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      半导体设备行业深度报告:市场再创新高,国产化替代空间广阔(四)

      日期:2022-04-09 15:47
      浏览次数:246
      摘要: 接上篇文章 1.4.测试与封装 1.4.1 测试 半导体测试贯穿了半导体整个产业链,芯片设计、晶圆制造以及*后的芯片封装环节都需要进行相应的测试,以保证产品的良率。 芯片设计环节的测试主要是设计商使用测试机、探针台和分选机对晶圆样品和芯片封装样品的功能和性能进行测试。晶圆制造环节的测试包括晶圆几何尺寸与表面形貌的检测、成分结构分析以及电性测试。封装测试环节主要是通过分选机和测试机对芯片的电性参数及性能等进行测试,以保证出厂后的芯片在性能和寿命方面达到设计标准。 测试环节主要...

      接上篇文章

      1.4.测试与封装

      1.4.1 测试

      半导体测试贯穿了半导体整个产业链,芯片设计、晶圆制造以及*后的芯片封装环节都需要进行相应的测试,以保证产品的良率。

      芯片设计环节的测试主要是设计商使用测试机、探针台和分选机对晶圆样品和芯片封装样品的功能和性能进行测试。晶圆制造环节的测试包括晶圆几何尺寸与表面形貌的检测、成分结构分析以及电性测试。封装测试环节主要是通过分选机和测试机对芯片的电性参数及性能等进行测试,以保证出厂后的芯片在性能和寿命方面达到设计标准。

      测试环节主要使用的半导体设备是测试机、分选机和探针台。测试机是检测芯片功能和性能的专用设备,测试机对芯片施加输入信号,采集被检测芯片的输出信号与预期值进行比较,判断芯片在不同工作条件下功能和性能的有效性。

      全球测试机市场被爱德万、泰瑞达和科休垄断,三者市场占有率分别为50%40%8%。国内测试机生产商主要有华峰测控和长川科技。华峰测控和长川科技专注于模拟测试机和数字模拟混合测试机,其中华峰测控在国内模拟测试机市占率接近60%。我国测试机市场中占市场主要份额的为存储测试机和SOC测试机,市场份额分别为43.8%23.5%

      探针台和分选机是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来并实现批量自动化测试的专用设备。探针台用于晶圆加工之后、封装工艺之前的CP测试环节,负责晶圆的输送与定位,使晶圆上的晶粒依次与探针接触并逐个测试。分选机负责将输入的芯片按照系统设计的取放方式运输到测试模块完成电路压测,在此步骤内分选机依据测试结果对电路进行取舍和分类。

      半导体探针台设备行业集中度较高,目前主要由东京精密、东京电子两家垄断,两个公司共计占据全球约70%的市场份额。台湾惠特、台湾旺矽等也占有较大的市场份额,特别是在LED探针台领域具有优势。国内*大的探针台生产企业是深圳矽电,长川科技、中电科45所也具备探针台生产能力。

      分选机按照系统结构可以分为三大类别,即重力式分选机、转塔式分选机、平移拾取和放置式分选机。全球分选机市场由爱德万、科休、爱普生三家企业所垄断,国内的分选机生产商主要有长川科技。

      1.4.2.封装

      封装是将芯片在基板上布局、固定及连接,并用可塑性绝缘介质灌封形成电子产品的过程,目的是保护芯片免受损伤,保证芯片的散热性能,以及实现电能和电信号的传输,确保系统正常工作。封装设备主要有切割减薄设备、引线机、键合机、分选测试机等。

      目前封装设备主要由国外企业垄断,全球封装设备主要由ASM PacificK&SShin kawaBesi等国外企业垄断,国内具备封装设备制造能力的企业主要有中电科45所、艾科瑞斯和大连佳峰。

      2.产业格局不断变化,中国或将成为产业重心

      2.1 行业进入新一轮上升周期

      半导体行业每一次进入上升周期都是由下游需求驱动。回顾半导体行业的发展历史可以看出,每当下游出现技术升级或产品迭代时,市场对于半导体的需求将进入上升周期。在8090年代,家用电器的普及以及计算机在商业领域的渗透推动了行业的成长;90年代到本世纪初,家用电脑及笔记本电脑的普及带来了行业成长的新动力;2013年到2018年,智能手机和平板电脑等消费电子推动了行业新一轮繁荣,但2019年消费电子的驱动已经出现乏力,半导体行业出现了短暂的回落。

