什么是半導(dǎo)體測(cè)試探針？半導(dǎo)體測(cè)試探針的需求來(lái)自哪里？

僅在上月，由財(cái)聯(lián)社報(bào)道的一則新聞，將本已翻涌的半導(dǎo)體市場(chǎng)，再掀出新的風(fēng)波：

有消息人士稱：顯示驅(qū)動(dòng)IC（DDI）庫(kù)存調(diào)整從2022年第一季度開始，PC周邊芯片的庫(kù)存調(diào)整甚至在2021年底就開始了；經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的DDI庫(kù)存修正后，IC設(shè)計(jì)公司開始下單探針卡來(lái)滿足需求。

針對(duì)上述新聞，我們首先需要了解的是：半導(dǎo)體測(cè)試探針的需求來(lái)自哪里？

需求量的大增，或許是因?yàn)槌休d著以Chiplet技術(shù)為首的先進(jìn)封裝市場(chǎng)占有率的提升。

圖片來(lái)自：Omdia

Chiplet將復(fù)雜芯片拆解成一組具有單獨(dú)功能的小芯片單元die(裸片)，通過(guò)die-to-die將模塊芯片和底層基礎(chǔ)芯片封裝組合在一起。相較于傳統(tǒng)SoC，Chiplet能有效提高芯片良率、集成度，降低芯片設(shè)計(jì)、制造成本，加速迭代速度。

正如英特爾公司中國(guó)區(qū)董事長(zhǎng)王銳在2022世界集成電路大會(huì)上表示的那樣：Chiplet技術(shù)是產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)效率進(jìn)一步優(yōu)化的必然選擇；且，據(jù)Omdia報(bào)告，2018年Chiplet市場(chǎng)規(guī)模為6.45億美元，預(yù)計(jì)到2024年會(huì)達(dá)到58億美元，2035年則超過(guò)570億美元，Chiplet的全球市場(chǎng)規(guī)模正在迎來(lái)快速增長(zhǎng)。

與此同時(shí)，Chiplet技術(shù)的火熱也意味著測(cè)試難度的加大，正如國(guó)泰君安分析指出的一樣：

圖片來(lái)自：Google

一方面：Chiplet將一顆大的SoC芯片拆分成多個(gè)芯粒，相較于測(cè)試完整芯片難度更大，為保證最后芯片的良率，需要保證每個(gè)Chiplet的die都有效，因此將會(huì)對(duì)每一個(gè)die進(jìn)行全檢，探針等測(cè)試設(shè)備的使用量將大幅增加。

另一方面：Interposer、TSV、EMIB等新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，提升了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，為保證良率，探針等測(cè)試設(shè)備的使用量亦將增加。隨著Chiplet規(guī)模擴(kuò)大，市場(chǎng)對(duì)探針需求量將進(jìn)一步擴(kuò)大。

基于以上評(píng)述，我們接下來(lái)需要了解一下：什么是半導(dǎo)體測(cè)試探針？

首先我們需要知道：測(cè)試探針則主要應(yīng)用在測(cè)試機(jī)和探針臺(tái)，在大部分半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備中均屬于關(guān)鍵耗材。

圖片來(lái)自：長(zhǎng)江證劵

眾所周知：半導(dǎo)體測(cè)試作為半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝、測(cè)試流程中的重要步驟，貫穿IC全產(chǎn)業(yè)鏈；其重要性不言而喻。

根據(jù)VLSI Research，半導(dǎo)體芯片測(cè)試探針系列產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模占半導(dǎo)體封測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模的比例約為10.47%。

其次，探針卡作為探針臺(tái)的關(guān)鍵部件；在晶圓測(cè)試時(shí)，被測(cè)對(duì)象安置于探針臺(tái)之上：

圖片來(lái)自：太平洋證劵

用探針卡上的探針與芯片上的焊墊或凸塊直接接觸，將測(cè)試機(jī)（Atomic Test Equipment, ATE）產(chǎn)生的信號(hào)施加于被測(cè)器件之上并將被測(cè)器件中的反饋信號(hào)傳輸回ATE，從而完成整個(gè)測(cè)試。

