你真的懂IC測試嗎？

從IDM到垂直分工，IC產(chǎn)業(yè)專業(yè)化分工催生獨(dú)立測試廠商出現(xiàn)。集成電路產(chǎn)業(yè)從上世紀(jì)60年代開始逐漸興起，早期企業(yè)都是IDM運(yùn)營模式（垂直整合），這種模式涵蓋設(shè)計、制造、封測等整個芯片生產(chǎn)流程，這類企業(yè)一般具有規(guī)模龐大、技術(shù)全面、積累深厚的特點(diǎn)，如Intel、三星等。隨著技術(shù)升級的成本越來越高以及對IC產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率的要求提升，促使整個產(chǎn)業(yè)逐漸向垂直分工模式發(fā)展。

1987年，臺積電創(chuàng)立，將IC制造從IC產(chǎn)業(yè)中剝離出來，而后逐漸發(fā)展為設(shè)計、制造、封裝、測試分離的產(chǎn)業(yè)鏈模式。這種垂直分工的模式首先大大提升了整個產(chǎn)業(yè)的運(yùn)作效率；其次，將相對輕資產(chǎn)的設(shè)計和重資產(chǎn)的制造及封測分離有利于各個環(huán)節(jié)集中研發(fā)投入，加速技術(shù)發(fā)展，也降低了企業(yè)的準(zhǔn)入門檻和運(yùn)營成本；再者，各環(huán)節(jié)交由不同廠商進(jìn)行，增強(qiáng)企業(yè)的專業(yè)性和生產(chǎn)流程的準(zhǔn)確性。此外，專業(yè)測試從封測中分離既可以減少重復(fù)產(chǎn)能投資，又可以穩(wěn)定地為中小設(shè)計廠商提供專業(yè)化測試服務(wù)，以規(guī)模效應(yīng)降低產(chǎn)品的測試費(fèi)用，縮減產(chǎn)業(yè)成本。

集成電路測試卡位產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，貫穿設(shè)計、制造、封裝以及應(yīng)用的全過程。從整個制造流程上來看，集成電路測試具體包括設(shè)計階段的設(shè)計驗(yàn)證、晶圓制造階段的過程工藝檢測、封裝前的晶圓測試以及封裝后的成品測試，貫穿設(shè)計、制造、封裝以及應(yīng)用的全過程，在保證芯片性能、提高產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)效率方面具有重要作用。

設(shè)計驗(yàn)證，又稱實(shí)驗(yàn)室測試或特性測試，是在芯片進(jìn)入量產(chǎn)之前驗(yàn)證設(shè)計是否正確，需要進(jìn)行功能測試和物理驗(yàn)證。

過程工藝檢測，即晶圓制造過程中的測試，需要對缺陷、膜厚、線寬、關(guān)鍵尺寸等進(jìn)行檢測，屬前道測試。

晶圓測試（Chip Probing，又稱中測），是通過對代工完成后的晶圓進(jìn)行測試，目的是在劃片封裝前把壞的祼片（die）挑出來，以減少封裝和芯片成品測試成本，同時統(tǒng)計出晶圓上的管芯合格率、不合格管芯的確切位置和各類形式的合格率等，能直接反應(yīng)晶圓制造良率、檢驗(yàn)晶圓制造能力。

芯片成品測試（Final Test，也稱終測），集成電路后道工序的劃片、鍵合、封裝及老化過程中都會損壞部分電路，所以在封裝、老化以后要按照測試規(guī)范對電路成品進(jìn)行全面的電路性能檢測，目的是挑選出合格的成品，根據(jù)器件性能的參數(shù)指標(biāo)分級，同時記錄各級的器件數(shù)和各種參數(shù)的統(tǒng)計分布情況；根據(jù)這些數(shù)據(jù)和信息，質(zhì)量管理部門監(jiān)督產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)管理部門控制電路的生產(chǎn)。

