211086480_晶圆检测设备产业的现状、挑战与发展趋势研究

admin管理员组

文章数量:1531467

2024年6月3日发(作者：)

Research and Exploration

研究与探索

·

智能检测与诊断

晶圆检测设备产业的现状、挑战与发展趋势研究

彭荣超

（厦门大学航空航天学院，福建 厦门 361102）

摘要：

晶圆检测作为半导体制造的重要流程，对改进设计和生产、封装测量技术，提高产品质量和良率起着重要作用。本文阐述了

晶圆检测设备行业的发展状况，探讨了行业面临挑战和困境，提出了晶圆检测设备行业发展的展望。

关键词：

晶圆检测设备；半导体制造；行业现状

中图分类号：

TP391.41;TN303

文献标识码：

A

文章编号：

1671-0711（2023）04（上）-0174-03

1 晶圆检测设备产业

1.1 半导体制造领域重要一环，半导体检测设备的核心

所在

半导体制造分成硅片制造、晶圆制造、封装测试三

个阶段。行业的设备需求也主要集中在这三个阶段。随

着科技的发展和需求的进一步提升，半导体的制造工艺

逐渐地复杂，因此，对半导体检测设备的要求越来越高。

半导体检测设备主要应用于检测半导体的性能以及存在

的缺陷，可以划分为晶圆制造阶段的检测设备和封测的

检测设备。

晶圆制造环节的检验主要是针对功能性、物理性的

试验，可以提高产品良品率，从而起到降本增效的作用，

提高在行业中的竞争力。晶圆制造阶段中的检测设备包

括量测类设备和缺陷检测类设备两种。两种设备种类繁

多，工艺复杂。其中，测量设备包括盖膜厚测量、关键

尺寸扫描电子显微镜、光学关键尺寸测量设备、套刻误

差测量等，缺陷检测设备包含有图形晶圆检测设备、无

图形晶圆检测设备、电子束检测设备以及宏观缺陷检测

设备。

晶圆检测阶段处于第三阶段封装测试的前端，是半

导体制造领域的重要环节。主要测试其电性能和功能，

备运行的流程及数据进行分析，作为后续数字化建设和

运维工作的基础。

4 结语

在油田已经全面进入数字化的背景下，如何确保数

字化仪器的正常运行是维持油田高效、安全运行的关键，

同时，为油田的可持续发展奠定了坚实的基础，提高了

站场运行的安全性，提高了企业的生产效益。

油田数字仪表的维修和检测是数字油田安全、平稳、

高效运行的重要保障，也是保障数字油田可持续发展的

关键支撑，对油田的本质安全和油田的发展都有着重要

的作用，也可以提升油田数字化进程的发展速度，可以

很好地可移植到其他油田的施工中。所提出的运行监测

管理模型在老区油田的信息化建设中有很好的代表意

义，值得进一步推广和使用。

为了提升后期运行维护的便捷性，需要在建设施工

通过组合使用测试机、探针台，测试晶圆片的电参数，

检查晶圆上晶粒的有效性。检验阶段结果为不合格的产

品将被淘汰，不进入后续的包装检验流程，确保在进行

封装前筛选出所有无效的芯片，节约封装成本，同时提

高效率。其产业链较长，工艺复杂，下游的主要客户为

封装测试企业。相应的晶圆检测设备：探针台和ATE测

试机，也都是半导体检测设备的核心所在。

1.2 贯穿晶圆制造完成后、进行封装前，流程划分精细

以封测为界，检验分为晶圆检测（CP、Circuit

Probing）和成品检测（FT、Final Test）：晶圆检测

的试验数据，可以作为失效原因的参考，帮助改进设计

和晶圆制造、封测技术，提高产品的良品率。无论是对

于晶圆检测还是对于成品检测，测试芯片的各项功能指

标都必须完成两个步骤：一是将芯片的引脚连接到测试

机的功能模块上；二是通过测试机对芯片施加输入信号，

检测输出信号，判断芯片的功能和性能是否达到设计要

求。必须进行上述的两个必要步骤，方可完成检测。

晶圆检测流程（图1）主要包括以下几个方面：（1）

探针台将晶圆片自动传送到测试位置，芯片的Pad点通

过探针、专用连接线与试验机的功能模块连接。（2）

ATE测试机在芯片上施加输入信号，采集输出信号，判

阶段做好相关材料的存档。包括施工过程性资料，如施

工图纸等，也包括设备配置材料，如设备的参数信息等。

同时，施工过程中的建设日报和变更记录也需要保存。

目前，该采油厂已经全面展开了数字油田的建设，

维修保养技术人员只有全程跟踪，全面参与数字仪表从

设计、安装调试、运维等多个环节，才能够更好地掌握

相关数字仪表的运维检测。在数字油田建设的阶段，同

时，需要全面了解仪表的参数信息和基本配置，在质量

保修期内参与厂家维保工作，积累工作经验，确保能够

实现独立完成数字仪表检测运维。

参考文献：

[1]邢磊.油田自动化仪表的管理与维护[J].化学工程与装备，

2021,(05):22-24.

[2]陈志朋.探究油田自动化仪表的应用及维护[J].信息系统工程，

2019,(06):11-13.

174

中国设备工程 2023.04 (上）

Copyright©博看网. All Rights Reserved.

