和林微纳:MEMS材料形成国际竞争力,半导体探针国产化先锋

(报告出品方/作者:申万宏源研究,杨海燕,袁航,黄婷)

1. 和林微纳,半导体上游核心材料供应商

1.1 双主业结构,MEMS 精密件及半导体探针

和林微纳成立于 2012 年 6 月,开始研发用于 MEMS 精微电子零部件产品及相关生产 技术工艺;2017 年一期厂房正式投产,确立了 MEMS 精微零部件领域的市场领先地位, 产品主要用于 MEMS 麦克风等,同年组建团队布局半导体探针业务;2019 年被认定为江 苏省企业技术中心;2019 年,半导体芯片测试探针相关业务拓展成功;2021 年和林微纳 登陆科创板,在光学传感器结构件领域有了技术突破,成为行业头部客户的合格供应商, 同时做大做强芯片测试业务,筹备基板级和 MEMS 晶圆测试探针。

和林微纳是专注于微型精密制造的国家高新技术企业,在微机电(MEMS)精微电子 零部件以及半导体芯片测试领域内积累丰富的研发经验,主营产品为微机电(MEMS)精 微电子零部件系列产品以及半导体芯片测试探针系列产品。

微机电(MEMS)精微电子零部件系列产品主要包括精微屏蔽罩、精微连接器及零部 件以及精密结构件,主要应用于声学传感器(微型麦克风)、压力传感器、光学传感器等 MEMS 传感器。1)精微屏蔽罩是精密电子设备上的一种微型金属壳体,通过自身的屏蔽 体将电子元器件、电路、组合件、电线电缆或整个电子系统保护起来,防止外界的干扰电 磁场及热能向壳体内扩散,从而达到屏蔽各种外部电磁及热源的功效。2)精密结构件主要 起支撑和固定电子零部件的作用,主要应用于电声结构件和电子结构件中,产品加工难度 较大、结构较为复杂。3)精微连接器及零部件产品主要应用于各类医用电子产品以及智能 门锁等智能家居产品,部分精微连接器及零部件产品作为公司其他产品的配套产品使用。

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半导体芯片测试探针产品是半导体封装与检测中需要使用的重要耗材。半导体芯片测 试探针是一种高端精密电子元器件,主要用于半导体检测环节,通过连接测试机来检测芯片的导通、电流、功能和老化情况等性能指标。和林微纳的半导体芯片测试探针系列产品 主要包括半导体芯片测试探针深抽拉套筒产品、射频芯片测试一体化探针、高频高速 50GHz 测试探针以及组件及引脚 0.15pitch 及以下微型测试探针等,主要应用于测试机及探针台 等半导体封测设备。

和林微纳两大产品线均位于半导体产业链上游,分别服务于 MEMS 器件和半导体封测 环节,终端应用以消费电子为主,向通讯、工业、汽车电子、医疗电子等终端应用渗透。 精微电子零部件产品主要应用于 MEMS 传感器中的声学传感器(微型麦克风)及压力传感 器、光学传感器等,最终应用于智能手机、TWS 耳机、智能腕表等消费电子产品,在高保 真耳机、医疗助听器等声学产品中的声学结构件,以及通讯基站、汽车电子及医疗设备中 也有应用。半导体探针系列作为封测环节的重要耗材,具有广泛的行业应用。

精微屏蔽罩业务主要客户包括电声行业龙头歌尔股份和半导体行业知名公司意法半导 体。精密结构件业务主要客户包括楼氏电子和亚德诺半导体等。终端客户主要为苹果、华 为、三星、小米、OPPO、VIVO 等知名消费电子品牌产品和索诺瓦(SONOVA)、瑞声 达(RESOUND)、斯达克(STARKEY)等著名医疗电子品牌。 半导体测试探针业务客户包括了意法半导体(STMICROELECTRONICS)、英伟达 (NVIDIA)、亚德诺半导体(ANALOG DEVICES)、英飞凌(INFINEON)、安靠公司(AMKOR TECHNOLOGY INC)等,已经实现在泰瑞达(TERADYNE)以及爱得万 (ADVANTEST)等全球主流半导体检测设备中的应用。

