芯片封測分離已是大勢所趨，高效測試機成為行業追捧新對象
半導體制造過程相當于是現代的煉金術，需要數千家公司和數萬個工藝步驟的協同。由于其復雜性，良率是該行業關乎1000億美元的問題。因此，制造過程需要不斷進行關鍵狀態檢查，以支持人類創造更高級的產品。
半導體行業的普通觀察者通常會過度關注荷蘭光刻機巨頭ASML和光刻，盡管這只占半導體制造廠總設備的約22%，計量和檢查約占工具的13%。
Aehr開發FOX-XP工具提高效率，成本約250萬美元
Aehr Test Solutions是美國一家擁有獨特測試解決方案的小公司，其技術用于蘋果的Face ID、英特爾硅光子學，以及最重要的SiC（碳化硅）。幾年前，該公司在SiC（碳化硅）領域取得了早期成功。從那時起，由于他們的工具在SiC中的迅速采用，收入和股價飆升。
由于提高了能效，SiC正迅速成為大功率電子設備的標準。為了支持電動汽車、可再生能源和儲能的爆炸式增長，該行業正在尋求到本世紀末將晶圓產量從每年幾十萬片增加到每年數百萬片。
因為汽車和基礎設施是已安裝基礎的一部分，故電氣化終端市場的失敗尤其具有災難性。維護和修理需要在現場拆開復雜的設備，這些設備在首次制造時可能在常溫下運行良好，但如果長時間暴露在更極端的環境中，故障和不規則現象會隨著時間的推移而頻繁出現。
汽車和工業供應商需要進行密集的測試才能成為合格的供應商，即使合格了，也不能在測試上有所懈怠。SiC有許多與其易碎/脆性晶體結構相關的缺陷。主要來源包括襯底、外延或與摻雜相關的缺陷，例如螺紋位錯、向內生長的堆垛層錯和重組誘導的堆垛層錯（RISF）。與其他半導體相比，它的良率特別低，占最終設備成本的30%左右。
每個設備的汽車測試可能持續兩到四天，測試數千臺設備所需的時間將會特別長。大多數行業已經從分立功率器件轉向多芯片模塊。在這些情況下，一個壞的die可能導致許多好的die失敗，在長達十年故障率為1%的情況下，標準12芯模塊的故障率也將達到約15%。
大多數行業使用封裝或模塊老化來消除高價值部件的早期失效率。在升高的溫度/電壓下進行加速壓力測試可以通過測量測試期間設備性能的任何變化來幫助清除潛在的制造缺陷，從而最大限度地減少客戶在現場擁有產品die的機會。
這對于IGBT和標準硅基設備領域來說很好，因為老化時間更短。但對于SiC，由于所需老化時間較長，成本開始飆升。這就是Aehr Test System的新方法，他們不是創建模塊級測試工具，而是制造晶圓級測試工具。
Aehr為這些晶圓級老化測試開發了FOX-XP工具。每個晶圓可以包含多達1000個SiC器件。FOX-XP一次可以測試9到18個晶圓。FOX-XP在腔室內執行此操作，該腔充當高度調節的極端溫度環境。FOX-XP工具的成本約為250萬美元。
這些工具還必須與Aehr測試系統的WaferPak接觸器一起使用。WaferPak類似于探針卡，但它不僅與晶圓接口，還承載晶圓。WaferPak被認為是一種消耗品，因為它們對于每種設計都是獨一無二的，并且填充一個FOX-XP的成本約為150萬美元。設計通常每隔幾年就會改變一次。
這些設計更改提高了終端市場功率設備的效率并降低了成本。
測試重要性凸顯，封測分離已是大勢所趨
隨著產品進入高性能CPU、GPU、NPU、DSP和SoC時代，芯片內部集成的模塊越來越多，生產制造過程中的失效模式也相應增多，芯片測試的重要性凸顯，現有以封裝為主、測試為輔的一體化構造已經無法滿足測試需求，封測分離趨勢正在逐步加重。
