MEMS工艺晶圆测试探针研发量产项目可行性研究报告
思瀚产业研究院 和林微纳    2023-07-11

1、项目概况

芯片制造是半导体行业中的一个核心领域，目前中国正在追赶先进的芯片制造工艺，但与国际先进工艺还存在一定差距。在国家政策推动和国内半导体企业的共同努力下，国内外半导体制造工艺技术差异在不断的缩小，国内半导体企业不断突破“卡脖子”技术。

晶圆测试是晶圆生产制造过程中品质管控的重要环节。随着半导体工艺的发展，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-LayerDielectric, 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。垂直探针能进行阵列排布并满足凸块测试要求，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。

将 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。基于上述优点，MEMS 工艺晶圆测试探针广泛应用于全球高端晶圆测试。

根据美国半导体产业调查公司 VLSIResearch 预测，2025 年全球探针市场规模将达到 27.41 亿美元，国内探针市场规模将达到 32.83 亿元人民币，MEMS 工艺晶圆测试探针已经占到了探针市场 60%左右的市场份额。

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，而鲜见国内企业参与全球竞争。长期以来，国内探针厂商处于探针市场的中低端领域，主要生产中低端基板测试探针、ICT（InCircuitTester，自动在线测试仪）测试探针等产品。

近年来，伴随着国家支持政策不断出台、资本市场大力支持、技术不断升级以及国内半导体行业的快速发展，国内封装测试领域展现了良好的发展趋势，长电科技、华天科技、通富微电已进入全球封装测试企业前十强。但是，在中美贸易摩擦的背景下，半导体芯片测试领域的关键零部件仍然亟需打破国外垄断。

在此背景下，公司结合自身在 MEMS 精微零部件及半导体测试探针领域深厚的技术经验、丰富的行业资源、优秀的人才储备和成熟的生产能力，开发针对晶圆测试所需要的探针技术，对 MEMS 工艺晶圆测试探针的高精度电性能测试进行研究，以满足境内外集成电路市场对晶圆测试的技术要求和产品需求。

2、项目建设内容

根据行业发展现状、未来发展趋势及公司未来发展战略，公司拟建设 MEMS工艺晶圆探针产品生产线，用于增加公司产品种类。MEMS 晶圆探针主要的工艺流程有光刻、微电铸等工艺。如下图所示，第一部分为光刻工艺，即在种子层上图案化光刻胶形成胶膜；第二部分微电铸工艺，即在胶膜中沉积金属形成结构；第三部分为结构的后处理过程，最终得到一批 MEMS 垂直探针。

通过微电铸工艺可以制作精细的金属微结构，尤其是对于结构上的一些弯曲细节来说，采用微电铸工艺避免了对结构进行塑性变形，从而结构内应力相对较小。尤其对于一些需要循环受力的结构，采用这种工艺有益于结构的寿命。

（1）光刻

不同于在超大规模集成电路中对于光学曝光的极限分辨率追求，MEMS 技术追求光学曝光中的超厚胶曝光。许多微光机电系统是准三维结构，具有一定厚度。因此与 IC 中光学曝光 1μm 左右的胶厚不同，MEMS 光刻胶厚度一般大于10μm，极限情况能达到上百微米。对于深度较高的结构，会使用厚光刻胶。

厚光刻胶与传统光刻胶的主要差别在光敏化合物/光活性化合物（PhotoactiveCompound，PAC）的浓度和功能指数，吸收光能力和聚合物含量等方面。厚光刻胶有着较传统光刻胶较低的 PAC 浓度和功能指数、更弱的吸收光能力和更高的聚合物含量，并因高聚合物含量而具有高粘度。不同于薄的光刻胶加工时液体材

料可以使用旋涂曲线作为速度基准，能简单地实现旋涂均匀，高粘度光刻胶欲实现目标厚度和涂层均匀性需要仔细优化旋转速度和旋转时间。

工艺流程为：基片表面预处理（SubstratePreparation）、涂胶（Coating）、前烘（SoftBake）、紫外曝光（Exposure）、后烘（PostExposeBake）、显影（Developing）、漂洗干燥、硬烘（Hard Bake）等。

（2）微电铸

微电铸工艺的特征在于通过厚膜电沉积制作高深金属微结构。微电铸不仅能够沉积单质金属，还可以沉积合金材料。微电铸系统由电极、电解液和电源组成。电化学沉积过程中，金属因电解反应失电子变成金属离子，电解液作为金属离子的载体，是易于导电的含金属盐溶液，金属离子在阴极得电子并在胶膜表面沉积。

