测试机

车规级芯片的特殊要求，决定研发企业在芯片设计之初就要考虑多层面问题：芯片架构，IP选择，前端设计，后端实现，各合作伙伴的选择；从设计全周期考虑产品零失效率以及车规质量流程和体系的建立。一套芯片，从设计到测试、到前装量产的每一个环节都有着考验。获得车规级认证也需要花费很长的时间。而在车规级芯片可靠性测试方面，ThermoStream ATS系列高低温测试机有着不同于传统温箱的独特优势：变温速率快，每秒快速升温/降温15°C，实时监测待测元件真实温度，可随时调整冲击气流温度，针对PCB电路板上众多元器件中的某一单个IC(模块)，单独进行高低温冲击，而不影响周边其它器件。伯东inTEST高低温测试机应用于车规级芯片测试案例国际某知名半导体芯片设计公司在汽车行业拥有30年的经验，为汽车电子市场的领先制造商，其产品包括动力系统、车身系统和安全驾驶系统等芯片。不同于一般的半导体或者消费级芯片，车载芯片的工作环境要更为严苛，因此在芯片流片回来后，要经受一系列的功能验证，性能和特性测试，高低温测试，老化测试，模拟长生命周期的压力测试等等，看芯片是否符合相关标准，确保其真正达到车规级。根据客户的要求，在温度上需要考虑零下 40 度到 150 度的极端情况， 同时搭配模拟和混合信号测试仪，设定不同的温度数值, 检查不同温度下所涉及到的元器件或模块各项功能是否正常.经过伯东推荐，合作客户采用美国inTEST高低温测试机ATS-545，测试温度范围 -75 至 +225°C, 输出气流量 4 至 18 scfm, 温度精度 ±1℃, 快速进行在电工作的电性能测试、失效分析、可靠性评估等。通过使用该设备，大幅提高工作效率，并能及时评估研发过程中的潜在问题。高低温测试机 inTEST ATS-545 测试过程:1. 客户根据各自的特定要求，将被测芯片或模块放置在测试治具上, 将 ATS-545 的玻璃罩压在相应治具上 （产品放在治具中）。2. 操作员设置需要测试的温度范围。3. 启动 ThermoStream ATS-545, 利用空压机将干燥洁净的空气通入高低温测试机内部制冷机进行低温处理, 然后空气经由管路到达加热头进行升温,气流通过玻璃罩进入测试腔. 玻璃罩中的温度传感器可实时监测当前腔体内温度。4. 在汽车电子芯片测试平台下，ATS-545快速升降温至要求的设定温度，实时检测芯片在设定温度下的在电工作状态等相关参数，对于产品分析、工艺改进以及批次的定向品质追溯提供确实的数据依据。Temptronic 创立于 1970 年, 在 2000 年被 inTEST 收购, 成为在美国设立的超高速温度环境测试机的首家制造商. 而 Thermonics 创立于1976年, 在 2012 年被 inTEST 收购, 使 inTEST 更强化高低温循环测试以及温度冲击测试领域的实力. 在 2013 年 inTEST Thermal Solutions 用崭新的研发技术发展出独创的温度环境测试机, 将 Temptronic TPO 系列以及 Thermonics PTFS 系列整合进化成 inTEST ThermoStream ATS 超高速温度环境测试系列产品. 上海伯东作为 inTEST 中国总代理, 全权负责 inTEST 新品销售和售后维修服务.