IC測試是確保產(chǎn)品良率和成本控制的重要環(huán)節(jié)，在IC生產(chǎn)過程中起著舉足輕重的作用。IC測試是集成電路生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，測試的主要目的是保證芯片在惡劣環(huán)境下能完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計規(guī)格書所規(guī)定的功能及性能指標(biāo)，每一道測試都會產(chǎn)生一系列的測試數(shù)據(jù)，由于測試程序通常是由一系列測試項(xiàng)目組成的，從各個方面對芯片進(jìn)行充分檢測，不僅可以判斷芯片性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是否可以進(jìn)入市場，而且能夠從測試結(jié)果的詳細(xì)數(shù)據(jù)中充分、定量地反映出每顆芯片從結(jié)構(gòu)、功能到電氣特性的各種指標(biāo)。因此，對集成電路進(jìn)行測試可有效提高芯片的成品率以及生產(chǎn)效率。

設(shè)計驗(yàn)證和過程工藝控制測試難以獨(dú)立分工，晶圓測試和芯片成品測試環(huán)節(jié)是專業(yè)測試公司主要業(yè)務(wù)形態(tài)。設(shè)計驗(yàn)證部分由于涉及到信息保密以及市場需求不高的問題，難以外包，而過程工藝控制測試則對潔凈程度和生產(chǎn)過程中穩(wěn)定性上的高要求，因此也難以獨(dú)立分工。晶圓測試和芯片成品測試分屬中道和后道測試部分，其信息保密及生產(chǎn)環(huán)境控制要求相對均不是太高，再加上第三方測試廠商的獨(dú)立性和專業(yè)性，可保證測試結(jié)果的有效性并能及時向上游反饋，提升芯片生產(chǎn)效率，因此，目前多數(shù)設(shè)計及代工廠商將晶圓測試和芯片成品測試外包給第三方專業(yè)測試廠商。

上游景氣、分工細(xì)化、自主可控需求驅(qū)動行業(yè)迅速成長，國內(nèi)IC專業(yè)測試潛在市場空間至2020年可達(dá)234億元

1.上游景氣、分工細(xì)化、測試自主可控需求驅(qū)動行業(yè)高速發(fā)展，國內(nèi)IC專業(yè)測試領(lǐng)域存在確定性機(jī)會

上游設(shè)計和晶圓制造景氣上行，以華為海思（Fabless）、中芯國際（Foundry）等為代表的IC設(shè)計和制造企業(yè)逐漸崛起，對第三方測試的需求增加，將帶動國內(nèi)第三方專業(yè)測試快速發(fā)展。

由IC測試在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置和服務(wù)對象可以看出，專業(yè)測試的需求來源于上游的IC設(shè)計和制造，因此其發(fā)展直接受上游景氣度的影響。近年來國內(nèi)整個IC產(chǎn)業(yè)均發(fā)展迅速，2005~2014年大陸IC設(shè)計、制造、封測環(huán)節(jié)的復(fù)合增速分別為24%、12%、14%。其中IC設(shè)計領(lǐng)域增長最快，每年增速保持著20%以上，2019年國內(nèi)IC設(shè)計營收達(dá)3064億元，在IC產(chǎn)業(yè)鏈中占比最高，漲幅達(dá)26%。此外，國內(nèi)IC設(shè)計行業(yè)企業(yè)數(shù)目增加迅速，特別是在2016年，IC設(shè)計公司較2015年增加了600多家，達(dá)到1362家，2019年增至1780家。

在IC制造方面，國內(nèi)重點(diǎn)投資建設(shè)了大量晶圓廠，并進(jìn)行了產(chǎn)線擴(kuò)充。2017-2020年中國大陸新投產(chǎn)晶圓廠數(shù)量（12座）占全球的41.94%，全球產(chǎn)能占比也逐漸提升，2015年國內(nèi)晶圓廠產(chǎn)能僅占全球的10%左右，2020年有望達(dá)到18%，而到2025年則將達(dá)到22%以上，復(fù)合增速在10%以上。

規(guī)?；杀緝?yōu)勢明顯，測試專業(yè)化是大勢所趨。IC產(chǎn)業(yè)繼續(xù)高度細(xì)化分工，芯片測試走向?qū)I(yè)化也必定是大勢所趨。首先，IC制程演進(jìn)和工藝日趨復(fù)雜化，制程過程中的參數(shù)控制和缺陷檢測等要求越來越高，IC測試專業(yè)化的需求提升；其次，芯片設(shè)計趨向于多樣化和定制化，對應(yīng)的測試方案也多樣化，對測試的人才和經(jīng)驗(yàn)要求提升，則測試外包有利于降低中小企業(yè)的負(fù)擔(dān)，增加效率。此外，專業(yè)測試在成本上具有一定優(yōu)勢。目前測試設(shè)備以進(jìn)口為主，單機(jī)價值高達(dá)30萬美元到100萬美元不等，重資產(chǎn)行業(yè)特征明顯，資本投入巨大，第三方測試公司專業(yè)化和規(guī)?；瘍?yōu)勢明顯，測試產(chǎn)品多元化加速測試方案迭代，源源不斷的訂單保證產(chǎn)能利用率。因此，除Fabless企業(yè)外，原有IDM、晶圓制造、封裝廠出于成本的考慮傾向于將測試部分交由第三方測試企業(yè)。