芯片的測試主要分為三個階段：芯片設計中的設計驗證、晶圓制造中的晶圓測試（CP測試）以及封裝完成后的成品測試（FT測試），其中CP測試和FT測試是半導體后道測試的核心環節。
設計驗證
設計驗證是采用相應的驗證語言、驗證工具及驗證方法，在芯片生產之前驗證芯片設計是否符合芯片定義的需求規格，是否已經完全釋放了風險，發現并更正了所有的缺陷。
眾所周知流片費用高昂，在芯片生產過程中單單流片就占了總成本的60%。以28nm芯片為例：根據Gartner的數據顯示，28nm制程芯片的平均設計成本為3000萬美元。在芯片流片之后再發現設計故障基本無法更改，所以芯片設計驗證處在流片環節的上游是減小流片損失的最優解。
根據驗證工具的不同可以分為EDA驗證、FPGA原型驗證、Emulator（仿真器）驗證，其中EDA為主流的驗證工具，通過軟件仿真來驗證電路設計的功能行為驗證波形，可以直觀、快速地找出功能bug。
CP測試和FT測試
CP測試在整個芯片制造過程中位于晶圓制造和封裝之間，通過在檢測頭上裝上以金線制成細如毛發的探針（probe），與晶粒上的接點（pad）接觸，測試其電氣特性，不合格的晶粒會被標上記號，而后當晶圓以晶粒為單位切割成獨立的晶粒時，標有記號的不合格晶粒會被淘汰。
FT測試是芯片在封裝完成以后進行的最終的功能和性能測試，是產品質量控制的最后環節。一般來說，CP測試的項目比較多也比較全，FT測試的項目比較少，但都是關鍵項目，條件嚴格。
CP測試與FT測試的持續時間與測試覆蓋率直接相關，測試時間越長則測試覆蓋率越好。但是收費標準也是根據按照測試時間而定，測試項越多，測試時間就會越長，費用越高。
芯片制造過程中的測試成本約占設計費用的5%，以28nm的3000萬美元成本計算，測試花費成本大概150萬美元，這個費用和芯片設計的總費用相比似乎不算多，但對于一些中小規模公司來說，芯片的測試成本已經接近研發成本，此時就有一些公司流片完成后直接切割封裝，砍去了CP測試的環節，只做少量的封裝測試（FT測試）以減少成本。不過，這樣做的結果就是一些有故障問題的芯片未能被檢測出來就直接裝機流向客戶。
但仔細算算，即使CP環節直接省去，總成本也降低不到5%，產品退回或者賠償都遠遠高于5%的成本。反觀單單流片就占了總成本的60%，倒不如在流片前加強質量把控。最后，FT作為產品質量的直接把控，如果把有功能缺陷的芯片賣給客戶，損失是極其慘重的，不僅是經濟上的賠償，還有損信譽，對客戶回流意義重大，價值更是不可估量。
可見測試再也不是芯片制造的配角更不是封裝的附屬品，芯片測試非常必要，且一定要專注去做。但是這些年，由于長期被迫與封裝捆綁，導致芯片測試業缺乏承接客戶能力，加之整個行業起步較慢，在整個發展過程中面臨諸多困難。
高端半導體測試機為核心資產
全球半導體設備市場規模約千億美元。
根據國際半導體產業協會 SEMI 最新的統計數據，受晶圓廠建設推動，預計2022 年全球半導體制造設備總銷售額有望增至 1085 億美元，同比增長 5.9%；預計全球半導體設備市場規模 2023 年將收縮至 912 億美元。
測試機為后道測試設備最大細分領域，約 38 億美元。據 SEMI 統計，半導體測試設備 2020 年市場規模為 60.1 億美元，到 2022 年預計將達 80.3 億美元，兩年 CAGR 達 16%。
從測試設備結構來看，測試機占比最大，達到 63.1%，而分選機、探針臺占比分別為 17.4%、15.2%。