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和林微纳服务全球头部客户,前五大客户占比逾 70%。公司凭借先进的技术和丰富的 产品线,为国际顶尖半导体厂商供应精微电子零部件和元器件产品,已发展成为细分行业 具有一定国际竞争力的龙头供应商,产品得到众多国内外主流半导体厂商的认可。和林微 纳业务以行业大客户为依托,2017-2021 年,前五大客户营收占比位于 71%-85%高位。 2021 年,公司前五大客户销售额 2.71 亿元,占销售总额 73.77%。

2021 年,双主业并驾齐驱格局形成。2020 年以前,和林微纳以精密屏蔽罩为主要产 品,单一主业特征明显。2017 年,公司组建团队涉足半导体芯片测试领域,半导体芯片测 试探针产品自 2018 年开始实现销售,2018-2021 年间收入占比逐年大幅提升。2021 年, 公司实现营业收入 3.70 亿元,较上年同期增长 61.35%。其中,精微屏蔽罩产品实现营业 收入 1.56 亿元,半导体芯片测试探针领域实现营业收入 1.56 亿元,二者合计贡献的营业 收入占比合计 84.45%,双主业格局形成。

1.2 研发驱动,深耕细分领域形成国际竞争力

和林微纳主营产品的生产流程。1)精微屏蔽罩产品生产环节主要包括冲压成型、过程 检验、表面处理、成品检测以及包装入库等。其中,对产品的冲压、拉伸、铆接、旋切等 加工工艺主要在冲压成型环节中完成。部分需要进行电镀等特殊表面处理的产品,公司研 发及生产部门在确定表面处理方案后将该部分产品的表面处理环节委外加工。2)精密结构 件产品的生产环节主要包括结构冲压成型、内部结构加工以及成品检测等环节。其中,精 密结构件产品的外形结构成型主要在冲压成型环节中完成,内部结构加工主要通过焊接、 涂胶、组装等生产环节实现。(报告来源:未来智库)

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MEMS 零件及半导体探针的技术门槛。微机电(MEMS)精微电子零部件的技术门槛 主要包括高速拉伸冲压技术、多排多列模具技术、复杂异形深拉伸技术、复杂结构精微零 部件加工工艺以及精微零部件加工工艺等。半导体芯片测试探针行业的主要技术门槛包括 半导体芯片测试探针结构设计能力、高频信号插损/回损模拟及优化技术、微型精密冲压成 型技术、微米级高光滑度表面处理技术以及探针组装生产线。

以研发为核心竞争力,管理团队强调工匠精神。和林微纳的研发部门主要包括精微金 属冲压、精微注塑以及半导体测试探针三条产品线,各产品线分别负责相关产品的产品、 工艺以及技术研发。公司是一家国家级高新技术企业,始终重视对技术研发的投入,并设 有苏州市企业技术中心、苏州市精微声学零组件工程技术研究中心、江苏省微机电(MEMS) 传感器精微零组件工程技术研究中心和江苏省企业技术中心,在近年被评为江苏省民营科 技企业、江苏省科技型中小企业、苏州市专精特新示范中小企业和江苏省专精特新小巨人。 截至 2021 年末,公司及控股子公司拥有已获授予专利权的主要专利 78 项,其中发明专利 共计 14 项。

经过十几年的发展,和林微纳通过自主培养为主、外部引进为辅的方式培养了一支具 有竞争力的技术研发团队。研发人员的专业背景包括模具设计、材料学、机械、电磁学、 微电子、工程学、自动化等多个专业领域,多学科的人才配备能够满足公司各种不同核心 技术的研发需要。2021 年末,拥有研发人员 82 人,研发人员数量占公司总人数的 23%。 和林微纳的中层管理团队,几乎都是从基层做起,注重能力和品行的培养。

