米兰体育milan:算力迭代与先进封装重塑价值国产测试设备步入替代加速期

时间:2026-03-22 13:29:28  作者:米兰体育milan  来源:米兰体育pg
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  (一)测试设备贯穿半导体制造全流程,ATE 主导价值量,探针台与分选机协同

  半导体测试设备是集成电路产业链核心装备,涵盖晶圆测试、封装测试及功能验证等环节。半导体测试设备贯穿于集成电路制造的全生命周期,且因半导体生产流程极其复杂,为避免坏品流入下一道高成本工序,测试必须分段进行,主要在晶圆制造后的 CP 测试与封装后的 FT 测试两大核心环节发挥决定性作用:

  测试机(ATE):作为检测系统的“大脑”,负责运行测试程序并处理数据,价值量占比最高。2024 年约占中国测试设备市场总规模的 62.3%。

  探针台(Prober):作为 CP 环节的“机械手臂”,将晶圆逐片自动传送至测试位置,芯片的管脚通过探针、专用连接线与测试机的功能模块进行连接的设备。2024 年约占中国测试设备市场总规模的 20%。

  分选机(Handler):作为 FT 环节的“自动化搬运工”,是根据集成电路不同的性质,对其进行分级筛选的设备。2024 年约占中国测试设备市场总规模的 17.7%。

  半导体测试设备行业正处于周期性复苏与结构性成长共振的关键拐点,迎来“量价齐升”的黄金窗口期。SEMI 于 12 月上调其年终发布的半导体设备销量预测,预计 2025 年全球半导体设备销售动能明显地增强,前端与后端设备领域在 2025-2027 年将连续三年保持增长,并有望在 2027 年推动全球半导体设备总销售额首次突破 1500 亿美元。行业增长的核心驱动力来自 AI 算力需求的持续高景气,其影响并非简单体现在产能扩张层面,而是底层技术逻辑变化带来的测试环节价值重估:

  量增的本质是“测试时间拉长+测试插入点增加”:以 AI/HPC 逻辑器件为例,Advantest 在技术材料中明确给出因果链条:晶体管数量上升会导致测试 pattern 长度增加,从而带来测试时间延长;且随着先进封装推动异构集成与复杂度提升,“test volume 与 test insertions”会随之增加。这在某种程度上预示着即使终端需求增速阶段性波动,高端芯片的“单位测试资源消耗”仍会系统性上移,驱动测试机并行度、产线配置与测试产能扩张需求。

  价升的核心来自“高端化与平台化”:随着芯片工艺节点向 3nm/2nm 微缩,缺陷容忍度大幅度降低,对测试设备的信号完整性与热管理提出极高要求,要求测试机具备更高的电压/电流精度以及纳秒级的响应速度。同时,2.5D/3D 封装(如 CoWoS)使得芯片内部结构立体化,测试机一定要具有处理极高功耗(1000W+)下的散热能力,并能进行超大规模的并行测试(Massive Parallelism)。这导致高端机型与系统级测试价值密度抬升,拥有高端技术储备的厂商将享受显著的溢价红利。

  AI GPU 晶体管数量突破光罩极限,测试向量的指数级膨胀直接引发单芯片测试时长成倍增加。以 NVIDIA 的 GPU 迭代路径为例,从 Hopper 架构(H100,约 800 亿晶体管)演进至 Blackwell 架构(B200,约 2080 亿晶体管),晶体管数量的增长并非线性的,而是通过多 Die 互联实现了翻倍式跨越。为了能够更好的保证覆盖率,测试向量的深度通常随晶体管数量呈超线性增长。在相同的测试并行度下,单颗 AI 高端芯片的测试总时长延长,直接引发封测厂为维持相同的产能(UPH)则须采购更多数量的测试机台。

  先进制程节点演进显著抬升器件复杂度,推升测试环节升级。随着 FinFET 技术普及,GAA 结构开始在先进制程中导入,面向 2nm 以下节点的 CFET 亦进入规划阶段。晶体管结构由平面向三维、高集成度演进,使器件电学行为对工艺波动更为敏感,弱缺陷与静默数据错误(SDE)等隐蔽失效更难通过传统测试条件暴露。为提升覆盖率,测试环节需引入更高速、更高精度的数字测试平台,并增加测试 pattern 数量与复杂度,推动测试内容扩展与设备价值量上行。

