开发;
6、晶圆的量产导入、测试大
数据监控。 12英寸及8英寸
晶圆 1、各种类型芯片的测试方案、测试程
序开发能力;
2、关键晶圆测试设备改造、定制能力;
3、测试方案治具设计能力;
4、MES系统开发能力;
5、测试大数据软件开发能力。
芯片测试
(成测) 1、依据产品资料,设计产品
方案;
2、根据测试方案,对测试设
备进行必要的改造、升级甚
至定制;
3、根据测试方案,设计相关
的Loard Board、测试座和治
具;
4、测试程序开发调试及数据
分析;
5、MES系统软件开发;
6、成品的量产导入、测试大
数据监控。 SIP、CSP、
BGA、PLCC、
QFN、LQFP、
TQFP、QFP、
TSOP、SSOP、
TSSOP、SOP、
DIP等各类中高
端封装的芯片。 1、各种类型芯片的测试方案、测试程
序开发能力;
2、关键芯片成品测试设备改造、定制
能力;
3、Loard Board、测试治具定制能力;
4、MES系统开发能力;
5、测试大数据软件开发能力。
资料来源:公司招股说明书,方正证券研究所整理
相关测试设备
技术能力
73. 利扬芯片:测试方案覆盖广泛,适应多场景测试需求
公司自成立以来,已累计研发了33类芯片测试解决方案,可适用于不同终端应用场景的测试需求,完成
了超过3000种芯片型号的量产测试。以下为几个代表性测试方案的具体情况:
利扬芯片的代表性测试方案
方案名称
方案图片
方案描述
生物识别芯
片测试方案 针对条状封装的指纹识别芯片,公司自主开发了一种可以较好地解决条状指纹识别芯片的模拟指纹
压力均匀性问题、前端数据导入准确性问题、测试效率与测试覆盖率最佳化问题的测试方案。
5G通讯芯片
测试方案 (1)针对5G基站端LNA芯片,创新性采用自主开发的测试方案,集成高精度自校准信号分析仪和
矢量网络分析仪。实现噪声系数小于1.2dB、增益系数测试误差小于0.5dB。(2)针对5G基站端
Swtich芯片,创新性采用定制化测试系统,集成高精度自校准信号分析仪和矢量网络分析仪。实现
关键测试指标隔离度低于-60dB。(3)针对5G网络端FPGA芯片,公司开发了包含高温4颗并发
→Burn-in→高温4颗同测→高温单颗→常温4颗同测的复杂流程测试方案。
先进工艺AI
计算芯片测
试方案 针对全球领先的8nm高端工艺不稳定造成的芯片成品率离散性难题,公司采用硬件设备的研发定制
和软件结合的方案,对海量测试大数据创造性的进行多维度研究,从而不断优化针对性专用测试方
案,指导前端晶圆制造和封装工艺的调整,满足其终端应用数百颗芯片串联供电使用的场景,提供
漏电流、工作频率以及可靠性等参数性能完全一致的芯片产品,实现产品最终平均良率高达99%。
智能传感器
芯片测试方
案 (1)针对MEMS胎压芯片,公司定制开发了一套包含精确压力控制、高低温度可控等复杂结构设
计的MEMS胎压芯片的测试装置,准确有效测试不同温度环境下芯片参数。(2)针对智能穿戴心
率传感器芯片,公司开发了定制化智能光源装置,实现了心率芯片关键指标信噪比小于-60dB,并
发数达到4颗,测试时间低于5s。
北斗导航芯
片测试方案 (1)针对北斗双模双通道射频芯片,公司采用自主开发的方案,实现接受灵敏度低于-118dBm,
发射信号误差向量幅度小于5%(抗干扰模式为小于6%)。(2)针对多模基带射频一体化北斗导
航芯片,公司采用定制化方案,实现跟踪灵敏度小于-163dBm,捕获灵敏度小于-147dBm。
资料来源:公司招股说明书,方正证券研究所整理
74. 利扬芯片:持续研发,卡位高成长芯片测试赛道
公司在先进集成电路测试领域积极布局,针对集成电路行业先进制程、先进封装、先进应用
的芯片产品和业内最高端工艺制程流片的芯片产品积极开展前瞻性研究、测试方案评估、数
据模型模拟、测试程序开发等相关研究。
公司目前有多个在研项目,未来公司将不断增加研发投入,继续巩固完善自身核心技术,卡
位代表未来技术发展趋势的高成长芯片测试赛道。
利扬芯片的代表性在研项目
项目名称