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和林微纳 10 项核心技术位于国内国际先进。在精微金属制造、精微模具设计以及微型 复杂结构加工等领域有着突出的技术优势,产品有加工精度高、结构复杂精密、环境适应 性好、批量生产中良品率高等特点,已达到了行业内知名厂商对精微电子零部件产品的技 术性能要求。2021 年,和林微纳加工能力已达到行业先进水平,加工材料厚度最薄达 0.01mm,冲裁公差可控制在 0.005mm 以内,弯曲公差仅为 0.01mm,位置公差仅为 0.02mm,模具零件制造精度达到 0.001mm,微型注塑平面度达到 0.02mm,成型总公差 达只有 0.01mm。半导体探针产品每小时的产能从 250 件/小时提高到 650 件/小时;在大 批量生产的条件下将产品关键尺寸精度误差控制在+/-5 微米以内。

精密生产下的规模化供货优势。MEMS 及半导体封测厂商对供应商的供货能力和供货 速度通常都有较高的要求,具备规模化生产能力的企业在行业中能够获得更大的竞争优势, 也更容易获得下游客户稳定的订单需求。目前,公司自主研发的组装设备可实现 2μm 以内 的精微产品对位组装,在大批量生产的条件下生产的探针产品能够实现引脚间距为 0.15mm 的芯片的检测,优于国内同行业的半导体测试探针产品 0.3 0.4mm 的平均水平。 目前,和林微纳已具备对超精微产品的自动化生产能力,是国内同行业中竞争实力较强的 企业之一。在高精度加工的条件下,和林微纳精微零件年产能达到 20 亿件,测试探针的产 能于 2021 年月产能从年初 200 万根/月提升至年底 350 万根/月,2022 年底将超过 500 万根/月。

MEMS 精微零部件领域,和林微纳在国际市场地位初步建立。2019 年公司核心产品 MEMS 麦克风精微屏蔽罩市场占有率高达约 19.70%,在微机电(MEMS)精微电子零部 件系列产品领域的主要竞争对手为楼氏电子、裕元电子、银河机械等厂商。 在半导体芯片测试探针系列产品领域暂露头角,和林微纳市占率约 1%,为国产化先锋。 半导体芯片测试探针竞争格局以国际大厂为主,业内领先厂商为韩国 LEENO、大中探针、 先得利等。以 2020 年可获得数据测算,和林微纳半导体芯片测试探针产品销售额 5,612.21 万元,按照美元兑人民币 1:6.5 的汇率测算,公司半导体芯片测试探针产品的全球市场份 额约为 0.60%。

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2. 深耕 MEMS 传感器上游材料

2.1 MEMS 器件,被低估的百亿美元半导体领域

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)即微电子机械系统,是在微电子技术 (半导体制造技术)基础上发展起来的,融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非 硅微加工和精密机械加工等技术制作的电子机械器件。通过将微执行器、微电源、机械结 构、信号处理、控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等子系统集成在一个微米甚 至纳米级的器件上,从而达到电子产品的微型化、智能化、低成本、低能耗、易于集成和 高可靠性。

MEMS 产品通常可分为 MEMS 执行器和 MEMS 传感器,其中 MEMS 传感器的市场 占比 70%左右。MEMS 执行器是一种实现机械运动或者产生力和扭矩等行为的器件,主要 负责接收电信号并将其转化为微动作,常见 MEMS 执行器包括微电动机、微开关等;MEMS 传感器是一种检测装置,将感受到的信息按规律变换成电信号或其他形式的信息输出,常 见的 MEMS 传感器包括惯性传感器、压力传感器、声学传感器、环境传感器以及光学传感 器等。(报告来源:未来智库)

