机械行业：进口替代势在必行测试设备率先突围

1、研究报告评级看好维持测试设备：芯片质量把关者市场格局：巨头垄断，整合加速需求趋势：19年下旬需求或企稳回升海外借鉴：顺时势升级新品，高研发构筑内生增长动力CHANGJ IANG ECURITI E半导体测试包括晶圆测试(CP)与芯片终测(FT)图1： 在半导体产业链中，晶圆测试与终测分别为晶圆制造和封装测试的最后一步测试硅拉单晶磨外圆切片倒角片制研磨抛光清洗检测下游应用晶圆测试造单晶炉滚圆机切片机倒角机研磨机抛光机清洗设备检测设备设计电路版图仿真光罩芯片硅设计片探针台终测两种测试分别位于晶圆制造与封测的最后刻蚀检测晶显影洗胶光刻烘干涂胶检测 氧化加膜清洗一步，质量把关设备硅/介质/金属圆刻蚀设

2、备检测制显影设备光刻机烘干设备涂胶设备循环数次到数十次高温/氧化炉管退火设备清洗设备分选机探针台去胶离子注入 检测造清洗薄膜检测 研磨抛光检测 晶圆测试分选机晶圆去胶机离子注入机清洗设备CVD/PVD/ALDCMP探针台+测试机测试机封背面减薄装测试减薄机晶圆切割贴片引线键合塑封切筋成型终测晶圆切割机贴片机引线键合机注塑设备成型设备分选机测试机 HYPERLINK / 资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk, Julian Serda著）, 芯片成品测试机晶圆测试目的在于节省封装成本图2：晶圆测试环节，测试机与探针台工作示意图晶圆测试MAP图显示

3、屏测试机（机头）测试机内部插板卡线缆（测试机厂提供）测试电路板（第三方定制） 探针卡（第三方定制） 探针测试机（机柜）设备：测试机+探针台在晶圆厂、封测厂或测试代工厂进行测试坏的芯片不封装，节省封装成本探针台用于移动晶圆，提供测试环境技术要求：探针台技术难度、精密度要求很高，易伤晶圆探针台内部 存放晶圆探针台市场格局：东京电子（TEL）和东京精密（TSK）占垄断地位，国内深圳矽电探针台在售，长川科技正在研发资料来源：泰瑞达官网，爱德万官网，东京精密官网， HYPERLINK / Wikipedia，终测目的在于提高出货良率图3：终测环节，测试机与分选机工作示意图终测设备：测试机+分选机滑轨吸头

4、坏芯片 坏芯片在封测厂或测试代工厂进行合格芯片才供给下游，提高芯片出货良率测试机（机柜）好芯片12底座（定制）底座（定制）测试电路板（第三方定制）测试机内部插测试板卡（测试机厂提供）测试机（机头）待测芯片分选机分选机自动化设备，把待测芯片放到测试机上并根据测试结果分选芯片有多个吸头，可多工并行工作市场格局：Cohu、EPSON、爱德万、台湾鸿劲和长川科技等为主要参与者发展趋势：增加并行工位、整合温度控制资料来源：泰瑞达官网，爱德万官网，Cohu官网，长川科技官网，Wikipedia，等功能测试机定制化，探针台和分选机相对通用测试机属于定制化的设备测试板卡和测试程序针对不同芯片定制探针台和分选机

5、相对通用不同的晶圆和芯片，通常不需要更换探针台和分选机探针台根据晶圆尺寸选型，分选机根据芯片封装方式和测试并行度要求选型图4：测试机定制化程度较高，分选机与探针台相对通用表1：测试机和探针台技术难度相对更大，分选机稍低设备技术难点技术难度测试机分选机封装方式4/8/16 吸头探针台8/12寸晶圆40/28/14nm板卡1/2/3测试程序A/B/C一定芯所片一用类对板型芯片类型芯片A/B/C应卡决晶圆尺寸/工艺测试机探针台针对下游各种类型的芯片开发出尽量通用的板卡软硬件结合，考验研发能力对测试速度、精度、稳定性要求高晶圆需对准数百甚至更多探针精度要求1um级别重复操作100万次不能扎伤晶圆 HY

