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中國積體電路獨立測試行業專題報告:詳析三家龍頭企業最新財報
- 由 未來智庫 發表于 足球
- 2022-08-08
華路時代是外包嗎
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1、寫在前面:第三方測試領軍企業年報釋出,積體電路獨立測試行業 發展如何?
近期,華嶺股份釋出 2019 年度報告,其2019 年營業收入同比上升 11。59%。利揚晶片 2019 年增長態勢也十分明顯,營收同比增長 67。66%,淨利潤增長 281。98%。京元電子營收較去 年上升 22。7%。對比三家企業的最新年報和企業發展路徑,可以看出獨立測試發展穩中有升。
近年來,積體電路產業不斷髮展,市場規模日漸擴大。積體電路測試在積體電路產業鏈中有 著舉足輕重的作用,積體電路產品開發的成功與失敗、產品生產的合格與不合格、產品應用 的優秀與不良均需要驗證與測試。
因此,積體電路測試在積體電路產業鏈中不可或缺,貫穿 從積體電路設計、晶片製造、封裝及積體電路應用的全過程。
但同時,世界先進的積體電路測試裝置技術基本掌握在美國、日本等積體電路產業發達國家 廠商手中;美國、歐盟以及日本作為傳統的半導體行業領先地區擁有絕對的優勢地位,其在 積體電路測試理念以及測試技術均處於國際領先地位。我國臺灣地區作為 Foundry 模式的 優勢地區,其獨立測試企業無論在數量、企業規模上也具備一定的優勢。中國大陸地區整合 電路測試產業起步較晚,最早的獨立測試企業成立至今也不過二十年左右年,可以規模化生 產的專業積體電路測試企業在十家左右。(華嶺股份公開轉讓說明書)
另外,儘管積體電路測試產業發展勢頭良好,但是獨立測試佔整個積體電路產業規模的比例 仍然較小。
大陸地區測試產能主要集中在積體電路製造企業的測試車間以及封裝企業的測試 業務部門,其中封裝企業擁有國內大部分的積體電路測試產能。目前整體來看,90%以上的 測試在晶片廠測試,第三方測試公司只佔據 10%左右市場。
華嶺股份在積體電路第三方測試領域佔據內地龍頭地位。公司積極參與國家科技重大專項研 發,近年來承擔和完成了 10 多項國家科技重大專項、國家科技支撐計劃專案和上海市重點 研發專案,近年來,公司為國家科技重大專項、重大工程、重點專案、國防預研專案等 13 家單位 100 多個晶片產品提供了測試技術支撐及服務。測試產品涵蓋國產 X86CPU、北斗衛 星導航、4G 智慧行動通訊晶片、高階 SoC 晶片、高效能 FPGA 晶片、國產金融 IC 卡、汽 車電子、物聯網器件等高階積體電路的測試技術開發及產業化應用。
利揚晶片是目前國內最大的積體電路測試民營企業之一,專業從事半導體後段加工工序:包 括積體電路製造中的晶圓測試、晶圓減薄、晶圓切割、成品檢測和 IC 編帶等一站式服務。 並且提供積體電路測試軟體開發、晶片測試分析、Load Board 的製作以及 MPW 工程批驗證 和 Probe Card 製作等相關配套服務。實施積體電路“分工合作”戰略,為客戶創造最具性 價比測試方案。目前在晶片測試領域已處於國內前列,先後獲得國家高新企業和民營科技企 業稱號,同時並獲得國家計算機軟體著作權證書和多項測試領域實用新型專利證書。
綜上所述,我們認為,受益於積體電路行業景氣度提升,上下游行業不斷髮展,積體電路測 試市場需求端將不斷擴充套件,市場空間持續增長。基於此,我們對積體電路獨立測試行業的發 展情況進行深入分析,做出如下思考:
從年報出發,華嶺股份、利揚晶片、京元電子 2019 表現如何?其核心業務、競爭優勢 是什麼?人才激勵與技術水平如何?
從發展背景、產品業務、經營業績角度出發,華嶺、利揚、京元相比,三者優劣勢如何?
立足當下,積體電路測試行業市場規模、商業模式及競爭格局等方面將如何發展?
2。 縱觀年報:國內積體電路獨立測試領域帶頭企業,2019 年華嶺、 利揚和京元表現如何?