影响这些反应过程的因素有电极的电流密度、电极电势、电极的表面性质、电铸液传质动力学、电铸液组成及温度等。电沉积过程持续进行，最终形成微电铸层。

工艺流程为：首先进行 Pd-Co 合金的电铸，接下来进行铜的电铸，然后交替电铸 Pd-Co 合金和金属铜，直至完成多层复合材料的微电铸。

3、项目实施的必要性

（1）助力国内半导体核心零部件国产化，保障供应链安全稳定，增强国内企业的全球市场参与度

近年来，随着国内经济结构转型升级，以及物联网、新能源、新材料、节能环保和新一代通信网络等新兴行业的兴起，我国电子制造产业发展迅猛，拉动了对上游半导体产品的需求。

由于我国半导体行业发展时间较短，行业整体处于相对落后的地位，半导体测试也是相对薄弱的领域，在性能、技术层面离国外先进水平均有一定的差距。

MEMS 工艺晶圆测试探针是晶圆测试环节中的关键零部件，MEMS 工艺晶圆测试探针的质量对测试环节的精度、效率、成本有着重要的影响。目前在该领域，市场一直被国外企业所垄断。近年来，新冠疫情和复杂多变的国际环境导致全球半导体产业出现产能供应紧张，大力发展和推动包括 MEMS 工艺晶圆测试探针稳定。

公司通过现有高质量的半导体芯片后道封装测试探针等相关产品，参与全球市场竞争，成为全球半导体产业知名厂商意法半导体、英伟达、亚德诺半导体、安靠公司等的供应商。

鉴于全球市场上 MEMS 工艺晶圆测试探针及高端基板级测试探针的竞争格局完全由国外企业掌控，为了响应国家号召、承担企业应尽的社会责任、满足企业的进一步发展需求，公司拟投资研发 MEMS 工艺晶圆测试探针制造技术及产品，提升公司全球市场竞争力，打破国外企业在该领域的垄断，填补国内在该领域的技术和产品空白，保障国内半导体产业测试的供应链安全稳定，进一步提升国内企业在半导体芯片测试探针领域的全球市场参与度。

（2）把握行业发展趋势，实现下一段阶梯式跨越

随着晶圆代工工艺不断发展，光刻技术不断逼近物理极限，摩尔定律的周期逐渐延长，集成电路行业即将步入后摩尔时代，但下游各行业对芯片性能的需求仍在不断增加。先进的芯片测试技术可以在一定程度上提升芯片的性能。

MEMS工艺晶圆探针是半导体测试行业中的关键零部件，具有精密度高、产量高、寿命长、一致性好的特点，与传统的弹簧探针相比，MEMS 工艺探针具备不可替代的优势，可以满足后摩尔时代测试行业对探针产品的各方面要求，是行业发展的趋势。

公司通过多年技术储备以及产品的品质、性能优势，与半导体行业知名客户建立了长期的合作关系。基于对行业的深度参与，公司准确把握未来国内芯片测试探针技术的发展方向和行业发展趋势，积极投入 MEMS 工艺晶圆探针的研发。

基于公司在半导体后道封装测试领域的技术、行业经验等积累，研发开拓 MEMS工艺晶圆测试探针产品，布局 MEMS 工艺晶圆测试探针市场，进一步参与全球市场竞争，巩固公司在探针行业的市场地位，在半导体测试探针领域实现下一段阶梯式的跨越。

（3）丰富公司半导体测试产品类型，提升公司整体行业竞争力

目前，公司主营业务主要由精微零部件和半导体芯片测试探针业务构成，现有探针产品主要以半导体芯片测试弹簧探针为主。公司目前处于良好的发展阶段，其中半导体芯片测试探针业务发展迅猛：2018 年，公司半导体芯片测试探针业务营业收入 488.15 万元，占公司主营业务收入的 4.28%；2021 年 1-9 月，公司半导体芯片测试探针业务营业收入增长至 12,617.14 万元，占公司主营业务收入的 45.05%。

公司在发展中始终保持对市场动态的高度关注，积极投入前沿技术的研究开发。基于公司多年以来在精微制造领域的工艺技术积累以及对全球半导体行业的深度参与，公司将开发 MEMS 工艺晶圆测试探针产品。

MEMS 工艺晶圆测试探针的成功研发可以丰富公司现有探针产品线，提升公司在探针领域的整体行业竞争力。同时，产品线的丰富有助于进一步增强公司市场竞争力和可持续发展能力。此外，随着募投项目的产能释放，公司将激发新的业绩增长点，为公司的发展提供新的动力，保证公司长期稳健的发展，为进一步参与全球市场竞争、提升行业地位奠定坚实的基础。

