原创 可靠性测试设备对芯片生产的重要性

随着半导体产业受到的关注越来越多，半导体产业链也活跃了起来。尤其是在全球芯片产能紧张的情况下，半导体设备市场的发展成为了业界关注的焦点。

从整个半导体设备市场来看，半导体设备位于产业链的上游，其市场规模常常随着下游半导体的技术发展和市场需求而波动。根据SEMI预测，2020年全球半导体设备市场规模达创纪录的689亿美元，同比增长16%，2021年将达719亿美元，同比增长4.4%，2022年仍旧保持增长态势，市场将达761亿美元，同比增长5.8%。

从中国市场来看，中国大陆半导体设备市场规模在全球的占比逐年提升，SEMI预计2020年中国大陆半导体设备市场规模将达181亿美元，同比增长34.6%，成为全球最大的半导体设备市场。同时，半导体设备作为半导体产业中的重要一环，对国产化的需求也日渐高涨。

（图片来源：SEMI）

在整个芯片制造和封测过程中，会经过上千道加工工序，粗略来看，其涉及到的设备种类共有九大类，细分又可以划出百种不同的机台，占比较大市场份额的主要有：光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机等。

从近几年国产半导体设备发展的情况来看，在国产设备企业在政策和资金大力支持下，国内半导体设备厂商得以在刻蚀、薄膜沉积、测试等多个领域不断取得突破——根据德邦证券的调研报告显示，中微公司和北方华创分别在CCP和ICP刻蚀设备领域取得突破，部分产品已进入先进制程生产线验证；北方华创在PVD领域实现了国产高端薄膜制备设备零的突破，设备覆盖了90-14nm多个制程，沈阳拓荆CVD设备成功进入长江存储生产线。华峰测控模拟测试机国内市占率已达60%，后续SOC项目推进可能为公司带来新的增长空间。

但除了这些广为被业界所知的半导体设备以外，可靠性测试设备也是半导体产业发展中的重要环节。据了解，可靠性测试设备能够模拟环境并通过检测确保产品达到在研发、设计、制造中预期的质量目标。而这种检测方式一方面可以保障企业产品品质，同时也能够提升企业产品在市场中的竞争力。

其中，半导体温度测试系统也是环境可靠性测试中的重要一环，相关媒体报道称，半导体温度测试系统对于国内提供相关设备的企业来说，有较大的业务增长点，待建厂完毕后，相应的IC设计、晶圆制造及加工、封测等相关企业开始运转，半导体温度测试系统也将迎来新的需求增长。

具体来看，从电子工程专辑此前的报道中显示，在晶圆测试中所涉及的温度测试，目前主要有三种应用：

1.根据Arrhenius的方程原理，半导体行业认识到温度可以用来估计设备的寿命，因此，用温度测试来确定高温工作寿命(HTOL:High-temperature Operating Life)。

2.有特定用途的设备，如应用于空间、户外和汽车，需要承受更恶劣的环境和广泛的温度范围。例如，所有的汽车芯片通常需要在-40℃到+150℃的范围内进行测试。

3.高压芯片(例如高性能微处理器)的电子测试和大规模并行测试(DRAM和NAND芯片)是业界公认的挑战，需要迅速有效的冷却以避免烧坏芯片。

除此之外，温度测试也对于封装领域来说也变得越来越重要，特别是在先进封装出现以后，后端温度处理也成为一个热门话题。在国内外厂商都在争相在先进封装领域寻求新的增长点的同时，也意味着与此相关的温度测试设备也将迎来新的机会。

海拓仪器成立于2005年，是国内一家致力于可靠性环境设备的制造商。当年凭借普通高低温循箱起步的海拓仪器，经过10余年的发展，其产品已经拓展到了高低温箱，快速温变试验箱、高低温交变温热试验箱、恒温恒湿试验箱、冷热冲击箱、CASS试验箱、高温老化箱、新物联网温循箱、加速寿命试验机、带电老化试验箱、台式热流仪等种类多样。

在这个过程中，海拓仪器也逐渐建立起了其优势——根据海拓仪器官网介绍，公司建立了一套规范的管理体系，通过国际S09001:2000质量体系认证，善用计算机科技资源，导入工业计算机用技术控制主要系统，使产品在软件/硬件技术得以与欧美/日本产品竞争。据了解，他们的环境测试设备以技术创新、非标定制、售后服务及时等多方面的突出优势，已得到众多客户的认可。

海拓仪器总经理刘冬喜表示：“现在半导体行业除了可靠性测试外，更关注产品的性能，因此针对性能测试方面，海拓仪器推出了纯高温性能测试（产品带电），三温性能测试（产品带电）。”

海拓仪器针对芯片领域所推出的三温性能测试设备也是公司进军半导体行业的特色产品之一，该产品采用TEC半导体降温，温度范围-55一125℃，升降温速度可达25℃一40℃／min，可以满足芯片市场的需求。据了解，该产品已经实现了一定的国产替代。

超快速冷热冲击试验机

温度变化速率：（-40℃~+85℃）约11S

（空载）（+85℃~-40℃）约11S

定值式TEC冷热冲击机

温度转换速率：（-55℃~+125℃）约3min （+125℃~-55℃）约5min

（海拓仪器针对芯片领域推出的三温性能测试设备）

除此之外，海拓仪器还专门针对半导体产品的快速老化测试推出了桌上型高加速寿命试验机（PCT和HAST）。“目前半导体产品的快速老化测试设备市场主要由国外少数几家厂商所主导，但近些年来，国内少数厂商也在该领域中不断取得突破，并逐步实现国产替代”，据刘冬喜表示：“海拓仪器希望通过在半导体设备细分领域的突破，来支持半导体设备国产化的发展。”

（桌上型高加速速寿命试验机）

半导体设备的国产化趋势，为海拓仪器提供了进军半导体行业的机会，凭借可靠性环境设备，海拓仪器希望能够为国内半导体产业链的健康发展添砖加瓦。

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