2.1. 華嶺股份:高校科技平臺支援,國內成立較早的專業化第三方積體電路測試 企業
上海華嶺積體電路技術股份有限公司是國內積體電路專業測試領先企業,成立於 2001 年, 位於上海張江,是國家新三板上海首批掛牌企業,是上海市創新型高新技術企業、上海整合 電路測試工程技術研究中心、上海市積體電路測試公共服務平臺、裝備發展部核心電子器件 比測平臺,是國家發改委、工信部、科技部和國家科技重大專項立項支援、上海授牌的測試 技術公共服務平臺,是北京大學工程博士研究生工作站,復旦大學企業實習實踐平臺。公司 致力於為積體電路產業提供優質、高效、快捷的積體電路測試服務,為積體電路企業提供從 晶片驗證分析到整體測試解決方案。
2.1.1. 業績表現:近五年營收不斷增加,2019年實現營收 1.45 億元
隨著積體電路行業不斷髮展,近五年公司營業收入不斷增加。2019 年,公司實現營業收入 1。45 億元,較去年同期增長 11。59%。15-18 年公司分別實現營業收入 1。08 億元、1。22 億元、 1。26 億元和 1。31 億元。利潤方面,2019 年華嶺實現歸母淨利潤3741。49 萬元,同比增幅達 10。9%。近五年歸母淨利潤較為穩定,15-18 年公司分別實現歸母淨利潤 3590。82 萬元、 5925。53 萬元、3372。2 萬元、3373。6 萬元。
盈利能力方面,2019 年公司淨利率和毛利率分別為 25。8%和52。54%,近五年淨利率保持在 25%以上,毛利率在 52%以上。研發支出平穩增長,2019 年研發費用為 4951。8 萬元,同比 增長 7。01%。近五年研發費用率保持在 30%以上,19 年研發費用率為 34。15%。
2.1.2. 產品業務:產品覆蓋產業鏈全環節,持續推進產業鏈協同合作
華嶺股份是獨立的專業測試公司,為各類積體電路企業提供優質、經濟和高效的測試整體解 決方案及多種測試增值服務,產品涵蓋產業鏈所有環節,主要包括:測試程式開發、設計驗 證、晶圓測試以及積體電路成品測試。
測試程式開發
公司在數字混合積體電路,ASIC,計算機晶片,通訊晶片,電力電子,射頻收發器,無線通 信,網路,藍芽,數字電視,無繩電話等諸多應用領域均具有開發經驗。已開發成功的專案 包括載波頻率 12Ghz以內 RF SoC 晶片的測試、SoC 晶片測試、序列資料速率6Gbps 高速 介面晶片的測試、大容量儲存器測試、1GSPS 高速 ADC 晶片的測試、24bits 高精度 ADC 晶片的測試等。
晶圓測試
隨著先進封裝如晶圓級封裝(wafer level package,WLP)、倒裝晶片封裝(flip chip package, FCP)、直接晶片貼裝(direct chip attach,DCA)、系統級封裝(system in package,SiP)、 三維直通矽晶穿孔封裝(through-silicon via)等對裸片測試的需求和儘量規避低良率帶來的 封裝成本,晶圓階段的測試變得越來越重要。公司擁有自動溫溼度控制的 1000 級淨化廠房, 可以最大範圍的滿足各種型別晶片晶圓級測試需求。
成品測試
成品測試(Final Test)也屬於生產測試,也稱為積體電路成測,是利用機械手和測試機組成 的測試系統對已經完成封裝的積體電路晶片進行測試,以驗證封裝過程的正確性並保證每顆 晶片能夠達到設計要求的指標。
2.2. 利揚晶片:國內最大積體電路測試民營企業之一,獲國家高新企業稱號
廣東利揚晶片測試股份有限公司是專業從事半導體後段代工的現代高科技企業,成立於2010 年 2 月,致力於振興民族工業。專業從事半導體後段加工工序:包括積體電路製造中的晶圓 測試、晶圓減薄、晶圓切割、成品檢測和 IC 編帶等一站式服務。並且提供積體電路測試軟 件開發、晶片測試分析、Load Board 的製作以及 MPW 工程批驗證和 Probe Card 製作等相 關配套服務。實施積體電路“分工合作”戰略,為客戶創造最具價效比測試方案。
2.2.1. 業績表現:2019 年增長態勢明顯,淨利潤增長率達 281.98%達到 6084萬元
隨著積體電路行業不斷髮展,近三年公司營業收入不斷增加。2019 年,公司實現營業收入 2。32 億元,較去年同期上升了 67。66%,增幅高於 2017 年的 34。40%和 2018 年的 7。01%。 利潤方面,2019 年利揚實現淨利潤 6083。79 萬元,同比大漲 281。98%。2017 年和2018 年 淨利潤分別為 1946。3 萬元、1592。71 萬元。
盈利能力方面,2019 年淨利率為 26。22%;毛利率為 52。99%。研發支出平穩增長,2019 年 實現研發費用 2199。13 萬元,同比增長近 80%,近三年研發費用率高於 8%。
2.2.2. 產品業務:提供一站式測試解決方案與服務,部分測試技術不可替代性強
利揚晶片為 IC 製造領域提供晶圓測試、成品測試、晶圓減薄、晶圓切割、IC 編帶等一站式 解決方案與服務。且高階晶片測試優勢明顯,部分測試技術不可替代性強。公司始終注重專 業人才培養及儲備,技術追求與創新。是中國華南地區規模領先的積體電路測試企業之一, 產品定位為高階晶片測試,在測試技術、測試裝置和測試方案開發能力上比國內其他測試企 業均具有一定的優勢,國內部分高階晶片由於智慧財產權、國家資訊保安、測試成本等方面的 因素通常會選擇國內測試企業,在部分測試技術方面的可替代性較低。
2.3. 京元電子:客戶結構良好,業務佈局多樣化,營收強勁增長
京元電子是半導體測試行業的標杆,作為專業測試公司在臺灣和全球半導體供應鏈具有獨特 的市場地位。並將全球半導體產業持續外包的趨勢作為公司布臵產能和營收成長的驅動力。
2.3.1. 業績表現:2016 年以來營收穩步增長,2019 年收入超過59億元
在京元電子釋出的 2019 年第四季業務報告中,公司第四季度實現營業收入 71。47 億新臺幣 (1新臺幣=0。2322 人民幣),約合人民幣16。6 億元,同比增長26。0%,較上一季度增長1。5%。 綜合來看,2019 年整體營業收入為 255。39 億新臺幣,約為 59。3 億元人民幣,較上年增長 22。7%;回看 2016 年以來的資料,京元電子的營收一直保持穩步增長。
利潤方面,京元 2019 第四季度營業毛利為 21。98 億新臺幣,約合人民幣 5。1 億元,同比增 長 76。3%,歸母淨利潤為 10。12 億新臺幣,約合人民幣 2。35 億元,同比增長139。4%。綜合 來看,2019 年整體營業毛利為 70。16 億新臺幣,約 為 16。3 億元人民幣,較上年增長30。8%; 歸母淨利潤為 30。42 億新臺幣,約為 7。06 億元,較上年增長 69。4%。
2019 財年京元淨利率和毛利率分別為 8。75%和 27。5 %,較上一年保持平穩。研發費用率為 4。05%,2016 年以來公司研發費用率有所增長,但 2017 年後一直小幅下降。
2.3.2. 產品業務:多元化的業務佈局和良好的客戶結構支援營收穩定長期增長
京元電子提供 IC 製造流程中的產品測試、晶圓測試、封裝、產品預燒等多項服務。其中測 試服務的銷售收入平均約佔公司總收入的 80%左右。
透過京元電子測試的半導體晶片廣泛的應用於各種電子產品,其中包括:消費電子、通訊、 汽車電子、資料處理與儲存和工業電子等。其他收入包括裝置和工具銷售、租賃收入和雜項 收入等。
目前的半導體測試服務供應商必須具備產能調配的靈活性,提供高成本效益的測試服務,而 且必須具備測試少量多樣產品的能力。京元電子憑藉其多款的測試平臺,靈活的產能配臵和 製造測試裝置的能力,提供靈活且具成本效益的測試解決方案,在市場上得以吸引大量知名 半導體公司的業務合作。
京元電子自行研製的測試裝置廣泛用於不同產品的批次生產,可提供客製化測試解決方案, 包含裝置硬體及客製化程式,可應用於多種的終端應用產品。此外,京元電子亦設計和製造 其他測試工具和探針卡。
例如其自行研製的預燒爐擁有客製化特性,能提供客戶較低成本及高品質的預燒測試。單一 預燒爐(Burn-In Oven)就能進行不同瓦數的測試需求,不需更換其他型號的機種。大功率預 燒爐使用氣冷散熱技術,相對於外購的水冷裝臵預燒爐,有成本優勢及容易維護保養的優點。
3。 橫縱對比:積體電路獨立測試領跑者,京元、華嶺和利揚異同點?
