半導(dǎo)體是數(shù)字產(chǎn)業(yè)的基石，而半導(dǎo)體制造設(shè)備又是支撐半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利刃武器。
芯片先進制程的特征尺寸逼近物理極限。在后摩爾定律時代，封測在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的地位愈發(fā)突出。先進封裝技術(shù)成為延續(xù)摩爾定律的重要途徑之一，封測設(shè)備在半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)中的占比逐漸提升。
封裝測試屬于芯片制造的后道工序。芯片封測有分片、固晶、綁線、測試等主要環(huán)節(jié)。封裝是芯片的成品制造環(huán)節(jié)，安放、固定、密封和保護芯片，以確保電路性能和散熱性能。測試主要是對芯片產(chǎn)品的功能、性能測試等，將性能不達標的產(chǎn)品篩選出來。
圖源：長電科技
目前，主要的半導(dǎo)體封測設(shè)備包括減薄機、探針臺、劃片機、測試機和分選機等；封裝測試產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為封裝基板、鍵合絲、芯片粘接材料、切割材料等封裝材料；中游為集成電路的封裝測試環(huán)節(jié)；下游為5G手機、筆記本電腦、服務(wù)器、汽車、智能家居、游戲設(shè)備和可穿戴設(shè)備的廣泛應(yīng)用。新興應(yīng)用端帶來的市場需求增量，中國大陸封測市場藍海時代悄然開啟。
?
半導(dǎo)體行業(yè)第三次轉(zhuǎn)移，全球半導(dǎo)體產(chǎn)能倒向有巨大需求市場的中國大陸。然而國產(chǎn)封測設(shè)備與我們不斷擴大的封測產(chǎn)業(yè)規(guī)模形成巨大反差。大量核心半導(dǎo)體設(shè)備長期依賴進口，封測設(shè)備基本被國外品牌壟斷，近些年的國產(chǎn)化率整體上為5%左右，在最為核心的IC固晶機、焊線機、磨片機等封裝設(shè)備領(lǐng)域國產(chǎn)化率更低到塵埃里。在當前大背景下，這意味著中國先進封裝及測試（設(shè)備）的供應(yīng)鏈處于極不確定的供斷風(fēng)險中。
近年來，受益于終端市場景氣度提振，全球半導(dǎo)體需求整體向好，半導(dǎo)體設(shè)備規(guī)模呈現(xiàn)總體上升趨勢，據(jù)SEMI預(yù)測，2022 年全球晶圓廠設(shè)備支出將突破 1,000 億美元。
封裝環(huán)節(jié)占據(jù)封測價值量的絕大部分，據(jù)Gartner統(tǒng)計，封裝環(huán)節(jié)占整個封測市場份額的80-85%，測試環(huán)節(jié)占整個封測市場份額約15-20%。封測是我國在半導(dǎo)體行業(yè)中全球市場份額較高的一個環(huán)節(jié)。封測廠商需要投資大量的專用設(shè)備，后道工廠的資本和研發(fā)投入雖然相對于前道晶圓廠較小，但先進封裝工藝也需大量專用設(shè)備和工藝支持。
隨著先進封裝的不斷推進，SiP技術(shù)、3D封裝、Chiplet等技術(shù)逐漸顯露出巨大潛力，以及終端需求的提升，封測設(shè)備在半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)中的占比逐漸提升。
先進封裝設(shè)備
——
作為芯片生產(chǎn)最后一公里的核心步驟，如果沒有封裝環(huán)節(jié)，就無法保證可用性，芯片就無法出貨流向市場。
先進封裝進入到晶圓級封裝、系統(tǒng)級封裝、2.5D、3D等，更是加速了封裝設(shè)備的不斷精進更迭。在晶圓制程技術(shù)提升放緩的大背景下，先進封裝成為延伸摩爾定律的救命稻草。
圖源：通富微電
封裝是將生產(chǎn)加工后的晶圓進行切割、焊線塑封，避免受對物理、化學(xué)性損害，使集成電路與外部器件實現(xiàn)電氣連接、信號連接。半導(dǎo)體封裝設(shè)備包括切割減薄設(shè)備、劃片機、貼片機、固化設(shè)備、引線焊接 /鍵合設(shè)備、塑封及切筋設(shè)備、清洗與搬運設(shè)備等。綜合調(diào)研機構(gòu)的數(shù)據(jù)，各類設(shè)備的市場占比情況如下：
- 貼片機市場占30%
- 引線機市場約占23%
