【新鼎资本研究】国家芯片产业基金投资项目之三十四——长川科技

杭州长川科技股份有限公司

一：公司介绍

杭州长川科技股份有限公司是一家致力于提升我国集成电路专用装备技术水平、积极推动集成电路装备业升级的高新技术企业。公司于2017年4月17日在深交所创业板挂牌上市（股票代码300604）。

公司成立于2008年4月，总部位于杭州市滨江区，主营产品包括测试机和分选机，行业深耕多年，技术水平领先，备受行业认可。公司目前设有日本、香港、常州子公司，及北京研发中心、台湾办事处、上海办事处、深圳办事处等分支机构，并全资控股集成电路检测设备全球知名供应商STI（新加坡），逐步形成全球化布局。

二：主要产品

1.CTA8280系列数模混合测试机

2.CTA8280F系列全浮动测试机

3.CTA8290D系列全浮动测试机

4.CTT3600系列功率器件测试机

5.CTT3280F系列分立器件测试机

6.CTM2100雪崩模块

主要应用：测试系统可测试运算放大器、比较器、模拟开关、功率放大器、马达驱动器、霍尔器件、三端稳压器、DC-DC电源管理器、AC-DC电源管理器、锂电池保护电路、收音机电路等模拟电路。

行业背景：

三：集成电路的主要生产环节

集成电路测试贯穿完整生产过程，测试机、分选机、探针台是其核心设备。目前集成电路测试设备市场仍由外企主导，少数优秀本土制造商奋起直追。预计集成电路测试设备需求将保持增长；全球集成电路制造重心转向中国，国内测试设备企业或受益本土产业崛起。

集成电路测试的技术路径解析———贯穿生产过程的核心环节

集成电路的测试是贯穿IC完整生产过程的核心环节。

集成电路是半导体产业的核心，占整个半导体行业规模的80%以上。半导体产业主要包括集成电路（IntegratedCircuit，简称IC）和分立器件两大类，各分支包含的种类繁多且应用广泛。集成电路应用领域覆盖了几乎所有的电子设备，是计算机、家用电器、数码电子、自动化、通信、航天等诸多产业发展的基础，是现代工业的生命线，也是改造和提升传统产业的核心技术。按其功能、结构的不同，集成电路又可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数模混合集成电路等。集成电路的生产流程可分为设计、制造、封装与测试三个步骤。集成电路的测试贯穿了集成电路三大生产过程：芯片设计中的设计验证；晶圆制造中的晶圆检测；封装完成后的成品测试。无论哪个阶段，要测试芯片的各项功能指标都必须完成两个步骤，一是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来，二是要通过测试机对芯片施加输入信号，并检测芯片的输出信号，判断芯片功能和性能指标的有效性。集成电路的检测环节至关重要，是提高芯片制造水平的关键之一。　

集成电路生产需经过几十步甚至几百步的工艺，其中任何一步的错误都可能是最后导致器件失效的原因，同时版图设计是否合理、产品是否可靠，都需要通过集成电路的功能及参数测试才能验证。

集成电路测试的三大核心设备：测试机、分选机、探针台

设备制造业是集成电路的基础产业，是完成晶圆制造、封装测试环节和实现集成电路技术进步的关键，在集成电路生产线投资中设备投资达总资本支出的80%左右（SE-MI估计）。所需专用设备主要包括晶圆制造环节所需的光刻机、化学汽相淀积（CVD）设备、刻蚀机、离子注入机、表面处理设备等，封装环节所需的切割减薄设备、度量缺陷检测设备、键合封装设备等，测试环节所需的测试机、分选机、探针台等（见图2）；以及其他前端工序所需的扩散、氧化及清洗设备等。这些设备的制造需要综合运用光学、物理、化学等科学技术，具有技术含量高、制造难度大、设备价值高等特点。

1、测试台：芯片功能与性能的检测设备

测试台是检测芯片功能和性能的专用设备。测试时， 测试台对待测芯片施加输入信号， 得到输出信号与预期值进行比较，判断芯片的电性性能和产品功能的有效性。在 CP、 FT 检测环节内，测试台会分别将结果传输给探针台和分选机。当探针台接收到测试结果后，会进行喷墨操作以标记出晶圆上有缺损的芯片；而当分选器接收到来自测试台的结果后，则会对芯片进行取舍和分类。