2020 年,全球 MEMS 市场规模约为 120-150 亿美元。权威咨询机构对 MEMS 传感 器市场规模测算跨度较大。IC Insights 测算,2020 年全球 MEMS 市场规模 150 亿美元, 其中 MEMS 传感器约 90 亿美元。Yole 测算,2020 年、2021 年 MEMS 市场规模约为 121 亿美元、134 亿美元。Statista 认为 2020 年 MEMS 全球市场规模为 149 亿美元,同比增 长 5.7%。 赛迪智库对中国 MEMS 市场规模测算:2020 年中国 MEMS 整体市场规模达到 705 亿元,同比增长 18.00%,预计到 2022 年将达到 1008 亿元。

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从产业链环节来看,MEMS 传感器产业链的上游包括原材料、芯片设计等,其中 MEMS 传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料四大类。MEMS 传感器下游广 泛应用于医疗、汽车、通信、国防、物联网、智能设备、航天航空等高新技术产业。

从下游应用看,消费电子是全球 MEMS 行业最大的应用市场,占比约一半。2020 年消费类产品市场规模 71.3 亿美元,在整个 MEMS 市场规模中占比 58.9%, 到 2026 年该比例预计将上升至 61.9%。咨询机构 Statista 数据显示,2020 年消费电子在 MEMS 传感器应用占比约 44%。

从品类上看,射频 MEMS、微型麦克风、压力传感器、加速度计、陀螺仪等 MEMS 产品都广泛运用在以智能手机、平板电脑为代表的消费电子产品中。除了智能手机、平板 电脑和笔记本电脑等主流消费电子产品外,智能家居和可穿戴设备等新兴应用领域也广泛 使用了 MEMS 传感器产品,如智能手表安装了 MEMS 加速度计、陀螺仪、微型麦克风和 脉搏传感器,TWS 耳机使用了较多的 MEMS 麦克风。在消费电子领域,射频 MEMS 产品 应用占比较大,为 36%;其次是 MEMS 微型麦克风,占比达到 15%。

2026年新兴技术应用将驱动全球MEMS 市场规模增至182亿美元, 2021-2026 年 Cagr 6.5%。可穿戴设备中的 MEMS 麦克风、惯性 MEMS、气体传感器 和环境感知、用于 LIDAR 和 AR/VR 的光学 MEMS、MEMS 微型扬声器和其他由新技术驱 使的设备将在未来 5 年驱动 MEMS 器件市场较快速成长。

2.2 由点及面,深耕多种 MEMS 器件上游材料

目前,和林微纳的 MEMS 精微电子零部件以MEMS 麦克风为最大应用领域。2020 年,MEMS 麦克风市场规模约 13.8 亿美元,占比约 11.4%;2026 年 市场规模将增到 18.7 亿美元。从应用领域来看,MEMS 微型麦克风市场的快速增长与消 费电子产品的快速发展有着紧密的联系。消费电子产品的 MEMS 微型 麦克风产品占其市场总额的比重达到了 90%以上;其中,智能手机、TWS 耳机、平板电脑 和笔记本电脑是最为主要的应用领域。因此,MEMS 微型麦克风也是近年市场规模增长速 度最快的 MEMS 器件之一。

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我国是全球 MEMS 微型麦克风最主要的供应国,和林微纳具有本土化供应优势。2020 年的全球前十大MEMS 微型麦克风厂商中有 4 家是中国企业,分别为歌尔股份、共达电声、 敏芯股份等,其合计市场占有率达到 48%。 MEMS 微型麦克风行业内的精微电子零部件供应商主要可分为自主型供应商以及一般 供应商。自主型供应厂商通常为 MEMS 微型麦克风器件厂商,主要生产满足自身生产需要 的精微电子零部件产品,如楼氏电子。一般供应商主要为精微零部件供应商。目前,除公 司外,国内 MEMS 微型麦克风领域内的精微电子零部件供应商主要包括银河机械以及裕元 电子等。由于下游 MEMS 微型麦克风产品的市场集中度较高,各供应商主要通过争取歌尔 股份、共达电声等器件厂商的订单来获取市场份额,并主要在产品品质、供货能力以及销 售价格等方面展开竞争。