3.1. 發展背景:三公司各有發展優勢,對國內積體電路測試行業影響大
三家公司是國內積體電路獨立測試的領跑者,其中,京元電子起步更早,在三家企業中規模 最大。2019 年,京元、華嶺、利揚分別實現營收 59。3 億元、1。45 億元和 2。32 億元。京元 在體量和收入上繼續領跑,利揚表現亮眼,營收超過華嶺。對比發現,京元電子的業務佈局 更加多元、經驗也更豐富,華嶺股份產品線涵蓋產業鏈所有環節,利揚為 IC 製造提供更便 捷的一站式解決方案與服務。三家公司晶圓測試、成品測試齊全,其餘業務線各有擅長。
3.2. 業務對比:京元多元化佈局,華嶺利揚聚焦中高階測試領域
3.2.1. 業務範圍:華嶺關注晶圓測試,利揚成品測試收入佔比高,京元業務線完整
業務方面,京元除了晶圓、成品測試和其餘測試方案外還有封裝和預燒的業務,規模居三家 首,依託於臺灣本身的半導體發展程度和時間積累,是獨立測試的領軍,品牌認可度高。華 嶺和利揚則更聚焦於測試行業中高階測試業務,在大陸地區影響力逐年增加。
3.2.2. 科技實力:華嶺、利揚定位中高階晶片測試,京元具備自制測試裝置能力
自成立以來,華嶺股份先後承擔了國家科技重大專項和上海市科技攻關專案等多個國家和地 方的積體電路測試技術開發專案,在行業內積累了豐富的測試經驗和客戶資源。經過近二十 年的發展,公司的積體電路測試平臺能夠覆蓋目前國內 60%以上的積體電路產品,公司無 論在技術水平、測試裝備、測試能力上均領先於國內同類企業,已經成為大陸地區規模領先 的獨立積體電路測試企業之一。
利揚以“利民族品牌,揚中華之芯”為宗旨,目前在晶片測試領域已處於國內前列,晶片測 試的產能規模、晶片測試程式開發以及量產維護經驗方面都具有一定的領先地位。
3.3. 業績表現:京元體量居三家企業之首,華嶺利揚近兩年增長快速
3.3.1. 客戶群體:華嶺、利揚客戶大陸居多,京元客戶更趨國際化
客戶方面,京元電子客戶群體中,臺灣和國外處於行業領先的客戶數量比較多;華嶺股份將 原先對上海的關注轉向全國,利揚晶片的國內企業客戶較國外更多。
華嶺股份主要營收來源為中國大陸,大陸收入佔總收入佔比超過 99%。前兩大客戶佔據 20% 多銷售份額,前十大客戶約佔 85%,大客戶如復旦微電子、中芯國際、華虹宏力等水平較高。 此外不斷推進測試與產業鏈集聚創新發展,加強與國內外前沿設計、製造、封裝、應用企事 業單位和科研院所合作研發,激發積體電路產業活力與創新,帶動產業鏈協同可持續發展。 與 152 家設計企業、9 家制造企業、6 家封裝企業、20 所大學、25 個科研院所展開合作, 2019年公司成功開展與上海華力全面合作,與中芯國際成功合作後的又一家大型製造企業。
2019 年,利揚晶片前五大客戶銷售額佔當期主營業務收入比重為 76。39%,公司客戶集中度 相對較高,主要是因為公司遵循與優質客戶長期、深度合作,不斷根據客戶需求研發新技術, 與客戶形成持續穩定的合作關係。由於受制於中高階測試產能嚴重不足的實際情況,使公司 在快速成長階段形成了目前客戶集中度較高的局面。
京元電子為全球前 50 大半導體公司中的 60%提供測試服務。京元電子來自前十名客戶的銷 售收入佔 2019 年總收入的 50。5%。(公司官網)
3.3.2. 財務能力:京元保持穩定,華嶺、利揚 2019 年業績穩步快速提升
隨著積體電路行業不斷髮展,近三年兩家公司營業收入不斷增加。2017 年至 2019 年,京元 分別實現營業收入約 45。72 億元、48。33 億元和 59。3 億元,同比增長率分別為-1。95%、5。71% 和 22。7%(1 新臺幣=0。2322 人民幣)。華嶺股份分別實現營業收入 1。26 億元、1。31 億元和 1。45 億元,同比增長率分別為3。54%、3。73%和 11。59%。利揚晶片分別實現營業收入 1。29 億元、1。38 億元和 2。32 億元,同比增長率分別為 34。40%和 7。01%和 67。66%。
利潤方面,近三年京元電子總體仍然處於行業高位,華嶺、利揚持續增長。2017-2019 年京 元電子分別約實現淨利 5。18 億元、4。16 億元和 7。06 億元(1 新臺幣=0。2322 人民幣)。華嶺 分別實現3372。2萬元、3373。6萬元和3741。5萬元,較為穩定,三年分別增長-43。09%、0。04%、 10。90%。利揚晶片分別實現淨利潤 1946。3 萬元、1592。71 萬元和6083。79 萬元,2017 年增 長較塊,同比上升 33。29%。2019 年增長迅速,較上年增長 281。98%。
盈利能力方面,2019 年京元電子、華嶺股份、利揚晶片毛利率分別為 27。5%、52。54%、52。99%, 淨利率分別為 8。75%、25。80%、26。22%。
3.3.3. 發展機遇:2019-2020 年大陸行業領先獨立測試企業表現亮眼,業績不斷上升
