模擬/混合為護城河,切入SoC/數字等高價值量領域。
1.SoC 測試機:擴展 STS 8300 切入SoC測試領域,擁抱40億美元市場
SoC 測試機用于測試系統芯片,系統控制部分為核心。SoC 測試原理:向被測芯片提供正確電壓、電流、時序與功能狀態,檢測芯片響應結果,將每個測試項結果與預定義限制比較,做出通過/失效判定。SoC 測試系統主要包括系統控制、直流儀表、功能/交流儀表、混合信號測試儀表、射頻信號測試儀表、機械硬件、軟件等。其中控制系統為SoC測試系統核心,由高性能主控計算機或工作站構成,支持與探針臺、機械手等其他設備通信。測試頭內有相應系統控制模塊,可完成主控計算機與測試系統間通信與控制,該模塊還包括系統主時鐘與繼電器控制信號、校準電路等。功能/交流儀表主要包括向量存儲器(存儲測試激勵和芯片響應)、時序子系統(將邏輯信號轉為可用電信號)及引腳卡(提供測試設備內部資源與被測芯片間的接口)三個部分。混合信號測試儀主要包括波形發生器及波形數字化儀。
SoC 測試系統主要技術指標包括通道數、最大數據速率、向量深度、時鐘精度、混合信號分辨率及帶寬、射頻信號頻率及其他技術指標。目前,SoC 測試系統可支持數字通道數達數千個,最大數據速率大于 1Gbit/s,向量深度超過百兆行,時鐘精度達到10ps 量級,混合信號分辨率超過 20bit 且帶寬達數百兆射頻信號頻率超過 10CHz,為高端集成電路產品測試打下了堅實基礎。

SoC 測試機市場規模超 40 億美元,公司 2024 年有望形成200 套/年產能。消費電子進入半導體庫存調整階段、PC 及手機市場下修預期,消費電子市場出現放緩跡象,但電動汽車與工業設備等領域仍存在芯片短缺現象。2022 年全年,汽車及工業領域對測試機需求堅挺,消費電子疲軟影響整體市場增長。根據愛德萬數據,2022 年全球SoC 測試機市場規模預計在39-41億美元之間,同比下降在 4.65%-9.30%之間;2023 年 SoC 測試機市場規模預計在35-42億美元之間。華峰測控擬使用 3.57 億募投資金進行生產基地建設,有望于2024 年形成年產200套SoC 類集成電路自動化測試系統生產能力。目前,公司 STS 8300 測試設備,測試范圍從傳統模擬拓展到數模混合以及功率及 SoC 等領域,正式切入 SoC 測試機賽道。
2.模擬/混合測試機:國內 3,500 億模擬芯片市場支撐,測試頭多資源內置提高競爭力
用于模擬/混合集成電路測試,直流儀表模塊為主要部件。模擬/混合測試機主要用于模擬信號、混合信號(模擬為主,數字為輔)等集成電路測試,被測電路主要包括電源管理器件(如線性穩壓器、脈寬調制控制器、充電電路 DC-DC 轉換器等)、高精度模擬器件(如運算放大器、視頻/音頻放大器、濾波器、鎖相環等)、數據轉換器 (如A/D 轉換器、D/A轉換器等)、汽車電子(如功率放大器、各類驅動器等) 和分立器件(如 MOSFET、IGBT 等)。模擬/混合測試機由數字模塊、任意波形發生器模塊、數字化儀模塊、直流儀表模塊及時間測量單元等構成。其中直流儀表模塊(V/I 源,電壓/電流源)為主要部件,該模塊具備施加電壓/測量電流、施加電流/測量電壓、施加電流/測量電流 4 種能力,一般以電壓/電流范圍、精確度、準確度、測量速度、施加速度、瞬態響應、紋波等指標衡量其測試能力