和林微纳抓住 TWS 耳机高增机遇,进入顶尖客户声学传感器供应链,获得领先市场地 位。在微机电(MEMS)精微电子零部件领域,公司通过积极参与国际竞争成功进入国际 先进 MEMS 厂商供应链体系并积累了优质的客户资源。据和林微纳推算,2019 年公司销 售的应用于 MEMS 微型麦克风领域的 MEMS 精微电子零部件产品的市场占有率约为 19.70%。 据和林微纳招股说明书估算,MEMS 微型麦克风领域的精微电子零部件市场规模占整 体 MEMS 微型麦克风市场规模的比例约为 6.83%。2026 年,MEMS 麦克风市场规模 18.7 亿美元,以 6.83%占比估算,2026 年 MEMS 微型麦克风精微电子零部件市场规模 1.3 亿 美元。

横向拓展压力 MEMS 及光学 MEMS 零件业务。2021 年,和林微纳在新产品光学传 感器结构件领域有了突破性技术积累,成为行业头部客户的合格供应商。 光学 MEMS 传感器市场规模将从 2020 年的 5.3 亿美元增至 2026 年 9.2 亿美元;气压传 感器市场规模将从 2020 年 17.7 亿美元增至 2026 年 23.6 亿美元。 新型传感器零件业务方面,和林微纳在研项目包括新型系统级封装(SiP)用屏蔽罩、 新型特种材料助听器屏蔽壳、汽车 ABS 系统信号处理器零组件、新型异型微型马达金属罩 等新型 MEMS 等元件上游材料。

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3. 加速布局半导体及基板探针,未来可期

3.1 探针是半导体测试中的重要耗材

半导体产业链包括芯片设计、晶圆制造、封装测试等环节,封测是半导体生产过程中 最后的流程。“封装”是指将芯片的各个零部件、元器件及其他子系统粘贴、固定或连接 在切割好的晶圆上,从而得到功能完善的独立芯片的加工工序;“测试”是指将芯片的引 脚与测试机的功能模块连接起来,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。(报告来源:未来智库)

半导体芯片生产工艺中的测试可分为四个阶段:芯片设计中的设计验证、晶圆制造过 程中的晶圆工艺监测 (Wafer Acceptance Test ,WAT)、 晶圆制造后的晶 圆测试 (Chip Probing,CP 测试)以及封装完成后的成品测试(Final Test,FT 测试,又称终测)。

WAT 为工艺控制监测(Process Control Monitor,PCM),是在晶圆产品流片结 束之后和品质检验之前,测量特定测试结构的电性参数。WAT 的目的是通过测试晶圆上特 定测试结构的电性参数,检测每片晶圆产品的工艺情况,评估半导体制造过程的质量和稳 定性,判断晶圆产品是否符合该工艺技术平台的电性规格要求。WAT 是通过测试晶圆上芯 片之间的划片槽(Scribe Lane)上专门设计的测试结构(Test Pattern 或 Test Structure) 完成。通过这些测试结构的组合和测试结果的分析,监控晶圆制造的每一道工序。

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CP 测试处于晶圆制造和封装之间,属于中测,也称晶圆测试(wafer test)或裸片测试 (Die Sort)。Wafer 制作完成后,由于制造工艺引入的各种缺陷,分布在 Wafer 上的裸 DIE 中会有一定量的残次品。CP 测试是半导体器件后道封装测试的第一步,目的是通过测 试,首先是监控前道工艺良率,提高出厂良品率;其次是找出晶圆中的不良品,从而降低 后道封装成本。此外,在芯片封装时,有些管脚会被封装在内部,导致有些功能无法在封 装后进行 FT 测试,只能在 CP 中测试。