大陸獨立整合測試企業近兩年來不斷呈現上升態勢,營收盈利保持增長。2019 年,伴隨著 國內各終端市場對中美貿易戰的預期弱化以及華為“被制裁”,刺激晶片國產替代導致國產 供應鏈供貨的緊迫需求,國內積體電路產業率先走出低谷,晶片製造環節產能回升並加速向 產業鏈下游滲透需求。在“國產替代”加持下的上游設計企業不斷向積體電路製造端追加訂 單,逐漸呈現出中高階測試產能緊張,甚至高階測試出現產能不足等超預期情況。
2019 年華嶺股份不斷最佳化技術與產品、加強重點行業市場開拓,根據市場發展需要,繼續 提升“五級系統兩大平臺”有機互動執行,持續提升大資料、雲計算構架(資訊化、智慧化、 雲端化)的“晶片測試雲”資訊服務體系。新增客戶 23 家,突破了人工智慧、國產化替代、 國產晶片等新領域、新方向。晶圓測試出現重要產品迭代,未來 2-3 年表現可期。
利揚晶片作為國內最大的積體電路測試民營企業之一,測試產能利用率不斷回升。公司在維 護原有優勢測試平臺基礎上,
積極投資高階測試裝置,積極擴充中高階測試產能,企業最佳化 研發團隊和管理團隊,佈局 5G通訊、智慧穿戴、感測器、儲存、汽車電子、資訊保安等芯 片的測試解決方案,拓展市場,
2019年公司淨利潤較去年同期上升了 281。98%。
4。 總覽產業:美日臺積體電路測試技術領先、經驗充足,中國大陸仍 需發展
4.1. 三次變革:積體電路由加工製造主導轉為“四業並舉”
自發明積體電路至今幾十年以來,積體電路產品從小規模積體電路逐步到目前的極大規模集 成電路,整個積體電路產品的發展經歷了從傳統的板上系統(System-on-board)到片上系 統(System-on-a-chip,SoC)的過程,世界整合產業為適應技術的發展和市場的需求,其 產業結構經歷了三次變革。
第一階段——以加工製造為主導的 IC 產業發展階段
上世紀七十年代,積體電路的主流產品是微處理器、儲存器以及標準通用邏輯電路。這一時 期積體電路製造商(IDM)在行業中充當主要角色,積體電路由製造商(IDM)自行設計, 並由自己的生產線加工、封裝,測試後的成品晶片自行銷售,積體電路測試與半導體工藝密 切相關,並且僅作為附屬部門而存在。
積體電路產業僅處在以生產為導向的初級階段。
第二階段——標準工藝加工線與設計公司格局出現
上世紀八十年代,積體電路的主流產品為微處理器(MPU)、微控制器(MCU)及專用 IC (ASIC)。
行業中的無生產線的積體電路設計公司(Fabless)與標準工藝加工線(Foundry) 相結合的方式開始成為積體電路產業發展的新模式。
第三階段——IDM 與“四業分離”並存產業結構形成
上世紀九十年代開始,隨著網際網路的興起,積體電路產業跨入以競爭為導向的階段,產業競 爭由原來的資源競爭、價格競爭轉向人才知識競爭、密集資本競爭。此時,越來越龐大的集 成電路產業體系並不有利於整個產業發展和壯大,積體電路產業結構向高度專業化轉化成為 一種趨勢,開始形成了設計業、製造業、封裝業、測試業獨立成行的局面。
積體電路產業從 此進入製造商(IDM)繼續發揮重大作用,設計業、製造業、封裝業和測試業“四業並舉” 的產業格局。
積體電路測試貫穿在積體電路設計、晶片製造、封裝以及積體電路應用的全過程,測試是集 成電路產業鏈中重要的一環,具有技術含量高、知識密集的特點。積體電路測試同時服務於 積體電路設計企業、製造企業和封裝企業,在產業鏈中具有重要的作用,從晶片設計和生產 的過程來看如果沒有測試,這個產業鏈是不完整的甚至是斷裂。
華嶺股份、利揚晶片和京元電子同屬於積體電路產業的測試門類
。積體電路是資訊產業的基 礎和核心,是國家重點鼓勵發展的產業,其推動作用強,倍增效應大,在推動經濟發展上發 揮著重要作用,是國民經濟的關鍵基礎性和戰略性行業。各國對該行業都極為重視,發達國 家和許多新興工業化國家和地區競相發展,使得這一行業的競爭非常激烈,技術不斷更新。
積體電路測試行業屬於典型的資本密集型、技術密集型和人才密集型產業,並且規模經濟特 徵明顯。積體電路行業是需要不斷投入鉅額資金、大量人力的產業,裝置費用和研發費用都 非常大,進入壁壘較高。積體電路測試產業行業的進入壁壘主要表現在技術、人才、資本、 行業經驗和認證方面。
4.2. 明辨概念:IC 測試指晶片流片後的測試,用以判斷晶片功能、效能、結構
電學測試在晶片工藝的不同階段進行。這些測試在早期設計階段開始,在矽片製造的重要步 驟繼續,以最後封裝的 IC 產品測試結束。
目前所指的積體電路(IC)測試通常是指晶片流片後的測試,定義為對被測電路施加已知的 測試向量,觀察其輸出結果,並與已知正確輸出結果進行比較而判斷晶片功能、效能、結構 好壞的過程。下圖說明了測試原理,就其概念而言,測試包含了三方面的內容:已知的測試 向量、確定的電路結構和已知正確的輸出結果。
所有裝配和封裝晶片都要進行最終電測試以確保積體電路質量。測試和矽片分類時所做的功 能測試相同。積體電路晶片處理器在自動測試裝置(ATE)上進行單個晶片測試。積體電路 處理器迅速將每個積體電路插入測試儀的電接觸孔,彈簧針使管殼上管腳實現電接觸以便進 行電學測試。測試完成後積體電路處理器將積體電路移回到它最終發貨包裝體中。