隨著制程工藝升級(jí)帶來(lái)的線寬和線距不斷縮小，探針卡亦朝著細(xì)微化的針距發(fā)展。探針卡按照演進(jìn)歷程可以分為懸臂式探針卡（Cantilever）、垂直式探針卡（Vertical）、 微彈簧式探針卡（Micro-spring）和微機(jī)電式探針卡（Micro Electromechanical System, MEMS）等。

目前市場(chǎng)上較為主流的探針卡為懸臂式和垂直式；其中，微彈簧式和微機(jī)電式探針卡是使用特殊探針頭的垂直式探針卡），其中懸臂式主要用于 LCD Driver、低端的 SoC 和電源芯片等的測(cè)試，由于其工藝及技術(shù)門檻相對(duì)較低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較為激烈，產(chǎn)品價(jià)值量已被壓得較低。而垂直式探針卡的平整度及精密度則相對(duì)更高，是目前高端 SoC 測(cè)試的主流選擇。

最后，我們細(xì)究其結(jié)構(gòu)，可知：探針一般由針頭、針尾、彈簧、外管四個(gè)基本部件經(jīng)精密儀器鉚壓預(yù)壓之后形成。

? 由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的體積較小，尤其是芯片產(chǎn)品的尺寸非常細(xì)微，探針的尺寸要求達(dá)到微米級(jí)別；是一種高端精密電子元器件，其制造技術(shù)含量高。 探針運(yùn)用于晶圓/芯片引腳或錫球與測(cè)試機(jī)之間的精密連接，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸以檢測(cè)產(chǎn)品的導(dǎo)通、電流、功能和老化情況等性能指標(biāo)。 不同用途的探針外觀有所不同，但探針內(nèi)部基本上都有精密的彈簧結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品表面一般鍍金，具有很強(qiáng)的防腐蝕性、電氣性能、穩(wěn)定性和耐久性。

與此同時(shí)，特別值得注意的是：隨著半導(dǎo)體集成電路日益廣泛的應(yīng)用，我國(guó)探針市場(chǎng)約占到全球五分之一；但，截止今天全球半導(dǎo)體探針主要以美日韓企業(yè)為主。

圖片來(lái)自：VLSI Research

根據(jù)VLSI Research預(yù)測(cè)：2025 年全球探針市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 27.41 億美元，國(guó)內(nèi)探針市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 32.83 億元人民幣，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)約占全球市場(chǎng)五分之一。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)主要生產(chǎn)的半導(dǎo)體測(cè)試探針，主要仍為較為低端探針；對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)而言，中高端探針和低端探針有著本質(zhì)不同。

國(guó)內(nèi)探針廠商處于探針市場(chǎng)的中低端領(lǐng)域，主要生產(chǎn)中低端基板測(cè)試探針、ICT（In Circuit Tester，自動(dòng)在線測(cè)試儀）測(cè)試探針、PCB測(cè)試探針等產(chǎn)品。

且，高端產(chǎn)品的探針產(chǎn)品，不止有著更多的功能性測(cè)試要求，其行業(yè)門檻也較為顯著。

在高端產(chǎn)品市場(chǎng)中，行業(yè)內(nèi)的企業(yè)通常主要專注于其擅長(zhǎng)的某一個(gè)或數(shù)個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的產(chǎn)品，且通常擁有自己的核心客戶，因此在各個(gè)細(xì)分行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)較為穩(wěn)定，各個(gè)細(xì)分行業(yè)內(nèi)有著較為明顯的行業(yè)門檻。

或許，時(shí)至今日：“關(guān)關(guān)難過(guò)，關(guān)關(guān)過(guò)。”已經(jīng)成為了中國(guó)半導(dǎo)體從業(yè)者的口頭禪；作為其中的關(guān)卡之一的我國(guó)探針行業(yè)，如何助力龐大的國(guó)產(chǎn)化替代需求；或?qū)⑿枰谝慌案矣诔泽π返娜恕睂?shí)現(xiàn)產(chǎn)品的落地及使用，方為關(guān)鍵......

編輯：黃飛

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