测试台的内部具有各种不同类型的测试功能电路板， 它能对集成电路进行直流参数、交流参数和芯片功能测试。直流参数测试（DC） 是对电路的电学参数进行测量， 主要考虑的是芯片每个引脚的测试效率和测试的准确度。该参数测试以电压或者电流的形式验证高低电平的电压、功耗、驱动能力和噪声干扰等电气参数。常用的方法有施加电压测量电流（IFVM） 或施加电流测量电压（VFIM）。

交流参数测试（AC） 是对电路工作时的时间关系进行测量，它最看重的是最大测试速率和重复性能，其次是准确度。该参数测试以时间为单位验证相关芯片电路的建立时间、保持时间、上升时间、下降时间以及传输延迟时间等参数。

芯片功能测试用来验证芯片是否能够实现设计的既定功能。所施加的激励信号以一定方式在电路中传输，确保能够对电路内部的所有部分都进行验证，以测试电路的所有部分是否都正常工作。功能测试的基本方法是，用一组有序的组合测试图形作用于待测器件，比较电路的输出与预期数据是否相同，以此判别该电路的功能是否正常。

测试台随着半导体工艺的发展， 其检测的产品更加复杂、检测速度也在逐渐提高。从上世纪 60 年起，测试台已经从最初的针对简单、低芯片引脚数的低速测试系统逐步发展到适用于超大规模、复杂结构集成电路的高速测试系统。

测试台的发展历史

可以预见高测试速率、 强通用性将会成为未来测试台发展的方向。提高检测速率可以使得测试台在单位时间内测试更多的芯片，如此便会降低单个芯片上所负担的生产成本。传统的检测台是面向分立器件、存储器、数字电路等特定类型的半导体产品， 如今随着集成电路种类界限愈发模糊，柔性检测方式因其通用式的检测方法可以为下游半导体检测厂商极大的节省成本并缩短检测时间，故而通用性强的全自动检测设备已经成为未来各大生产厂商的主攻方向。

2、探针台：运用于 CP 环节晶粒与测试台的连接

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。探针台的工作流程为，首先通过载片台将晶圆移动到晶圆相机下，通过晶圆相机拍摄晶圆图像，从而确定晶圆的坐标位置；再将探针相机移动到探针卡下面，从而确定探针头的坐标位置；得到两者的位置关系后，即可将晶圆移动到探针卡下面，通过载片台垂直方向运动实现对针功能。

探针台是晶圆后道测试的高精密装备， 其技术壁垒主要体现在系统的精准定位、微米级运动以及高准确率通信等关键参数。

探针台的发展历史可以追溯到上世纪 60 年代，经历了多年的技术耕耘， 该行业如今主要为东京精密（Accretech）、东京电子（Tokyo Electron Ltd）与伊智（Electroglas）三家公司所垄断。虽然国内厂商近几年奋起直追，但是在设备的关键技术方面仍与国外先进厂商存在较大的差距，未来国产设备公司将会有很大的增长空间。

编辑

国内外先进厂商探针台对比

未来探针台发展方向：增加测试标的&较少晶圆测试损伤测试品种增多。早期的探针台主要针对一些分立器件进行测试，测试精度要求不是很高。随着信息化技术的发展其产品测试已经扩展到 SOC 等领域，预期在未来工艺的推动下，会有针对更加先进产品的探针台不断问世。微变形接触技术。晶圆是高价值产品， 所以在操作过程中尽量避免出现任何损坏晶圆的可能性。

伊智公司推出“MircoTouch” 微接触技术，它减少了晶圆测试时的接触破坏，并且实现了对垂直升降系统的精准控制，大大降低了探针接触晶圆时的冲击力，同时也提高了测试过程中探针的精确度。非接触测量技术。随着电磁波理论和 RFID（射频识别）技术的成熟，非接触式测试将会因为更低的晶圆测试损伤、更短的测试时间以及更少的产品成本等优点，将会是行业未来发展的方向。目前，意法半导体公司已经提出非接触式 EMWS 技术， 在此方法下的每个硅片内含天线，探针台通过电磁波与其通信， 如此便可以消除在标准测试过程中偶然发生的测试盘被损事件。