國內(nèi)IC設(shè)計公司出于對接成本和國內(nèi)對代工及封裝、測試環(huán)節(jié)的自主可控考慮更傾向于選擇大陸測試廠商。國內(nèi)IC設(shè)計企業(yè)在與境外測試廠商包括代工廠商對接過程中存在著運(yùn)輸和溝通對接成本高的問題，同時，基于國內(nèi)對于晶圓代工及封裝、測試環(huán)節(jié)的自主可控考慮，在國內(nèi)能提供專業(yè)IC測試服務(wù)的情況下，設(shè)計廠商更傾向于選擇大陸測試廠商。

2.國內(nèi)IC專業(yè)測試潛在市場規(guī)模至2020年可達(dá)234億元

國內(nèi)專業(yè)測試企業(yè)將受益于IC測試增量市場、測試自主化及專業(yè)化。國內(nèi)專業(yè)測試未來的市場空間取決于三個方面：上游IC設(shè)計和晶圓代工產(chǎn)能擴(kuò)張帶來的增量市場；國內(nèi)測試逐漸成熟后替代境外測試廠商；國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工明細(xì)后更多設(shè)計、制造、封裝廠選擇第三方測試。

國內(nèi)2019年IC專業(yè)測試潛在市場規(guī)模約為184億元，至2020年可達(dá)234億元。IC專業(yè)測試與IC設(shè)計企業(yè)息息相關(guān)，根據(jù)臺灣工研院的統(tǒng)計，IC專業(yè)測試成本約占到IC設(shè)計營收的6-8%，據(jù)此推算，國內(nèi)2019年IC專業(yè)測試的潛在市場規(guī)模在184億元左右，至2020年將有望達(dá)到234億元，年復(fù)合增速達(dá)24%。

國內(nèi)專業(yè)測試處于初級趕超階段，率先實(shí)現(xiàn)突破的公司先發(fā)優(yōu)勢明顯

1.整體封測格局穩(wěn)定，獨(dú)立專業(yè)測試市占率超過50%

整體封測市場呈現(xiàn)臺灣、大陸、美國三足鼎立局面，大陸封測產(chǎn)值達(dá)1890億元。整體封測市場方面，目前臺灣、大陸、美國呈現(xiàn)三足鼎立格局，臺灣連續(xù)多年封測市場占全球接近一半，穩(wěn)居第一；國內(nèi)封測產(chǎn)業(yè)經(jīng)過資本并購整合之后，進(jìn)入全球封測第一梯隊，市場份額穩(wěn)居前三，2017年產(chǎn)值達(dá)1890億元，長電科技、天水華天及通富微電進(jìn)入全球前十；美國安靠占據(jù)全球14.98%的市場份額。

獨(dú)立專業(yè)測試市占率逐年提升。IC測試貫穿芯片制造的全流程，對保證芯片的性能和穩(wěn)定性意義重大，測試獨(dú)立化不僅有助于其專業(yè)性的提升，更可將芯片設(shè)計、制造中的存在問題及時分析反饋，減少產(chǎn)能浪費(fèi)，有效降低生產(chǎn)成本并提升效率。因此獨(dú)立專業(yè)測試占全球IC測試的比重逐年提升，預(yù)計2020年將達(dá)到55.4%。

2.臺灣專業(yè)測試占據(jù)70%全球市場份額，國內(nèi)專業(yè)測試處于初級趕超階段

臺灣占據(jù)全球?qū)I(yè)測試70%的市場份額，處于絕對領(lǐng)先地位。臺灣地區(qū)作為代工模式的優(yōu)勢區(qū)域，擁有超過30家專業(yè)委外測試企業(yè)，無論是數(shù)量、質(zhì)量還是規(guī)模上都具有絕對領(lǐng)先地位。根據(jù)臺灣工研院IEK統(tǒng)計，2017年臺灣IC測試產(chǎn)值為319.6億元（47億美元），全球市占率約為70%。其中，晶兆成（力成科技子公司）于2018年超越臺灣的多年測試龍頭企業(yè)京元電子，一躍成為全球?qū)I(yè)委派檢測的龍頭企業(yè)，2018年營收達(dá)到51.8億元人民幣。