具有足夠數量的輸入/輸出管腳和管殼佔面積小的先進積體電路封裝對於終測造成挑戰。專用 的測試固定裝臵通常稱為接觸件或管座,用於進行積體電路管殼上管腳和自動測試儀上接觸 針之間的電學連線。這些接觸件必須足夠耐用,針對積體電路插拔數百萬次而沒有顯著的磨 損或電訊號劣化。對於先進的積體電路,測試固定裝臵被設計為使電感最小化和最佳化訊號的 通路阻抗。
4.2.1. 測試分類:驗證測試、生產測試、可靠性測試與接受測試
按測試目的分類:根據測試的目的不同,可以把積體電路測試分為 4 種類型。
(1)驗證測試(Verification Testing,也稱作 Design Validation)
當一款新的晶片第一次被設計並生產出來,首先要接受驗證測試。在這一階段,將會進行功 能測試,以及全面的 AC、DC 引數的測試。透過驗證測試,可以診斷和修改設計錯誤,為最 終規範(產品手冊)測量出晶片的各種電氣引數,並開發出測試流程。
(2)生產測試(Manufacturing Testing)
當晶片的設計方案通過了驗證測試,進入量產階段之後,將利用前一階段除錯好的流程進行 生產測試。在這一階段,測試的目的就是明確做出被測晶片是否透過測試的判決。由於每一 顆晶片都要進行生產測試,所以測試成本是這一階段的首要問題。從這一角度出發,生產測 試通常所採用的測試向量集不會包含過多的功能向量,但是必須有足夠高的模型化故障的覆 蓋率。
(3)可靠性測試(Reliability Testing)
透過生產測試的每一顆晶片並不完全相同,最典型的例子就是同一型號產品的使用壽命不盡 相同。可靠性測試就是要保證產品的可靠性,透過調高供電電壓、延長測試時間、提高溫度 等方式,將不合格的產品(如會很快失效的產品)淘汰出來。
(4)接受測試(Acceptance Testing)
當晶片送到使用者手中,使用者將進行再一次的測試。例如,系統整合商在組裝系統之前,會對 買回的各個部件進行此項測試。
按測試方式的分類:根據測試方式的不同,測試向量也可以分為 3 類。
(1)窮舉測試向量(Exhaustive Vector):窮舉測試向量是指所有可能的輸入向量。該測試 向量的特點是覆蓋率高,可以達到 100%,對於具有 n 個輸入埠的晶片來說,需要 2n 個 測試向量來覆蓋其所有的可能出現的狀態。
(2)功能測試向量 (Functional Vector):功能測試向量主要應用於驗證測試中,目的是驗 證各個器件的功能是否正確。
(3)結構測試向量 (Structural Vector):是一種基於故障模型的測試向量,它的最大好處 是可以利用電子設計自動化(EDA)工具自動對電路產生測試向量,並且能夠有效地評估測 試效果。
4.2.2. 目前發展:可測性設計輔助故障檢測,有助於晶片成品率的提高
可測性的框架式的定義是,可測性是在一定的時間和財力限制下,生成、評價、執行測試, 以滿足一系列的測試物件(例如,故障覆蓋率、測試時間等)。對一些具體的積體電路來說, 對該定義的解釋由於使用工具和已有的技術水平的不同而不同。目前工業界使用的一個範圍 比較窄的定義是,可測性是能夠測試檢驗出存在於設計產品中的各種製造缺陷的程度。
所謂可測性設計(DFT,Design For Testability)是指設計人員在設計系統和電路的同時, 考慮到測試的要求,透過增加一定的硬體開銷,獲得最大可測性的設計過程。簡單來說,可 測性設計即是指為了達到故障檢測目的所做的輔助性設計,這種設計為基於故障模型的結構 測試服務,用來檢測生產故障。目前,主要的可測性設計方法有掃描通路測試、內建自測試 和邊界掃描測試等。
在傳統測試方法中,設計人員的職責止於驗證階段,一旦設計人員認定其設計滿足包括時序、 功耗、面積在內的各項指標,其工作即告結束。此後,測試人員接過接力棒,開始開發合適 的測試程式和足夠的測試圖形,用來查找出隱藏的設計和製造錯誤。但是,在其工作期間很 少了解設計人員的設計意圖,因此,測試人員必須將大量寶貴的時間花在梳理設計細節上, 而且測試開發人員必須等到測試程式和測試模型經過驗證和除錯之後才能知道早先的努力 是否有效。沿用傳統測試方法,測試人員別無選擇,只能等待流片完成和允許他使用昂貴的 自動測試裝置。這就導致了整個設計-測試過程週期拉大,充斥著延誤和效率低下的溝通。
自 20 世紀 80 年代以來,規模較大的半導體生產商就開始利用 DFT 技術來改善測試成本, 降低測試複雜度。如今,前端設計人員都能清楚地認識到只要使用恰當的工具和方法,在設 計的最初階段就對測試略加考慮,會在將來受益匪淺。DFT 技術與現代的 EDA/ATE 技術緊 密地聯絡在一起,大幅降低了測試對 ATE 資源的要求,便於積體電路產品的質量控制,提高 產品的可製造性,降低產品的測試成本,縮短產品的製造週期。
整體來看,晶片從設計到最終應用到終端產品上,一般需要經過晶片設計、晶圓製造、晶圓 測試、封裝、成品測試、板級封裝等這些環節。在整個價值鏈中,晶片公司需要主導的環節 主要是晶片設計和測試,其餘的環節都可以由相應的合作伙伴來主導或者完成。