3、分选机：根据测试结果对产品进行筛选与分类

集成电路分选设备应用于芯片封装之后的 FT 测试环节， 它是提供芯片筛选、分类功能的后道测试设备。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。分选机按照系统结构可以分为三大类别，即重力式（Gravity）分选机、转塔式（Turret）分选机、平移拾取和放置式（Pick and Place）分选机。

重力式分选机以半导体器件自身的重力和外部的压缩空气作为器件运动的驱动力，器件自上而下沿着分选机的轨道运动，在半导体运动的同时分选机的各部件会完成整个测试过程。该类分选机的优点是设备结构简单，易于维护和操作；生产性能稳定，故障率低。缺点是因为器件由重力驱动， 所以设备的每小时产量相对较低；而且该种类分选机的硬件结构也导致了设备不能支持体积比较小的产品和球栅阵列封装等特殊封装类型产品的测试。

转塔式分选机是以直驱电机为中心，各工位模块在旁协调运行的测试机。芯片通过转塔式分选机主转盘的转动，一步一步的被各个工位测试，直到芯片完成所有的测试。转塔式分选机的优点是设备的每小时产量比较高，当前市场上速度最快的设备每小时可以完成 5 万枚芯片的测试。而此类分选机最大的缺点来源于其旋转式传动所造成的离心作用力，使得该类设备不能应用于重量较重、外形尺寸较大的产品。

平移拾取和放置式分选机以真空方式吸取半导体， 依靠传动臂的水平方向移动来完成产品在测试工位之间的传递，进而完成整个测试流程。该类设备优点是结构相对简单；可靠性高；对重量较重和外形较大的产品尤为合适。缺点是该类分选机的每小时产品比较低，对于体积较小的产品操作性能不佳。

重力式、转塔式、平移式分选机性能比较

在分选机市场， 国外先进厂商凭借几十年设备研发的先动优势以及技术沉淀， 已经形成了对该市场的绝对垄断， 其产品性能可以很好的满足下游厂商对设备的需求。而国产设备经过多年的潜心研发， 已经取得了很大的技术进步，未来将在设备的每小时产能、适用的芯片封装种类、换测时间以及系统的稳定性等方面取得重要的成果。

国内外先进厂商分选机性能比较

未来分选设备正朝着高速率、稳定性强、柔性化测试等方向发展。分选机的单位产能低和换测时间长意味着厂商在同样的时间内，只能测试数量较少的芯片，这样无疑会降低公司的竞争能力，为此，各家设备厂商会着重于提升分选机的测试能力，提高测试速率；而当分选机高批量进行自动化的作业方式时会对系统的稳定性提出更高的要求，会要求设备具有较低的故障率；此外， 集成电路未来封装形式的多样性会要求分选机具备在不同的封装形式下快速切换测试模式的能力，从而形成更强的柔性化生产能力。

后道检测设备市场空间巨大，国外寡头垄断市场

受下游半导体产品市场增长的影响， 2017、2018 年半导体后道检测设备市场同样迎来新的增长。按照历史平均数据，后道检测设备市场投资额与半导体设备总体投资额的比值约为 9%， 据此估计 2017 年该设备的市场规模为 50.96 亿美元， 2018 年该市场规模预计将扩大到 56.46 亿美元，同比增长 10.79%。

本土测试设备企业在外企垄断中成长

1.目前国内测试设备市场仍由海外制造商主导。国外知名企业凭借较强的技术、品牌优势，在高端市场占据领先地位，面对我国较大的市场需求和相对较低的生产成本，纷纷通过在我国建立独资企业、合资建厂的方式占领大部分国内市场，据中国半导体行业协会统计，2015年在测试设备行业美国泰瑞达（Teradyne）、日本爱德万（Advantest）、美国安捷伦（Agilent）、美国科利登（Xcerra）和美国科休（Cohu）占据了约80%以上的国内市场份额。

