存储器封装测试系统全景调研与发展战略研究

存储器封装测试系统全景调研与发展战略研究 一、 分类状况 从技术原理上看，检测和量测包括光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术等。目前，在所有半导体检测和量测设备中，应用光学检测技术的设备占多数。光学检测技术基于光学原理，通过对光信号进行计算分析以获得检测结果。在生产过程中，晶圆表面杂质颗粒、图案缺陷等问题的检测和晶圆薄膜厚度、关键尺寸、套刻精度、表面形貌的测量均需用到光学检测技术。 二、 新型显示器件产业概况 显示器件在信息交流中承担了人机交互作用，是信息传输过程中的关键环节。按照显示原理的不同，主流的平板显示器件（FPD）可以分为主动发光显示（像素发光，短程成像）、被动发光显示（像素不发光，依靠外部光源）、激光投影显示（像素发光，长程成像）。其中，被动发光显示主要包括液晶显示（LCD）、电子纸显示（EPD）等，主动发光显示主要包括电致发光显示（EL）、等离子体显示（PDP）、场发射显示（FED）、发光二极管显示（LED）等。 当前，主动发光显示中的有源矩阵有机发光二极管显示（AMOLED）与被动发光显示中的薄膜晶体管液晶显示（TFT-LCD）主导显示器件产业发展；AMOLED工艺持续改进，应用形态快速拓展，技术创新与规模效应带动成本不断下降；TFT-LCD利用工艺成熟，成本低廉，长期保持市场份额，且在新技术加持下不断提升显示性能；与此同时，MiniLED、MicroLED、激光投影显示等技术崭露头角，市场关注度高、技术进步快，多元化的显示技术共同构成了新型显示的范畴。 新型显示器件行业属于资金和技术密集型行业，围绕新型显示技术发展起来的产业具有投资规模大、技术进步快、辐射范围广、产业集聚度高等特点，目前全球参与竞争主要企业仅十余家，主要集中在中国大陆地区、韩国、中国台湾地区及日本。经过多年的追赶和在政府的一系列政策支持下，我国新型显示器件行业迅速发展和提升，改变了全球显示器件产业的格局，成为重要的一极，国际话语权也日益增强。 根据中国电子信息产业发展研究院报告，截至2020年末，中国大陆已建成6代及以上新型显示器件产线35条，新型显示器件产线总投资达到1．24万亿元，年产能达到2．22亿平方米；2020年度，中国大陆新型显示器件产业营收达到4，460亿元，同比增长20%，增速领跑全球，全球占比40%，产业规模位居全球第一。 三、 国产化趋势 整体半导体设备领域存在较高的技术、资金及产业协同等壁垒。与国外企业相比，本土企业进入该领域时间较晚，整体实力和规模与国外竞争对手存在较大差距。然而，经过多年来的不懈追赶，本土企业技术水平迅速提高，检测和量测设备从无到有，中科飞测等国产企业带动量检测设备国产化持续突破，目前在28nm已实现突破并向2Xnm以下节点推进。 在政策和需求的推动下，我国检测设备产业发展迅速，但目前在高端产品领域，国产产品和进口产品还存在一定的差距。国内检验设备相对国外仍处中低端，价格相对低廉，利润较低，限制企业快速发展及开发高端产品，主要是因为国内企业的技术积累相比国外发达国家较为薄弱，这仍需国内企业自身努力及国家政策扶持，促使我国检测设备研发企业技术积累不断雄厚，开发更多具国际竞争力的产品。 虽然我国检测设备行业技术落后，但行业规模已经较大，拥有实验室离心机、天平、热分析仪器、动力测试仪器、真空仪器与装置、电泳仪、铸造测试仪器、应变测量仪、环境试验设备、土工测试仪器、声学仪器、陶瓷检测仪器等多样化的产品，其中一部分产品已达到或接近世界先进水平，质量稳定，少部分高端仪器达到国际先进水平，具有自主知识产权，先后进入欧洲、美洲、非洲、东南亚市场，取得了可喜的成绩。 我国检测设备产业正快速成长，处于进口替代的阶段。随着机械、电子、信息等基础产业的进步，国产检测设备的性能参数等指标与国外产品的差距逐渐缩小，整体技术水平逐渐提高，未来随着整个行业的进一步发展，我国检测设备的市场份额将稳步增长。 