1 测试设备：半导体后道封装关键环节
1.1 半导体测试设备简介
半导体测试设备是用于测试半导体器件的专用设备。在半导体生产过程中，需 要对半导体芯片、集成电路、晶体管等进行严格的测试，确保其质量和性能符合规 定标准。半导体测试设备通过各种测试方法来评估和验证半导体器件的电性能、尺 寸、稳定性等参数。半导体测试设备在半导体生产过程中起到了至关重要的作用， 可以确保产品的质量和性能符合要求，提高产品的可靠性和稳定性，同时也为故障 分析和维修提供了有效的手段。 半导体检测设备包括前道量测设备（又称半导体量测设备）以及后道测试设备 （又称半导体测试设备）。其中，前道量检测包括量测类和缺陷检测类，主要用于 晶圆加工环节，将对特定测试结构的测量结果作为晶圆是否可以正常出货的卡控 标准，属于物理性测试；半导体后道测试分为封装前晶圆测试和封装后成品测试， 使用设备包括分选机、测试机、探针台，目的是检查芯片的性能是否符合要求，属 于电性能检测。同时，在芯片设计阶段，还可以通过第三方检测进行验证测试以及 测试机、探针台和分选机进行有效性验证。
根据 SEMI 数据，2022 年全球半导体设备市场规模为 1074 亿美元，其中， 晶圆制造设备、测试设备以及封装设备分别为 941 亿美元、75.2 亿美元以及 57.8 亿美元。据 SEMI 数据，2020 年，集成电路测试设备中测试机、分选机和探针台 的占比分别为 63.1%、17.4%和 15.2%，测试机为测试设备第一大细分领域。
在工作方式上，测试机是检测芯片功能和性能的专用设备，测试机对芯片施加 输入信号，采集被检测芯片的输出信号与预期值进行比较，判断芯片在不同工作条 件下功能和性能的有效性。分选机和探针台是将芯片的引脚与测试机的功能模块 连接起来并实现批量自动化测试的专用设备。 因此在晶圆制造阶段的晶圆检测环节需要用到测试机和探针台，封装测试阶 段的成品测试环节需要用到测试机和分选机。
1.2 测试系统种类繁多，深度绑定终端设计用户
测试系统类型主要按下游测试的芯片/器件种类区分的，下游被测芯片/器件 种类很多，每种芯片都有不同的测试项目，测不同的参数，以确保其质量和性能。 常见的测试系统分类包括分立器件测试系统、功率半导体器件测试系统、模拟及数 模混合芯片测试系统、数字及 SOC 芯片测试系统以及存储类芯片测试系统。
分立器件测试系统主要用于测试小信号器件，如二极管、三极管等。它需要进 行电学性能测试，包括耐压、电流和电压的测试，以及短路性能等。 功率半导体器件测试系统适用于测试功率二极管、功率三极管、功率 MOSFET、 IGBT 等。它需要进行电学性能测试，包括电流和电压的测试，以及热阻、开关时 间等特性的测试。 模拟及数模混合芯片测试系统主要用于测试电源管理芯片、功率放大器、数据 转换器芯片等。它需要进行电学性能测试和功能测试，包括最大/最小电流电压测 试、频率测试、动态参数测试等。 数字及 SOC 芯片测试系统适用于测试 CPU、GPU、ASIC、MCU 等。它需要 支持高速测试、大向量深度和多种协议测试，以满足复杂的硬件和软件系统要求。
存储类芯片测试系统专用于测试 DRAM、NAND、Flash 等存储器件。它需 要具备高速、大向量深度和大量测试通道，以应对存储器件数量庞大的测试需求。 这些测试系统根据被测器件/芯片类型和测试项目的特点，定制了不同的测试 功能和性能要求，以确保器件/芯片的质量和性能满足市场和客户的需求。 尽管测试设备的直接客户多为封测厂商和晶圆制造厂商，但终端用户为芯片 设计公司。由于被测芯片在功能上有较大的差异性，诸多测试设备企业在芯片设计 阶段就已与设计企业针对芯片的测试功能、参数要求以及测试程序进行深入的交 流，因此作为终端用户的芯片设计公司亦在封测厂商的测试设备选择上拥有一定 的话语权。与终端设计公司的深度绑定与合作是测试设备行业重要的竞争壁垒。
1.3 封装技术演进带来测试需求增长