中国设备工程

China Plant

Engineering

断芯片在功能和性能不同的工作条件下是否达到设计规

较齐全，三类测试机都有布局；国内主要以模拟/混合

范要求。（3）测试结果通过通信接口传送到探针台，探

测试机为主，如长川科技布局CAT系列模拟/混合测试

针台在此基础上对芯片进行点标记，形成晶圆的Map图。

机、华峰测控STS系列模拟/混合测试机，产品线单一。

但国产模拟/混合信号ATE测试机在测试功能模块、测

试精度、响应速度等部分核心技术上可达国际水平。

表1 国内外设备厂商ATE测试机对比

ATE

Soc测试机存储器测试机模拟/混合测试机

泰瑞达UltraFLEXMagnumEagle

图1 晶圆检测流程图

爱德万T2000/V93000T5500/T5800T912

科休X-Series/Diamond

1.3 ATE测试机是晶圆检测的核心设备

武汉精鸿JH5320

晶圆测试主要使用自动化测试系统（Automatic

长川科技

CTA系列

CTT系列

Test Equipment，简称ATE测试机）和探针台两种设备，

佛山联动

QT-8000

其中ATE测试机是最重要的检测设备。SEMI数据显示，

QT-4000

2018年，国内ATE测试机、探针台市场占有率分别达

华峰测控STS8300

STS8200/8250

STS8200扩充

63%和15%，可见ATE测验机设备是晶圆检测的核心所在。

ATE测试机通过计算机自动化测试系统的自动控制，

基础薄弱，不对称竞争明显。相比爱德万、泰瑞达

自动完成半导体的测试，加快了电路功能、电气性能参

自20世纪60～70年代进入半导体领域，有深耕50～

数的检测速度，可以降低测试成本，主要测试内容包括

60年的经验、持续的高研发投入与稳定性及精度较高的

功能测试、直流与交流参数测试等。同时，其细化领域

软硬件实力，我国晶圆测试设备厂商起步晚，基础薄弱，

多种多样，可根据下游厂商的需求分为模拟/混合模式

目前还处于技术追赶阶段，存在高端设备研发相对滞后

测试机、SoC测试机、存储测试机等。

等问题，下游封测厂大量设备依赖进口。2015年至今，

探针台（Prober）主要负责输送定位任务，使晶圆

国内封测企业大厂长电科技公开招标的测试机和探针

与探头成功接触完成测试，实现晶圆的自动上下片、寻

台，绝大部分依赖进口，其中测试机招标依旧由全球头

中心、对准及定位，能够按照设置步骤使晶圆移动，从

部厂商占据。晶圆制造环节检测设备主要来自于KLA（美

而使探针卡上的探针对准硅晶圆的相应位置，根据不同