国产检测设备与国外相比差距主要体现在两个方面：主要技术指标如设备稳定性、精密度和准确度不足，加大了设备使用的难度，也降低了检测结果的可靠性;在自动化、智能化和成套性方面也与国际同类产品存在显著的差距。 国外先进设备采用了新材料、新技术，实现了高灵敏度、高适应性、高可靠性，并不断地向嵌入式、微型化和网络化方向发展，而国产设备的技术含量不高，发展受困于中低端，核心设备严重地依赖进口。检测设备具有技术密集型特征，想要突破行业发展瓶颈，科技创新是必经之路，目前我国检测设备的自主创新机制存在一些问题，如：研发投入低，高精尖人才供应不足，高校相关专业招生不足、培养体系不完善，同时行业薪酬与信息行业相比差距大，毕业生入行率低。 随着改革开放，国外检测设备企业进入国内市场，且纷纷在中国独资或合资设厂，以本地化的生产来降低成本和贴近用户，提高竞争力;民营企业的大量涌现，从初期的注重数量和成本，逐渐转向对质量和品牌的关注;原有的国企或国企改制的企业以其较好的基础和传统的质量理念，并融人了体制改革的新活力，形成了检测设备行业。但这种现状正在被国外大公司对国内企业的兼并，部分民营企业的做大、做强，部分强势企业的良性发展而逐渐改变，整合和重组是大势所趋。 四、 检测设备行业面临的挑战 （一）检测设备行业产业创新能力有待提高 随着我国新型显示器件产线不断建设以及技术更新，国产面板检测设备在Cell/Module制程中应用已较为广泛，但在Array制程中检测设备国产化率仍然较低。国半导体测试设备在中低端领域已实现突破并占有一定的市场，但是在高端检测设备领域发力不足，与国际先进设备有较大差距。产业有待进一步提高创新能力和发展质量，加快科技创新成果向现实生产力转化。 （二）检测设备行业专业技术人才仍然稀缺 新型显示器件检测设备及半导体测试设备行业是知识和技术密集型的新兴战略产业，涉及精密光学、机械设计、电气设计、计算机、集成控制与信息处理等多个技术领域，并且要求对下游器件的制造流程、生产工艺以及技术发展和变迁趋势有深刻理解。近年来，我国对半导体全产业链的发展和相关人才培养的重视程度不断提升，政策支持力度不断加大，但相关的研发人才、管理人才培养周期较长、难度较大，高端人才仍存在一定缺口。 （三）检测设备行业行业资金实力需求较高 为保持技术的先进性、工艺的领先性和产品的市场竞争力，新型显示器件检测设备及半导体测试设备行业内企业需进行持续的研发投入，资金需求量较大。特别是新型显示器件及半导体器件产品类别众多，性能参数不尽相同，工艺节点演进较快，下游客户对检测设备的技术和性能要求不断提升，资金实力制约了部分检测设备厂商的规模化发展。 五、 半导体测试设备行业发展趋势 （一）半导体测试设备市场需求持续旺盛 半导体行业技术变革持续带动行业增长。以半导体存储器件为例，其将在5G、AI及汽车智能化的驱动下步入下一轮成长周期。根据IDC统计，DRAM和DFlash一直占据半导体存储器件市场的主导地位，2020年占比分别超过50%和40%。市场广阔需求有利于半导体测试设备企业的发展壮大。 （二）半导体测试设备技术要求愈来愈高 随着半导体技术不断发展，芯片线宽尺寸不断减小，制造工序逐渐复杂，对半导体测试设备在测试功能模块、测试精度、响应速度、应用程序定制化、平台可延展性以及测试数据的存储、采集和分析等方面提出愈来愈高的要求。 （三）半导体测试设备国产化水平加速提升 随着我国半导体产业发展阶段逐步走向成熟，在国际贸易争端频起的背景下具备自主可控和产业链安全等特点的国产设备将逐渐成为各大半导体厂商的首选，测试设备国产化水平加速提升，持续加强国内半导体制造业的支撑效力。 六、 全球检测和量测设备现状 全球半导体检测和量测设备市场规模来看，随着半导体下游消费电子和PC等需求2020-2021年市场回暖尤其是2021年明显增长，量检测设备全球市场空间持续扩张。根据数据，全球市场2020年半导体检测与量测设备市场规模为76．