5G射频开关
芯片综合测试
方案的研发
5G通讯基站
LNA芯片测试
方案的研发
大规模FPGA
芯片测试方案
的研发
阶段及进展
情况
拟达到目标
研发人员配置
拟投入经费
(万元)
已投入经费(万元)
2019年 2020年
方案评审阶段 完成5G射频开关芯片双颗测
张亦锋、董尚平、
试方案的开发及量产,其中关
崔剑波、陈谷颖
键测试指标隔离度低于-60dB,
等38人
测试时间小于5s。 630 / 264.92
方案评审阶段 完成5G射频开关芯片双颗测
试方案的开发及量产,其中关 张亦锋、董尚平、
键测试指标噪声系数低于-
崔剑波、陈谷颖
0.8dB,增益比达到22dB,测
等15人
试时间小于2.6s。 150 77.87 44.55
完成大规模FPGA芯片测试方
案的开发及量产,其中FT1实
现4颗高温同时测试,老化测
试实现65℃、20小时,FT2实
现4颗高温同时测试,FT3实
现高温1颗测试,FT4实现常
温4颗同时测试。 380 / 206.64
方案评审阶段
资料来源:公司招股说明书,方正证券研究所整理
卢旭坤、袁俊、
钱向东、崔剑波
等29人
75. 国内优质测试服务商:华岭股份
2001年,华岭股份于上海张江高科技园区成立,是一家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的测试服务企业。经过多年深耕,公司已经成为技术水
平先进、装备一流,具有自主创新研发和持续发展能力的国内先进集成电路测试技术领先企
业。公司自2001年成立已来,先后承担了国家集成电路技术研发和上海市科技攻关项目等
多个国家和地方的集成电路测试技术开发项目,已为国内外200多家集成电路企业的几百种
集成电路产品提供了优质的测试服务。
公司已经引进超大规模集成电路测试系统、全自动芯片探针台以及探针卡制造机等100多台
(套)设备,拥有1千级的净化测试机房,适应400MHz,512PIN以内数字集成电路、模拟
集成电路和数模混合信号电路的测试,可测试12英寸、8英寸、6英寸、5英寸、4英寸芯片
,目前实际测试能力3万片晶圆/月。
华岭股份的发展历程
公司于上海张江高
科技园区成立
2001
公司获得“2018年
中国半导体封测行
业最具发展潜力企
业”
公司完成挂牌后首次
股票发行,募集资金
人民币5500万元
2012
2014
公司在全国中小企
业股份转让系统挂
牌
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
2017
公司新建2000
平方米测试车间
投入运行,主要
用于成品测试及
特种电路测试
2018
2019
公司荣获集成
电路封测产业
链技术创新奖、
创新技术成果
奖
76. 国内测试服务新军:苏试试验
苏试试验成立于1956年,公司从振动台研发生产起步,2019年12月通过对上海宜特的收购
将公司可靠性试验服务的检测范围拓宽至集成电路领域,可提供集成电路的失效分析、材料
分析和可靠度验证等试验服务,自此公司具备了从集成电路元器件级、产品部件级到系统级
的全产业链可靠性试验和验证分析能力。
在集成电路验证分析领域,上海宜特拥有高功率老化、SMT验证产线、超高分辨率3D X-
Ray显微镜等先进的集成电路验证分析试验设备,可提供AEC-Q车规芯片的测试服务、5nm
制程芯片的线路修改服务、先进封装芯片(倒装,晶圆级封装,TSV等)的失效分析服务等
,服务质量获得国内多家龙头集成电路设计公司的肯定。
上海宜特的发展历程
公司正式成立,
FIB电路修改为第
一项服务
1994
2001
取得IECQ&
ISO17025认可
建立从IC、PCB至系统
之完整电子验证服务链
2006
2003
取得TuV和
ISO9001认可
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
于美国、大陆北京/
深圳设立据点,并
取得CNAS认可
2007
2015
跨足晶圆后端工艺