国）和竑騰科技（中国台湾），封测环节测试机主要来

的功能划分为高温探针台、低温探针台、RF探针台、

自于Teradyne（美国）、Advantest（日本）和SPIROX

LCD探针台等。

（中国台湾）等厂商。

2 晶圆检测设备行业发展中现状及问题

高技能人才缺乏，人才黏度不足。我国半导体行业

作为半导体检测设备核心之一，晶圆检测设备行业

起步较晚，现有的人才水平难以满足日益增长的行业发

存在较高的壁垒，尚未实现多元化发展格局，我国厂商

展需要，高技能人才缺口较大。尤其对于测试设备制造

起步晚，基础相对薄弱，在强者恒强的格局下发展受限，

行业企业，人才“找不到、招不来、留不住”现状愈发

国产晶圆检测制造设备产业发展面临较多困境。

明显，人才流动性大，企业人才缺乏黏度。同时，人才

寡头垄断，国内产业自给率低。全球晶圆检测设备

结构存在不合理情况，具体表现在：综合能力强的人才

技术壁垒高、研发周期长、投入大，市场集中度高，行

相对较少、创新能力强的人才不足，缺乏具有丰富经验

业呈垄断态势。境外厂商泰瑞达、爱德万为ATE测试

及技术过硬的人才。当然，人才培养是个漫长艰难的过

机的两大龙头，占据全球晶圆检测设备行业价格优势。

程，随着教育水平的不断提高，设备制造业发展环境正

SEMI数据显示，2019年，海外厂商泰瑞达、爱德万合

在逐渐改善，人力资源结构也正在逐步优化。

计市占率高达90%，CR3达98%，同时，在国内半导体测

3 晶圆制造设备行业发展展望及破局之策

试行业中占据近91.2%的市场销售额。但中国本土厂商

逐步完善的产业生态系统为实现晶圆检测设备的进

占比较少，华峰测控占比6.1%，长川科技仅为2.4%。

口替代及解决国内较大市场缺口提供了良好的基础，进

探针台市场同样由国外厂商主导，2019年，Tokyo

口替代需求迫在眉睫。

Electron和Accretech销售额占据全球73%的份额。惠

短期来看，半导体设备的国产化提升契机明显，晶

特科技（Fittech）、旺矽科技（MPI）两家台湾企业在

圆检测设备技术提升或更迅速。主要得益于芯片短缺、

剩下市场空间中占据较大份额。

中美贸易战等背景下，国家政策推进（大基金一、二期

产品线单一，国内侧重布局模拟/混合测试机。从

等）、晶圆厂和封测厂产能的扩张、国产替代需求的提

ATE测试机来看，如表1所示，国外龙头企业产品线比

高和国产设备商技术追击及验证周期缩短。尤其在封测

中国设备工程 2023.04 (上）

175

Copyright©博看网. All Rights Reserved.

