机械行业进口替代势在必行测试设备率先突围20190212长江证券34页

进口替代势在必行，测试设备率先突围长江证券机械研究小组分析师：赵智勇SAC执业证书编号：S0490517110001分析师：姚远SAC执业证书编号：S0490517070005分析师：臧雄SAC执业证书编号：S0490518070005联系人：倪蕤、曹小敏•研究报告•评级看好维持01测试设备：芯片质量把关者02市场格局：巨头垄断，整合加速03需求趋势：19年下旬需求或企稳回升04海外借鉴：顺时势升级新品，高研发构筑内生增长动力测试设备：芯片质量把关者01半导体测试包括晶圆测试(CP)与芯片终测(FT)图1：在半导体产业链中，晶圆测试与终测分别为晶圆制造和封装测试的最后一步资料来源：《半导体制造技术》（中国工信出版集团、电子工业出版社，MichaelQuirk,JulianSerda著）,长江证券研究所硅片制造晶圆制造封装测试芯片设计单晶炉滚圆机切片机倒角机研磨机抛光机清洗设备检测设备拉单晶磨外圆倒角切片研磨抛光清洗检测硅片设计电路版图仿真光罩去胶离子注入清洗薄膜研磨抛光晶圆测试晶圆去胶机离子注入机清洗设备CVD/PVD/ALDCMP探针台+测试机涂胶烘干光刻显影洗胶刻蚀硅/介质/金属刻蚀设备显影设备光刻机烘干设备涂胶设备氧化加膜高温/氧化炉管退火设备清洗清洗设备检测检测检测检测检测检测背面减薄减薄机晶圆切割贴片引线键合塑封切筋成型终测晶圆切割机贴片机引线键合机注塑设备成型设备分选机测试机芯片成品下游应用循环数次到数十次探针台分选机测试机测试晶圆测试终测两种测试分别位于晶圆制造与封测的最后一步，质量把关设备探针台分选机测试机晶圆测试目的在于节省封装成本资料来源：泰瑞达官网，爱德万官网，东京精密官网，Wikipedia，长江证券研究所探针台探针台内部线缆测试机（机头）探针卡（第三方定制）显示屏存放晶圆测试电路板（第三方定制）MAP图探针测试机（机柜）测试机内部插板卡（测试机厂提供）图2：晶圆测试环节，测试机与探针台工作示意图晶圆测试设备：测试机+探针台在晶圆厂、封测厂或测试代工厂进行测试坏的芯片不封装，节省封装成本探针台用于移动晶圆，提供测试环境技术要求：探针台技术难度、精密度要求很高，易伤晶圆市场格局：东京电子（TEL）和东京精密（TSK）占垄断地位，国内深圳矽电探针台在售，长川科技正在研发终测目的在于提高出货良率资料来源：泰瑞达官网，爱德万官网，Cohu官网，长川科技官网，Wikipedia，长江证券研究所图3：终测环节，测试机与分选机工作示意图终测设备：测试机+分选机在封测厂或测试代工厂进行合格芯片才供给下游，提高芯片出货良率分选机自动化设备，把待测芯片放到测试机上并根据测试结果分选芯片有多个吸头，可多工并行工作市场格局：Cohu、EPSON、爱德万、台湾鸿劲和长川科技等为主要参与者发展趋势：增加并行工位、整合温度控制等功能分选机测试机（机头）测试电路板（第三方定制）滑轨好芯片坏芯片1坏芯片2待测芯片底座（定制）底座（定制）测试机（机柜）吸头测试机内部插测试板卡（测试机厂提供）测试机定制化，探针台和分选机相对通用资料来源：泰瑞达、Cohu、爱德万等公司官网，Wikipedia，长江证券研究所测试机属于定制化的设备测试板卡和测试程序针对不同芯片定制探针台和分选机相对通用不同的晶圆和芯片，通常不需要更换探针台和分选机探针台根据晶圆尺寸选型，分选机根据芯片封装方式和测试并行度要求选型表1：测试机和探针台技术难度相对更大，分选机稍低图4：测试机定制化程度较高，分选机与探针台相对通用探针台8/12寸晶圆40/28/14nm分选机封装方式4/8/16吸头测试机测试程序A/B/C板卡1/2/3芯片A/B/C一一对应芯片类型芯片类型决定所用板卡晶圆尺寸/工艺芯片测试并行度资料来源：长川科技招股说明书，长江证券研究所设备技术难点技术难度测试机1）针对下游各种类型的芯片开发出尽量通