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作者：丰宁
芯片测试是确保产品良率和成本控制的重要环节，主要目的是保证芯片在恶劣环境下能完全实现设计规格书所规定的功能及性能指标，以此判断芯片性能是否符合标准，是否可以进入市场。
随着产品进入高性能CPU、GPU、NPU、DSP和SoC时代，芯片内部集成的模块越来越多，生产制造过程中的失效模式也相应增多，芯片测试的重要性凸显。测试探针就是芯片测试过程中的重要零部件之一。
测试探针通常与测试机、分选机、探针台配合使用，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，筛选出存在设计缺陷和制造缺陷的产品。在大部分半导体测试设备中均属于关键耗材。
随着芯片生产成本日渐高涨，半导体测试的重要性日渐凸显，测试探针的需求量也日益增加。
从全球市场来看，根据VLSI Research数据显示，2019年全球半导体探针市场规模为11.26亿美元，2020年全球半导体探针的销售规模为22.06亿美元，2021年和2022年的产值分别可达23.68亿美元和26.08亿美元，增速明显。
从中国市场来看，根据中经智盛发布的数据显示，2016年中国探针市场销售量为2.95亿支，销售额为16.56亿元。2020年中国探针市场销售量为4.79亿支，同比2019年增长14.79%，销售额为29.60亿元，比2019年增长17.15%。
测试探针市场格局
按照电子系统故障检测中的“十倍法则”：如果一个芯片的故障没在芯片测试时发现，那么在电路板（PCB）级别发现故障的成本就是芯片级的十倍。因此，技术越高，制程越小，对检测过程中良率的要求就越高。
按应用领域的不同，测试探针市场可细分为半导体测试探针、PCB测试探针、ICT在线测试探针等类型。
其中，用于半导体测试的探针，制造难度较高，尺寸更小，也有更多的功能性测试要求，几乎被进口品牌，比如日本厂商YOKOWO、美国厂商ECT、IDI及韩国厂商LEENO等公司垄断。PCB测试探针和ICT在线测试探针技术难度相对较低，主要应用于基本的可靠性测试要求。中国厂商布局较多，包括和林微纳、中探探针、先得利、儒众智能等。
众所周知，封测本是中国在半导体行业中全球市场份额较高的一个环节，但是在小小探针上依旧受到较大的制约，其中原因为何？
国产测试探针发展受限的原因
从中国市场来看，进口测试探针有先天的优势。和林微纳作为国产测试探针的头部企业，其全球市占率也只有2%左右，造成这一现象的原因有“外因”也有“内因”。
首先，单单是外因就包括两方面。
一方面，国外测试探针大厂技术实力通常更强且专注于一个或数个领域内的产品，拥有自己的核心客户。台易电子社长涂炳超曾表示，一套测试治具需要用到几十、几百甚至于上千根测试探针，若是有1根探针出现问题，那整套治具都要报废。日本、韩国、中国台湾等地的半导体测试探针厂商是与国外的大型半导体厂商一起成长起来的，有长时间的技术积累，为很多大型企业提供测试解决方案，是经过市场验证的产品和团队，因此，进口测试探针有先天的优势，在中国市场颇受欢迎。
另一方面，对于中国探针厂商来说，在探针的上游原材料、工艺、设备等领域都存在瓶颈。测试探针一般由针头、针尾、针管、弹簧四个基本部件经精密仪器铆压预压之后形成，测试探针中的弹簧是测试探针使用寿命的关键因素，电镀处理过的弹簧使用寿命高，不会生锈，也能提高测试探针的持久性和导电性。因此，电镀工艺是生产半导体测试探针的主要技术，而顶尖的电镀工艺被日本厂商所垄断。业内人士称，长期以来，在测试探针领域，日本原材料、设备厂商都是与欧美、日本、韩国、中国台湾等厂商合作，形成了稳定的生态圈，国内供应商难以进入，也就无法获得供应商的支持。