“我要测”一行走访南京、苏州地区测试机构　　我要测讯 2011年10月26-28日，“我要测”工作人员一行陆续走访了江苏省优联检测技术服务有限公司(UTS)、江苏省检验检疫科学技术研究院、南京市产品质量监督检验院等测试机构。在走访参观的同时，仔细了解了各测试机构的发展概况、优势检测项目及发展理念等。　　走访江苏省优联检测技术服务有限公司(UTS)　　江苏省优联检测技术服务有限公司(UTS)是中国较为领先的民营第三方检测机构，旗下拥有消费品、金属材料、高分子材料、可靠性、纺织品、玩具、电子电器、阻燃、汽车零部件、食品级材料、木制品、环境、职业卫生、微生物、化学品等实验室近20个，是国家合格评定委员会(CNAS)的认可注册实验室，实验室总面积超过3000平方米，有员工230余人，90%以上人员均为本科及以上学历。优联检测消费品检测实验室优联检测环境无机仪器实验室优联检测汽车零部件检测实验室优联检测周剑锋总经理（中）与到访人员合影　　近几年来，尽管外资第三方检测机构和国有检测机构依然占据很大的市场份额，且民营检测机构竞争日趋激烈，但优联检测依靠市场化运作实现自身滚动发展，近几年业务增长率均接近100%。通过参观了解到，虽然优联检测的仪器设备不及许多国有检测机构和科研院所的仪器设备高档，不过这些设备的使用率很高，部分设备甚至二十四小时连续开机。　　走访江苏省检验检疫科学技术研究院　　江苏省检验检疫科学技术研究院成立于2010年1月28日，是隶属于江苏出入境检验检疫局的事业单位。研究院主要从事检测科学技术的研究、开发、推广和应用 开展检验检疫工作中全局性、综合性、关键性技术以及标准化操作规程的研究 开展相关商品检验检疫和有害生物、疫病疫情相关技术的咨询培训服务，共设有8个专业检测技术研究所，涉及原材料、消费品、食品、动植物、卫生检验检疫等多个领域，涵盖了28个国家级重点实验室，有近百人的技术骨干和学科带头人。交流现场参观江苏省检验检疫科学技术研究院工业品研究所江苏省检验检疫科学技术研究院蔡建和院长(右二)与到访人员合影　　在参观交流中了解到，该研究院在检测技术研究、应用及开发方面有着较强的科研创新能力，所获科技奖项总数连续13年位居全国质检系统前列。其承担的《星天牛种间及光肩星天牛种群间分子生物学研究》课题研究，最终从基因水平证明美国发生的光肩星天牛不是从我国传入的，有效解决了中美货物木质包装检疫的贸易摩擦。此外开发的多兽药残留检测技术，比日本官方检测方法更家快捷、准确、经济，已被日方购买使用权。该研究院还开发了实验室管理系统(LIMS)、轻纺产品国内外标准法规动态数据库等软件产品，并且还参与到专用仪器的研制当中，具有较强的科研实力。　　走访南京市产品质量监督检验院　　南京市产品质量监督检验院是依法设置并具有独立法人资格的产品质量监督检验机构，现拥有仪器设备固定资产8000万元，固定资产总值2.19亿元，检验用房面积25000平方米，有在职员工近200人。国家金银制品质量监督检验中心(南京)、国家农副产品质量监督检验中心(南京)、国家建材产品质量监督检验中心(南京)就设置在该院之内，并分别发展成为其特色中心或品牌中心。参观国家农副产品质量监督检验中心(南京)参观国家金银制品质量监督检验中心(南京)　　该院以服务监管、市场导向、做专做强等为理念，目标是成为政府和企业信赖的合作伙伴和受欢迎的检验检测机构，正在为可能到来的激烈市场竞争做积极准备，目前已将业务扩展到全国多个省市级地区。　　除走访以上测试机构外，“我要测”工作人员还在此期间走访了苏州工业园区公共技术服务平台及中新苏州工业园区清城环境发展有限公司。目前，这两家测试机构正在为完全的企业化运作做筹备，将面向全社会提供专业的第三方测试服务。参观苏州工业园区公共技术服务平台参观中新苏州工业园区清城环境发展有限公司实验室

- 随着半导体产品越来越复杂，测试成本将持续增长，其中最大的成本支出来自ATE。- 爱德万和泰瑞达垄断的测试机市场格局很难打破，美国和日本将继续主导市场发展，而其他50家供应商只能争夺20%的剩余市场份额。- 在分立器件、模拟芯片及数模混合芯片等细分领域，华峰测控、长川科技、联动科技已实现了进口替代，并获得国内外厂商的肯定与使用，正在逐步向海外市场渗透。随着摩尔定律的推进，先进制程的线宽不断缩小，已经进入10纳米、7纳米、甚至于5纳米。同时，无论是前期的晶圆制造环节还是后期的芯片封装环节，芯片的制造成本都与日俱增，因此，测试作为集成电路产品验证出厂的关键，越来越受到各大厂商的重视。由于测试的重要性和难度大幅上升，测试服务费用也日益提升，测试服务费用主要由ATE（自动化测试系统，也称为测试机）、Prober（探针台）&Handler（分选机）、Probe Card（探针卡）、Socket（治具）、Load Board（负载板）构成，其中最大的成本支出来自测试机，占比约为4成。