半导体行业新周期系列报告之六-测试机：AI浪潮和存储复苏驱动行业持续成长

证券研究报告 测试机：AI浪潮和存储复苏驱动行业持续成长 2024年2月28日 作者： 刘凯 执业证书编号：S0930517100002 — — 半 导 体 行 业 新 周 期 系 列 报 告 之 六 请务必参阅正文之后的重要声明 目录 2 1、什么是测试机、分选机、探针台/探针卡 2、全球测试机行业：AI浪潮和存储复苏驱动行业持续成长 3、投资建议：关注长川科技/华峰测控/精智达/华兴源创 4、风险提示 请务必参阅正文之后的重要声明 1.1、什么是测试机、分选机、探针台/探针卡 3  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。两者由于翻译的原因，以往将 Tester 翻译为测试机，诸多行业报告沿用这个说法，但现在越来越多的企业将该等产品称之为 ATE system，测试系统的说法开始流行，整体上无论是被称为 Tester 还是 ATE system，皆为软硬件一体。  半导体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。  集成电路测试贯穿了集成电路设计、生产过程的核心环节，具体如下：  第一、集成电路的设计流程需要芯片验证，即对晶圆样品和集成电路封装样品进行有效性验证；  第二、生产流程包括晶圆制造和封装测试，在这两个环节中可能由于设计不完善、制造工艺偏差、晶圆质量、环境污染等因素，造成集成电路功能失效、性能降低等缺陷，因此，分别需要完成晶圆检测（CP, Circuit Probing）和成品测试（FT, Final Test），通过分析测试数据，能够确定具体失效原因，并改进设计及生产、封测工艺，以提高良率及产品质量。无论哪个环节，要测试芯片的各项功能指标均须完成两个步骤：一是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来，二是通过测试机对芯片施加输入信号，并检测输出信号，判断芯片功能和性能是否达到设计要求。 图表1：集成电路测试原理 资料来源：华峰测控招股说明书 请务必参阅正文之后的重要声明 1.1、什么是测试机、分选机、探针台/探针卡 4  晶圆检测环节需要使用测试机和探针台，成品测试环节需要使用测试机和分选机，具体测试流程如下：  晶圆检测环节：晶圆检测是指在晶圆完成后进行封装前，通过探针台和测试机的配合使用，对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试。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，测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号，判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给探针台，探针台据此对芯片进行打点标记，形成晶圆的 Map 图。该环节的目的是确保在芯片封装前，尽可能地把无效芯片筛选出来以节约封装费用。  成品测试环节：成品测试是指芯片完成封装后，通过分选机和测试机的配合使用，对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试。分选机将被测芯片逐个自动传送至测试工位，被测芯片的引脚通过测试工位上的基座、专用连接线与测试机的功能模块进行连接，测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号，判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给分选机，分选机据此对被测芯片进行标记、分选、收料或编带。该环节的目的是保证出厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计规范要求。 请务必参阅正文之后的重要声明 1.1、什么是测试机、分选机、探针台/探针卡 5  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。在设计验证和成品测试环节，测试机需要和分选机配合使用；在晶圆检测环节，测试机需要和探针台配合使用。  成品测试是指芯片完成封装后，通过分选机和测试机配合使用，对集成电路进行功能和电参数性能测试，保证出厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计规范要求。其测试过程为：分选机将被检测集成电路逐个自动传送至测试工位，被检测集成电路的引脚通过测试工位上的金手指、专用连接线与测试机的功能模块进行连接，测试机对集成电路施加输入信号、采集输出信号，判断集成电路在不同工作条件下功能和性能的有效性。测试结果通过通信接口传送给分选机，分选机据此对被测试集成电路进行标记、分选、收料或编带。  重力下滑式分选机：采取管到管或管到卷带进出料方式，适用SOP/TSSOP/SSOP/HSOP/QSOP/DIP/TO等封装外型集成电路的自动分选。  平移式分选机：采取盘到盘或盘到卷带进出料方式，适用QFP/QFN/LQFP/PLCC/SOP/TSOP/BGA/PGA/LGA等封装外型集成电路的自动分选。  以长川科技分选机C6430型号为例，该型号产品关键指标UPH、Jam Rate、Test Force与同类型的EPSON NS-8040SH之间的对比情况如下： 图表2：长川科技分选机C6430型号与EPSON NS-8040SH对比 资料来源：长川科技招股说明书 备注1：长川科技C6430型号产品性能指标摘自浙江省电子信息产品检验所出具的《检验报告》（报告编号：16AW0670），Epson的NS-8040SH产品性能指标摘自其官网公开产品信息。 备注2：UPH指每小时运送芯片数；Jam Rate指故障停机比率；Test Force指分选机测压模组上对于被测电路和测试夹具施加的测试压力，用于确保被测电路与测试夹具间的良好接触，具备稳定的测试条件。 请务必参阅正文之后的重要声明 图表3：集成电路生产及测试具体流程 资料来源：华峰测控招股说明书 6 1.1、什么是测试机、分选机、探针台/探针卡 请务必参阅正文之后的重要声明 图表4：半导体制造的测试设备 资料来源：精智达招股说明书 7 1.1、什么是测试机、分选机、探针台/探针卡 请务必参阅正文之后的重要声明 1.2、测试机、分选机、探针台的技术壁垒 8  集成电路行业集计算机、自动化、通信、精密电子测试和微电子等技术于一身，是技术密集、知识密集的高科技行业，集成电路的可靠性、稳定性和一致性要求较高，对生产设备要求较高，集成电路测试设备技术壁垒较高：  （1）测试机：①由于集成电路参数项目越来越多，如电压、电流、时间、温度、电阻、电容、频率、脉宽、占空比等，对测试机功能模块的需求越来越多；②客户对集成电路测试精度要求越来越高（微伏、微安级精度），如对测试机钳位精度要求从1%提升至0.25%、时间测量精度提高到微秒级，对测试机测试精度要求越趋严格；③随着集成电路应用越趋于广泛，需求量越来越大，对测试成本要求越来越高，因此对测试机的测试速度要求越来越高（如源的响应速度要求达到微秒级）；④集成电路产品门类的增加，要求测试设备具备通用化软件开发平台，方便客户进行二次应用程序开发，以适应不同产品的测试需求；⑤测试设备供应商对设备状态、测试参数监控、生产质量数据分析等方面，结合大数据的应用，对测试机的数据存储、采集、分析方面提出了较高的要求。  衡量半导体测试机技术先进性的关键指标包括测试功能模块、测试精度、响应速度、应用程序定制化和测试数据存储、采集和分析，