- 劃片和檢測設(shè)備占28%
- 切筋與塑封設(shè)備占比18%
- 電鍍設(shè)備1%左右
貼片機是封裝過程中是最關(guān)鍵、最核心的設(shè)備。貼片機可高速、高精度地貼放元器件，并實現(xiàn)定位、對準、倒裝、連續(xù)貼裝等關(guān)鍵步驟。先進封裝貼片機分為FC封裝貼片機、FO封裝貼片機和2.5D/3D貼片機。最尖端的先進封裝貼片機設(shè)備為TSV/3D封裝以及晶圓級封裝的貼片機。
圖源：富士德中國有限公司
除此，先進封裝要求的其他封裝設(shè)備還包括引線機、劃片機、塑封與切筋設(shè)備以及電鍍機。
由于先進封裝設(shè)備的技術(shù)壁壘較高，全球封裝設(shè)備呈現(xiàn)寡頭壟斷格局。目前全球貼片機市場的競爭格局為“兩超多強”，Besi和ASM占據(jù)超過全球60%的市場份額。據(jù)CIC灼識咨詢統(tǒng)計，目前先進封裝貼片設(shè)備，以出貨量或收入計，市場中Besi、Capcon和ASM幾乎占據(jù)市場絕大多數(shù)體量。
目前中國大陸各類封裝設(shè)備幾乎全部依賴進口，主要進口封裝設(shè)備品牌如下：
- 裝片機：ASM Pacific、Besi、FASFORD和富士機械
- 倒片機：ASM Pacific、Besi
- 打線設(shè)備：K&S、ASM Pacific、新川
- 劃片切割及研磨設(shè)備：DISCO、東京精密等
- 塑封系統(tǒng)/塑封機：TOWA、ASM Pacific、APIC YAMADA
雖然中國先進封裝在全球市場擁有強大的競爭力，但綜合各方數(shù)據(jù)，最近幾年的設(shè)備國產(chǎn)化率只有1-5%，遠遠低于先進制程的10-25%。
測試設(shè)備
——
任何一款芯片在上市之前，若不經(jīng)過嚴格測試流程，那么一旦出現(xiàn)性能缺陷，再大批量召回是非常難的。
由于晶圓生產(chǎn)附加值極高，因此檢測設(shè)備在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的地位日益凸顯。半導(dǎo)體檢測從設(shè)計驗證到最終測試都不可或缺，半導(dǎo)體檢測包括設(shè)計驗證、工藝控制檢測、晶圓測試(CP測試)以及成品測試(FT測試)。
圖源：華天科技
半導(dǎo)體檢測設(shè)備主要分為前道和后道測試設(shè)備。晶圓前道制造的測試包括晶圓幾何尺寸與表面形貌的檢測、成分結(jié)構(gòu)分析以及電性測試，用到的設(shè)備是量測設(shè)備、缺陷檢測設(shè)備、過程控制軟件三部分；后道封測主要是通過分選機和測試機對芯片的電性參數(shù)及性能等進行測試，確保芯片出廠的性能在設(shè)計標準中。半導(dǎo)體檢測主要受限于復(fù)雜的分析算法、質(zhì)量規(guī)則、特殊光學(xué)原理、高精度成像等，半導(dǎo)體視覺檢測量測是工業(yè)制造中最復(fù)雜的機器視覺應(yīng)用。
JIG SAW 切割分選一體機?圖源：京創(chuàng)先進
測試設(shè)備方面，國內(nèi)中高端測試設(shè)備主要依賴進口。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體測試機市場泰瑞達和愛德萬市場份額占比合計為84%。泰瑞達、愛德萬和科休三家公司以超過90%的市場份額壟斷半導(dǎo)體測試機市場，具有較高的技術(shù)與市場壁壘，各主要設(shè)備寡頭如下：
- 測試機：愛德萬、泰瑞達
- 分選機：科休半導(dǎo)體、愛德萬
- 探針臺：東京精密&東京電子
圖源：國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院
從測試設(shè)備市場情況來看，據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體測試設(shè)備市場規(guī)模為78億美元，同比增長30%。預(yù)計2022年前道制造設(shè)備增速為18%增長至1070億美元，測試設(shè)備預(yù)計增長5%至82億美元。
值得一提，測試設(shè)備市場是一個暴利賽道。2021年泰瑞達和愛德萬的毛利率分為達到了58.80%和55.80%，顯著高于AMAT、LAM等半導(dǎo)體制造設(shè)備廠商，甚至高于全球光刻龍頭ASML的52.70%。華峰測控期歷年銷售毛利率均維持在80%左右。
?