在以測試為主業(yè)的封測廠中，臺灣的京元電子目前是全球?qū)I(yè)委外檢測的龍頭企業(yè)（晶兆成主業(yè)為封裝業(yè)務(wù)），2018年營收達(dá)到42.09億元人民幣，凈利潤為3.63億元，市值為90.16億元，位于全球前十大封測廠中的第九位。

國內(nèi)專業(yè)測試領(lǐng)域仍處于初級趕超階段，中小測試公司迅速發(fā)展。目前國內(nèi)IC專業(yè)測試仍處于中早期發(fā)展階段，數(shù)十家中小測試公司伴隨上游設(shè)計、制造環(huán)節(jié)興起迅速發(fā)展。但與臺灣京元電子等成熟企業(yè)相比，國內(nèi)IC測試公司在規(guī)模、技術(shù)上仍有很大的差距。

獨(dú)立運(yùn)作、市場導(dǎo)向的IC測試公司增速超越行業(yè)平均水平。目前國內(nèi)IC專業(yè)測試企業(yè)主要有兩類。一類是具有國企背景的IC測試公司，例如華嶺股份、確安科技、華潤賽美科微的大股東分別為復(fù)旦微電子、華大電子、華潤電子。這類國企背景的IC測試廠商的定位介于內(nèi)部測試部門和市場化測試服務(wù)商之間，大股東同時也是大客戶，擁有資源優(yōu)勢的同時也存在擴(kuò)張動力不足、市場化能力不強(qiáng)的問題，目前規(guī)模增速較為緩慢。另一類是以利揚(yáng)芯片、威伏半導(dǎo)體、上海偉測半導(dǎo)體為代表的市場化專業(yè)測試廠商，這類企業(yè)直接服務(wù)于國內(nèi)IC設(shè)計企業(yè)，具有較強(qiáng)的市場開拓能力，最近幾年發(fā)展迅速。

3.技術(shù)、規(guī)模領(lǐng)先的企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢明顯

目前國內(nèi)專業(yè)測試產(chǎn)能嚴(yán)重不足，大部分測試廠商定位中低端市場，不具備開發(fā)測試方案和程序的能力。率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能擴(kuò)張、建立技術(shù)優(yōu)勢的廠商先發(fā)優(yōu)勢明顯，有望通過規(guī)模和技術(shù)壁壘迅速甩開與競爭者的差距。

首先，芯片測試作為Fabless模式下生產(chǎn)外包環(huán)節(jié)的一部分，制造業(yè)屬性很強(qiáng)，產(chǎn)能完全依賴于設(shè)備采購（資本投入），和傳統(tǒng)制造業(yè)一樣也會經(jīng)歷產(chǎn)能爬坡和工藝優(yōu)化的過程，伴隨規(guī)模而來的是經(jīng)驗(yàn)積累以及工藝領(lǐng)先的優(yōu)勢。其次，規(guī)模也決定下游客戶結(jié)構(gòu)，大的設(shè)計廠商只會和有一定規(guī)模的測試廠商合作，規(guī)模上不去就很難承接大的訂單，客戶結(jié)構(gòu)難以優(yōu)化。因此，技術(shù)和規(guī)模領(lǐng)先的企業(yè)將走上技術(shù)領(lǐng)先-客戶開拓-融資擴(kuò)產(chǎn)-產(chǎn)能爬坡-工藝優(yōu)化-技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢擴(kuò)大的良性循環(huán)，并將逐步拉開與競爭者的差距。

