芯片測(cè)試是確保產(chǎn)品良率和成本控制的重要環(huán)節(jié)，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(jì)規(guī)格書所規(guī)定的功能及性能指標(biāo)，以此判斷芯片性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是否可以進(jìn)入市場(chǎng)。

隨著產(chǎn)品進(jìn)入高性能CPU、GPU、NPU、DSP和SoC時(shí)代，芯片內(nèi)部集成的模塊越來(lái)越多，生產(chǎn)制造過(guò)程中的失效模式也相應(yīng)增多，芯片測(cè)試的重要性凸顯，現(xiàn)有以封裝為主、測(cè)試為輔的一體化構(gòu)造已經(jīng)無(wú)法滿足測(cè)試需求，封測(cè)分離趨勢(shì)正在逐步加重。

測(cè)試重要性凸顯，封測(cè)分離已是大勢(shì)所趨

芯片的測(cè)試主要分為三個(gè)階段：芯片設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)驗(yàn)證、晶圓制造中的晶圓測(cè)試（CP測(cè)試）以及封裝完成后的成品測(cè)試（FT測(cè)試），其中CP測(cè)試和FT測(cè)試是半導(dǎo)體后道測(cè)試的核心環(huán)節(jié)。

設(shè)計(jì)驗(yàn)證

設(shè)計(jì)驗(yàn)證是采用相應(yīng)的驗(yàn)證語(yǔ)言、驗(yàn)證工具及驗(yàn)證方法，在芯片生產(chǎn)之前驗(yàn)證芯片設(shè)計(jì)是否符合芯片定義的需求規(guī)格，是否已經(jīng)完全釋放了風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)并更正了所有的缺陷。

眾所周知流片費(fèi)用高昂，在芯片生產(chǎn)過(guò)程中單單流片就占了總成本的60％。以28nm芯片為例：根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)顯示，28nm制程芯片的平均設(shè)計(jì)成本為3000萬(wàn)美元。在芯片流片之后再發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)故障基本無(wú)法更改，所以芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證處在流片環(huán)節(jié)的上游是減小流片損失的最優(yōu)解。

根據(jù)驗(yàn)證工具的不同可以分為EDA驗(yàn)證、FPGA原型驗(yàn)證、Emulator（仿真器）驗(yàn)證，其中EDA為主流的驗(yàn)證工具，通過(guò)軟件仿真來(lái)驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的功能行為驗(yàn)證波形，可以直觀、快速地找出功能bug。

CP測(cè)試和FT測(cè)試

CP測(cè)試在整個(gè)芯片制造過(guò)程中位于晶圓制造和封裝之間，通過(guò)在檢測(cè)頭上裝上以金線制成細(xì)如毛發(fā)的探針（probe），與晶粒上的接點(diǎn)（pad）接觸，測(cè)試其電氣特性，不合格的晶粒會(huì)被標(biāo)上記號(hào)，而后當(dāng)晶圓以晶粒為單位切割成獨(dú)立的晶粒時(shí)，標(biāo)有記號(hào)的不合格晶粒會(huì)被淘汰。

FT測(cè)試是芯片在封裝完成以后進(jìn)行的最終的功能和性能測(cè)試，是產(chǎn)品質(zhì)量控制的最后環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，CP測(cè)試的項(xiàng)目比較多也比較全，F(xiàn)T測(cè)試的項(xiàng)目比較少，但都是關(guān)鍵項(xiàng)目，條件嚴(yán)格。

CP測(cè)試與FT測(cè)試的持續(xù)時(shí)間與測(cè)試覆蓋率直接相關(guān)，測(cè)試時(shí)間越長(zhǎng)則測(cè)試覆蓋率越好。但是收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也是根據(jù)按照測(cè)試時(shí)間而定，測(cè)試項(xiàng)越多，測(cè)試時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)，費(fèi)用越高。

芯片制造過(guò)程中的測(cè)試成本約占設(shè)計(jì)費(fèi)用的5％，以28nm的3000萬(wàn)美元成本計(jì)算，測(cè)試花費(fèi)成本大概150萬(wàn)美元，這個(gè)費(fèi)用和芯片設(shè)計(jì)的總費(fèi)用相比似乎不算多，但對(duì)于一些中小規(guī)模公司來(lái)說(shuō)，芯片的測(cè)試成本已經(jīng)接近研發(fā)成本，此時(shí)就有一些公司流片完成后直接切割封裝，砍去了CP測(cè)試的環(huán)節(jié)，只做少量的封裝測(cè)試（FT測(cè)試）以減少成本。不過(guò)，這樣做的結(jié)果就是一些有故障問(wèn)題的芯片未能被檢測(cè)出來(lái)就直接裝機(jī)流向客戶。