用的板卡2）软硬件结合，考验研发能力3）对测试速度、精度、稳定性要求高探针台1）晶圆需对准数百甚至更多探针2）精度要求1um级别3）重复操作100万次不能扎伤晶圆分选机速度、精度、稳定性和并行度测试机分类测试对象测试引脚数技术特点和难点技术难度模拟测试机大功率测试机分立器件、大功率器件MOS管、二极管、三极管、IGBT元件等10个以内测试芯片的耐高压、耐大电流特性难点是设计出支持高压、大电流的测试机模拟测试机模拟电路放大器、电源芯片等通常不超过100个测试模拟信号，频率通常不超过10MHz，但对精度要求较高难点在于设计出高精度、抗外界干扰的测试机低端数模混合测试机模拟电路/逻辑电路低端AD/DA芯片等SOC测试机微处理器/逻辑芯片/通信芯片等纯数字或数模混合/数字射频混合芯片CPU、高端AD/DA芯片、通信芯片等数十至1000以上，多芯片同时测几千个引脚引脚多，信号频率高、最高可达10GHz，技术更新换代快，芯片的种类多难点在于设计出支持高速数字信号测试、多引脚间的信号同步性好的测试机，设计出能够尽量满足多种芯片测试需求的板卡，并且跟上芯片快速发展的节奏Memory测试机存储器DRAM、NANDFlash等存储芯片同时测数万个引脚难点在于设计出支持高速数字信号测试、大量引脚间的信号同步性好的测试机测试机按测试对象主要可分为模拟、SOC和存储器测试机资料来源：长川科技招股说明书，泰瑞达官网，爱德万官网，长江证券研究所表2：模拟测试机、SOC测试机和存储器测试机的特点与技术难点各不相同SOC测试机份额最大资料来源：Gartner，长江证券研究所图5：2013年全球各类测试机市场占比，SOC测试机占比最大SOC测试RF测试Memory测试模拟IC测试各类测试机中，SOC测试机占比最大近年来随着存储器市场的扩大，存储器测试机份额上升较快RF测试通常由SOC测试机加RF测试板卡完成分立器件5.1%光电子器件8.4%传感器2.9%模拟电路14.9%微处理器17.1%逻辑电路27.8%存储器40.2%集成电路83.6%资料来源：WSTS，长江证券研究所图6：预计2019年全球半导体市场结构分选机按测试的芯片的封装方式分类资料来源：Cohu公司官网，长川科技官网，长江证券研究所表3：分选机主要可分为平移式分选机、重力下滑式分选机和转塔式分选机分选机分类分选机外观测试器件类型测试方式设备价值量平移式分选机左右平移抓取芯片重力下滑式分选机芯片沿导轨下滑转塔式分选机器件在转塔内旋转测试机毛利率高于探针台和分选机泰瑞达、爱德万、科利登主要产品为测试机，除硬件设计外，有较多软件开发的工作，毛利率50%左右相对较高探针台和分选机更多是硬件设计，毛利率约30-40%，相对稍低图8：探针台公司东京电子和东京精密毛利率（%）资料来源：Bloomberg，长江证券研究所图9：分选机生产商EPSON与科休毛利率（%）图7：三大测试机公司毛利率均在50%左右（%）资料来源：Bloomberg，长江证券研究所010203040506070200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017泰瑞达爱德万科利登051015202530354045200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017东京电子东京精密051015202530354045200620072008200920102011201220132014201520162017科休EPSON资料来源：Bloomberg，长江证券研究所大芯片设计公司主导测试机品牌选择图10：半导体测试设备业务模式资料来源：长川科技招股说明书，泰瑞达、爱德万、东京精密、Cohu等公司官网，长江证券研究所探针台和分选机为通用设备，通常由晶圆厂、封测厂自主采购测试机为定制设备，大芯片设计公司话语权较强，通常根