摩尔定律的发展已经陷入瓶颈，集成电路制程进入后摩尔时代。随着制程进展 的放缓，先进封装技术成为提升芯片性能的关键。先进封装技术可以通过采用更先 进的封装结构和材料，实现更高的集成度、更快的数据传输速率和更好的散热性能。 例如，3D 封装、系统级封装等先进封装技术可以提高器件的性能和功能，并实现 更高的芯片密度、更低的功耗和更好的可靠性。在摩尔定律面临瓶颈的情况下，通 过先进封装技术可以继续提升芯片性能，满足市场对更高性能和更小尺寸的需求。 据 Yole 数据统计，2022 年全球封装市场规模约达 151 亿美元，其中，先进 封装全球市场占比约 47%，预计到 2028 年全球封装市场将达 318 亿美元，其中， 先进封装占比将达 77%，先进封装市场规模在 2022-2028 年实现 13%的年均复 合增速。
先进封装技术的演进，将推动半导体测试需求增长，主要体现在如下方面： 1）先进封装的复杂性增加，如 3D 封装和系统级封装的应用，使得测试变得 更加困难和复杂，需要更先进的测试设备来满足需求。 2）高速通信和高频测试需求的增加，需要测试设备具备更高的频率范围和更 快的数据处理能力。 3）先进封装技术的应用也带来了温度和环境测试的挑战，测试设备需要提供 温度控制和环境模拟功能以满足不同工作条件下的可靠性测试。 4）对半导体器件可靠性和寿命的要求越来越高，测试设备需要进行长时间的 可靠性测试，评估器件在不同环境和工作条件下的稳定性和寿命。 综上所述，先进封装技术的演进推动了半导体测试需求的增长，测试设备需要 不断创新和改进，以满足复杂封装结构、高速通信、温度环境等多样化的测试需求， 提高测试效率和可靠性。
而伴随算力芯片需求兴起，包括 Chiplet 在内的多芯片、3D 封装技术和先进 封装的结合使用，进一步拉动半导体测试需求。Chiplet 技术是将一类满足特定功 能的 die（裸片），通 die-to-die 内部互联技术将多个模块芯片与底层基础芯片封 装在一起，形成一个系统芯片。其与主流的系统级封装不同点在于，组成 Chiplet 的各 die 之间是相对独立的，整合过程更为复杂。因此，为节省测试成本、提高测 试效率以及保证芯片良率，Chiplet 芯片在晶圆（CP）测试阶段以及终测（FT）测 试阶段会增加测试机需求。
2 伴随国产封测及设计公司共同成长
2.1 短期成长动力：本土半导体制造资本支出增长
半导体测试设备企业下游客户主要为晶圆制造厂商、封装测试厂商以及芯片 设计公司，下游行业的资本开支景气度直接影响半导体测试设备的市场规模。从下 游需求来看，国内半导体制造厂商资本支出的提升如晶圆厂扩产以及封测厂产能 扩张将持续带动半导体测试设备市场的高速增长。据 IC Insights 数据，2022 年 全球半导体资本开支 181.7 亿美元，同比增长 19%。而我们将分晶圆厂、封测厂、 设计公司三个方面讨论国内下游的资本开支趋势。
晶圆厂端，尽管全球资本支出面临行业周期性波动，但中国大陆地区因存量产 能仍不满足本土需求，大陆晶圆厂仍处于积极扩产中。根据 IC Insight 数据，2021 年中国大陆地区晶圆产能仅占全球 16%，少于韩国和中国台湾。
封测厂端，大陆封测厂商规模逐年增长，全球份额持续提升。据芯思想研究院 数据，2022 年全球委外封测行业整体营收达到 3154 亿元，较 2021 年增长 9.82%。 其中，前十大委外封测公司中，中国大陆有四家（长电科技 JCET、通富微电 TFMC、 华天科技 HUATIAN、智路封测），市占率为 24.54%，较 2021 年 23.53%增加 1.01 个百分点。同时，通富微电 2022 年营收超过 200 亿元，较 2021 年增长 30%， 份额超过力成科技成为全球第四大委外封测公司，我们认为本土封测厂商份额持 续提升将是长期趋势，亦将为上游测试设备带来需求增量。
设计公司方面，诸多国内 Fabless 厂商自建封测线亦将带来设备需求。出于 增强技术和测试工艺的协同效应等原因的考虑，头部模拟厂商逐步开始自建封测 中心，包括艾为电子、圣邦微电子、思瑞浦、中瓷电子等诸多模拟厂商均进行了封 测产能的投资。
2.2 长期成长动力：本土 IC 设计公司壮大
长期来看，测试设备行业受益于下游本土 IC 设计公司的壮大和份额提升带来 的需求增量。目前中国大陆的芯片设计公司全球份额仍处于较低水平，并不满足大 陆市场的需求。如前文所述，测试机公司通常与终端芯片设计公司有较强的绑定合 作关系，国产测试设备有望伴随国内芯片设计龙头共同成长。 需求端，据全球半导体行业协会（SIA）数据，2021 年，中国大陆为全球最 大的芯片消费市场，约占全球芯片市场的 35%，全球芯片市场 5559 亿美元，中 国 1925 亿美元。而另一方面，供给侧国产芯片设计公司份额仍旧较低。据 IC Insights 数据，2021 年美国芯片设计公司占据了全球 IC 市场总额的 54%，其次 是韩国公司，占据 22%的份额，中国台湾占 9％，而欧洲和日本供应商的份额为 6％，中国大陆占比仅 4%。35%的需求份额和 4%的供给份额之间有相当可观的 供需缺口。