但仔細(xì)算算，即使CP環(huán)節(jié)直接省去，總成本也降低不到5％，產(chǎn)品退回或者賠償都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于5％的成本。反觀單單流片就占了總成本的60％，倒不如在流片前加強(qiáng)質(zhì)量把控。最后，F(xiàn)T作為產(chǎn)品質(zhì)量的直接把控，如果把有功能缺陷的芯片賣給客戶，損失是極其慘重的，不僅是經(jīng)濟(jì)上的賠償，還有損信譽(yù)，對(duì)客戶回流意義重大，價(jià)值更是不可估量。

可見(jiàn)測(cè)試再也不是芯片制造的配角更不是封裝的附屬品，芯片測(cè)試非常必要，且一定要專注去做。但是這些年，由于長(zhǎng)期被迫與封裝捆綁，導(dǎo)致芯片測(cè)試業(yè)缺乏承接客戶能力，加之整個(gè)行業(yè)起步較慢，在整個(gè)發(fā)展過(guò)程中面臨諸多困難。

芯片測(cè)試需克服的難題

芯片測(cè)試正在越來(lái)越貴

新材料存在諸多不可控性：半導(dǎo)體材料是產(chǎn)業(yè)鏈上游中最重要的一環(huán)，可以對(duì)下游每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成影響，越來(lái)越多的新材料被加入到芯片中，給芯片測(cè)試帶來(lái)諸多難題。這些材料或軟或脆，或用于制作薄膜或增加電子遷移率，在測(cè)試之前需要進(jìn)行更多的特性表征，甚至還有可能在加工過(guò)程或測(cè)試中被損壞，這些問(wèn)題都需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去解決。

高標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試需求：近兩年自動(dòng)駕駛車輛或工業(yè)應(yīng)用在不斷進(jìn)步，測(cè)試也需要更加嚴(yán)格。尤其在汽車這樣一個(gè)對(duì)安全性有著高標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)，供應(yīng)鏈中的任何地方都不允許出現(xiàn)性能欠佳的器件，汽車制造商要求零件能夠保證長(zhǎng)達(dá)17年零缺陷，開發(fā)具有此缺陷級(jí)別的器件就需要進(jìn)行更廣泛的測(cè)試，衍生了更精密測(cè)試設(shè)備的需求，測(cè)試成本自然水漲船高。

封裝技術(shù)的演進(jìn)：3D封裝技術(shù)的新生，被稱為摩爾定律的延續(xù)。同樣，該封裝中任何芯片的缺陷都難以檢測(cè)且代價(jià)昂貴，比如單片3D，它需要對(duì)經(jīng)過(guò)兩個(gè)或更多芯片的信號(hào)進(jìn)行跟蹤，測(cè)試人員無(wú)法直接訪問(wèn)某些層，為解決這些問(wèn)題必然代價(jià)巨大。

設(shè)備自給率低，成本高昂

集成電路測(cè)試設(shè)備主要包括測(cè)試機(jī)、分選機(jī)和探針臺(tái)。

從全球測(cè)試機(jī)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，測(cè)試機(jī)市場(chǎng)被泰瑞達(dá)、愛(ài)德萬(wàn)兩大寡頭壟斷，市場(chǎng)份額占比分別為51％、33％，國(guó)內(nèi)企業(yè)華峰測(cè)控市場(chǎng)占比為3％。

全球分選機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)分散，前五大分選機(jī)廠商分別為科休、Xcerra、愛(ài)德萬(wàn)、鴻勁、長(zhǎng)川科技，市占率分別為21％、16％、12％、8％、2％。前五廠商中的大陸企業(yè)只有長(zhǎng)川科技，并且市占率僅有2％。

目前全球探針臺(tái)市場(chǎng)主要由日本廠商?hào)|京精密和東京電子主導(dǎo)，兩家公司的全球市占率超 70％，國(guó)內(nèi)僅有長(zhǎng)川完成了初級(jí)產(chǎn)品的研發(fā)。