据自己芯片产品特点指定测试机品牌和配置，晶圆厂或封测厂提供配套测试机除硬件设计外，还需进行大量软件开发芯片设计公司（源头客户）晶圆厂（直接客户）封测厂（直接客户）下晶圆制造/封测订单，指定测试机品牌和配置，并提供测试程序测试机公司光罩晶圆成品芯片租测试设备给设计公司分选机公司探针台公司自主采购按设计公司要求采购按设计公司要求采购自主采购设计阶段采购少量测试机和分选机用于验证芯片，测试机公司协助开发测试程序市场格局：巨头垄断，整合加速022018年全球测试设备市场空间约54亿美元图11：2015年来半导体测试设备市场增长迅速资料来源：SEMI，长江证券研究所资料来源：SEMI，长江证券研究所图12：2016年各种主要测试设备份额占比54%10%16%15%5%SOC测试Memory测试分选机探针台其他2018年全球半导体测试设备市场空间约54亿美元，随着下游半导体产业增速下滑，2019年测试设备市场或略微下滑测试机份额最大，约占近70%分选机与探针台市场空间近似，约各占测试设备总市场空间15-16%SOC测试机为市场空间最大的测试设备种类，近年来存储器测试机增长较快54-100%-50%0%50%100%150%200%01020304050607080901002000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018全球测试设备销售额（亿美元）同比测试设备市场的地区结构,中国大陆市场增长迅速图13：2016/2017年测试设备市场分地区结构，中国台湾最大，中国大陆增长迅速资料来源：SEMI，长江证券研究所8%11%-3%13%6%-4%-6%-10%-5%0%5%10%15%0200400600800100012001400中国欧洲日本韩国美洲中国台湾其他2016测试设备销售额（百万美元）2017测试设备销售额（百万美元）同比中国台湾地区封测产业发达，为全球最大测试设备市场，占全球市场超过30%日本、韩国市场与中国市场体量近似，东南亚也是一个较大市场中国大陆测试设备市场约占全球10-15%，增长迅速，2018年市场空间或达近8亿美元，预计随着中国半导体产业的发展，未来市场空间有望进一步增大测试机市场空间，18年约30-33亿美元图15：SOC测试机市场最大，Memory测试机增长最快（亿美元）资料来源：SEMI，泰瑞达、爱德万官网和年报，长江证券研究所资料来源：泰瑞达年报，长江证券研究所图14：2018年全球测试机市场规模约30-33亿美元0510152025303540201620172018ESOC测试机Memory测试机模拟测试机2018年全球测试机市场空间约30-33亿美元，与2017年持平，随着下游半导体产业增速下滑，2019年测试机市场或略微下滑中国大陆占测试设备市场约10-15%，测试机市场空间或达近5亿美元未来SOC市场有望持平，Memory测试强劲增长，模拟测试逐渐增长232826283430~330510152025303540201320142015201620172018E全球测试机市场空间（亿美元）测试机市场呈寡头垄断，加速整合资料来源：Bloomberg,Wind，长江证券研究所，爱德万会计年结日为3月31日，Xcerra会计年结日为7月31日，为方便比较，以上数据为尽量在同一自然年内的4个单季度收入加总，Cohu于2018年并购Xcerra，以上Cohu公司收入数据不包括Xcerra泰瑞达和爱德万为测试机市场双巨头，高端SOC和Memory测试机市场呈垄断态势模拟测试市场相对较小，科利登份额较多2018年美国Cohu收购Xcerra，长川科技公告计划收购新加坡分选机公司STI，测试设备市场加速整合国产测试机北京华峰和长川科技的测试机主要集中在模拟测试市场，SOC测试机正在研发中02004006008001,0001,2001,4001,6001