近年来，国内 IC 设计公司在快速成长，对半导体测试设备的需求将越来越大， 国内 IC 设计公司的崛起将为国产测试设备厂商的发展带来机会。由于芯片设计公 司对于测试设备的设计验证以及选择具有较强话语权，随着我国芯片设计企业逐 步切入中高端的复杂芯片领域，将持续拉动我国半导体测试设备厂商向高端领域 推进。 设计企业作为晶圆厂和封测厂的上游，虽然对测试设备的需求量小于晶圆厂 和封测厂，但其作为订单放大器可以驱动下游厂商采购。在 Fabless 模式中，芯片 设计企业会先与测试设备厂商进行合作开发满足其个性化要求的测试程序，待该 设备量产后，晶圆厂和封测厂为保证更好符合芯片设计企业的精度要求，该设备也 会成为晶圆厂和封测厂的首选设备。当测试设备企业、芯片设计企业、晶圆厂和封 测厂形成商业生态闭环后，通过上下游互相影响其测试设备的选择，使得测试设备 企业形成较强的客户黏性。
3 海外巨头主导市场，国产替代正当时
在半导体制造过程中，测试机、分选机和探针台需要相互配合，完成对芯片的 全面测试和分类。在 CP 测试环节，探针台起传送晶圆等辅助作用，CP 测试机执 行测试；在 FT 测试环节，分选机起传送芯片等辅助作用，FT 测试机执行测试。
3.1 测试机：品类繁多，海外双巨头垄断
3.1.1 测试机简介
半导体测试机又称半导体自动化测试机，与半导体自动化测试系统同义。以往 将 Tester 翻译为测试机，但现在越来越多的企业将该等产品称之为 ATEsystem， 测试系统的说法开始流行，整体上无论是被称为 Tester 还是 ATEsystem，皆为软 硬件一体。 测试机是检测芯片功能和性能的专用设备，测试机对芯片施加输入信号，采集 被检测芯片的输出信号与预期值进行比较，判断芯片在不同工作条件下功能和性 能的有效性。测试机测试半导体器件的电路功能、电性能参数，具体涵盖直流参数 （电压、电流）、交流参数（时间、占空比、总谐波失真、频率等）、功能测试等。 测试机用于检测芯片功能和性能，技术壁垒高，尤其是客户对于集成电路测试在测 试功能模块、测试精度、响应速度、应用程序定制化、平台可延展性以及测试数据 的存储、采集和分析等方面提出愈来愈高的要求。
测试机在最初的芯片设计验证环节以及正式量产环节均有使用。在设计验证 环节，需要验证样品功能和性能的有效性；在正式量产后的晶圆检测环节和成品测 试环节，测试机对芯片施加输入信号、采集输出信号，判断芯片在不同工作条件下 功能和性能的有效性。
由于越来越多的模拟、数字、高精度、高性能甚至更高功率的功能通过先进的 芯片设计和加工工艺或封装工艺集成在一块芯片或模块上，测试机行业面临的测 试任务日益复杂，测试机的测试能力和配置需求都在提高。随着集成电路管脚数增 多、测试时间增长，测试机企业越来越多地采用多工位并测的方案来降低测试时间， 推出测试覆盖面更广、资源更多的测试设备，不断提高测试系统的可靠性和稳定性， 以降低客户平均到每颗器件的测试成本。测试厂商的不断优化改良提升了测试机 的适用性与测试覆盖度，使得测试机在测试环节中愈发重要。
3.1.2 测试机市场规模
测试机的全球市场规模尚无准确数据，但据前文所述，2022 年全球测试设备 （测试机、分选机、探针台）总市场规模 75.2 亿美元，参考前文 2020 年，测试 机在测试设备市场总规模中占比为 63.1%，因此我们参考该统计口径，估算 2022 年全球测试机市场规模约为 48 亿美元。 从结构上看，据 SEMI 2018 年统计数据，测试机市场占比较大的种类分别为 存储测试机（43.8%），SOC 测试机（23.5%），数字测试机（12.7%），模拟测试 机（12%）。考虑到半导体下游市场结构相对稳定，我们认为该数据如今仍有参考 价值。
3.1.3 测试机竞争格局