  全球先进封装市场步入高景气通道,市场规模占据封测行业半壁江山。据 Yole 及中商产业研究院数据测算,2024 年全球先进封装市场规模约为 450 亿美元,占全球半导体封装市场总额的 55%左右。随着 AI、高性能计算、5G、汽车电子等下游需求拉动,Yole 预计到 2030 年全球先进封装市场规模将增长至约 800 亿美元,2024-2030 年复合年增长率达到 9.4%,成为推动半导体行业价值升级的核心环节。

  Chiplet 架构将 KGD 测试必要性提高,在晶圆与封装之间硬性插入了全新的测试节点。以 TSMC CoWoS 等 2.5D 工艺为例,单个封装模组通常由逻辑 Die、HBM 堆叠及硅中介层等多颗关键组件集成而成,封装与材料成本高、返工空间存在限制,一旦将失效裸片带入封装,将带来整模组报废或显著良率损失风险。因此产业在晶圆测试的基础上,趋向于对每一颗裸 Die 进行全覆盖的“已知合格芯片”(KGD)测试,其判定强度更接近成品测试对功能与可靠性的要求。该趋势将直接拉动高精度探针台和高端测试机的新增需求。

  异构集成与系统复杂度上行推动系统级测试标配化,成为 ATE 之后的第二道质量防火墙。传统 ATE 测试基于结构化向量,主要验证物理电路的通断,但 AI/HPC 芯片在真实负载下涉及软硬件协同、互连与内存子系统耦合等复杂工况, ATE 难以覆盖全部系统级失效风险。SLT 在模拟终端使用场景中对待测芯片(DUT)来测试,通常通过加载操作系统/驱动并运行通用或目标应用来暴露系统交互类问题,且 SLT 成本/测试时间不随着复杂性的增加而增加,成本更具优势。当前所有主流 CPU、APU 和 GPU 在出货前都须经过 SLT 测试,成为后道测试的流程新增量。

  全球新能源汽车渗透率持续提升,我们国家新能源汽车产业高质量发展领跑全球。近年我们国家新能源汽车发展迈入快车道,2024 年中国新能源汽车销量近 1287 万台,渗透率达到 40.9%;据中国汽车工业协会数据,2025 年 1-10 月我们国家新能源车销量达到 1294.3 万辆,单 10 月份新能源车销售占比达到 51.6%。根据乘联会分会数据,2024 年全球新能源车销量达到 1603万辆,渗透率仅为 18%,未来有望渗透率有望不断的提高,带动配套产业链稳步增长。

  车规级芯片推行三温测试,单芯片测试耗时翻倍。相较消费电子多以常温量产测试为主,AEC-Q100 Grade0 对应-40°C~150°C 的更严苛的工作时候的温度范围。这在某种程度上预示着车规级芯片(特别是用于 ADAS、BMS 的核心芯片)必须在低温(约-40°C)、常温(约 25°C)和高温(约150°C)三种环境下分别通过测试,且由于温度切换需要均温时间,使得一条车规产线所需的测试机数量是同等产能消费级产线的翻倍,以及推高三温探针台、三温分选机相关设备的需求。随新能源汽车渗透率的提升,这一逻辑构成了测试设备市场最稳健的基本盘。

  在测试机领域,泰瑞达与爱德万是双寡头,据 伟测科技公告援引 SEMI 统计合计占据全球 ATE 市场超 90%的份额。

  泰瑞达(Teradyne):高端 SoC 测试核心玩家之一,其 UltraFLEX/UltraFLEXplus 平台面向复杂 SoC 器件测试,强调在 AI 芯片测试中兼顾吞吐与量产导入效率,其 IGXL 软件环境覆盖 FLEX、UltraFLEX 与 J750 等主力平台,提供图形化开发与多站点(multisite),构建软件生态护城河。

  爱德万(Advantest):存储测试领域的核心龙头,并在高端 SoC 测试市场与 Teradyne构成两强格局。据公司披露,2024 年公司 SoC/存储测试机市占率分别达到 56%/63%。公司针对 AI 和 HPC、医疗设施、ADAS 等应用推出的 SoC 测试平台 V93000 一直在升级迭代,已被领先的 IDM、代工厂和设计企业广泛接受。返回搜狐,查看更加多