4、项目建设的可行性

（1）国家政策对半导体行业扶持力度大，有利于半导体零部件国产化

近年来国家出台一系列半导体行业发展规划和行业政策，以鼓励国外半导体封装测试产能向国内转移，并带动了国内半导体封装测试产业链的发展。

2019 年，国家发展改革委在《产业结构调整指导目录（2019 年本）》中将新型电子元器件制造，MEMS 先进封装及测试，半导体、光电子器件、新型电子元器件等电子产品用材料列为鼓励发展行业。2020 年，财政部、国家税务总局、国家发改委、工信部联合发布了《关于促进集成电路产业和软件产业高质量发展企业所得税政策的公告》，就集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业，给予企业所得税优惠政策。

半导体产业是我国重点扶持的战略新兴产业，要求先进制造工艺、设备及包括探针在内的设备核心零部件等协同发展。在国家政策扶持力度不断加大的背景下，探针行业将有更好的发展前景。

在国家产业政策的支持和引导下，公司拟通过实施本次项目，紧随探针市场技术发展趋势。公司将结合自身在 MEMS 精微制造领域和半导体芯片测试探针领域的经验、技术和行业积累，研发 MEMS 工艺晶圆测试探针产品，开拓 MEMS工艺晶圆测试探针市场，助力我国半导体测试行业技术进步和产品创新，有利于半导体测试行业关键零部件的国产化，符合国家产业政策。

（2）丰富的经验和技术为项目的实施提供了重要支撑

经过公司多年发展，公司在精微制造领域积累了大量的专利，建立了生产工艺数据库，奠定了在 MEMS 精微电子零部件行业的全球市场地位。由于半导体芯片探针的制造工艺与公司现有业务在技术上具有一定的相关性，结合资深研发团队的协作，公司成功研发、量产半导体芯片测试探针，并为本项目的开展提供了良好的技术和工艺基础。

本项目研发的产品为 MEMS 工艺晶圆测试探针，其制造过程主要涉及晶圆加工、金属沉积等环节。

在晶圆加工环节，晶圆曝光、显影、抛光环节对于加工设备及工艺精度有着较高要求，本项目购置的光刻机能够满足加工设备的精度要求，而公司目前掌握的“μm 级定位技术”亦可应用于晶圆加工环节，提升加工精度；在金属沉积环节，不同的材料特性、比例、结合方式对于产品的性能和品质有着重要影响。公司在长期研发过程中，积累了 P7、H3C、其他钯合金与钴合金等大量材料特性方面的研究数据，有利于本项目在材料和加工工艺方面的研发。

此外，基于与客户建立的长期合作关系，公司通过与客户保持稳定、专业的沟通以及共同研发，能够把握下游客户需求以及全球探针技术发展方向，从而准确把控本项目的研发方向。

（3）探针行业发展迅速，国内 MEMS 探针产品严重依赖进口，项目潜在客户众多

探针卡是半导体测试的重要零部件，近年来，在半导体测试市场快速发展的带动下，探针行业得到了快速的发展。根据 VLSIResearch 的数据显示，2020 年全球探针卡的销售规模为 22.06 亿美元，较上一年同比增长了 19.94%，预计 2026年全球探针卡市场规模将达到 29.90 亿美元。

在众多探针产品中，MEMS 探针卡占据了探针卡市场的大部分份额，根据VLSIResearch的统计，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。

探针属于半导体测试环节的消耗品，中国是全球第二大半导体测试市场，但是由于国内缺乏相关供应商，国内 MEMS 探针产品严重依赖进口。为保障行业供应链的安全和采购成本的稳定，国内企业对国产 MEMS 探针产品具有较强的需求。

公司通过高质量的半导体芯片测试探针产品，与现有客户建立了良好的合作关系，在精微零部件、芯片测试探针等领域积累的客户资源和品牌影响力为本次募投项目的实施提供了较好的客户基础。因此从探针行业的发展趋势和国内市场需求来看，MEMS 工艺晶圆测试探针产品存在着较多潜在客户，有利于本项目顺利实施和后续产能的消化。

5、投资概算

本项目预计建设期为 2 年，项目总投资 48,814.00 万元，拟投入募集资金43,594.00 万元，其余所需资金通过自筹解决。

6、实施主体、项目选址和建设期限

本项目实施主体为公司，项目选址定于江苏省苏州市高新区。

7、项目备案及环评情况

本项目已经向主管部门申请项目备案，目前正在公示期。项目的环评事宜正在推进中。