2021年中國半導(dǎo)體檢測行業(yè)市場排名top5 圖源：前瞻研究院
半導(dǎo)體第三方實驗室檢測市場起源于中國臺灣， 目前國內(nèi)市場中市占率較高的企業(yè)有宜特科技、閎康科技、中國賽寶、勝科納米、利揚芯片、偉測科技、華嶺股份、廣電計量、京隆科技、確安科技等。測量/檢測設(shè)備仍是前道國產(chǎn)化率最低的環(huán)節(jié)之一，中科飛測、上海精測、睿勵科學(xué)、東方晶源等本土廠商已經(jīng)實現(xiàn)一定突破。
國內(nèi)的半導(dǎo)體檢測起步較晚，且行業(yè)準入門檻高、技術(shù)壁壘高、資金壁壘高等，現(xiàn)階段本土入局者仍較少，對外依賴程度高，行業(yè)整體呈現(xiàn)規(guī)模小、集中度低的競爭格局。
封測設(shè)備重點攻關(guān)
——
?
在第十九屆中國半導(dǎo)體封裝測試技術(shù)與市場年會上，針對未來我國封測領(lǐng)域重點技術(shù)研發(fā)布局，長電科技的CEO鄭力在報告中指出，產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須以技術(shù)研發(fā)驅(qū)動為要領(lǐng)，不應(yīng)做單純的技術(shù)代工，并列出重點攻關(guān)技術(shù)包括：加大成品制造技術(shù)和產(chǎn)能投資力度；規(guī)劃大規(guī)模晶圓級微系統(tǒng)集成項目；高可靠高密度陶瓷封裝技術(shù)、高可靠塑封技術(shù)；晶圓級封裝、2.5D硅轉(zhuǎn)接板、TSV疊層封裝、SIP封裝技術(shù)；針對大功率功率器件及高可靠性汽車電子；基于先進封裝平臺開發(fā)特色封裝產(chǎn)品線。
從后道市場來看，針對封測設(shè)備，需要開發(fā)：5G PA類異形芯片共晶焊裝片機；開發(fā)50um以下low K存儲芯片隱形切割設(shè)備；開發(fā)5G基站類50um線徑高精度線弧細鋁線鍥形鍵合機；開發(fā)高密度Fan-out封裝用精度達2um貼片機；開發(fā)具有5G射頻、高電壓大電流（90V、30A以上）等功能的測試主機。
隨著先進封裝技術(shù)與前道制造日趨融合，先進封裝產(chǎn)業(yè)仍需求包括刻蝕機、光刻機、PVD/CVD、涂膠顯影設(shè)備、清洗設(shè)備、測試機等封測設(shè)備的大力支撐，國內(nèi)的廠商仍在快速發(fā)展階段，仍需要加大研發(fā)驗證和市場占有率。
?
國產(chǎn)替代 逆風(fēng)而行
——
?
封測設(shè)備國產(chǎn)率以個位數(shù)起底，這也意味著今后兩位數(shù)增長潛力，國產(chǎn)代替空間巨大。
根據(jù)MIR DATABANK數(shù)據(jù)表明，2021年中國大陸各類封裝測試設(shè)備的市場規(guī)模均有高速增長，探針臺、引線鍵合、貼片機設(shè)備甚至接近翻倍增長，增速都在85%以上。
2021年中國大陸封裝測試設(shè)備細分市場增速?圖源：MIR DATABANK
當前，多種利好因素正加大封測設(shè)備國有率的發(fā)力提升。
市場方面，全球半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)高增長的態(tài)勢，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)也于2021年首破10，000億，晶圓產(chǎn)能提升刺激封測產(chǎn)業(yè)的資本開支超前；
需求方面，全球產(chǎn)能擴充的背景下，國內(nèi)設(shè)備廠商與寡頭同場競技，出貨量顯著，后端封測迎來爆發(fā)期，有融入一線客戶供應(yīng)鏈的機會；國內(nèi)封裝大廠新增設(shè)備按種類統(tǒng)計國產(chǎn)化率大幅提升，國產(chǎn)設(shè)備采購總體數(shù)量前所未有；同時在推進設(shè)備國產(chǎn)化進程中，國產(chǎn)設(shè)備購買量穩(wěn)定增長；
政策方面，美方肆無忌憚的封鎖，國家扶植高新技術(shù)企業(yè)，各地加大對國產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)鏈扶持力度，國產(chǎn)設(shè)備擁有更多驗證試用的利好機會，進口替代明顯提速；
疫情防控方面，隨著國家放開管制，營業(yè)環(huán)境利于商務(wù)往來，企業(yè)應(yīng)抓住第一波需求高峰，加大與國內(nèi)外客戶的黏性；