技術(shù)研發(fā)水平、市場化程度和資本運(yùn)作能力構(gòu)成IC專業(yè)測試企業(yè)核心競爭力

1.獨(dú)立測試方案開發(fā)能力、豐富的測試經(jīng)驗(yàn)構(gòu)成技術(shù)壁壘

IC測試程序繁瑣，要求很高。晶圓測試和成品測試本質(zhì)上都是集成電路的電學(xué)性能測試，包括芯片的電特性、電學(xué)參數(shù)和電路功能，其中功能是器件的行為（能力），特性是器件行為的表現(xiàn)，而特性參數(shù)是器件的主要特征。因此，電性能測試就是對集成電路的電特性、電參數(shù)和功能在不同條件下進(jìn)行的檢驗(yàn)。此外，在IC測試的過程中還會相應(yīng)地采取一系列測試規(guī)范以提高集成電路設(shè)計、工藝控制和使用水平，具體包括特性規(guī)范、生產(chǎn)規(guī)范、用戶規(guī)范和壽命終結(jié)規(guī)范，分別對應(yīng)芯片工作條件的容許限度和電路性能達(dá)標(biāo)的評價、生產(chǎn)過程中的在線測試、用戶驗(yàn)收測試、可靠性評估。

技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)在測試程序和測試方案開發(fā)。晶圓測試階段的測試程序即為制程管控程序，將開發(fā)完成的管控程序錄入機(jī)臺對晶圓進(jìn)行測試，成品測試階段的測試程序是基于芯片功能測試而開發(fā)的，通常是對芯片進(jìn)行程序燒錄后作功能測試。測試方案開發(fā)，是基于不同的測試類型、芯片種類等對測試機(jī)臺的搭配，以達(dá)到測試效率的提升，如晶圓測試是將探針臺與測試機(jī)搭配，能夠?qū)崿F(xiàn)并優(yōu)化對不同尺寸及制程工藝的晶圓進(jìn)行測試，而成品測試則是將分選機(jī)與測試機(jī)進(jìn)行搭配。

IC測試需要大量經(jīng)驗(yàn)積累。測試企業(yè)依賴人才和經(jīng)驗(yàn)，需要不斷研發(fā)以適應(yīng)新制程、新工藝需求。研發(fā)方面，IC測試隨芯片產(chǎn)品多樣化和摩爾定律發(fā)展不斷更新?lián)Q代，測試企業(yè)需要不斷研發(fā)、引入和調(diào)試新的測試平臺以適應(yīng)新產(chǎn)品、新工藝、新制程的測試需求；人才方面，IC測試貫穿芯片生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，測試工程師不僅要具備測試方案開發(fā)、設(shè)備調(diào)試等測試相關(guān)能力，還要兼?zhèn)湫酒O(shè)計、制造等領(lǐng)域的知識和經(jīng)驗(yàn)，我國目前集成電路人才斷檔明顯，測試工程師培養(yǎng)薄弱，具有市場化經(jīng)驗(yàn)的人才更是稀少；經(jīng)驗(yàn)方面，IC測試和傳統(tǒng)制造業(yè)一樣需要經(jīng)歷產(chǎn)能爬坡和工藝優(yōu)化的過程，需要具備不同客戶、不同產(chǎn)品的測試經(jīng)驗(yàn)。

2.市場化和資本運(yùn)作能力強(qiáng)的專業(yè)測試企業(yè)可實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)張

IC測試與上游客戶緊密結(jié)合，測試方案開發(fā)和工藝流程優(yōu)化能力來自于大量客戶帶來的不同類型芯片測試經(jīng)驗(yàn)。IC測試和上游設(shè)計、晶圓加工緊密結(jié)合，需要同客戶進(jìn)行長時間的共同開發(fā)和磨合，結(jié)合客戶反饋才能不斷優(yōu)化測試方案和工藝流程，與此同時長時間合作也會形成較高的壁壘。此外，大量客戶帶來的不同芯片測試經(jīng)驗(yàn)是提升測試方案開發(fā)能力和優(yōu)化工藝流程的基礎(chǔ)。

IC測試要求具備較強(qiáng)的資本運(yùn)作能力。IC測試對資本投入的要求高，目前國內(nèi)發(fā)展階段決定了規(guī)模是發(fā)展的前提，因此與技術(shù)和市場實(shí)力相匹配的融資能力是企業(yè)發(fā)展壯大的支撐。

綜上所述，可從技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、市場化程度和資本運(yùn)作能力三個方面對IC專業(yè)測試企業(yè)進(jìn)行評價，我們認(rèn)為具備市場開拓能力、獨(dú)立測試方案開發(fā)技術(shù)能力、資本運(yùn)作能力的IC設(shè)計公司更具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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