除了測(cè)試設(shè)備以進(jìn)口為主之外，單機(jī)價(jià)值也高達(dá)30萬(wàn)美元到100萬(wàn)美元不等，重資產(chǎn)行業(yè)特征明顯，資本投入巨大。之前有不少公司通過(guò)自己投資設(shè)備給產(chǎn)品做測(cè)試，但設(shè)備更迭需要和芯片技術(shù)演進(jìn)保持一致，考慮到代價(jià)之高，如今除Fabless企業(yè)外，原有IDM、晶圓制造、封裝廠出于成本的考慮多傾向于將測(cè)試部分交由第三方測(cè)試企業(yè)。隨著第三方測(cè)試公司的發(fā)展越來(lái)越成熟，測(cè)試產(chǎn)品多元化的加速測(cè)試方案快速迭代，源源不斷的訂單也已經(jīng)可以保證產(chǎn)能利用率。

測(cè)試業(yè)的未來(lái)需求

專業(yè)化測(cè)試越來(lái)越重要

隨著IC制程演進(jìn)和工藝日趨復(fù)雜化，制造過(guò)程中的參數(shù)控制和缺陷檢測(cè)等要求越來(lái)越高。芯片設(shè)計(jì)趨向于多樣化和定制化，對(duì)應(yīng)的測(cè)試方案以及對(duì)測(cè)試的人才和經(jīng)驗(yàn)要求都在提升，這種情況下，測(cè)試外包更有利于降低中小企業(yè)的負(fù)擔(dān)，提高效率。

專業(yè)測(cè)試在成本上也具有一定優(yōu)勢(shì)。測(cè)試設(shè)備以進(jìn)口為主，資本投入巨大，第三方測(cè)試公司專業(yè)化和規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)明顯，測(cè)試產(chǎn)品多元化加速測(cè)試方案迭代，源源不斷的訂單可以保證產(chǎn)能利用率。

需要加大政策扶持

近年來(lái)國(guó)家一步步加大對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策的扶持力度，多項(xiàng)重磅文件相繼出臺(tái)，各項(xiàng)政策優(yōu)待主要表現(xiàn)在芯片制造的各個(gè)環(huán)節(jié)以及半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的相關(guān)規(guī)劃與推動(dòng)。最近兩年600億美元的年銷售額成為整個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)的新常態(tài)，可全球每年單單是測(cè)試設(shè)備投資便超過(guò)了70億美金，占比約12％，因此測(cè)試行業(yè)需要更強(qiáng)力的政策驅(qū)動(dòng)。

封、測(cè)分離已成大趨勢(shì)，呼吁投資者重視

一直以來(lái)，芯片測(cè)試行業(yè)都被看成是封裝業(yè)務(wù)的補(bǔ)充。而縱觀國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)的整體情況，傳統(tǒng)封測(cè)企業(yè)很難有足夠的資金和精力去應(yīng)對(duì)行業(yè)的更替，芯片測(cè)試作為替補(bǔ)隊(duì)員也已經(jīng)逐漸呈現(xiàn)出高端化的趨勢(shì)。

專業(yè)的芯片測(cè)試公司能夠根據(jù)客戶需求調(diào)整方案，客戶也可以根據(jù)測(cè)試反饋，及時(shí)調(diào)整芯片設(shè)計(jì)思路，與封測(cè)一體的公司不同，專業(yè)的測(cè)試公司甚至可以定制化地推出測(cè)試服務(wù)，滿足客戶對(duì)于芯片功能、性能和品質(zhì)等多方面的嚴(yán)苛要求。

芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走入芯片融合時(shí)代，在工藝和應(yīng)用的復(fù)雜度不斷提升之下，將封裝和測(cè)試兩個(gè)工序分開，分別交由不同的專業(yè)團(tuán)隊(duì)來(lái)獨(dú)立完成是行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，芯片制造過(guò)程中對(duì)測(cè)試業(yè)的依賴程度也只會(huì)越來(lái)越高。可以預(yù)見(jiàn)的是，芯片算力在不斷增加，測(cè)試業(yè)的發(fā)展也沒(méi)有頂峰，投資者不應(yīng)該扎堆擠在芯片設(shè)計(jì)賽道當(dāng)中，后端測(cè)試同等重要且缺乏關(guān)注。

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