測試機中，SoC 及存儲類測試及應用最廣，在全球和國內市場均在 70%左右結構占比。
國內半導體測試設備市場份額主要由進口產品占據。
據 SEMI 統計，愛德萬、泰瑞達在測試機領域基于長期積累，合計份額超過 80%；其他主要廠商包括科休、長川科技、華峰測控等。
國產集成電路測試設備主要集中在中低端領域，而高端的測試設備主要依賴于國際主流的測試設備廠商，如美國泰瑞達、日本愛德萬，單機進口價格動輒數十萬美元。
偉測科技的高端測試設備機臺數量在中國大陸行業領先，已經成為中國大陸高端芯片測試服務的主要供應商之一。公司現有機器設備以進口設備為主，主要供應商包括愛德萬、泰瑞達、Semics 等國際知名測試設備廠商。
獨立第三方測試服務的優勢與興起
集成電路產業早期是 IDM 垂直整合運營模式，代表企業如 Intel、三星等。隨著技術升級的成本越來越高以及對 IC 產業生產效率的要求提升，促使整個產業逐漸發展為設計、制造、封裝、測試分離的垂直分工產業鏈模式。
在“封測一體化”的商業模式上，集成電路行業誕生了“獨立第三方測試服務”的新模式。
獨立第三方測試企業專業從事晶圓和芯 片成品測試業務，是行業內測試服務的主要供給方，主要服務的客戶為芯片設計公司，同 時也大量承接封測一體企業、晶圓制造企業、IDM 廠商外包的測試業務。
IDM 企業、晶圓制造企業及封測企業的 CP 測試產能通常較小，通常需要與第三方測試服務商合作。
1）IDM 企業覆蓋芯片設計、制造、封裝、測試全流程，通過自建封測廠滿足芯片測試需求。隨著行業競爭的加劇以及先進制程的資本性支出急劇上升，為了專注于芯片設計和晶圓制造核心環節，IDM 企業有意減少封測環節的投資，將部分測試需求外包給封測一體企業、獨立第三方測試企業來完成。
2）晶圓制造企業為了服務于內部生產與 研發，通常配備少量的晶圓測試產能，由于產能較小，一旦測試需求超過晶圓代工廠的負 荷，晶圓代工廠就會考慮將晶圓測試服務外包給獨立第三方測試企業或者封測一體企業來 完成。
3）晶圓測試與封裝的業務關聯性不高，封測一體企業的晶圓測試產能通常較小，需要將部分晶圓測試業務外包給獨立第三方測試企業來執行，因此與獨立第三方測試企業產生較為緊密的合作關系。
FT 測試方面，封測一體企業在芯片成品測試業務上與獨立第三方測試企業存在既競爭又合作的關系。FT 測試與封裝的業務關聯性較大，封測一體企業較為重視該業務，但是由于測試平臺的類型較多，封測一體企業無法做到封裝和芯片成品測試產能的完全匹配，需要將部分芯片成品測試外包給獨立第三方測試企業來執行。
此外，獨立第三方測試服務模式具有如下優點：
1. 獨立第三方測試服務廠商在技術專業性和效率上的優勢更明顯。
獨立第三方測試服務廠商將全部的人力、物力和資金專注于測試業務，而封測一體廠商的核心業務是封裝，測試業務只是占比很小的次要業務，因此無論是測試技術的專業性、測試設備的多樣性和先進性、測試服務的效率和品質等方面，獨立第三方測試服務廠商的優勢更加突出。
2. 獨立第三方測試廠商的測試結果中立客觀，更受信賴。
集成電路測試本質是對設計環節、晶圓制造環節、芯片封裝環節的工作進行監督和檢驗，封測一體企業同時提供封裝和測試服務，并且封裝業務的金額占比更大，因此在測試結果的中立性和客觀性上存在局限性，而獨立第三方測試廠商獨立于以上環節，能夠從中立的立場出具客觀公正的測試結果，更容易獲得芯片設計公司的信賴。