6、PERLINK / 资料来源：泰瑞达、Cohu、爱德万等公司官网，Wikipedia，分选机速度、精度、稳定性和并行度芯片测试并行度资料来源：长川科技招股说明书，测试机按测试对象主要可分为模拟、SOC和存储器测试机测试机分类测试对象测试引脚数技术特点和难点技术难度表2：模拟测试机、SOC测试机和存储器测试机的特点与技术难点各不相同大功率测试机分立器件、大功率器件MOS管、二极管、 三极管、IGBT元件等10个以内测试芯片的耐高压、耐大电流特性难点是设计出支持高压、大电流的测试机模拟测试机模拟测试机模拟电路放大器、电源芯片等低端数模混合模拟电路/逻辑电路低端AD/DA芯片等通常不超过100个测试

7、模拟信号，频率通常不超过10MHz，但对精度要求较高 难点在于设计出高精度、抗外界干扰的测试机测试机微处理器/逻辑芯片/通信芯片等纯数字或数模 CPU、高端AD/DA芯引脚多，信号频率高、最高可达10GHz，技术更新换代快，芯片的种类多数十至1000以上，难点在于设计出支持高速数字信号测试、多引脚间的信号同步性好的测试机，SOC测试机混合/数字射频混合芯片、通信芯片等多芯片同时测几千设计出能够尽量满足多种芯片测试需求的板卡，并且跟上芯片快速发展的节片个引脚奏DRAM、NAND Flash难点在于设计出支持高速数字信号测试、大量引脚间的信号同步性好的测试Memory测试机存储器等存储芯片同时测数

8、万个引脚 机 HYPERLINK / 资料来源：长川科技招股说明书，泰瑞达官网，爱德万官网，SOC测试机份额最大各类测试机中，SOC测试机占比最大近年来随着存储器市场的扩大，存储器测试机份额上升较快RF测试通常由SOC测试机加RF测试板卡完成图5：2013年全球各类测试机市场占比，SOC测试机占比最大图6：预计2019年全球半导体市场结构SOC测试RF测试Memory测试模拟IC测试传感器2.9%光电子器件8.4%分立器件5.1%集成电路83.6%微处理器17.1%模拟电路14.9%逻辑电路27.8%存储器40.2% HYPERLINK / 资料来源：Gartner，资料来源：WSTS，分选机

9、按测试的芯片的封装方式分类分选机分类分选机外观测试器件类型测试方式设备价值量表3：分选机主要可分为平移式分选机、重力下滑式分选机和转塔式分选机平移式分选机左右平移抓取芯片重力下滑式分选机芯片沿导轨下滑转塔式分选机器件在转塔内旋转 HYPERLINK / 资料来源：Cohu公司官网，长川科技官网，长江证券研究所测试机毛利率高于探针台和分选机泰瑞达、爱德万、科利登主要产品为测试机，除硬件设计外， 有较多软件开发的工作，毛利率50%左右相对较高探针台和分选机更多是硬件设计，毛利率约30-40%，相对稍低图7：三大测试机公司毛利率均在50%左右（%）70605040302010200020012002

10、2003200420052006200720082009201020112012201320142015201620170泰瑞达爱德万科利登资料来源：Bloomberg，图8：探针台公司东京电子和东京精密毛利率（%）图9：分选机生产商EPSON与科休毛利率（%）454540403535303025252020151510105520002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720062007200820092010201120122013201420152016201700东京电子东京精密科休EPS

