半导体是数字产业的基石，而半导体制造设备又是支撑半导体产业发展的利刃武器。
芯片先进制程的特征尺寸逼近物理极限。在后摩尔定律时代，封测在半导体产业链中的地位愈发突出。先进封装技术成为延续摩尔定律的重要途径之一，封测设备在半导体设备行业中的占比逐渐提升。
封装测试属于芯片制造的后道工序。芯片封测有分片、固晶、绑线、测试等主要环节。封装是芯片的成品制造环节，安放、固定、密封和保护芯片，以确保电路性能和散热性能。测试主要是对芯片产品的功能、性能测试等，将性能不达标的产品筛选出来。
图源：长电科技
目前，主要的半导体封测设备包括减薄机、探针台、划片机、测试机和分选机等；封装测试产业链上游主要为封装基板、键合丝、芯片粘接材料、切割材料等封装材料；中游为集成电路的封装测试环节；下游为5G手机、笔记本电脑、服务器、汽车、智能家居、游戏设备和可穿戴设备的广泛应用。新兴应用端带来的市场需求增量，中国大陆封测市场蓝海时代悄然开启。
半导体行业第三次转移，全球半导体产能倒向有巨大需求市场的中国大陆。然而国产封测设备与我们不断扩大的封测产业规模形成巨大反差。大量核心半导体设备长期依赖进口，封测设备基本被国外品牌垄断，近些年的国产化率整体上为5%左右，在最为核心的IC固晶机、焊线机、磨片机等封装设备领域国产化率更低到尘埃里。在当前大背景下，这意味着中国先进封装及测试（设备）的供应链处于极不确定的供断风险中。
近年来，受益于终端市场景气度提振，全球半导体需求整体向好，半导体设备规模呈现总体上升趋势，据SEMI预测，2022 年全球晶圆厂设备支出将突破 1,000 亿美元。
封装环节占据封测价值量的绝大部分，据Gartner统计，封装环节占整个封测市场份额的80-85%，测试环节占整个封测市场份额约15-20%。封测是我国在半导体行业中全球市场份额较高的一个环节。封测厂商需要投资大量的专用设备，后道工厂的资本和研发投入虽然相对于前道晶圆厂较小，但先进封装工艺也需大量专用设备和工艺支持。
随着先进封装的不断推进，SiP技术、3D封装、Chiplet等技术逐渐显露出巨大潜力，以及终端需求的提升，封测设备在半导体设备行业中的占比逐渐提升。
先进封装设备
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作为芯片生产最后一公里的核心步骤，如果没有封装环节，就无法保证可用性，芯片就无法出货流向市场。
先进封装进入到晶圆级封装、系统级封装、2.5D、3D等，更是加速了封装设备的不断精进更迭。在晶圆制程技术提升放缓的大背景下，先进封装成为延伸摩尔定律的救命稻草。
图源：通富微电
封装是将生产加工后的晶圆进行切割、焊线塑封，避免受对物理、化学性损害，使集成电路与外部器件实现电气连接、信号连接。半导体封装设备包括切割减薄设备、划片机、贴片机、固化设备、引线焊接 /键合设备、塑封及切筋设备、清洗与搬运设备等。综合调研机构的数据，各类设备的市场占比情况如下：
- 贴片机市场占30%
- 引线机市场约占23%
- 划片和检测设备占28%
- 切筋与塑封设备占比18%
- 电镀设备1%左右
贴片机是封装过程中是最关键、最核心的设备。贴片机可高速、高精度地贴放元器件，并实现定位、对准、倒装、连续贴装等关键步骤。先进封装贴片机分为FC封装贴片机、FO封装贴片机和2.5D/3D贴片机。最尖端的先进封装贴片机设备为TSV/3D封装以及晶圆级封装的贴片机。
图源：富士德中国有限公司
除此，先进封装要求的其他封装设备还包括引线机、划片机、塑封与切筋设备以及电镀机。
由于先进封装设备的技术壁垒较高，全球封装设备呈现寡头垄断格局。目前全球贴片机市场的竞争格局为“两超多强”，Besi和ASM占据超过全球60%的市场份额。据CIC灼识咨询统计，目前先进封装贴片设备，以出货量或收入计，市场中Besi、Capcon和ASM几乎占据市场绝大多数体量。