其次，中国探针市场的相互内耗也制约了国产测试探针公司的发展。上文提到，PCB测试探针和ICT在线测试探针技术难度相对较低，与此同时行业的进入门槛也比较低，最近几年中国衍生了不少大大小小的测试探针公司。有探针供应商曾表示，中国探针和治具供应商是伴随着国内消费电子产业链成长起来的，仅华东地区探针和治具供应商就超过了20家，导致供应商只能以杀价竞争的方式抢单。在激烈的价格竞争下，国产探针企业盈利水平受到挤压，盈利能力普遍较弱，难以发展壮大。
在最近几年，半导体产业链国产化需求逐步显现，国内探针厂商已经开始发力半导体测试探针产品。目前中国的测试探针厂商包括和林微纳、中探探针、先得利、儒众智能、爱默斯、拓普联科、大富精工等，其中和林微纳的半导体测试探针已经得到了意法半导体、英伟达、亚德诺半导体、英飞凌、安靠等公司的认可。
国产探针市场正迎来新驱动力
中国封测市场火热，带动探针需求
随着科技的迅猛发展，封测市场正迎来一个新的高潮。最近两年，不少封测厂商募集大量资金进行产线扩产，多个存储封测项目表现亮眼，例如合肥沛顿存储项目、惠州佰维存储项目、太极半导体嘉合劲威存储封测合作项目、铨天科技智能制造基地、广西桂芯半导体科技有限公司生产基地以及和恩泰半导体存储芯片封装测试等。
除了封测厂的纷纷扩产，不少Fabless厂商也开始自建封测产线，比如唯捷创芯、卓胜微、明微电子、格科微、新洁能、富满微、灿瑞科技、豪威、圣邦股份、艾为电子、思瑞浦、敏芯股份、南麟电子等20余家国内半导体企业宣布，在原有的Fabless模式上自建封测生产线，或是建设测试生产线。
伴随着国内测试行业的繁荣发展，必将带动与之配套的上游设备、零部件等环节加速国产化进程，如测试机、探针台、分选机、探针卡、负载板、治具等都逐步走上自主可控的道路。
先进封装是探针市场的新增量
以Chiplet技术为首的先进封装市场占有率的提升也可以进一步拉大对测试探针的使用量。
Chiplet将一颗大的SoC芯片拆分成多个芯粒，相较于测试完整芯片难度更大，为保证最后芯片的良率，需要保证每个Chiplet的die都有效，因此将会对每一个die进行全检，探针等测试设备的使用量将大幅增加。
此外，随着物联网、人工智能、新能源汽车等领域新型应用终端的涌现，高性能SoC以及采用SiP封装工艺的芯片逐渐成为市场主流。高端SoC的结构复杂、SiP工艺在封装环节整合了各种不同的芯片，这均给芯片测试带来了新的挑战，同时对测试探针也提出了更高的要求，如更大的可负载电流、更小的接触阻抗、更快的测算速度等。
别让小小的零部件限制产能
曾经在一篇文章中看到过这样一句话，半导体缺产能是因为产线上缺机台，而机台又是因为缺乏零部件没办法生产。半导体的细分行业众多，任何一个壁垒都有可能成为阻碍中国半导体进步的原因。
近日，日本经济产业省公布了外汇法法令修正案，将先进芯片制造设备等23个品类追加列入出口管理的管制对象，上述修正案在经过2个月的公告期后，将在7月23日实行。这23项包括极紫外（EUV）相关产品的制造设备和三维堆叠存储元件的蚀刻设备。就计算用逻辑半导体的性能而言，它是制造电路线宽10至14纳米（一纳米为十亿分之一米）或更小的尖端产品的必备器件。
美国严格限制向中国出口用于超级计算机和人工智能（AI）的尖端半导体制造设备。拥有技术的日本和荷兰也被要求采取类似措施。
中美贸易摩擦的一次次升级也给我们敲响了警钟，不仅是IC测试环节需要国产化替代，作为重要配件的测试治具以及测试探针环节同样需要加快国产化进程。
