半导体测试设备市场现状：国产化仍不足10%

此前国家曾对于半导体设备国产化提出了明确要求：在 2020 年之前，90~32nm 工艺设备国产化率达到 50%，实现 90nm 光刻机国产化，封测关键设备国产化率达到 50%。在 2025 年之前，20～14nm 工艺设备国产化率达到 30%，实现浸没式光刻机国产化。到 2030 年，实现 18英寸工艺设备、EUV 光刻机、封测设备的国产化。

相对于半导体制造的其他环节来说，在半导体封测领域，目前国内厂商发展较快，由此也带动了封测设备国产化率的提升。那么目前在半导体自动化测试设备领域，国产厂商的发展情况如何呢？

一、自动化测试设备：广泛应用于半导体产业链，需求趋势向上

（一）测试需求贯穿半导体设计、前道制造、后道封装全程

半导体测试贯穿设计、生产过程的核心环节。半导体测试就是通过测量半导体的输出响应和预期输出并进行比较以确定或评估集成电路功能和性能的过程，其测试内容主要为电学参数测试。一般来说，每个芯片都要经过两类测试：

（1）参数测试

参数测试是确定芯片管脚是否符合各种上升和下降时间、建立和保持时间、高低电压阈值和高低电流规范，包括DC（Direct Current）参数测试与AC（Alternating Current）参数测试。DC参数测试包括短路测试、开路测试、最大电流测试等。AC参数测试包括传输延迟测试、建立和保持时间测试、功能速度测试等。这些测试通常都是与工艺相关的。CMOS输出电压测量不需要负载，而TTL器件则需要电流负载。

（2）功能测试

功能测试决定芯片的内部数字逻辑和模拟子系统的行为是否符合期望。这些测试由输入适量和相应的响应构成。他们通过测试芯片内部节点来检查一个验证过的设计是否正产工作。功能测试对逻辑电路的典型故障有很高的覆盖率。

测试成本与测试时间成正比，而测试时间取决于测试行为，包括低速的参数测试和高速的矢量测试（功能测试）。其中参数测试的时间与管脚的数目成比例，适量测试的时间依赖于矢量的数目和时钟频率。测试的成本主要是功能测试。

半导体测试贯穿设计、制造、封装、应用全过程。从最初形成满足特定功能需求的芯片设计，经过晶圆制造、封装环节，在最终形成合格产品前，需要检测产品是否符合各种规范。按生产流程分类。半导体测试可以按生产流程可以分为三类：验证测试、晶圆测试测试、封装检测。

（1）验证测试

又称实验室测试或特性测试，是在器件进入量产之前验证设计是否正确，需要进行功能测试和全面的AC/DC。特性测试确定器件工作参数的范围。通常测试最坏情况，因为它比平均情况更容易评估，并且通过此类测试的器件将会在其他任何条件下工作。

（2）晶圆测试

每一块加工完成后的芯片都需要进行晶圆测试，他没有特性测试全面，但必须判定芯片是否符合设计的质量和需求。测试矢量需要高的故障覆盖率，但不需要覆盖所有的功能和数据类型。晶圆测试主要考虑的是测试成本，需要测试时间最小，只做通过/不通过的判决。

（3）封装测试

是在封装完成后的测试。根据具体情况，这个测试内容可以与生产测试相似，或者比生产测试更全面一些，甚至可以在特定的应用系统中测试。封装测试最重要的目标就是避免将有缺陷的器件放入系统之中。晶圆测试又称前道测试、“Circuit porbing”（即CP测试）、“Wafer porbing”或者“Die sort”。

晶圆测试大致分为两个步骤：

①单晶硅棒经标准制程制作的晶圆，在芯片之间的划片道上会有预设的测试结构图，在首层金属刻蚀完成后，对测试结构图进行晶圆可靠性参数测试（WAT）来监控晶圆制作工艺是否稳定，对不合格的芯片进行墨点标记，得到芯片和微电子测试结构的统计量；

②晶圆制作完成后，针对制作工艺合格的晶圆再进行CP测试（Circuit Probing），通过完成晶圆上芯片的电参数测试，反馈芯片设计环节的信息。完成晶圆测试后，合格产品才会进入切片和封装步骤。

封装测试：

在一个Die封装之后，需要经过生产流程中的再次测试。这次测试称为“Final test”（即通常说的FT测试）或“Package test”、成品测试。

在电路的特性要求界限方面，FT测试通常执行比CP测试更为严格的标准。芯片也许会在多组温度条件下进行多次测试以确保那些对温度敏感的特征参数。

商业用途（民品）芯片通常会经过0℃、25℃和75℃条件下的测试，而军事用途（军品）芯片则需要经过 -55℃、25℃和125℃。

不同测试环节的测试参数和应用场景稍有区别。晶圆测试的对象是未划片的整个晶圆，属于在前端工序中对半成品的测试，目的是监控前道工艺良率，并降低后道封装成本。

成品测试是对完成封装的集成电路产品进行最后的质量检测，主要是针对芯片应用方面的测试，有些甚至是待机测试，以保证出厂产品的合格率。

CP测试与成品测试的测试参数大体是相似的，但由于探针的容许电流有限，CP测试通常不能进行大电流测试项。

此外，CP测试的常见室温为25℃左右，而成品测试有时需要在75-90℃的温度下进行。

半导体检测是产品良率和成本管理的重要环节，在半导体制造过程有着举足轻重的地位。面临降低测试成本和提高产品良率的压力，测试环节将在产业链中占据更为重要的地位。

摩尔定律预测，芯片上的元器件数目每隔18个月会增加一倍，单位元器件的材料成本和制造成本会成倍降低，但芯片的复杂化将使测试成本不断增加。

根据ITRS的数据，单位晶体管的测试成本在2012年前后与制造成本持平，并在2014年之后完成超越，占据芯片总成本的35-55%。

另外，随着芯片制程不断突破物理极限，集成度也越来越高，测试环节对产品良率的监控将会愈发重要。

（二）ATE迭代速度较慢，设备商充分享受技术沉淀成果

ATE迭代速度较慢，主力产品生命周期长。半导体自动化测试系统不属于工艺设备，和制程的直接相关度较低，产品迭代速度较慢，单类产品的存在时间较长，设备商享受技术沉淀成果。

市场目前主流的ATE(Automatic Test Equipment，半导体自动测试设备）多是在同一测试技术平台通过更换不同测试模块来实现多种类别的测试，提高平台延展性。

例如国际半导体测试机龙头美国泰瑞达的模拟及数模混合测试平台ETS-364/ETS-600由Eagle Test System于2001年推出，目前仍在泰瑞达官网销售。

（编辑：云计算网_泰州站长网）

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