测试机市场受泰瑞达、爱德万双龙头垄断，国内市场有较大的国产化替代空间。 据华经产业研究数据，2021 年爱德万、泰瑞达合计占据了超过 80%的全球市场份 额，国内厂商华峰测控仅占比 3%；在中国测试机市场中，泰瑞达和爱德万分别占 据 39%以及 37%的市场份额，国内厂商华峰测控和长川科技分别占比 8%和 5%。
在模拟及数模混合集成电路测试系统领域，进口替代的进展相对较快，国产化 程度相对较高，华峰测控、长川科技、联动科技在业内具备较大规模和较好品牌知 名度，占据国产设备的绝大多数市场份额，并已成功进入国内封测龙头企业供应链 体系，与泰瑞达等国外企业的同类产品展开竞争。
3.2 分选机：竞争格局相对分散，国产化初步突破实现
3.2.1 分选机简介
分选机是在 FT 测试中对成品芯片进行分级筛选的设备，通过将芯片的引脚与 测试机的功能模块连接起来，测试机共同实现批量自动化测试。测试前，分选机将 被测芯片逐个自动传送至测试工位。测试后，分选机根据测试结构对被测芯片进行 标记、分选、收料或编带。
半导体分选机分为重力式、平移式、转塔式三种类型。重力式结构简单，适合 体积较大、测试时间一般的传统类型封装形式；平移式采用机械臂运输芯片，适合 几乎所有类型的封装，在测试时间较长或先进封装情况下优势明显；转塔式适合体 积小、重量小、测试时间短的芯片，测试速度最快。
在技术壁垒方面，分选机对产品的精度、运行稳定性、生产能力和适应性，以 及可实现的外部测试环境都有一定的要求。
3.2.2 分选机市场规模
据华经产业研究院数据，2021 年分选机全球市场规模达 13.62 亿美元。从结 构上看，平移式分选机市场占比 55%，转塔式占比 40%，重力式因价格较低、封装类型限制较多实际应用占在 5%左右。
3.2.3 分选机竞争格局
分选机市场竞争格局较为分散，国产分选机仍具有稀缺性。据华经产业研究院 数据统计，2021 年，科休、Xcerra、爱德万、台湾鸿劲、长川科技分别占据 21%、 16%、12%、8%以及 2%的市场份额，其中，来自中国大陆的企业仅长川科技一 家。国内本土分选机主要厂商除长川科技外，还包括金海通（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。
中国分选机技术在不断进步，有望迎来进一步成长。大批量自动化作业要求测 试分选设备能够高速且稳定地运行，对 UPH 和 Jamrate 的要求较高。如金海通 Exceed8016H 分选机的 UPH（单位小时产出 13500 颗）、Jamrate（故障停机率＜1/10000）、封装尺寸（最小 2×2mm）可并行测试最大工位等指标达到同类产 品的国际先进水平。但是目前中高端分选机仍然由海外品牌主导。
3.3 探测台：日本厂商主导，本土厂商快速成长
3.3.1 探针台简介
探针台是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。与测试机搭配用于晶圆检测（CP 测试）环 节，对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试。测试前，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。测试后，探针台据此对芯片进行打点标记，形成晶圆的 Map 图。
除了常见的晶圆探针台，还有一类晶粒探针台，常用于光电器件领域。其测试 对象为经过划片但还未封装的裸晶粒。
技术壁垒方面，CP 测试对象为未经封装的晶圆，结构更脆弱，而探针连接过 程又是有损的，这就要求探针台具备更高的操控精度和稳定性，对晶圆损伤率有较 高的要求。
3.3.2 探针台竞争格局
探针台市场目前由日本厂商主导，国产探针台在国内市场有所突破。根据华经 产业研究院数据统计，2019 年，东京精密以及东京电子在全球探针台市场分别占 据 46%和 27%的份额；中国台湾地区的旺矽科技和惠特科技分别占据 10%以及 4%的份额；大陆地区的深圳矽电占据 3%的份额。此外，长川科技和中电科等国 产设备厂亦有布局。
探针台技术壁垒较高，国内企业处于起步阶段，追赶国际水平还有一段距离。 矽电股份是境内龙头厂商，主要应用于光电芯片领域的晶粒探针台核心技术指标 已达到国际同类设备水平，但在集成电路领域与国际先进水平相比仍存在一定的 差距。长川科技的探针台正在研发中，公司与 STI 在研发方面深度合作，STI 可为 公司探针台等产品在光学领域技术难题的突破提供有力支持。