測試貫穿於整個積體電路產業鏈每一個關鍵環節,在晶片設計中,會加入 DFT 模組為後續 晶片產出的可測性提前做考量,電路設計完成後需要有設計模擬和驗證。在晶圓製造的過程 中,需要對工藝控制的關鍵引數進行檢驗,WAT 合格是 wafer 出貨的基本要求;然後進入晶 圓級 CP 測試,透過 CP可提供 Mapping 供封裝廠挑粒組裝,把功能合格的晶片封裝出來, 避免不必要的浪費。封裝完成後需要進行基本的電效能和 Open/Short 的檢驗,同時為了滿 足終端使用者越來越嚴苛的品質要求,還需要進行充分的系統級 FT 測試,包括功能測試、性 能測試以及可靠性測試,CP 和 FT 是專業測試工廠的主要工作,目前很多封裝廠也都會建立 部分 FT 測試的能力。
晶圓測試(wafer test,或者 CP-chip probering)
Prober 是與 Tester 分離的一種機械裝置,主要的作用是承載 wafer,並且讓 wafer 內的一顆 die 的每個 bond pads 都能連線到 probe card 的探針上,並且在測試後,移開之前的接觸, 同時移動 wafer,換另外的 die 再一次連線到probe card 的探針上,並記錄每顆 die 的測試 結果。
最終測試(FT,或者封裝測試)
對比 wafer test,其中硬體部分,prober 換成了 handler,其作用是一樣的,handler 的主要 作用是機械手臂,抓取 DUT,放在測試區域,由 tester 對其進行測試,然後 handler 再根據 tester 的測試結果,抓取 DUT 放到相應的區域,比如好品區,比如壞品 1 類區,壞品2 類區 等。
4.3. 市場規模:獨立測試廠商避免封裝廠產能不足問題,大陸起步較晚,以美日 臺為先
積體電路測試行業作為積體電路產業的重要一環,其生存和發展與積體電路產業息息相關。 世界先進的積體電路測試裝置技術,基本掌握在美國、日本等積體電路產業發達國家廠商手 中;而美國、歐盟以及日本作為傳統的半導體行業領先地區擁有絕對的優勢地位,其在整合 電路測試理念以及測試技術均處於國際領先地位。而我國臺灣地區作為 Foundry 模式的優 勢地區,擁有多家測試企業,其獨立測試企業無論在數量、企業規模上也具備一定的優勢。
中國大陸地區積體電路測試產業起步較晚,最早的獨立測試企業成立至今也不過二十年左右, 可以規模化生產的專業積體電路測試企業在十家左右。目前,大陸地區測試產能主要集中在 積體電路製造企業的測試車間以及封裝企業的測試業務部門,其中封裝企業擁有國內大部分 的積體電路測試產能。由於國內積體電路測試行業在規模、裝備和技術方面與國際水平存在 一定的差距,目前國內除了涉及國家安全的晶片以外,約 60%以上的高階晶片必須交由大 陸地區以外的企業完成。(華嶺股份公司股份報價轉讓說明書)
4.3.1. 封測行業規模:中國封測行業規模佔全球市場比例逐漸超過50%
半導體封裝測試是指將透過測試的晶圓按照產品型號及功能需求加工得到獨立晶片的過程。 是半導體產業鏈的最後一個環節。我國 IC 封裝業是整個半導體產業中發展最早的,且傳統 封裝在規模和技術上已經不落後於世界大廠。2004 年至今,我國半導體封測行業一直保持 高速發展,年複合增長率為 15。8%。2019 年中國積體電路產業銷售收入為 7562。3 億元,同 比增長 15。80%。其中,設計業銷售收入為 3063。5 億元,同比增長 21。6%,佔總值 40。5%; 晶圓製造業銷售收入為 2149。1 億元,同比增長 18。20%,佔總值的 28。40%;封測業銷售收 入為 2349。7 億元,同比增長 7。10%,佔總值的 31。1%(中商產業研究院)。2018 年,我國 半導體封裝佔整體半導體產業鏈比例為 34%,但高於全球產業鏈結構的 16%。這說明了封 測作為我國半導體產業的先行推動力,已經起到了帶頭作用,推動半導體其他環節快速發展。
目前,半導體封測業務公司主要集中在中國大陸和臺灣,臺灣日月光收購矽品後市佔率最高 達到 22%,大陸企業長電、華天和通富總佔比約 28。1%。此外,日月光、安靠、飛思卡爾、 恩智浦、英特爾等半導體廠商也紛紛在大陸設立封裝廠。2019 年上半年封測業受到中美貿 易摩擦、手機銷量下滑及儲存器價格偏低等因素拖累,大多數封測廠商營收持續走跌,下半 年有所恢復。中國封測行業佔全球規模比例不斷提升,國內封裝產業發展迅速,產業轉移趨 勢明顯。( 《2020 年版中國積體電路封測行業發展研究報告》 )
4.3.2. 半導體裝置行業:裝置廠商是測試企業的上游環節,愛德萬和泰瑞達處於領先
半導體裝置廠商是半導體測試企業的上游環節。