波形發生器與波形數字化原理類似,功能相反。模擬波形產生模塊用于產生符合測試需求任意模擬電壓波形,通常采用比正弦波或函數發生器更靈活的任意波形發生器。模擬波數字化儀將連續時間模擬波數字化,最終存儲與波形捕獲存儲器中。可編程增益放大器用于調整信號電平,以較少噪聲影響。可編程低通濾波器用于限制輸入信號帶寬,以減少噪聲和防止信號混疊。傳統模擬/混合電路自動測試系統測試資源由多款不同功能選件組成,目前先進測試系統在單個測試通道中集成源、測量和分析全部功能,測試條件更新采用測試矢量動態控制方式,極大地提高測試效率。
國內模擬芯片市場規模有望突破 3,500 億元,為模擬/混合測試機提供巨大市場空間。模擬集成電路產品生命周期較長,下游應用廣泛且分散。受益于行業本身技術積累和消費電子、智能家居、智能安防、汽車電子、工業控制等下游應用領域發展,模擬集成電路行業保持穩定增長。根據 Frost & Sullivan 數據,2021 年全球模擬芯片銷售額為741 億美元,中國模擬芯片市場規模在全球占比達到 50%以上,2021 年中國模擬芯片市場規模達3,056.3 億元。隨著國內企業產品開發速度加快,在新技術和產業政策雙輪驅動下,未來中國模擬芯片市場將迎來發展機遇,預計 2026 年將達到 3,667.3 億元,拉動模擬/混合測試機市場需求。
國內料號加速拓展,提高模擬領域測試需求。模擬芯片追求高信噪比、低失真、低耗電、高可靠性和高穩定性,工藝制程的縮小反而會影響芯片性能。自半導體工藝制程達到0.13微米后,工藝制程便不再是制約模擬芯片發展主要因素。模擬芯片產品強調定制化工藝,廠商需要特色工藝與設計相結合以實現定制化需求。針對不同工藝,工藝平臺眾多,可選用器件和模塊類型多,如意法半導體 BCD 工藝,制程從 0.32μm 到 90nm 一共超過10 個不同工藝平臺,故國際大廠料號豐富。從國內產品線寬度層面分析,2022 年圣邦股份旗下產品4,000余款,涵蓋25 大類模擬芯片,計劃每年拓 200 多個;思瑞浦 1,500 余款,納芯微1,100 余款,隨著國內各大模擬廠商料號逐漸豐富,對模擬測試機數量及測試范圍提出更高要求。
STS 8205 與 STS 8300 用于模擬/混合領域。STS 8205 混合信號測試系統為STS2000系列產品之一,該系統采用浮動 V/I 源/表技術,保持經典機型操作使用簡單、數據穩定可靠的實用特點,同時支持填表式菜單編程和開放式 C 語言編程兩種方式,硬件系統采用模塊化設計,可根據需求進行選配和擴展。STS 8300 用于高性能模擬/混合集成電路測試,將所有資源裝于測試頭中,模擬資源通道資源超 500 道,數字資源通道資源超256 道,并測能力超32工位。
3.數字測試機:STS 6100 覆蓋各類數字電路功能,數字測試機領域再添勁旅
數字集成電路種類多、數量大、邏輯關系復雜,對測試機提出更高要求。數字集成電路測試系統開發需要考慮提高測試速度、增加測試程序庫、增加測試向量深度等。其中,提高測試速度可通過提高時鐘頻率實現,實際應用中多采用多路并測技術,即對多個DUT并行進行檢測,縮短測量時間,降低測試成本。通過擴增測試程序庫,可以有針對性地測量每種產品,減少測試時間的同時,增加測試覆蓋率。對于邏輯關系復雜的數字集成電路(如CPU等),則需增加測試向量存儲空間,將相應結果存儲到測試機中,以滿足測試功能需要。