目前中国大陆各类封装设备几乎全部依赖进口，主要进口封装设备品牌如下：
- 装片机：ASM Pacific、Besi、FASFORD和富士机械
- 倒片机：ASM Pacific、Besi
- 打线设备：K&S、ASM Pacific、新川
- 划片切割及研磨设备：DISCO、东京精密等
- 塑封系统/塑封机：TOWA、ASM Pacific、APIC YAMADA
虽然中国先进封装在全球市场拥有强大的竞争力，但综合各方数据，最近几年的设备国产化率只有1-5%，远远低于先进制程的10-25%。
测试设备
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任何一款芯片在上市之前，若不经过严格测试流程，那么一旦出现性能缺陷，再大批量召回是非常难的。
由于晶圆生产附加值极高，因此检测设备在半导体产业中的地位日益凸显。半导体检测从设计验证到最终测试都不可或缺，半导体检测包括设计验证、工艺控制检测、晶圆测试(CP测试)以及成品测试(FT测试)。
图源：华天科技
半导体检测设备主要分为前道和后道测试设备。晶圆前道制造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，用到的设备是量测设备、缺陷检测设备、过程控制软件三部分；后道封测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，确保芯片出厂的性能在设计标准中。半导体检测主要受限于复杂的分析算法、质量规则、特殊光学原理、高精度成像等，半导体视觉检测量测是工业制造中最复杂的机器视觉应用。
JIG SAW 切割分选一体机 图源：京创先进
测试设备方面，国内中高端测试设备主要依赖进口。据SEMI数据，2021年全球半导体测试机市场泰瑞达和爱德万市场份额占比合计为84%。泰瑞达、爱德万和科休三家公司以超过90%的市场份额垄断半导体测试机市场，具有较高的技术与市场壁垒，各主要设备寡头如下：
- 测试机：爱德万、泰瑞达
- 分选机：科休半导体、爱德万
- 探针台：东京精密&东京电子
图源：国际半导体产业协会，华经产业研究院
从测试设备市场情况来看，据国际半导体产业协会数据，2021年全球半导体测试设备市场规模为78亿美元，同比增长30%。预计2022年前道制造设备增速为18%增长至1070亿美元，测试设备预计增长5%至82亿美元。
值得一提，测试设备市场是一个暴利赛道。2021年泰瑞达和爱德万的毛利率分为达到了58.80%和55.80%，显著高于AMAT、LAM等半导体制造设备厂商，甚至高于全球光刻龙头ASML的52.70%。华峰测控期历年销售毛利率均维持在80%左右。
2021年中国半导体检测行业市场排名top5 图源：前瞻研究院
半导体第三方实验室检测市场起源于中国台湾， 目前国内市场中市占率较高的企业有宜特科技、闳康科技、中国赛宝、胜科纳米、利扬芯片、伟测科技、华岭股份、广电计量、京隆科技、确安科技等。测量/检测设备仍是前道国产化率最低的环节之一，中科飞测、上海精测、睿励科学、东方晶源等本土厂商已经实现一定突破。
国内的半导体检测起步较晚，且行业准入门槛高、技术壁垒高、资金壁垒高等，现阶段本土入局者仍较少，对外依赖程度高，行业整体呈现规模小、集中度低的竞争格局。
封测设备重点攻关
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在第十九届中国半导体封装测试技术与市场年会上，针对未来我国封测领域重点技术研发布局，长电科技的CEO郑力在报告中指出，产业发展必须以技术研发驱动为要领，不应做单纯的技术代工，并列出重点攻关技术包括：加大成品制造技术和产能投资力度；规划大规模晶圆级微系统集成项目；高可靠高密度陶瓷封装技术、高可靠塑封技术；晶圆级封装、2.5D硅转接板、TSV叠层封装、SIP封装技术；针对大功率功率器件及高可靠性汽车电子；基于先进封装平台开发特色封装产品线。
