二、半導(dǎo)體探針臺市場
1.全球半導(dǎo)體投資規(guī)模持續(xù)攀升
半導(dǎo)體行業(yè)向來有“一代設(shè)備,一代工藝,一代產(chǎn)品”的說法。半導(dǎo)體設(shè)備價值普遍較高,一條先進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)線投資中,設(shè)備價值約占總投資規(guī)模的 75%以上。隨著全球半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)模不斷擴大,半導(dǎo)體設(shè)備市場也呈增長趨勢。根據(jù) SEMI 統(tǒng)計,全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額從 2013 年的318億美元增長至 2018年的645 億美元,年復(fù)合增長率約為 15.2%,但受到半導(dǎo)體行業(yè)景氣度下滑及宏觀經(jīng)濟環(huán)境影響,2019年、2020年一季度增長有所下降,但預(yù)計疫情過后,將恢復(fù)增長。
中國半導(dǎo)體市場飛速增長。在全球貿(mào)易摩擦背景下,半導(dǎo)體行業(yè)國產(chǎn)化率提高成為必然趨勢,國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的投資規(guī)模持續(xù)擴大。根據(jù) SEMI 統(tǒng)計數(shù)據(jù),2018 年半導(dǎo)體設(shè)備在中國大陸的銷售額約為 131億美元,同比增長 59.3%,約占全球半導(dǎo)體設(shè)備市場的 20.3%,已成為僅次于韓國的全球第二大半導(dǎo)體設(shè)備需求市場。結(jié)合SEMI和IDC等行業(yè)機構(gòu)的數(shù)據(jù)和預(yù)測,2018、2019年國內(nèi)半導(dǎo)體制造設(shè)備投資額約為131、117億美元,而2020年受疫情影響將繼續(xù)下滑。預(yù)計疫情結(jié)束后,半導(dǎo)體設(shè)備的投資將反彈,2021、2022年將恢復(fù)至143、179億美元。
數(shù)據(jù)來源:SEMI,CASA Research整理
2.探針臺市場逐年增長
半導(dǎo)體測試對于良率和品質(zhì)控制至關(guān)重要,是必不可少的環(huán)節(jié),主要涉及兩種測試(CP 測試、FT 測試等)、三種設(shè)備(探針臺、測試機、分選機等)。根據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)線投資配置規(guī)律,測試設(shè)備在半導(dǎo)體設(shè)備投資的占比約為8%,僅次于晶圓制造裝備,其中測試機、分選機、探針臺的占比分別為63.10%、17.40%、15.20%。
數(shù)據(jù)來源:中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會,CASA Research整理
數(shù)據(jù)來源:中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會,CASA Research整理
近年來,全球貿(mào)易摩擦持續(xù)加劇,而半導(dǎo)體作為信息產(chǎn)業(yè)的基石和兵家必爭之地成為本輪貿(mào)易戰(zhàn)的焦點。2019 年,中美貿(mào)易戰(zhàn)、日韓半導(dǎo)體材料爭端對全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭格局也帶來了較大的影響。在自主可控發(fā)展策略指導(dǎo)下、在資本與相關(guān)配套政策扶植下,中國大陸正在也必將成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)擴張寶地,未來幾年半導(dǎo)體產(chǎn)能擴充仍將有較大需求。2019 年國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備投資約為 923.51億元,國內(nèi)半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場規(guī)模約為67.43億元。在疫情結(jié)束后國內(nèi)半導(dǎo)體投資將反彈及恢復(fù)增長,檢測設(shè)備市場規(guī)模也將隨之增長,預(yù)計 2022年將達(dá)到 103.22億元。