11、ON HYPERLINK / 资料来源：Bloomberg，资料来源：Bloomberg，大芯片设计公司主导测试机品牌选择探针台和分选机为通用设备，通常由晶圆厂、封测厂自主采购测试机为定制设备，大芯片设计公司话语权较强，通常根据自己芯片产品特点指定测试机品牌和配置，晶圆厂或封测厂提供配套测试机除硬件设计外，还需进行大量软件开发图10：半导体测试设备业务模式下晶圆制造/封测订单，指定测试机品牌和配置，并提供测试程序芯片设计公司（源头客户）光罩晶圆成品芯片 晶圆厂 封测厂 （直接客户）（直接客户）租测试设备给设计公司设计阶段采购少量测试机和分选机用于验证芯片，测试机公司协助开发测试程序探针台公司测

12、试机公司自主采购分选机公司 HYPERLINK / 资料来源：长川科技招股说明书，泰瑞达、爱德万、东京精密、Cohu等公司官网，CHANGJ IANG ECURITI E2018年全球测试设备市场空间约54亿美元2018年全球半导体测试设备市场空间约54亿美元，随着下游半导体产业增速下滑，2019年测试设备市场或略微下滑测试机份额最大，约占近70%分选机与探针台市场空间近似，约各占测试设备总市场空间15-16%SOC测试机为市场空间最大的测试设备种类，近年来存储器测试机增长较快图11：2015年来半导体测试设备市场增长迅速图12：2016年各种主要测试设备份额占比100908070605040

13、302010200%150%54100%50%0%-50%5%15%16%54%SOC测试Memory测试分选机探针台20002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720180-100%10%其他全球测试设备销售额（亿美元）同比 HYPERLINK / 资料来源：SEMI，资料来源：SEMI，测试设备市场的地区结构,中国大陆市场增长迅速中国台湾地区封测产业发达，为全球最大测试设备市场，占全球市场超过30%日本、韩国市场与中国市场体量近似，东南亚也是一个较大市场中国大陆测试设备市场约占全球10-15%

14、，增长迅速，2018年市场空间或达近8亿美元，预计随着中国半导体产业的发展，未来市场空间有望进一步增大图13：2016/2017年测试设备市场分地区结构，中国台湾最大，中国大陆增长迅速14001200100080060040020008%11%-3%13%6%-4%15%10%5%0%-5%-6%-10%中国欧洲日本韩国美洲中国台湾其他 HYPERLINK / 资料来源：SEMI，2016测试设备销售额（百万美元）2017测试设备销售额（百万美元）同比测试机市场空间，18年约30-33亿美元2018年全球测试机市场空间约30-33亿美元，与2017年持平，随着下游半导体产业增速下滑，2019年

15、测试机市场或略微下滑中国大陆占测试设备市场约10-15%，测试机市场空间或达近5亿美元未来SOC市场有望持平，Memory测试强劲增长，模拟测试逐渐增长图14：2018年全球测试机市场规模约30-33亿美元图15：SOC测试机市场最大，Memory测试机增长最快 （亿美 元）403530252320151050全球测试机市场空间（亿美元）2828263430334035302520151050201620172018E201320142015201620172018ESOC测试机Memory测试机模拟测试机 HYPERLINK / 资料来源：泰瑞达年报，资料来源：SEMI，泰瑞达、爱德万官网和

16、年报，测试机市场呈寡头垄断，加速整合泰瑞达和爱德万为测试机市场双巨头，高端SOC和Memory测试机市场呈垄断态势模拟测试市场相对较小，科利登份额较多2018年美国Cohu收购Xcerra，长川科技公告计划收购新加坡分选机公司STI，测试设备市场加速整合国产测试机北京华峰和长川科技的测试机主要集中在模拟测试市场，SOC测试机正在研发中图16：全球部分测试设备公司测试设备业务营收(百万美元)，呈巨头垄断1,8001,6001,4001,2001,000800600400200020142015201620172018Q1-Q3 泰瑞达爱德万XcerraCohu长川科技Bloomberg, Win

17、d HYPERLINK / 较，以上数据为尽量在同一自然年内的4个单季度收入 HYPERLINK / Xcerra资料来源：，爱德万会计年结日为3月31日，Xcerra会计年结日为7月31日，为方便比加总，Cohu于2018年并购Xcerra，以上Cohu公司收入数据不包括分选机与探针台市场空间2018年分选机市场空间约89亿美元中国大陆市场空间约69亿人民币分选机技术壁垒比测试机和探针台稍低，竞争格局相对比较分散，国产设备有较强成本和价格优势2017年长川科技分选机销售额约9548万，在中国大陆市场占比或已超过10%2018年探针台市场空间约89亿美元中国大陆市场空间约69亿人民币探针台技术