      新的技术和产品将带来行业驱动力,半导体行业或将进入上升周期。5G、物联网、大数据、人工智能以及汽车电子等新技术和新产品的应用,将带来庞大的半导体市场需求,行业将进入新一轮的上升周期。根据WSTS预测,2020年全球半导体销售额将达4330亿美元,同比增长5.9%2021年半导体销售额将达4690亿美元,同比增长8.3%。我们预测20222023年半导体市场将继续增长,2023年全球市场规模将达到5010亿美元。

      2.2 全球产业转移,中国市场高速成长

      半导体经历过两次大的产业转移。半导体产业于20世纪60年代发源于美国,美国作为半导体发源地,在产品和技术方面一直保持着全球优越水平。**次转移发生于20世纪80年代,美国将技术和利润较低的封测剥离,转移到日本地区,日本借助美国的技术支持,逐步完善半导体产业,并在PC和家电等领域赶超,造就了日本东芝和日本日立等知名企业。**次是20世纪90年代,随着PC产业升级,DRAM技术不断提升,而日本由于经济危机无法支撑产业发展,韩国借此机会对DRAM技术和产能不断投入,确立了其在PC半导体领域的地位。中国台湾把握住了美日半导体从IDM模式转向垂直分工模式的机会,大力发展了以台积电为代表的晶圆代工产业,在产业链占据了重要的位置。

      半导体产业正在进行第三次产业转移。中国是全球*大的半导体消费市场,同时也是全球*大的半导体进口国,庞大的市场需求为半导体产业发展提供了前提。2010年以来,中国一方面凭借低劳动力成本的优势,一方面不断引进半导体产业先进技术,同时加大半导体产业人才培养,逐步承接了半导体低端封测和晶圆制造业务,完成了半导体产业的原始积累。随着全球电子化进程的开展,下游产业快速发展,不断推动中国半导体产业持续兴旺。

      2019年我国半导体销售额约占全球市场的35%在过去十年的半导体景气周期中,以手机为主的消费电子成为半导体行业发展的主要驱动因素,中国在经济高速发展和巨大的人口基数作用下,成为全球**大消费电子市场。据全球半导体贸易统计组织数据,2014~2019年中国占全球半导体消费市场的份额逐年提升中国,2019年半导体销售额达到1441亿美元,占全球市场份额的35%。随着5G、汽车电子等下游应用在中国迅速兴起,中国将有望成为全球半导体市场的重心。

      中国半导体市场仍旧存在供需错配。虽然中国已经成为全球*大的半导体消费国,但中国的半导体生产能力还远远不能匹配中国市场的巨大需求,晶圆产能仍旧有待提升。当前半导体产业仍旧由外资主导,无论是半导体设计还是半导体制造,中国企业的市占率仍旧很低。从晶圆制造产能来看,全球TOP5晶圆制造商均为外资企业,占据了全球超过50%的产能份额。

      中国大陆封测产业已经具备一定实力。中国凭借低廉的劳动力,首先承接了对劳动力需求较大技术要求较低的半导体封测业务。目前,中国大陆封测环节在全球已经具备一定的竞争力,根据拓墣产业研究院数据,2020年第三季度全球前十大封测企业中,中国大陆企业长电科技、通富微电和华天科技分别位列367名。

      2020年我国芯片设计行业销售额**突破500亿美元。2020年虽然行业受到了新冠疫情的影响,但我国芯片设计行业仍旧保持了较快的增长态势,2020年全行业设计企业数量为2218家,同比增长24.6%。从销售收入来看,全行业销售预计为3819.4亿元,同比增长23.8%,按照美元与人民币1:6.8的兑换率,全年销售约为561.7亿美元,**超过500亿美元。

      我国晶圆代工发展迅速,中芯国际和华宏半导体已进入全球前十。我国封测行业逐渐进入成熟阶段,晶圆代工正在快速崛起,涌现出了中芯国际和华宏半导体等具备发展潜力的晶圆代工企业。根据拓墣产业研究院*新预测,2020第四季度全球晶圆代工营收排行中,中芯国际和华宏半导体分别位列第5名和第9名。同时,我国正在寻求IC制造方面的突破,中国大陆正迎来投资建厂热潮,这将为半导体设备带来广阔的市场空间。

      半导体设备对于行业发展至关重要。当前我国半导体设备依旧高度依赖于海外企业,并且在核心技术和零部件上受到一定的限制。半导体设备涉及数学、物理、化学、光学、力学等多个基础学科,技术壁垒高,研发难度大周期长,是整个产业中*关键的环节之一。半导体设备直接关系芯片设计能否落成实物,产品可靠性和良率能否达到设计标准,国内行业是否能够参与全球竞争。因此要实现我国半导体产业链的自主可控,半导体设备至关重要。

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