表1 全球及我國的半導(dǎo)體檢測設(shè)備的市場規(guī)模
數(shù)據(jù)來源:SEMI,中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會,CASA Research整理
按照探針臺占整個半導(dǎo)體檢測設(shè)備投資的15.2%測算,2018年、2019年、2020年全球的探針臺市場規(guī)模約為56.6億元、46.2億元、42.96億元,疫情結(jié)束后2021年、2022年有望將達(dá)到51.56億元、59.29 億元的需求。國內(nèi)探針臺市場規(guī)模2019年約為10.25億元,2022年將增長到15.69億元。
數(shù)據(jù)來源:SEMI,CASA Research
三、半導(dǎo)體探針臺廠商的競爭格局
半導(dǎo)體設(shè)備的技術(shù)壁壘高。隨著半導(dǎo)體行業(yè)的迅速發(fā)展,半導(dǎo)體產(chǎn)品的加工面積成倍縮小,復(fù)雜程度與日俱增,生產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)品所需的制造設(shè)備需要綜合運用光學(xué)、物理、化學(xué)等科學(xué)技術(shù),具有技術(shù)壁壘高、制造難度大及研發(fā)投入高等特點。
國際企業(yè)占主導(dǎo),國內(nèi)企業(yè)在突破。從全球市場看,半導(dǎo)體探針臺設(shè)備行業(yè)集中度較高,目前主要由國外廠商主導(dǎo),行業(yè)呈現(xiàn)較高壟斷的競爭格局。東京精密(Accretech)、東京電子(Tokyo Electron)兩家公司占據(jù)全球約七成的市場份額。其次為臺灣企業(yè),如臺灣惠特、臺灣旺矽等也占有較大的市場份額,特別是在LED探針臺領(lǐng)域具有優(yōu)勢。
數(shù)據(jù)來源:CASA Research,SEMI,上市公司財報
從國內(nèi)市場看,東京精密(Accretech)市場占比最高;第二梯隊為東京電子(Tokyo Electron);而臺灣惠特和深圳矽電相差不大,占比在13%-15%。而中國本土企業(yè)中,深圳矽電是國內(nèi)規(guī)模最大的探針臺生產(chǎn)企業(yè),進(jìn)展較快,近三年營業(yè)收入保持年均20%以上的增速,并且在大陸市場的基礎(chǔ)上,開始拓展中國臺灣地區(qū)市場。
此外,國內(nèi)長川科技、中國電子科技集團45所、西700廠等廠商值得關(guān)注。長川科技的主要產(chǎn)品為測試機和分選機,探針臺處于研發(fā)階段,尚未形成收入。中國電子科技集團45所的探針臺在改革開放前曾一度是國內(nèi)市場的主流機型,市場占有率高達(dá)67%,近年來依托原有技術(shù)積淀發(fā)展較快,探針臺產(chǎn)品包括手動探針測試臺和自動探針測試臺;西700廠主要側(cè)重于研制4探針模式的手動探計臺。
數(shù)據(jù)來源:CASA Research,SEMI,上市公司財報
表2 主要的半導(dǎo)體探針臺企業(yè)情況
四、未來發(fā)展趨勢
1.市場趨勢:長期看好,短期存在風(fēng)
長期來看,國內(nèi)的半導(dǎo)體整體產(chǎn)業(yè)及半導(dǎo)體制造業(yè)增長穩(wěn)定,帶動封測需求。隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大規(guī)模成長,以及對數(shù)據(jù)處理、運算能力和數(shù)據(jù)存儲的需求激升,驅(qū)動了物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與高效能運算等技術(shù)的逐漸成熟,人工智能及物聯(lián)網(wǎng)等終端產(chǎn)品的應(yīng)用,包括5G通訊、工業(yè)用智能制造、車用電子與智慧家居等需求即將爆發(fā)。終端應(yīng)用持續(xù)攀升將導(dǎo)致對半導(dǎo)體的需求日漸增長,刺激半導(dǎo)體封測技術(shù)、需求明顯提升,催生IC封裝從低階封裝技術(shù),朝向高階和先進(jìn)封裝技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)展。對于仰仗半導(dǎo)體封測業(yè)的探針臺產(chǎn)業(yè)而言,終端應(yīng)用衍生的高階封裝需求激增,封測需求持續(xù)成長,加上半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)導(dǎo)入新材料所衍生的各種機會,都有望刺激探針卡市場需求持續(xù)增長。