18、壁垒较高，东京电子和东京精密占全球大部分份额深圳矽电有12寸全自动探针台产品在售，此外长川科技正在研发探针台CHANGJ IANG ECURITI E测试设备需求影响因素：芯片量和复杂度图17：影响测试设备需求的两个核心因素是芯片需求量和测试时间影响测试设备需求的四大因素包括下游芯片需求、芯片复杂度、半导体产业转更新需求测试设备新增需求移和测试的并行度核心影响因素：芯片需求（下游景气度） 量芯片复杂度 测试时间近年来，测试机性能提升迅速，设备需求受下游景气度影响较为显著使用寿命5年以上 HYPERLINK / 资料来源：芯片换代设备不换芯片需求（量）芯片复杂度（测试时间）产业转移测试并行度芯片

19、复杂度攀升，拉动测试设备需求芯片复杂度快速提升晶圆厂工艺制程逐年进步，芯片单位面积晶体管数量快速上升手机、通信、蓝牙、电脑处理器、显卡、AI等各种类型芯片快速更新迭代，复杂度攀升芯片复杂度提升，使测试单颗芯片的时间更长，拉动了测试设备需求图18：主要晶圆厂制程进展，芯片制程逐年进步，芯片复杂度亦逐年提升公司制程2011201220132014201520162017201820192020公司制程2011201220132014201520162017201820192020台积电28nm PolySION2011Q3Intel22nm Planar2011Q428nm HKMG2012Q11

20、4nm FinFET2014Q220nm Planar2014Q210nm FinFET2019Q416nm FinFET2015Q47nm FinFETTBD10nm FinFET2017Q1格罗方德28nm PolySION2013Q27nm FinFET2018Q222nm FD-SOI2014Q15nm FinFET2020H120nm Planar2014Q4三星28nm PolySION2012Q414nm FinFET2015Q328nm HKMG2013Q2联电28nm HLP2014Q222nm FD-SOI2015Q214nm FinFET2017Q120nm Planar

21、2014Q2中芯国际28nm PolySION2015Q214nm FinFET2015Q120nm Planar2018Q210nm FinFET2017Q114nm FinFET2019Q17nm LPP2018Q3华力微28nm LP2018Q4 HYPERLINK / 资料来源：IC China，台积电、三星、英特尔、格罗方德、联电、中芯国际、华力微电子等公司官网与公告，下游景气波动或影响测试设备需求，19年下旬或企稳回升测试设备行业与半导体产业景气度同周期，2019年半导体行业增速下滑，行业周期趋顶，对芯片的需求或放缓，测试设备或将受一定影响2019年下旬开始，受5G、AI、汽车电子

22、等需求拉动，芯片需求增速或将企稳回升，拉动测试设备需求图19： 2019年全球半导体销售额增速预计下滑至约2.6%图20：全球测试设备与下游半导体产业同周期6,0005,0004,0003,0002,0001,000040%30%20%10%0%-10%-20%20002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019E-30%1009080706050403020100200%150%100%5450%0%-50%200020012002200320042005200620072008200

23、9201020112012201320142015201620172018-100%全球半导体销售额（亿美 HYPERLINK / 资料来源：SEMI，元）同比全球测试设备销售额（亿美元）同比资料来源：SEMI，封测厂和测试设备厂加速进军海外，营造新增长点芯片封测地通常被认为是芯片原产地，受中美贸易摩擦影响，在中国封测的芯片到美国将有被征关税可能国内封测厂加速向海外低成本地区布局国产测试设备公司长川科技计划收购新加坡测试设备公司STI，进军东南亚、中国台湾和日本封测设备市场，或将营造新增长点公司收购或计划收购表4：国内封测厂和测试设备厂加速进军海外长电科技已收购新加坡星科金朋，收购完成后成为全