从后道市场来看，针对封测设备，需要开发：5G PA类异形芯片共晶焊装片机；开发50um以下low K存储芯片隐形切割设备；开发5G基站类50um线径高精度线弧细铝线锲形键合机；开发高密度Fan-out封装用精度达2um贴片机；开发具有5G射频、高电压大电流（90V、30A以上）等功能的测试主机。
随着先进封装技术与前道制造日趋融合，先进封装产业仍需求包括刻蚀机、光刻机、PVD/CVD、涂胶显影设备、清洗设备、测试机等封测设备的大力支撑，国内的厂商仍在快速发展阶段，仍需要加大研发验证和市场占有率。
国产替代 逆风而行
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封测设备国产率以个位数起底，这也意味着今后两位数增长潜力，国产代替空间巨大。
根据MIR DATABANK数据表明，2021年中国大陆各类封装测试设备的市场规模均有高速增长，探针台、引线键合、贴片机设备甚至接近翻倍增长，增速都在85%以上。
2021年中国大陆封装测试设备细分市场增速 图源：MIR DATABANK
当前，多种利好因素正加大封测设备国有率的发力提升。
市场方面，全球半导体行业呈现高增长的态势，国内集成电路产业也于2021年首破10，000亿，晶圆产能提升刺激封测产业的资本开支超前；
需求方面，全球产能扩充的背景下，国内设备厂商与寡头同场竞技，出货量显著，后端封测迎来爆发期，有融入一线客户供应链的机会；国内封装大厂新增设备按种类统计国产化率大幅提升，国产设备采购总体数量前所未有；同时在推进设备国产化进程中，国产设备购买量稳定增长；
政策方面，美方肆无忌惮的封锁，国家扶植高新技术企业，各地加大对国产设备供应链扶持力度，国产设备拥有更多验证试用的利好机会，进口替代明显提速；
疫情防控方面，随着国家放开管制，营业环境利于商务往来，企业应抓住第一波需求高峰，加大与国内外客户的黏性；
安全方面， 半导体供应链的安全日益受到重视，封测厂正大量采购国产设备。国内上下游组成统一战线；
技术方面， 国内代工厂新产线的升级以及芯片性能的提高，加上与国际寡头技术竞争压力下，正倒逼封测设备制造厂加大对技术攻关、设备升级，完全自主化成为奋斗方向；而且国产设备经过优化和改进，宕机率大幅下降，目前基本能做到和进口设备相当；
人才方面，企业与高校产教深入融合，人才培养与国际合作加大推进；下一步仍要尽快建设科教协调、产教融合、以人才培养为核心的集成电路制造领域协同创新公共平台；
服务方面，借鉴国外模式，比拼性能、追求性价比、高效周到的售后以及个性化需求定制，已成为国内IC厂商的重要选择。
天水华天科技股份有限公司集团副总裁肖智轶在中国集成电路封测产业链创新发展高峰论坛上，展示了全球及中国封测市场规模。据预测，全球的封测市场规模从2016年的510亿美元增长到了2025年的722亿美元。中国的封测市场规模从2016年的1564亿元人民币增长到2025年的3551.9亿元，在2016年到2025年中国大陆的封测市场的复合增长率达到了9.54%，远高于全球封测市场的平均值的3.95%。
先进封装市场增长的主要驱动来自车载与工业传感器、5G通讯、AR/VR、高性能运算、云计算及数据中心等需求的快速增长。下游应用领域对于集成电路等产品性能要求的提升，半导体检测市场需求空间正在逐步扩大。
在国家政策和资金的大力扶持下，一批优质的国产半导体封测设备厂商，直接对标国际巨头，以谦虚学习的心态和不服就干的魄力脱颖而出，在众多细分领域已经逐渐打破海外厂商垄断市场的格局。
原文始发于微信公众号（未来半导体）：封测设备之争 | 国有率最低的环节，孕育未来数年最高的增长！
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