半導體裝置產業鏈以晶片設計為主,專用設 備價值量較高,集中應用於晶片設計下游的晶圓代工和封裝測試兩個環節。其中,晶圓製造 裝置和前道檢測裝置用於晶圓代工環節,晶圓封裝裝置和後道檢測裝置用於封裝測試環節。 兩環節結束後形成晶片成品。2019 年 12 月 13 日,利揚晶片執行長張亦鋒發表《中國 專業晶片測試的機遇與挑戰》的演講提到,最近兩年以來,600 億美金的年銷售額成為半導 體裝置產業新常態。其中,愛德萬和泰瑞達兩家進入全球裝置廠家 Top15。
隨著 2018-2020 年中國大陸多家晶圓廠陸續投建及量產,國內封測廠陸續投入新產線以實現 產能的配套擴張,將持續帶動國內半導體測試裝置市場高速增長。根據 SEMI,2018 年國內 積體電路測試裝置市場規模約57。0 億元,積體電路測試機、分選機和探針臺分別佔比63。1%、 17。4%和 15。2%,其它裝置佔 4。3%。
4.4. 行業佔比:90%以上的測試在晶片廠測試,第三方測試公司佔據 10%左右
近年來,積體電路測試產業發展勢頭良好,但是獨立測試佔整個積體電路產業規模的比例仍 然較小,
與積體電路產業鏈中的製造商(IDM)、設計企業、製造企業、封裝企業相比,獨立 測試企業普遍規模偏小。但是隨著積體電路行業尤其是國內積體電路行業的發展,國內對於 積體電路測試的需求將不斷擴大,同時隨著國家對獨立測試行業的認可和重視,積體電路測 試行業將有著廣闊的發展空間。2019 年12 月 13 日,利揚晶片執行長張亦鋒發表《中 國專業晶片測試的機遇與挑戰》的演講提到,最近兩年以來,每年全球測試裝置投資超過 70 億美金。目前國內測試業產值達 18 億美元,而這一資料在5 年後、10 年後、15 年後則將遞 增至 50 億、110 億、240億美金。
目前,90%以上的測試在晶片廠測試,第三方測試公司佔據 10%左右市場。
隨著第三方測試 越來越受到重視,國內先進積體電路測試技術領先企業公司正在積極推進極大規模積體電路 測試技術及產業化應用,進一步建設和完善晶片測試生產線,專注於積體電路測試技術服務, 具有很好的自主技術創新研發和持續發展能力。同時充分利用現有技術、裝置、人才、質量 和管理等方面的優勢,
透過積體電路產業鏈的縱向拓展、橫向聯合,不斷提升測試能力和產 品附加值,不斷鞏固企業核心競爭力。
4.5. 行業困境:中國大陸獨立承擔專業測試服務公司有限,對測試需求不斷提高
目前,國際上最大的半導體公司仍多為 IDM 企業,例如世界前 5 名半導體公司英特爾、三 星、德州儀器、東芝和意法半導體都是典型的 IDM 企業。與此同時,也湧現出獨立的 IC 設 計公司、晶圓製造企業、封裝測試企業及獨立測試企業。
中國大陸地區已經成為全球最大和發展速度最快的積體電路市場,隨著技術進步和產業提升, 我國新進的設計、製造和封裝企業對於先進測試技術的共同需求越來越大。但是由於先進集 成電路測試技術含量高、知識密集,能夠獨立承擔專業測試服務的公司寥寥無幾,無法滿足 眾多產業化測試需求。
另外,測試能力也一直是我國積體電路自主設計發展的制約因素。在快速發展的積體電路產 業中,測試相對於積體電路設計、製造和封裝是最薄弱的一環。隨著產業的發展,積體電路 產業已經進入了高效能 CPU、DSP 和 SoC 時代,隨著晶片的日益複雜和效能不斷提高,
高階產品的測試驗證和生產費用越來越高,為積體電路測試業帶來巨大發展原動力和商機, 專業化的獨立測試企業迎來了巨大的市場發展機遇。
4.6. 競爭格局:規模和配套服務處於劣勢,透過高質量技術服務提高核心競爭力
總體來看,專業晶片測試仍面臨一系列挑戰,在市場方面,龐大的國產化晶片市場,需要配 套的專業測試資源和產能儲備。在資金方面,測試裝置投資巨大,資產回收期長,費用攤提 是最主要成本。在團隊方面,則需要組建有戰鬥力的測試營運、技術業務的專業管理團隊。 在人才方面,開發及維護不同測試平臺,需要綜合能力極強的技術專才隊伍。在效能方面, 如何維持測試平臺穩定可靠,保持裝置高稼動率是測試廠最主要的挑戰,而在管理方面,滿 足客戶對測試的多變性和大資料分析要求,在流程合理化、管理資訊化、聯機自動化方面提 升管理精度:是快速穩定高質量交貨的保證。
積體電路測試行業內具有代表性的企業主要有京元電子股份有限公司(中國臺灣地區)、上 海華嶺積體電路技術股份有限公司、廣東利揚晶片測試股份有限公司、北京確安科技股份有 限公司、華潤賽美科微電子(深圳)有限公司、無錫泰思特測試有限責任公司等。
測試領域 給公司提出了雙重門檻的要求,即高技術和高資金。
4.7. 行業風險:受上下游影響大,獨立測試企業維持技術領先遭遇巨大挑戰
經營風險:積體電路產業鏈中間環節,設計與製造波動影響測試行業
第三方測試公司屬於積體電路行業,主要業務是向積體電路設計與製造企業提供測試服務, 是積體電路產業鏈的中間環節。如果積體電路設計與製造行業的發展出現較大波動,將勢必 對積體電路測試行業帶來重大影響。
技術風險:積體電路行業人才競爭激烈,維持技術領先難度大
研發方面,測試技術研發能力是積體電路測試企業最重要的核心競爭力。隨著積體電路技術和產品更新換代速度日趨加快,企業需要不斷提升自身的測試技術水平以適應市場需求的變 化,未來如何持續保持行業領先的測試技術水平是企業面臨的重要風險。
