行业动态

瓶颈国产半导体测试探针突围之路漫漫!
作者:利发88 发布时间:2021-03-19 05:18

  随着芯片性能的日益提升,芯片复杂度越来越高,为了保证出厂的芯片品质,芯片测试环节越来越受到各大厂商的重视。

  在测试系统中需要用到一种重要的配件便是测试治具,包含设备连接治具(Docking)、探针台接口板(PIB)、探针卡、KIT、测试座(Socket)等,而其中的核心零部件便是测试探针,占整个测试治具总成本的70%。

  众所周知,国内半导体产业与国际的差距是全方位的,尤其是在高端领域,而高端芯片也是最注重测试环节领域。因此,与高端芯片的供应情况一样,芯片测试及其测试治具、测试探针等市场均被欧美、日韩、台湾等地区的厂商占据。

  长期以来,国内探针厂商均处于中低端领域,主要生产PCB测试探针、ICT测试探针等产品。

  近年来,伴随着资本运作和技术升级,长电科技、华天科技、通富微电已进入全球封测企业前十强,技术上已基本实现进口替代。同时,以华为、中兴等为代表的公司正加快将订单转移给国内供应商,芯片测试领域也展现了前所未有的繁荣景象。

  中美贸易摩擦的一次次升级也给我们敲响了警钟,不仅是IC测试环节需要国产化替代,作为重要配件的测试治具以及测试探针环节同样需要加快国产化进程。

  随着国内半导体产业链国产化替代的需求显现,近些年国内探针厂商开始布局发力半导体测试探针产品。目前,正在向半导体探针市场突围的国内厂商有台易电子(中韩合资)、木王探针、克尔迈斯(qualmax、韩资)、钛辅(台资)、先得利(港资)、和林科技等厂商。

  事实上,在半导体测试探针、测试治具领域近期发生了一件大事,华为旗下哈勃投资与来自马来西亚的老牌测试探针厂商JF Technology合作,在中国设立合资公司生产测试探针以及测试治具,并在业务方面进行深度绑定。

  一直以来,哈勃投资的目标均为国产供应链厂商,上述投资是截至目前哈勃投资首次与国外公司合作。笔者从业内了解到,这其实是无奈的选择,因为华为急需重构供应链,而国内厂商生产的测试探针产品性能并不能满足华为的需求。

  事实上,为避免技术外流,国外及台湾厂商都没在大陆设厂生产半导体测试探针(部分台湾厂商设有生产治具的工厂),这也导致进口测试探针产品交期太长,在设计、生产、物流以及售后服务等各方面都不能跟上国产客户的需求。

  尽管半导体测试探针国产化迫在眉睫,但从技术的角度来看,要想替代进口产品却并不容易。

  业内人士指出,国内半导体测试探针还只能用于要求不高的测试需求,比如可靠性测试国产探针可以替代很多,但功能性测试和性能测试还有待突破。

  台易电子社长涂炳超表示,一套(半导体)测试治具需要用到几十、几百甚至于上千根测试探针,若是有1根探针出现问题,那整套治具都要报废,这也是治具厂商一般会采购进口探针的原因所在。

  日本、韩国、台湾等地的半导体测试探针厂商是与国外的大型半导体厂商一起成长起来的,有长时间的技术积累,为很多大型企业提供测试解决方案,是经过市场验证的产品和团队,因此,进口测试探针有先天的优势,在中国市场颇为受欢迎。

  弹簧测试探针最核心的技术是精微加工和组装能力,涉及精微加工设备、经验、工艺能力缺一不可。

  值得注意的是,由于半导体测试探针市场一直被国外厂商占据,同时也实施了技术封锁,国内并没有相应的技术人才,包括生产人员和设计人员都缺乏。国内大部分测试探针厂商基本不具备全自动化生产制造能力。

  涂炳超指出,在国产测试探针厂商中,在国内有工厂的仅有木王探针、先得利、台易电子等少数厂商,而qualmax的工厂在韩国,在国内并未设立工厂,仅以贸易的方式在国内进行销售,和林科技则是以外购零部件的方式运作,仅负责组装,然后对外销售。

  涂炳超表示,“对于生产半导体测试探针而言,国产探针厂商面对的处处是瓶颈。”

  在设备方面,生产半导体测试探针的相关设备价格较高,国内厂商没有足够的资金实力,采购日本厂商的设备。另一方面,对于半导体设备而言,产业链各个环节均会采购定制化的设备,客户提出自身需求和配置,上游设备厂商通过与大型客户合作开发,生产出经过优化的最适合该客户的设备。因此,即使国产探针厂商想采购日本设备厂商的专业设备,也只能得到标准化的产品。

  在原材料方面,国产材质、加工的刀具等也不能达到生产半导体测试探针的要求,同时日本厂商在半导体上游原材料方面占据绝对的优势,其提供给客户的原材料也是分等级的,包括A级、B级、S级,需要依客户的规模和情况而定。

  在工艺方面,常用的测试探针是由针头、针管、弹簧这三个组件构成的,测试探针中的弹簧是测试探针使用寿命的关键因素,电镀处理过的弹簧使用寿命高,不会生锈,也能提高测试探针是持久性和导电性。因此,电镀工艺是生产半导体测试探针的主要技术,而国内的电镀工艺尚且有待突破。

  根据VLSIResearch统计,2019年,全球半导体测试探针系列产品的市场规模达到了11.26亿美元。随着国产高端芯片不断突围,国内半导体测试探针市场规模也将迅速增长。

  涂炳超指出,总体来说,只要高端芯片、高端封测厂商才需要用到半导体测试探针,只有国内高端芯片和测试遍地开花,整个产业足够大,国产配套供应商才能迅速成长起来。

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  硅片基地进度稍慢 /

  据日本经济新闻报道,东芝将投资约250亿日元,为其位于石川县的工厂引进可批量生产车用功率半导体的制造设备,使得石川工厂的产能提高20%。东芝为旗下子公司Kaga Toshiba Electronics建立全新300mm晶圆产线mm生产线将用于制造低压金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。东芝为避免产能过剩的风险,这些年利用8英寸晶圆进行少量多样的生产方式,然而电动车市场需求不断增长,东芝也看好功率半导体市场。日本厂商占全球功率半导体市场超2成的份额,三菱电机、富士电机也都着手投资增产。

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