短期來看,2020年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的不確定性較多且復(fù)雜交織,一是貿(mào)易戰(zhàn)持續(xù),給半導(dǎo)體的發(fā)展及競爭格局帶來不確定性;二是新冠狀病毒的疫情成為“黑天鵝”事件,席卷全球,對各行業(yè)均產(chǎn)生難以估量的影響。
2. 技術(shù)趨勢:向高、精、尖和自動化發(fā)展
晶圓尺寸持續(xù)增大,從6”到8”再到目前的12",而對應(yīng)的探針臺也從手動向半自動和全自動發(fā)展。在此過程中,涉及到晶圓尺寸、精度、分辨率以及測試原理等變化,未來的探針臺將沿著以下幾個方向改進(jìn)。
(1)測試品種多。早期的探針臺主要針對一些分立器件進(jìn)行測試,測試精度要求不是很高,但是隨著信息化的發(fā)展、晶圓片尺寸增加、封裝尺寸的減小以及納米工藝技術(shù)的成熟,對測試效率和穩(wěn)定性提出很高的要求。其產(chǎn)品測試已經(jīng)擴展到SOC、霍爾元件等領(lǐng)域,因此,大直徑晶圓片測試、全自動晶圓測試以及高性能晶圓片測試是未來的發(fā)展方向。
(2)微變形接觸技術(shù)。Mirco Touch微接觸技術(shù),它減少了測試易碎器件或者pad處于活動電測區(qū)域下的接觸破壞,實現(xiàn)了對于垂直升降系統(tǒng)的精準(zhǔn)的控制,大大降低了探針接觸晶圓的沖擊力,同時也提高了測試過程中探針的精準(zhǔn)度,保證了良品率。因此,未來的探針臺將會在微變形接觸等技術(shù)上投入更大的成本。
(3)非接觸測量技術(shù)。隨著電磁波理論和RFID (射頻識別)技術(shù)的成熟,接觸式測試將會因為更高的良率、更短的測試時間以及更低的產(chǎn)品成本等潛在優(yōu)勢越來越受到青睞。這種測試方法中,每個裸片內(nèi)含集成天線,TESTER通過電磁波與其通信,可以消除在標(biāo)準(zhǔn)測試過程中偶然發(fā)生的測試盤被損時間,減低缺陷率。
3. 競爭趨勢:貿(mào)易摩擦下的國產(chǎn)替代機會
中國國產(chǎn)替代成為重要趨勢,龍頭公司將有10 倍以上市場增長空間。半導(dǎo)體設(shè)備的國產(chǎn)化既符合產(chǎn)業(yè)安全自主可控需求,也符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本規(guī)律。只有在設(shè)備上擁有核心技術(shù)升級與迭代能力,才能真正實現(xiàn)半導(dǎo)體制造上實現(xiàn)超越,國產(chǎn)化率是當(dāng)務(wù)之急,也勢不可擋。中國設(shè)備產(chǎn)業(yè)未來10 年,第一步將迎接中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對設(shè)備投資需求成倍的增長,同時目標(biāo)將國產(chǎn)化率從平均 5%~10%,提升到 70%~80%以上甚至更高;第二步中國設(shè)備廠商與國際廠商同臺競技之后,實現(xiàn)打開國門走向世界,從追趕到超越的升華。
在貿(mào)易戰(zhàn)背景下,“中興事件”、“華為事件”等系列事件,警醒了業(yè)內(nèi)對硬科技缺失的重視,從國家層面到企業(yè)均開始推進(jìn)半導(dǎo)體核心技術(shù)國產(chǎn)自主化,實現(xiàn)供應(yīng)鏈安全可控,這加速了半導(dǎo)體材料和設(shè)備的國產(chǎn)化替代進(jìn)程。目前,我國的半導(dǎo)體行業(yè)的國產(chǎn)化率仍然比較低,設(shè)備領(lǐng)域尤其明顯,探針臺市場領(lǐng)域,國產(chǎn)設(shè)備的在國內(nèi)市場的份額不超過20%,亟需發(fā)展和提高。
隨著以深圳矽電、長川科技、中電科45所為代表的國內(nèi)產(chǎn)設(shè)備企業(yè)飛速發(fā)展,預(yù)計未來國產(chǎn)探針臺在國內(nèi)市場的占比將越來越高。國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的逐步崛起,將給上游設(shè)備龍頭公司帶來較大的成長空間。