CP 测试设备构成及测试方法。一套芯片测试设备 ATE 由机台(Tester)、测试板 (Load Board)、探针卡(Probe Card)、机械臂(Handler)和测试软件等部分 组成。CP 测试设备主要由 ATE 测试机+全自动探针台(Prober)+仪器仪表等组成,需 要制作探针卡。参照晶圆定位图,将探针卡上的探针连接晶圆上裸 Die 的微小管脚,送出 开始测试信号给测试机开始测试,完成测试后,回送结束信号停止测试。

CP 测试要确保每 个裸 DIE 能基本满足器件的设计规格书要求的特征属性,包括各种电压、电流、时序和功 能的验证,以确保在封装之前,晶圆上的芯片是合格产品,因此晶圆测试是提高半导体器 件良率的关键步骤之一。CP 测试过程需要利用自身经验结合测试结果不断调整测试点和测 试方法,设置尽量少的测试点,合理安排测试顺序,提高测试效率,尽量缩短测试时间达 到节约测试费用的目的;另外应用正确的失效分析手段,分析失效原因,合理判断和切割 失效单元,从而提高晶圆单片的成品率,增加单片的成品数量。

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成品测试(FT 测试,又称终测)是对封装后的芯片进行功能测试、电参数测试和可靠 性测试,保证出厂的每颗芯片的功能和性能指标能够达到设计规范要求。芯片设计验证的 测试环节与成品测试环节较为相似。FT 测试过程需要分选机和测试机的配合使用,需要制作测试板和测试插座。分选机与机械臂结合,将被测芯片逐个自动传送至测试工位,被测 芯片的引脚通过安装在测试座上的探针与测试机的功能模块进行连接,测试机对芯片施加 输入信号并采集输出信号,判断芯片功能和性能是否达到设计规范要求。测试结果通过通 信接口传送给分选机,分选机据此对测试芯片进行标记、分选、收料或编带。

晶圆封装的技术复杂度不断提升,对测试技术的要求也在提升。随着半导体工艺走向 先进制程,封装技术正逐渐从传统的引线框架、引线键合向倒装芯片(FC)、硅通孔(TSV)、 嵌入式封装(ED)、扇入(Fan-In)/扇出(Fan-Out)型晶圆级封装、系统级封装(SiP) 等先进封装技术演进。随着芯片上凸块尺寸减小、数量增加,焊垫金属层和低 k 层间介质 层(Inter-Layer Dielectric,ILD)变薄,进一步要求在晶圆测试环节采用尺寸和接触力较 小的探针。针对不同的封装有不同的工艺流程,并且都需要进行相关测试保证产品质量。

芯片测试一般需要用到三种测试设备,即自动测试机、分选机和探针台,和林微纳的 半导体测试探针系列产品主要应用于测试机等设备。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;分选机和探针台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。在设计验证和成品测试环节,测试 机需要和分选机配合使用;在晶圆检测环节,测试机需要和探针台配合使用。

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半导体探针是连通晶圆/芯片与测试设备进行信号传输的核心零部件,对半导体产品的 质量控制起着重要的作用。测试芯片的各项功能指标须完成两个步骤: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。在晶圆或芯片测试时,半导体测试探针用于 晶圆/芯片引脚或锡球与测试机之间的精密连接,实现信号传输以检测产品的导通、电流、 功能和老化情况等性能指标。半导体测试探针用于设计验证、晶圆测试、成品测试环节, 筛选出产品设计缺陷和制造缺陷,在确保产品良率、控制成本、指导芯片设计和工艺改进 等方面具有重要作用。