24、球第三大封测厂华天科技2018年9月宣布联合收购马来西亚封测公司Unisem通富微电早年收购AMD旗下封测资产，获得马来西亚槟城封测厂，2018年11月宣布收购马来西亚封测厂FABTRONIC SDN BHD长川科技2018年12月宣布收购新加坡半导体测试设备公司STI HYPERLINK / 资料来源：长电科技、华天科技、通富微电、长川科技公告，04海外借鉴：顺时势升级新品，高研发构筑内生增长动力全球测试设备龙头泰瑞达全球测试设备龙头，SOC测试机占一半以上市场份额，Memory 测试机也有较大份额2017年营收21.36亿美元，净利润2.58亿美元表5：半导体测试设备产品布局产品类型产品型

25、号备注模拟测试系列ETS收购自Eagle TestJ750（低成本）2017年研发费用3.06亿美元SOC测试Ultra-Flex（高性能）2017年全球员工约4500人RF测试Ultra-Flex测试系列MemoryMagnum收购自Nextest Systems图25：2017年泰瑞达收入结构以半导体测试为主资料来源：公司官网，图26：泰瑞达2017年营收21.36亿美元，半导体测试占比77.83%7.96%5.24%8.98%77.82%半导体测试系统测试无线测试工业自动化2,5002,0001,5001,00050002008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

26、 2015 2016 2017营业收入（百万美元）半导体测试（百万美元） 营收同比（%）半导体测试同比（%）200150100500-50-100 HYPERLINK / 资料来源：Bloomberg，资料来源：Bloomberg，全球测试设备龙头爱德万全球测试设备龙头，Memory测试机占约一半市场份额，SOC测试机也具有较高市场份额2017年营收18.70亿美元，净利润1.633亿美元2016年研发费用2.6亿美元2017年全球员工4494人表6：半导体测试设备产品布局产品类型产品型号备注模拟测试T7912T2000V93000收购自VerigyRF测试V93000收购自VerigyMem

27、ory测试T5X00系列SOC测试M4841/M4871等（用于Logic）分选机M6242/M6245(用于Memory）图27：17年收入结构，以半导体测试为主资料来源：公司官网，图28：爱德万2017年营收18.7亿美元，半导体测试占比67.98%14.71%非存储器测试2,0001,5001,000200%150%100%50%17.32%25.57%42.40%存储器测试机电设备服务和其他50002007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017营业收入（百万美元）半导体测试（百万美元） 营收同比（%）半导体测试同比（%）0%

28、-50%-100% HYPERLINK / 资料来源：Bloomberg，资料来源：Bloomberg，顺应时代需求，产品布局拾级而上图29：泰瑞达的发展史是由易到难拓品类，并通过并购补强；爱德万发展史是以Memory为主线拓品类，并通过并购补强测试引脚数晶体管数量测试对象泰瑞达1960年成立1961年推出D133二极管测试仪测试分立器件1966年电脑控制芯片测试仪J25960年代爱德万1624601282561000仪器仪表1954年成立19541970年推出电流表、电压表、电子计数器、静电计等低于千颗千 颗 万颗十万颗百万颗千万颗亿颗十亿颗分立器件 简单模拟IC中等规模IC 数字IC大规模

29、/ 超大规模ICSOCMemory RF及之前70年代80年代90年代21世纪 及之后分立1971年推出第一台电脑控制IC测试设备1973年推出LSI测试设备T320/201975年推出分选机1976年推出Memory测试设备T320/70和T320/311979年推出VLSI测试机T-33801983年推出模拟测试机T37001983年推出图形传感器测试机T37001985年公司上市1987年混合信号测试机T734190年代强化Memory测试机和LSI/VLSI测试机2003年SOC测试机T20001970年上市Memor 分选机数字模拟SOC1979年LSI 模拟IC测试系统A3001987年VLSI 模拟IC测试系统