什么是半導體測試探針？半導體測試探針的需求來自哪里？

僅在上月，由財聯社報道的一則新聞，將本已翻涌的半導體市場，再掀出新的風波：

有消息人士稱：顯示驅動IC（DDI）庫存調整從2022年第一季度開始，PC周邊芯片的庫存調整甚至在2021年底就開始了；經過長時間的DDI庫存修正后，IC設計公司開始下單探針卡來滿足需求。

針對上述新聞，我們首先需要了解的是：半導體測試探針的需求來自哪里？

需求量的大增，或許是因為承載著以Chiplet技術為首的先進封裝市場占有率的提升。

圖片來自：Omdia

Chiplet將復雜芯片拆解成一組具有單獨功能的小芯片單元die(裸片)，通過die-to-die將模塊芯片和底層基礎芯片封裝組合在一起。相較于傳統SoC，Chiplet能有效提高芯片良率、集成度，降低芯片設計、制造成本，加速迭代速度。

正如英特爾公司中國區董事長王銳在2022世界集成電路大會上表示的那樣：Chiplet技術是產業鏈生產效率進一步優化的必然選擇；且，據Omdia報告，2018年Chiplet市場規模為6.45億美元，預計到2024年會達到58億美元，2035年則超過570億美元，Chiplet的全球市場規模正在迎來快速增長。

與此同時，Chiplet技術的火熱也意味著測試難度的加大，正如國泰君安分析指出的一樣：

圖片來自：Google

一方面：Chiplet將一顆大的SoC芯片拆分成多個芯粒，相較于測試完整芯片難度更大，為保證最后芯片的良率，需要保證每個Chiplet的die都有效，因此將會對每一個die進行全檢，探針等測試設備的使用量將大幅增加。

另一方面：Interposer、TSV、EMIB等新結構的出現，提升了系統的復雜程度，為保證良率，探針等測試設備的使用量亦將增加。隨著Chiplet規模擴大，市場對探針需求量將進一步擴大。

基于以上評述，我們接下來需要了解一下：什么是半導體測試探針？

首先我們需要知道：測試探針則主要應用在測試機和探針臺，在大部分半導體測試設備中均屬于關鍵耗材。

圖片來自：長江證劵

眾所周知：半導體測試作為半導體設計、生產、封裝、測試流程中的重要步驟，貫穿IC全產業鏈；其重要性不言而喻。

根據VLSI Research，半導體芯片測試探針系列產品的市場規模占半導體封測設備市場規模的比例約為10.47%。

其次，探針卡作為探針臺的關鍵部件；在晶圓測試時，被測對象安置于探針臺之上：

圖片來自：太平洋證劵

用探針卡上的探針與芯片上的焊墊或凸塊直接接觸，將測試機（Atomic Test Equipment, ATE）產生的信號施加于被測器件之上并將被測器件中的反饋信號傳輸回ATE，從而完成整個測試。

隨著制程工藝升級帶來的線寬和線距不斷縮小，探針卡亦朝著細微化的針距發展。探針卡按照演進歷程可以分為懸臂式探針卡（Cantilever）、垂直式探針卡（Vertical）、 微彈簧式探針卡（Micro-spring）和微機電式探針卡（Micro Electromechanical System, MEMS）等。

目前市場上較為主流的探針卡為懸臂式和垂直式；其中，微彈簧式和微機電式探針卡是使用特殊探針頭的垂直式探針卡），其中懸臂式主要用于 LCD Driver、低端的 SoC 和電源芯片等的測試，由于其工藝及技術門檻相對較低，市場競爭較為激烈，產品價值量已被壓得較低。而垂直式探針卡的平整度及精密度則相對更高，是目前高端 SoC 測試的主流選擇。

最后，我們細究其結構，可知：探針一般由針頭、針尾、彈簧、外管四個基本部件經精密儀器鉚壓預壓之后形成。

? 由于半導體產品的體積較小，尤其是芯片產品的尺寸非常細微，探針的尺寸要求達到微米級別；是一種高端精密電子元器件，其制造技術含量高。 探針運用于晶圓/芯片引腳或錫球與測試機之間的精密連接，實現信號傳輸以檢測產品的導通、電流、功能和老化情況等性能指標。 不同用途的探針外觀有所不同，但探針內部基本上都有精密的彈簧結構，產品表面一般鍍金，具有很強的防腐蝕性、電氣性能、穩定性和耐久性。

與此同時，特別值得注意的是：隨著半導體集成電路日益廣泛的應用，我國探針市場約占到全球五分之一；但，截止今天全球半導體探針主要以美日韓企業為主。

圖片來自：VLSI Research

根據VLSI Research預測：2025 年全球探針市場規模將達到 27.41 億美元，國內探針市場規模將達到 32.83 億元人民幣，國內市場約占全球市場五分之一。

國內現主要生產的半導體測試探針，主要仍為較為低端探針；對于半導體行業而言，中高端探針和低端探針有著本質不同。

國內探針廠商處于探針市場的中低端領域，主要生產中低端基板測試探針、ICT（In Circuit Tester，自動在線測試儀）測試探針、PCB測試探針等產品。

且，高端產品的探針產品，不止有著更多的功能性測試要求，其行業門檻也較為顯著。

在高端產品市場中，行業內的企業通常主要專注于其擅長的某一個或數個領域內的產品，且通常擁有自己的核心客戶，因此在各個細分行業內的競爭格局相對較為穩定，各個細分行業內有著較為明顯的行業門檻。

或許，時至今日：“關關難過，關關過?！币呀洺蔀榱酥袊雽w從業者的口頭禪；作為其中的關卡之一的我國探針行業，如何助力龐大的國產化替代需求；或將需要第一批“敢于吃螃蟹的人”實現產品的落地及使用，方為關鍵......

編輯：黃飛

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