全球半导体测试探针具有22 亿美元利基市场,约为半导体封测设备市场规模的 10%。 半导体芯片测试探针作为封测过程的重要耗材,市场规模占半导体封测设备市场规模的比 例约为 10.70%。2020 年全球探针卡的销售规模为 22.06 亿美元,同比增长 19.94%,预计 2025 年全球探针市场规模将达到 27.41 亿美元,2026 年全球探针卡市场规模将达到 29.90 亿美元。 半导体测试探针一般由针头、针尾、弹簧、外管四个基本部件构成,产品表面一般镀 金,具有很强的防腐蚀性、电气性能、稳定性和耐久性。根据不同材质,探针有钨铜、铍 铜或钯等,不同材料在强度、导电性、寿命、成本等方面各有特点。

探针产品的品质主要体现在测试频宽、产品尺寸、加工精度、可负载电流、耐久度等 方面,技术含量高。作为半导体测试设备中的关键部件,探针的结构设计(如弹性探针、 悬臂式探针和垂直式探针)、针头材质(如钨铜、铍铜、钨铼合金或钯等)、弹力大小等 均对探针的稳定性、细微化、信号传导精确度等有影响,进而影响探针的测试精度。由于 半导体产品的体积较小,尤其是芯片产品的尺寸非常细微,探针的尺寸要求达到微米级别, 是一种高端精密电子元器件,其制造技术含量高。

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MEMS 工艺晶圆测试探针广泛应用于高端晶圆测试,MEMS 探针市场占比约 65.8%。 垂直探针能进行阵列排布并满足芯片凸块测试的要求,垂直探针常用的材料包括 P7(钯银 时效硬化合金)和 H3C(钯铜银合金)均为含钯商用合金材料,具备高导电性。其中,H3C 具有更高的硬度,但是 H3C 材料的金属丝直径很难做到 25.4μm 以下,不能满足 80μm 以 下间距阵列排布所需的超细直径,因此传统垂直探针的技术瓶颈很难突破。使用 MEMS 工 艺进行探针加工,不仅能轻松获得 25.4μm 以下直径的金属微结构,还具有批量加工优势, 得到的探针结构具有良好的一致性,形成的阵列平面度高。(报告来源:未来智库)

MEMS 工艺与能进行阵列排布 和满足凸块测试要求的垂直探针相结合,能够同时满足细间距、弹性测试范围、高针数和 高密度等测试需求。MEMS 探针卡占据了探针卡市场大部分份额,2020 年全球 MEMS 探针卡市场的销售规模为 14.51 亿美元,占到了探针卡市场 65.80%的份额,预计 2026 年全球 MEMS 探针卡市场规模将达到 21.30 亿美元。

3.2 和林微纳探针国产化进程加速

国内半导体封测产业较为成熟,半导体探针等材料国产化迎良机。据 Yole 数据,2020 年,全球半导体封测产业的市场规模 594 亿美元,同比增长 5.3%。2020 年全球芯片封测 前十大的厂商中,中国台湾占据 5 家、中国大陆占据 3 家、美国和新加坡各占据 1 家。2010 年以前,我国本土封测企业只有不到 20 家;2020 年,我国半导体封测企业已超过了 120 家。我国的半导体封装与测试市场规模也从 2014 年的 1,256 亿元增长至 2021 年的 2,763 亿元,年均复合增长率达到了 11.92%,远高于同期 3%的全球增速。

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半导体测试探针领域国产替代需求潜力大,我国半导体封测产业地位的提升,给上游 半导体测试探针带来加速替代机遇。长期以来,国内探针厂商均处于中低端领域,主要生 产 PCB 探针、ICT 测试探针等产品,MEMS 工艺晶圆测试探针及高端基板级测试探针完全 由国外企业掌控。半导体零部件的国产化,有助于维护国内半导体产业供应链安全。