全球數字測試機規模達 3.8 億美元,STS 6100 進入數字測試機領域。數字IC測試系統每個管腳都有獨立測試資源,與數字電路測試系統相比,存儲器測試系統還包含某些特定功能測試模塊,故常采用內存測試系統進行并行測試。在數字測試機領域華峰測控數字推出STS6100機型,覆蓋各類數字電路功能、直流參數及交流參數測試,系統配置靈活,可兼顧高壓/高速器件測試,最大 512 個數字 I/O 管腳,因系統配置算法圖形發生器,還可用于存儲器測試,相較于通用數字測試機功能更加豐富,STS 6200 在“第十一屆中國電子信息博覽會”首次亮相,具有 512 通道高速數字通道,可提供百皮秒級高精度時序波形。根據ICV數據,2025年全球數字自動測試系統市場規模預計為 3.82 億美元,中國有望達到2.94 億美元。
4.功率測試機:STS8200 衍生5 大產品,精準把握功率擴產
潮中國為功率半導體最大需求市場,新興領域加大寬禁帶半導體需求。功率半導體用于所有電力電子領域,應用范圍涵蓋電源管理、計算機及外設設備、通信、消費電子、汽車電子、工業控制等多個領域。中國是全球功率半導體最大需求國,新能源光伏發展有望帶動功率半導體需求進一步提升。根據德勤數據,2024 年全球功率半導體市場規模有望達到522億美元,中國占 39.46%。功率半導體發展主要依靠新能源汽車、可再生能源發電、變頻家電等新興領域帶來巨大需求缺口。隨著新能源汽車、手機等消費電子快充技術、高效能光伏及先進軍事應用擴大,加大寬禁帶半導體需求。根據德勤數據, 2023 年主要由氮化鎵與碳化硅等寬禁帶半導體材料構成芯片銷售總額有望達到 33 億美元,同比增長 40%,增長率預計將在2024 年達到近60%,第三代半導體總規模有望達 52 億美元。
新能源汽車市場為功率半導體器件主要增長領域,安世半導體進入全球前十。功率半導體主要功能是對電能進行轉換,對電路進行控制,改變電子裝置中電壓與頻率,直流或交流等,具有處理高電壓,大電流能力。功率半導體下游應用主要包括消費電子、白色家電、工業控制、新能源汽車等,針對不同應用場景對應的功率和頻率,各領域產品選擇使用相應功率器件。其中新能源汽車市場(主逆變器+車載充電器+車載 DC/DC 轉換器)規模占比最大,增速最快,根據 Yole 預測,2026 年新能源汽車市場功率半導體器件規模達有望突破50 億美元。
功率半導體整體國產率較低,國內擴產帶動功率測試機需求增長。全球功率半導體市場長期被國際大廠壟斷,其中日本企業較多。根據 Omdia 數據,2021 年日本企業在功率半導體公司銷售額排名前十位中占據 5 席,分別是三菱電機(第 4)、富士電機(第5)、東芝(第6)、瑞薩(第 9)、ROHM(第 10)。英飛凌為市場絕對霸主,營收遙遙領先安森美,中國僅安世半導體(被聞泰科技收購)進入全球前十,但規模遠不及龍頭企業,按銷售額度計算2021年安世半導體收入僅占英飛凌 13.80%。根據中微半導數據,國內中高端功率MOSFET和IGBT自給率不足 10%,未來國產替代空間廣闊。根據中商產業研究院數據,2020 年國內功率半導體市場需求規模達到 56 億美元,占全球需求比例約為 39%,國內各功率半導體廠商為抓住國產替代機遇,提高市場占有率,加速建廠及產線升級計劃,帶動功率半導體領域測試機需求量增長。
STS 8200 衍生 5 大功率細分測試機,產品進入國外知名碳化硅廠商。華峰測控功率半導體測試機為 STS 8200 衍生機型,基于 STS 8200 測試平臺拓展各功率半導體細分專用測試單元。如 STS 8202 專用于 MOSFET 晶圓測試,STS8203 用于中大功率分立器件測試系統,GaN FET 專用測試套件切入第三代半導體測試,IPM 專用測試套件及PIM測試方案用于相應IGBT 模塊測試,目前華峰測控功率測試機已進入國外碳化硅知名大廠,隨著未來國內外廠商加碼碳化硅及氮化鎵產能擴產,公司功率測試機銷量有望持續增長。