科研人才方面,積體電路測試行業屬於人才密集型、技術密集型行業,較強研發隊伍和優秀 核心技術人員是企業保持測試技術水平領先之核心競爭力的重要因素。隨著積體電路行業的 發展,積體電路企業之間對於人才的競爭日趨激烈,企業存在核心技術人才流失的風險。
專利保護方面,積體電路測試企業在積體電路測試技術和程式研發中,申請了大量軟體著作 權、技術專利等智慧財產權,這些智慧財產權對企業現時和未來的經營具有非常重要之作用,因 此面臨智慧財產權被侵犯和侵犯他人智慧財產權的風險。
財務風險:行業支援政策可能發生變化,納稅優惠條件或出現變數
近年來,國家對積體電路行業在財政、稅收等方面施以大量扶持政策,若未來國家政策發生 變化,降低對積體電路行業的扶持力度,則可能對測試企業的主營業務產生重大影響;同時, 政府可能減少專案投入,若公司無法獲得政府資金方面的支援,則將對公司發展速度產生一 定影響。
5。 二級市場:全市場行情回顧及行業估值分析
a)量價:上週上證綜指上漲 0。97%,成交額環比下跌 17。60%;深證綜指下跌 0。65%,成交 額環比下跌 17。54%;滬深 300 指數上漲 1。56%,成交額環比下跌 21。23%;中小板指數下 跌 1。36%,成交額環比下跌 15。36%;創業板指數下跌 0。58%,成交額環比下跌 18。53%; 智慧製造(中證)指數下跌 3。09%,成交額環比下跌21。53%;新三板做市指數下跌1。14%, 成交額環比下跌 27。15%;整體而言,本週各大盤指數整體下跌。
A 股科技指數電子元器件(中信)下跌 6。49%,通訊(中信)下跌 3。57%,計算機(中信) 下跌 3。45%,傳媒(中信)指數下跌 2。37%;港股大盤指數恆生指數上漲 2。98%,科技指數 恆生資訊科技業上漲 4。58%;美股大盤指數標普 500 上漲 10。26%,納斯達克上漲 9。05%, 道瓊斯工業上漲 12。84%,科技指數道瓊斯美國科技上漲 9。29%。
新三板科技產業個股最高周漲幅為 90.00%;
漲幅前十名的個股分別為:博大光通、九州量 子、欣智恆、網信安全、華路時代、天弘鐳射、博安通、安暢網路、暉速通訊、凡拓創意。
新三板科技產業個股最高周跌幅 93.18%
;跌幅前十名的個股分別為:騰冉電氣、利爾達、 海鑫科金、藍山科技、皓華網路、達爾智慧、捷世智通、黑馬高科、中瀛鑫、中網科技。
A 股科技產業個股最高周漲幅為 26.21%;
漲幅前十名的個股分別為:中嘉博創、中富通、 浙數文化、潤建通訊、華星創業、浙大網新、宇信科技、絲路視覺、銀江股份、達實智慧。
A 股科技產業個股最高周跌幅為 15.59%;
跌幅前十名的個股分別為:佳都科技、立思辰、 富春股份、立昂技術、皖通科技、四維圖新、東方通、掌趣科技、榮科科技、潤欣科技。
H 股科技產業個股最高周漲幅為 55.04%;漲幅前十名的個股分別為:
高偉電子、檳傑科達、 輝煌科技、即時科研、愛達利網路、光控精技、御德國際控股、首都資訊、中國智慧交通、 HMVOD 影片。
H 股科技產業個股最高周跌幅為 41.50%;跌幅前十名的個股分別為
:五龍電動車、俊知集 團、神州數字、國安國際、國聯通訊、萬咖壹聯、華夏健康產業、國微技術、三寶科技、新 確科技。
美股科技產業個股最高周漲幅為 112.77%;漲幅前十名的個股分別為
:U。S。 Gold Corp、生 物鑰匙國際、Sabre Corp、ClearSign Combustion Corp、Newtek Business Services Corp、 埃姆科、CUI Global Inc、Maxar Technologies Ltd、MTS Systems Corp、Sequans Communications SA ADR。
美股科技產業個股最高周跌幅為 24.44%;跌幅前十名的個股分別為
龍運國際、Blonder Tongue Laboratories Inc、簡普科技、Steel Connect Inc、納普科安全技術、Creative Realities Inc、UT 斯達康、Exela Technologies Inc、ClearOne Inc、Synchronoss Technologies Inc。
注:A 股為證監會行業分類的資訊傳輸、軟體和資訊科技服務公司,港股和美股的科技公司 為 GICS 行業分類的資訊科技。
b)估值:大盤指數:
上證 A 股PE 為 11。91,低於歷史均值;深證 A股 PE為34。39,低於歷 史均值;創業板 PE 為 52。48,高於歷史均值;恆生指數 PE 為 8。83,低於歷史均值。
科技指數:
電子元器件(中信)PE 為 55。74,高於歷史均值;通訊(中信)PE 為 141。22, 高於歷史均值;計算機(中信)PE 為 149。13,高於歷史均值。
……
(報告來源:安信證券)
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