5亿美元，2016-2020年CAGR12．6%，2021年整体半导体产业大增，估计检测和量测设备规模提升明显。 七、 智能检测及自动化设备的市场规模 智能检测及自动化行业发展与下游市场如消费电子、平板显示、汽车电子及医疗电子等呈深度绑定关系，行业发展的核心驱动力主要源于传统消费电子产品的升级换代、平板显示行业新产能及新技术路线的投入以及在医疗电子领域的进一步渗透。总体来看，市场前景广阔。 消费电子是智能检测及自动化的第一大应用领域，应用场景包括智能手机、可穿戴产品、平板电脑、可穿戴设备、VR终端及智能家居等。消费电子产品具有加工工艺精细、技术要求高、更新速度快、需要持续创新等特点，使得其生产线亦需要根据产品升级换代而更新。 2020年，消费电子市场已经形成近万亿美元的市场规模。根据西部证券研究机构的预测，2021-2025年消费电子市场规模的复合年均增长率为2．64%，市场规模将达到1．16万亿美元。应用于消费电子领域的智能检测及自动化设备市场需求将稳步增长。 全球平板显示检测行业发展与全球平板显示产业具有较强的联动性，通常会受下游平板显示产业新增产线以及产线升级投资所驱动。在平板显示产业投资方面，中国大陆在2011年以后开始成为全球平板显示行业投资的主要地区，主要包括京东方、天马、华星光电等中国平板显示厂商，以及三星、友达、富士康等韩国和中国台湾地区厂商在中国大陆的模组生产线投资。平板显示行业新产线的扩展为面板显示检测产业提供了基础需求保障。 在新能源汽车和自动驾驶大趋势下，汽车电动化、网联化、智能化方向发展，芯片、模组等电子器件得到越来越广泛的应用，汽车的属性逐渐从传统的机械硬件转向机电一体、软硬结合的产品，汽车电子成为智能检测及自动化应用的又一重点领域，汽车电子市场规模的快速增长将会进一步带动智能检测及自动化的需求。 当前的医疗产业正在不断跨界融合人工智能、物联网、大数据、5G技术等高新技术，使医疗应用逐步迈向智能化，由此带动了医疗电子产业的迅速发展，相应智能测试及自动化在医疗电子领域也得到较广泛的应用。 2020年中国医疗电子产业规模可达688亿元，预计到2023年该产业的市场规模将会达到1，000亿元，智能测试及自动化设备在该领域的市场前景良好。 八、 新型显示器件检测设备行业发展情况 新型显示器件制造设备主要包括显影设备、蒸镀设备、激光设备、组装设备、检测设备等。新型显示器件制造设备行业发展受下游产业的新增产线投资及因新技术、新产品不断出现所产生的产线升级投资所驱动，与显示产业的发展具有极高的联动性。根据北京市电子科技情报研究所报告，在新型显示器件产线的投资中，通常表现出产能扩产、设备先行的特征，对设备的投资占产线总投资的60%-80%。 根据CINNOResearch报告，2021年中国大陆新型显示器件产线设备投资约1，100亿元，其中AMOLED约600亿元，占比55%，MiniLED/MicroLED约271亿元，占比24%，TFT-LCD约228亿元，占比21%。TFT-LCD预计各厂商将在2022年有启动新的建厂和扩产计划，投资规模小幅增加；AMOLED随着高世代技术成熟，预计设备投资规模将在2024年到达新高约866亿元；MiniLED/MicroLED凭借高对比度、高亮度、高动态范围、寿命长等性能，逐渐成为行业追捧的前沿科技，预估到2025年设备投资将达270亿元。 检测贯穿AMOLED、TFT-LCD等新型显示器件生产过程的Array（阵列）-Cell（成盒）-Module（模组）三大制程中，检测设备主要包括Array制程光学检测设备、Array制程电性及其他检测设备，Cell/Module制程光学检测设备、Cell/Module老化、触控及其他检测设备等。 根据CINNOResearch报告，2021年中国大陆新型显示器件检测设备市场规模约为59亿元，其中Cell/Module制程检测设备约为34亿元。新的建厂和扩产将带动检测设备市场在2