2 .少数优秀本土测试设备制造商正奋起直追。 本土企业中，包括长川科技、上海中微半导体、北方微电子、七星电子、北京华峰等业内少数专用设备制造商通过多年的研发和积累，已掌握了相关核心技术，拥有自主知识产权，具备较大规模和一定品牌知名度，占据了一定市场份额，其中以长川科技、北京华峰为代表的测试设备优势企业产品已成功进入国内封测龙头企业供应链体系，奠定了一定的市场地位。 与国外知名企业相比，国内优势企业对客户需求更为理解，服务方式更为灵活，产品性价比更高，具有一定的本土优势。

本土测试设备企业迎来重大市场发展空间

随着国内集成电路产品市场需求的不断增长以及国产芯片替代进口的不断推进，集成电路行业将迎来新一轮的投资周期，以长川科技为代表的本土专用设备制造商有望充分受益集成电路产能转移带来的市场发展空间，主要原因包括：

1.我国集成电路专用设备技术水平不断提高，长川科技等测试设备制造商技术竞争力增强。当前，我国集成电路专用设备行业技术水平已有长足进步，并在部分关键设备取得较大突破，与国外设备制造水平差距不断缩小。随着我国集成电路装备业技术水平的不断提高，国产集成电路装备业正逐步实现技术升级和产业结构调整。目前以长川科技、北京华峰为代表的少数国产测试设备产品已进入国内封测龙头企业的供应商体系，正通过不断的技术创新逐渐实现进口替代，在降低下游企业测试成本的同时推动国内测试产业的技术升级。

2.成本因素驱动各大集成电路厂商选择市场上性价比较高的本土测试设备产品。 随着集成电路产业发展阶段逐步走向成熟，很多集成电路厂商不得不开始考虑在专用设备上节约成本，此时，采用产品性价比高、能满足特定类型产品个性化需求并能够提供及时、快速售后服务的国产专用设备已成为各大集成电路厂商的重要选择。 例如长川科技的测试机和分选机在核心性能指标上已达到国内领先、

接近国外先进水平，售价比国外同类型号产品大约低20%或以上（据长川科技公司公告估计），本土产品具备较高的性价比优势，使得公司产品在市场上具有较强的竞争力，可在降低客户采购成本的同时，逐步实现进口替代，提高产品市场份额。

3.本土优势集成电路企业不断崛起，长川科技等本土测试设备制造商的合作有望更加深入。据SEMI统计当前我国集成电路产业已涌现出多个在细分领域中具备较强竞争优势的本土企业，如长电科技、华天科技、通富微电已进入全球封测企业前20名。

随着本土封装测试龙头企业越来越多地通过海外并购整合等方式，从规模、渠道和技术实力等方面全面提升整体竞争力，本土封测企业经营规模不断扩大，为本土测试设备制造业带来更大的市场空间。

四：主要竞争对手

后道检测设备市场呈现寡头垄断的局面，这是因为后道检测设备具有较高的技术壁垒， 设备的核心技术均掌握在少数几个西方国家的厂商手中。其中， 爱德万与泰瑞达两家公司以超过 90%的市场份额垄断测试台市场；在探针台领域内，东京精密一家公司的市占率已经达到了60%；同样的在分选机市场内， 爱德万、 科休、 爱普生三家公司的市场份额已经超过了 60%。

五：核心竞争力：

集成电路国产化迫在眉睫，装备需求大周期来临。我国集成电路消费量占全球33%以上，但自给率不足40%，高进口依赖实质性威胁产业与经济安全，“缺芯之痛”亟待解决。国家意志下的政策和资金支持正推动产业进入大规模投资周期，国内相关装备企业迎来跨越式发展契机。

进口替代遵循“先易后难”路径，测试设备先行起航。整体来看，集成电路制造过程中涉及的光刻、刻蚀、覆膜、测试等大部分设备仍存在较大进口替代难度，但进口替代正加速推进的趋势愈加明显。判断进口替代将整体沿着由技术难度高度决定的进口替代难易程度，遵循“先易后难”的进口替代路径。测试设备国内技术积累相对丰厚，市场空间足够大且竞争格局良好，有望率先实现进口替代。

公司技术积淀深厚，正实现客户与产品的快速突破。长川科技作为国内集成电路测试装备积淀最深厚、渠道最完善的龙头企业，将在这一历史进程中充分获益。公司在市场地域上正迅速打开台湾市场，在产品类型上正实现数字IC测试和晶圆制造测试设备的快速突破，具备较好成长性，投资价值凸显。