2021年全球半导体测试设备销售额达到75.8亿美元测试机是检测设备中最重要的设备类型，属于电学参数测试设备，为软硬件一体产品，包括硬件设备及测试系统专用软件。测试机能测试半导体器件的电路功能、电性能参数，具体涵盖直流（电压、流）、交流参数（时间、占空比、总谐波失真、频率等）、功能测试等。无论是晶圆检测或是成品检测，都需要通过测试机对芯片施加输入信号，并检测输出信号，判断芯片功能和性能是否达到设计要求，并通过分析测试数据，确定具体失效原因，改进设计及生产、封测工艺，以提高良率及产品质量。随着半导体技术不断发展，芯片线宽尺寸不断减小，耐高压、耐高温、功率密度不断增大、制造工序逐渐复杂，对测试机的要求愈加提高，提供多种测试程序并可进行大量的并行测试，提高单位时间产出量，成为测试设备厂商的研发趋势。在封测市场的高景气带动下，测试机的市场需求也呈现出高速增长趋势。根据SEMI的数据，2020年全球半导体测试设备销售额达到60.1亿美元，同比增长20%，预计2021年及2022年的市场规模将分别达到75.8亿美元和80.3亿美元，其中测试机占比最大，达到 63.1%，其他设备分选机占 17.4%、探针台占15.2%。按上述比例推算，2020 年全球测试机市场规模为37.92 亿美元，预计 2021 年和2022 年将分别达到 47.83亿美元和50.67 亿美元。超50家企业争夺不足20%的市场份额根据应用领域不同，半导体测试机主要细分领域为存储器、SoC、模拟、数字、分立器件和 RF 测试机。长期以来，全球集成电路测试设备高端领域主要由泰瑞达、爱德万两家国际巨头企业垄断，合计占据全球市场80%以上的份额，尤其是在测试难度高的数字及 SoC 类芯片、存储类芯片及高压功率器件领域处于绝对的垄断地位。因此，身处美国、日本、韩国、中国大陆和中国台湾等地区超过50家以上的测试机厂商，只能争夺剩下不足20%的市场份额。下表为国内外主要测试机厂商情况汇总：由上表可知，近年来，国内测试机领域涌现出大量初创企业。据不完全统计，截止目前，国内从事测试机业务的厂商已经超过15家，包括华峰测控、长川科技、佛山联动、华兴源创、亚威股份（参与收购韩国存储芯片测试机厂商GSI公司）、精测电子（武汉精鸿、wintest）、上海御渡（爱德万与南通华达等共同投资设立）、南京宏泰、悦芯科技、派格测控、芯业测控、宏邦电子、河北圣源芯科、摩尔精英（收购德州仪器ATE芯片测试设备团队）、杭州加速科技、冠中集创等，目前这一趋势还在继续，越来越多企业开始布局发力半导体测试设备。值得注意的是，对于国产测试机厂商而言，产业环境不成熟的问题仍然存在。由于测试机行业研发和生产均需使用高精度元器件，对产品机械结构的精度和材质要求也很高。但国产半导体设备对零部件市场拉动时间较短，零部件配套能力较弱。与国外竞争对手相比，国产设备制造商无法享受良好的产业配套环境带来的全方位支持。本土测试机逐渐走向海外事实上，伴随着半导体产业链向国内市场的转移，海思半导体、汇顶科技、展锐等本土芯片设计公司以及长电科技、通富微电、华天科技等封测厂商的崛起以及中美贸易摩擦等因素带来的半导体国产化替代加速，都为国内测试机行业发展带来巨大发展机遇。同时，随着集成电路行业步入成熟发展阶段，降低成本已成为各集成电路厂商提高自身竞争力的关键因素。然而，国际测试机厂商通常针对大客户的售后服务好，但对于小客户的需求通常难以满足。因此，采用产品性价比高、能满足特定类型产品个性化需求并能够提供及时、快速售后服务的国产测试设备，既能降低成本、替代昂贵的通用型测试机，又满足供应链安全的需求，已成为国内各集成电路厂商的重要选择。此外，当前芯片市场竞争已经非常激烈，而国外测试机设备价格高，国际芯片大厂的获利空间也在一步步压缩。因此，国际芯片大厂为了抢占市场，除不断提升技术能力，同时也在寻求性价比较高的测试设备，以提高其产品的竞争力及获利空间。目前，以华峰测控、联动科技为代表的国内测试机产品也获得国内外厂商的肯定与使用，正在逐步向海外市场渗透，未来随着半导体产业的持续发展，将成为国内测试机厂商的成长契机。在模拟和数模混合集成电路测试机方面，以华峰测控、长川科技为代表的国内企业已实现了进口替代，在分立器件测试机方面，以联动科技和宏邦电子为代表的国内企业也取得了较高的市场份额。不过，在难度更高的SOC、数字、存储器等市场领域，爱德万和泰瑞达已经形成了完善的客户“生态圈”，国内测试机厂商短期内难有实质性进展，因此，爱德万和泰瑞达垄断的高端测试机市场格局很难打破，美国和日本将继续主导市场发展。