4 海外龙头观察
全球半导体测试设备行业呈现寡头垄断格局，受泰瑞达、爱德万双龙头垄断。 泰瑞达、爱德万作为半导体测试设备的行业龙头，均有着超过 60 年的发展历程。 从泰瑞达与爱德万的发展史上看，两家企业均采用并购的方式来扩大产品类型、提 升市场份额，从而实现垄断。泰瑞达通过并购切入了闪存、模拟、射频等领域；爱 德万通过收购切入了汽车、SoC 等领域。
4.1 爱德万：领跑存储测试市场
爱德万成立于 1954 年,最初业务为电子计数器。1971 年爱德万研发的日本第 一台计算机控制的 IC 测试设备便推向市场。1976 年爱德万与富士通公司进行了 业务整合，推出了 T320/60 等多款半导体测试设备，T310/31 作为全球唯一的 DRAM 测试仪在全球获得巨大成功。1979 年公司推出 VLSI 测试系统、用于非存 储设备的 T-3380 和用于存储设备的 T3370，奠定了其在存储器件测试领域的重 要地位。80 年代至 90 年代，爱德万业务开始走向海外，1993 年爱德万在北京召 开了“93 年北京最佳技术研讨会”，正式进入中国大陆市场。此后公司将业务延伸 至 SoC 测试、MEMS 测试、SSD 测试。目前公司形成了以集成电路测试系统为核 心、电子束光刻系统、SSD 测试、系统级测试等为辅助的业务体系。
产品线方面，目前爱德万已具备模拟、数模混合、数字、SOC、存储测试机以及配套分选机的完备产品线。其中，SOC 测试机方面，由于 SoC 芯片设计公司大 多位于美国，因此爱德万作为行业的后入者，在 SOC 测试机领域稍逊于泰瑞达。
财务数据方面，爱德达 2023 财年（2022 年 4 月 1 日-2023 年 3 月 31 日， 以下均为财年数据）营业收入达 42.14 亿美元，同比增速为 34.37%，归母净利达 9.81 亿美元，同比增速为 49.37%。盈利方面，爱德万的毛利率自 2018 年以来呈 整体上升趋势，除了 2020 年受疫情影响毛利率有所下降，毛利率保持稳定在 50% 以上，2022 年毛利率为 57%。在财务表现上，相较泰瑞达，爱德万展现了更强的 业绩成长性。
4.2 泰瑞达：领跑 SoC 测试，持续并购扩张
泰瑞达成立于 1960 年，其于 1966 年推出配备小型计算机的集成电路测试仪 J259 标志着半导体行业中自动测试设备时代的开始。泰瑞达通过内部衍生和外部 并购，不断提升测试覆盖面。1979 年，泰瑞达开始在中国拓展业务。1981 年发 布大规模集成电路测试机 J941,1987 年推出第一款模拟 VLSI 测试机 A500,1996 年推出第一个能够同时进行 DRAM 测试和冗余分析的 Marlin 存储测试系统， 1997 年推出第一个具有实时转换能力的测试系统 J973,1998 年推出首款 SOC 测 试系统 Catalyst，并于同年推出低成本设备大批量测试的测试解决方案 J750， 2004 年推出面向高性能复杂 SOC 的 UltraFlex 测试系统。自此，泰瑞达成为了能 够提供模拟、混合信号、存储器及超大规模集成电路测试设备的厂商。
泰瑞达的发展依托于美国芯片设计公司的崛起与收购兼并，早期的 SoC 设计 公司龙头均位于美国，1995 年泰瑞达已经通过 Catalyst 和 Tiger 测试系统成为高 端 芯 片 上 系 统 （ SoC ） 测 试 的 市 场 领 导 者 。 2008 年，收购 Nextest 和 EagleTestSystems，扩大半导体测试业务，将业务扩展至闪存测试市场和大批量 模拟测试市场。泰瑞达通过 40 年来的收购兼并不断扩大测试机产品领域，形成了 完整的产品线。
财务方面，泰瑞达 2022 年实现总营收 31.55 亿美元，同比下降 14.79%，实 现净利润 7.16 亿元，同比下滑 29.5%。盈利性方面，与爱德万类似，除了疫情影 响较大的 2020 年之外，2018 年以来整体呈稳步上升趋势，并且在过 5 年均保持 了 55%以上的毛利率。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
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