全球半导体后道测试设备市场依然呈高度垄断性,爱德万及泰瑞达在该市场长期呈现 双寡头格局。爱德万在测试机市场份额为 49%,泰瑞达占比约 42%,市场集中度较高。探针台技术壁垒较高,市场也处于双强垄断态势,东京电子和东 京精密两家日本公司占据了全球 73%市场份额。分选机技术难度相对较低,竞争格局相对 较为分散,主要厂商包括美国科休、日本 EPSON、日本爱德万、新加坡 STI、中国台湾的 鸿劲和中国大陆的长川科技等。

根据芯片类型及测试内容的不同,ATE 设备可分为 SoC 测试机、存储测试机、 模拟/混合类测试机。SoC 测试机测试的芯片包括微处理器 MCU、CPU、通信芯片 等纯数字芯片或数模混合/数字射频混合芯片,测试引脚数可达 1000 以上,对信号 频率要求较高尤其是数字通道测试频率要求较高,目前市场上代表企业为泰瑞达、 爱德万和华峰测控。存储测试机代表性企业为爱德万。模拟/混合类测试机技术难度 整体不高,代表企业为国外泰瑞达、国内华峰测控、长川科技和上海宏测。测试机台 的代表品牌和产品系列如存储器芯片 Advantest T55xx 系列等、数字混合信号或 SoC 芯 片 Teradyne J750 系列等、RF 射频芯片 Credence ASL-3000 系列等。

由于国外厂商进入 MEMS 工艺晶圆测试探针市场较早,全球晶圆探针卡市场中绝大多 数份额被 Form Factor、MJC、Techno Probe 等国外企业占领。FT 探针市场主要厂商为 LEENO、大中和先德利等。

和林微纳:MEMS材料形成国际竞争力,半导体探针国产化先锋


和林微纳半导体探针产品技术及工艺提升迅速,国内同行业中竞争实力较强的企业之 一。在半导体芯片测试探针领域,和林微纳虽然业务开展时间较短,但是相关业务的开展 十分迅速。2021 年,在微型精密半导体芯片测试探针生产制造工艺方面,将该类产品的生 产效率由原来的50%提高至70%以上,将探针产品每小时的产能从250 件/小时提高到650 件/小时;在 QFN(Quad Flat No-lead Package,方形扁平无引脚)封装芯片测试探针 和基座技术方面,可负载电流由原来的大于 3A 提升到大于 5A;在测试高速 GPU 芯片的 同轴探针技术方面,将原来的可实现 54GHz 提高到 60GHz 带宽频率工作环境下测试电信 号的插损小于 1dB。

和林微纳从国际芯片大厂攻关,产品配套全球领先的测试设备,已经成为众多国际知 名芯片及封测厂商的探针供应商。中高端的芯片测探针市场,芯片设计厂商对供应链有绝 对话语权。和林微纳生产的高端消费电子产品芯片测试探针产品已成功获得意法半导体、 英伟达、亚德诺半导体、安靠公司等国外厂商的认可,在国内成功为部分客户实现了国产 替代,微型精密半导体芯片测试探针生产制造工艺、QFN 封装芯片测试探针和基座、测试 高速GPU 芯片的同轴探针等探针技术达到了国内领先水平,芯片探针取得强劲的发展势头。

2022 年,和林微纳拟通过定增投资研发 MEMS 工艺晶圆测试探针制造技术和高端基 板级测试探针制造技术并生产相应产品,优化公司产品结构,填补国内技术空白、打破国 外企业在该领域的垄断。MEMS 工艺晶圆测试探针研发量产项目总投资额为 48,814 万元, 其中拟使用募集资金投资 43,594 万元,项目建设期 2 年。在芯片测试探针业务取得初步成 功的基础上,和林微纳将向 HDI 及 IC 载板测试探针等高端基板应用领域拓展,项目总投资 额为 14,024 万元,其中拟使用募集资金投资 12,464 万元,该项目生产的基板测试探针用 于测试电极间距在 0.2mm 以下的基板,较主流弹簧探针的测试极限 0.25mm 表现更优。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】未来智库 - 官方网站

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页面更新:2024-03-13

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