领域
2018
与欧商DEKRA合资成立
「德凯宜特」
2020
和国家太
空中心、
产学研界
合组「中
国台湾太
空辐射环
境验测联
盟」
77. 国内其他半导体测试公司
测试领域
上海睿励
中科飞测
宏泰半导体
安测半导体
圆方半导体
公司简介
主要产品
睿励科学仪器有限公司是于2005年创建的合资公司,
致力于研发、生产和销售具有自主知识产权的集成电
路生产制造工艺装备产业中的工艺检测设备。公司的
产品填补国内半导体产业链中的重要空白。 光学薄膜测量设备TFX3000P
深圳中科飞测科技股份有限公司是一家致力于自主研
发和生产工业智能检测装备的高科技创新企业,公司
的半导体检测技术在行业处于国际前沿地位,检测设
备在高端市场实现了设备的国产化。 SKYVERSE-900三维封装量测系统
宏泰半导体是一家专业研发半导体测试设备并提供解
决方案的高新技术企业,公司主要从事半导体后道封
装、测试设备的研发与生产,是中国领先的半导体测
试方案供应商。 混合信号测试机MS8000
安测半导体技术(江苏)有限公司成立于2018年,公
司通过测试方案技术开发,测试软件平台研发,晶圆
及成品量产测试服务等特色业务开展实现了芯片后道
封测制程的全整合,为广大芯片设计公司提供的极具
性价比的测试和服务。 CP晶圆测试
无锡圆方半导体测试有限公司(YUANFANGSEMI)
于2011年2月成立,专业集成电路加工制造,本公司
主营项目有:集成电路晶圆测试、集成电路成品测试、
集成电路成品编带及Turnkey封装等,是一家新兴的IC
测试代工企业。
资料来源:公司公告,方正证券研究所整理
光学关键尺寸测量设备TFX3000 OCD
缺陷检测设备FSD100c&150c
半导体检测SPRUCE-600
智能视觉检测系统BIRCH
分立器件测试机XI810
高速转塔式测编一体机F1850M
FT成品测试
SOC测试
4寸、5寸、6寸、8寸逻辑芯片、模拟
芯片及混合信号芯片晶圆测试
提供4寸、5寸、6寸、8寸晶圆减薄代
工、切割与挑粒。
提供DIP系列、SOP/HSOP系列、
TSSOP/SSOP系列成品测试及SMD元
器件编带服务
78. 风险提示
全球贸易局势紧张,国际形势面临不确定的风险
国产替代不及预期的风险
半导体行业景气度不及预期的风险
79. 分析师声明
作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,保证报告所采用的数据和
信息均来自公开合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了
作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响。研究
报告对所涉及的证券或发行人的评价是分析师本人通过财务分析预测、数量化方法、
或行业比较分析所得出的结论,但使用以上信息和分析方法存在局限性。特此声明。
免责声明
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公司投资评级的说明
强烈推荐:分析师预测未来半年公司股价有20%以上的涨幅;
推荐:分析师预测未来半年公司股价有10%以上的涨幅;
中性:分析师预测未来半年公司股价在-10%和10%之间波动;
减持:分析师预测未来半年公司股价有10%以上的跌幅。
行业投资评级的说明
推荐:分析师预测未来半年行业表现强于沪深300指数;
中性:分析师预测未来半年行业表现与沪深300指数持平;
减持:分析师预测未来半年行业表现弱于沪深300指数。
81. THANKS
专注 专心 专业
联系人:李萌 limeng1@foundersc.com
方正证券研究所
北京市西城区展览路48号新联写字楼6层
上海市静安区延平路71号延平大厦2楼
深圳市福田区竹子林四路紫竹七路18号光大银行大厦31楼
广州市 黄埔大道西638号农信大厦3A层方正证券
长沙市天心区湘江中路二段36号华远国际中心37层