Research and Exploration

研究与探索

·

智能检测与诊断

消防设备在监督检查中的应用研究

舒凡

（新疆消防救援总队巴音郭楞蒙古自治州消防救援支队和静县大队，新疆 和静 841300）

团体、企业、事业单位遵守消防法律、法规情况进行的监督检查，对违反消防法律、

摘要：

消防监督检查是指消防救援机构依法对机关、

法规的行为，责令改正，并依法实施处罚。在城市化进程下，做好建筑物消防监督检查尤为重要。本文基于开展消防监督检查工作的重要性，

分析了消防监督检查工作现状，结合实际存在的问题提出了有效解决对策，基于智慧消防理念创建物联网消防监督管理平台，优化消防监

督检查体制，以期使消防监督检查工作更具针对性，提高监督效率，确保监督效果。

关键词：

消防设备；监督检查；应用

中图分类号：

TU998.13

文献标识码：

A

文章编号：

1671-0711（2023）04（上）-0176-03

近几年，随着火灾事件频繁发生，危及人民的人身

和财产安全，火情预测控制十分重要。另外，消防工程

建设是保障社会安全最重要的内容，它对人民群众的人

身财产的保护具有意义，应当大力推进并确保其健全，

提高消防救援队伍的火灾预防能力，同时，降低监督检

阶段，国内三家国际头部封测厂实力雄厚，2020年销售

规模市场份额合计占20.9%，封测厂与封测环节检测设

备商联合研发难度或更低，这一阶段国产化的推进可能

更快。

从长期来看，国内半导体主产业链的成熟是国产设

备商加速发展的必要条件。只有国内晶圆厂追平海力士、

三星、台积电等国际龙头，国内封测厂追平日月光，检

测设备厂商方能迎来历史性的拐点。Fab厂和封测厂需

要先攻克技术难点才能考虑设备国产化等降本的举措。

因此，要实现产业长足发展，离不开全社会的共同努力。

政府加大资金及政策扶持力度。鉴于行业发展起步

晚等特点，政府应整合资源优势向行业倾斜，采取补助、

优惠、专项奖励等激励措施，助力晶圆检测设备生产企

业良性发展。同时，加大人才补助力度，助力企业留住

高端人才，增强人才黏度。

企业加大研发投入，拓展产品线。加大研发环节资

金投入，从技术依赖向自主研发转型，同时，国产ATE

测试机企业应拓展产品线，进军SoC及存储测试机。

Gartner数据显示，2018年全球半导体测试设备市场上

SoC测试机的市场占有率约为50%，存储测试机为30%。

SoC测试机价值高、技术难度大，目前，已在海外IDM

客户中较为普遍。据估计，2022年模拟/混合测试机市

场空间约2亿美元，SoC测试机32亿美元，未来国内测

试机企业逐步从较低端模拟/混合类测试进入SoC测试

机市场，市场空间将大幅提升。

企业增强资源整合能力，弥补基础薄弱劣势。学

习头部厂商泰瑞达，整合资源技术，通过并购等方式

协同拓展核心技术+客户资源。原有技术形成良性互

补，助力创新升级与研发推进。拓展下游半导体厂商及

封装外包服务商，实现客户资源协同作用。21世纪以

查工作压力，使我国消防系统不断向更加完善的方面发

展。随着社会信息化技术的飞速发展，区域消防工作的

管理水平得到了显著提高，有效保障防火风险管控的准

确性，通过物联网技术与消防设备的结合，使我国消防

工作能力进一步上升。

来，泰瑞达先后收购GenRad、Nextest和Eagle Test

Systems，拓展了电路板测试业务、闪存测试业务、大

批量模拟测试业务，并收购无线产品测试解决方案供

应商LitePoint和大功率半导体行业测试设备供应商

Lemsys，加快整合上下游资源，成为“大而稳定”的半

导体检测设备行业龙头。

做好人才队伍建设，增强人才黏度。人才是赢得国

际竞争主动的重要资源，加大多层次人才培养与技术创

新型人才培养力度是重中之重，需要围绕晶圆检测设备

制造业发展重点领域和关键技术节点，对能培养技术攻

克人才的企业予以专项支持；同时，需要企业提高科研

人员薪资待遇及福利措施，做好创新人才培训工作，从

全球范围内吸引高技术人才。

4 结语

检测环节是半导体设备领域最有希望实现较高国产

化率的环节之一。目前，国内晶圆检测设备产能不断扩

张，晶圆检测设备厂商机遇与挑战并存，行稳而致远，

要勇担重任，积攒实力，打破垄断格局，实现国内半导

体行业的自立自强发展。

参考文献：

[1]王建.基于偏振调制的高精度焦面检测技术研究[D].中国科学

院大学(中国科学院光电技术研究所),2021.

[2]陈修国,王才,杨天娟,刘佳敏,罗成峰,刘世元.集成电路制

造在线光学测量检测技术:现状、挑战与发展趋势[J].激光与

光电子学进展,2022,59(09):413-436.

[3]梅迪,苏中,刘洪.基于Harris-Hough算法的芯片初始测试点

对准方法[J].中国测试,2018,44(09):121-125.

[4]闵钢.2019年全球半导体设备市场分析[J].集成电路应

用,2020,37(03):7-9. 

[5]张晴晴.北京市半导体装备产业发展现状与对策分析[J].集成

电路用,2021,38(01):6-7.

176

中国设备工程 2023.04 (上）

Copyright©博看网. All Rights Reserved.

本文标签： 设备检测测试半导体人才