安全方面， 半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的安全日益受到重視，封測廠正大量采購國產(chǎn)設(shè)備。國內(nèi)上下游組成統(tǒng)一戰(zhàn)線；
技術(shù)方面， 國內(nèi)代工廠新產(chǎn)線的升級以及芯片性能的提高，加上與國際寡頭技術(shù)競爭壓力下，正倒逼封測設(shè)備制造廠加大對技術(shù)攻關(guān)、設(shè)備升級，完全自主化成為奮斗方向；而且國產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過優(yōu)化和改進，宕機率大幅下降，目前基本能做到和進口設(shè)備相當；
人才方面，企業(yè)與高校產(chǎn)教深入融合，人才培養(yǎng)與國際合作加大推進；下一步仍要盡快建設(shè)科教協(xié)調(diào)、產(chǎn)教融合、以人才培養(yǎng)為核心的集成電路制造領(lǐng)域協(xié)同創(chuàng)新公共平臺；
服務(wù)方面，借鑒國外模式，比拼性能、追求性價比、高效周到的售后以及個性化需求定制，已成為國內(nèi)IC廠商的重要選擇。
?
天水華天科技股份有限公司集團副總裁肖智軼在中國集成電路封測產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，展示了全球及中國封測市場規(guī)模。據(jù)預(yù)測，全球的封測市場規(guī)模從2016年的510億美元增長到了2025年的722億美元。中國的封測市場規(guī)模從2016年的1564億元人民幣增長到2025年的3551.9億元，在2016年到2025年中國大陸的封測市場的復(fù)合增長率達到了9.54%，遠高于全球封測市場的平均值的3.95%。
先進封裝市場增長的主要驅(qū)動來自車載與工業(yè)傳感器、5G通訊、AR/VR、高性能運算、云計算及數(shù)據(jù)中心等需求的快速增長。下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ诩呻娐返犬a(chǎn)品性能要求的提升，半導(dǎo)體檢測市場需求空間正在逐步擴大。
在國家政策和資金的大力扶持下，一批優(yōu)質(zhì)的國產(chǎn)半導(dǎo)體封測設(shè)備廠商，直接對標國際巨頭，以謙虛學(xué)習(xí)的心態(tài)和不服就干的魄力脫穎而出，在眾多細分領(lǐng)域已經(jīng)逐漸打破海外廠商壟斷市場的格局。
我國已連續(xù)多年成為全球最大的半導(dǎo)體消費市場，在國家政策支持和市場需求增強的帶動下，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)必將迎來騰飛。雖然半導(dǎo)體封測設(shè)備企業(yè)如制造設(shè)備一樣狂飆突進，但在很多核心技術(shù)、核心裝備與國際有不少差距。封裝設(shè)備本身研發(fā)門檻高，同時客戶還很關(guān)注，整個產(chǎn)線不同工位設(shè)備的功能性能的協(xié)同。封裝設(shè)備面臨更多元化的封裝功能、更精致的精度控制和更高的自動化水平要求。
?
在第二十屆中國半導(dǎo)體封裝測試技術(shù)與市場年會上，中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會封測分會當值理事長石磊指出：在新的發(fā)展階段，面對各種挑戰(zhàn)，需要政府、企業(yè)、金融、投資機構(gòu)、高校、院所等相關(guān)各方加強協(xié)同，始終保持戰(zhàn)略定力，進一步構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新的體制機制，合力打造良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)，推動產(chǎn)業(yè)高端突破、全面提升，促進產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
?
想要實現(xiàn)行業(yè)的整體突破，達到國際水平，還需要很長一段時間，這是一個持續(xù)投資的過程。我們?nèi)孕璞３种斏鳌⒊掷m(xù)創(chuàng)新、統(tǒng)一作戰(zhàn)。國產(chǎn)廠家面臨全面國產(chǎn)替代的巨大市場機會。國產(chǎn)廠商在跟隨進口競品的同時，要懷著激情和耐心，綁定客戶，敬畏市場。
?
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)）：封測設(shè)備之爭 | 國有率最低的環(huán)節(jié)，孕育未來數(shù)年最高的增長！