半导体检测分析行业发展情况及所属产业链分析
思瀚产业研究院 胜科纳米    2023-10-17

半导体检测分析作为半导体设计、生产、封装、测试流程中的重要步骤，是指运用专业技术手段，通过对半导体产品的检测以区别缺陷、失效原因、验证产品是否符合设计目标或分离好品与坏品的过程。

对于半导体企业来说，良率是衡量产品与服务质量的重要指标，半导体生产制造的各个环节，包括设计、制造、封装，甚至原材料的制备、半导体设备的制造、终端产品的组装生产，均有可能引起最终产品的失效，因此良率的提升也是一个持续改进、保证与优化的过程。

为保证半导体芯片、器件等产品的制造良率，在半导体产品整个生产工艺中，需要通过大量的检测对质量进行评估，保证每个环节的制造过程符合规范、质量达标，因此半导体检测分析具有明显的伴生属性，与下游客户的生产活动、研发活动紧密融合，是半导体产业链中不可或缺的重要组成部分，检测分析可助力半导体企业进一步优化制程、控制良率、提高效率与降低成本，可有效促进半导体产业的高效运转与技术升级。

从半导体检测分析的产业链结构来看，行业上游主要是提供检测设备、化学试剂及其他耗材的生产制造商等；中游主要是半导体检测分析厂商；下游则是半导体产业链各类型的检测报告使用者，包括芯片设计、晶圆制造、芯片封装、原材料生产、半导体设备、模组及终端应用等。

① 半导体检测分析行业在产业链中的地位和作用

具体来看，半导体检测根据对应的不同工序，可分为前道量检测、后道检测以及实验室测试。

各类半导体检测与半导体产业链的对应关系主要如下：

前道量检测主要应用于晶圆加工制造环节，检测对象是工艺过程中的晶圆，前道量检测对晶圆制造过程中每一步工艺过程的质量进行量测或者检查，包括测量薄膜厚度、关键尺寸、检查晶圆图案缺陷等，以保证工艺符合预设的指标，防止出现偏差和缺陷的不合格晶圆进入下一道工艺流程。后道检测主要用于晶圆制造工艺完成后的芯片的电性测试及功能性测试，晶圆测试主要针对加工后的晶圆进行电性测试，在划片封装前将不合格的裸片剔除，减少芯片封装成本；成品测试主要针对封装后的芯片进行功能测试，保证产品出厂的合格率。该类型检测同样可应用芯片设计阶段流片后产品的有效性验证。

失效分析、材料分析等半导体实验室检测需求则来自半导体产业链各类型客户，主要针对失效样品进行缺陷定位与故障分析，帮助客户实现问题判定，加速产品研发与工艺升级，提高产品良率，进一步提升生产效率。该类半导体检测通常需结合物理、化学、结构、材料等多学科知识，运用包括物性分析、电性分析、表面分析、化学分析等在内的多类型检测技术。

② 半导体第三方检测分析行业发展情况

传统的半导体产业最早采用 IDM 的经营模式，即将芯片设计、晶圆制造、芯片封测等在企业内部进行一体化整合，业务几乎覆盖半导体的全产业链环节。随着半导体技术的快速更新换代和下游应用多元发展，半导体产业的投资成本攀升、新品研发的窗口期变短、产品的定制化比重提升，传统 IDM 模式在分散投资 风 险 、 快 速 响 应 市 场 需 求 变 化 、 产 品 多 样 性 等 方 面 面 临 挑 战 ， 以Fabless+Foundry+OSAT 为代表的半导体专业分工模式应运而生，并推动半导体产业向专业化分工的方向逐步发展。

在专业分工模式中，Fabless 厂商将芯片设计环节独立开来经营，并由 Foundry 厂商进行晶圆制造的代工服务，之后委托OSAT 厂商进行封装和测试，最终将芯片产品交付给终端应用厂商。专业分工模式以其较高的研发效率和良好的产业链协同，更好地适应了集成电路产品的技术和产品趋势，已成为行业主要运营模式之一。

随着半导体产业专业化分工趋势的不断发展，半导体检测这一产业链重要环节也逐步成为独立产业。在专业化分工的发展浪潮下，凭借更强的专业性、更高的检测效率、更中立客观的测试结果，半导体第三方检测分析行业得到快速发展。

目前半导体第三方检测分析服务主要集中于后道检测与实验室检测：

① 第三方后道检测

晶圆测试、成品测试等后道检测中的独立第三方服务模式诞生于半导体产业高度发达的中国台湾地区。1987 年，京元电子成立，与传统的封测一体厂商日月光等不同，京元电子主要承接芯片封测环节中的晶圆测试及成品测试，并最早开启了行业内的独立第三方测试服务模式。

随着中国台湾地区半导体产业的不断成熟，矽格、欣铨等独立第三方测试厂商也纷纷占领半导体测试市场。在境内半导体产业迅速发展的过程中，大陆地区也涌现了华岭股份、伟测科技、利扬芯片等一批主营晶圆测试、成品测试等后道检测的半导体独立第三方检测厂商。

② 第三方实验室检测

相较于晶圆测试、成品测试等后道检测，失效分析、材料分析以及可靠性分析等实验室检测则贯穿半导体全产业链，检测对象包括产业链任一环节、量产前或量产后的样品，帮助企业加快研发进度、改进生产工艺。传统模式下，半导体企业的实验室检测需求由企业自主建立的研发实验室以及相关工程师解决。

在整体半导体行业垂直化分工不断加深的过程中，失效分析等需求逐渐由独立的第三方实验室承接，半导体第三方检测分析实验室的服务模式也应运而生。中国台湾地区的半导体第三方实验室宜特、闳康受益于当地繁荣的半导体产业，自 20 世纪 90 年代以来得到迅速发展。

大陆地区的半导体第三方实验室检测最初由国有机构主导，工业和信息化部电子第五研究所（即“中国赛宝实验室”，也称“电子五所”）较早在上世纪末进入电子产品的失效分析领域。21 世纪初，随着半导体产业及检测检验行业的放开，中国台湾、欧美等地的第三方检测机构进入中国市场，包括胜科纳米在内的中国本土民营第三方检测分析实验室也开始诞生并逐渐发展。

与此同时，国内众多实力强劲的综合性检测机构在洞察到半导体第三方实验室检测分析行业的广阔市场空间后，也通过自主投资、外延并购等方式积极布局。伴随国内半导体产业的发展，国内半导体第三方实验室检测分析市场环境日益成熟，市场竞争也日趋激烈。根据中国半导体协会数据，预计到 2024 年，我国半导体第三方实验室检测分析市场规模将超过 100 亿元，2027 年行业市场空间将有望达到 180-200 亿元。