如何通过自主ATE设备提升芯片测试的竞争力？_风闻

关于我国半导体的实力，可以从一组数据中看出。中国进口的芯片总额已经连续6年超过了2000亿美元，2018~2020每年中国芯片进口额约3000亿美元。2020年中国约有3500亿美元的芯片需求，而中国生产了560亿美元，自产比例为16%。随着进口替代态势的发展，滚雪球的坡道又高又长，中国芯片迎来发展的黄金10年。我们的目标是，到2030年，在约5000亿美元的中国需求市场中，自产芯片的规模能达到3500亿美元，自产比例达到70%。

要达到这个宏愿，就需要芯片的所有环节都要齐心协力才行。我们都知道，芯片所涉及的环节众多，包括设计、制造、封装测试，每个环节都对最终的芯片至关重要。其中芯片测试是实现从研发到量产的关键必备环节，也是我国发展半导体的一个重大突破口。

国内芯片测试市场格局几何？

不得不说，现在几乎所有芯片的产业链的蛋糕都很大，芯片测试也不例外。据Gartner咨询和法国里昂证券预测综合得出：2025年，预期全球芯片测试服务市场将达到1094亿元，其中，中国芯片测试服务市场将达到550亿元，占比50.3%，5年内存在超过250亿的巨量增长空间。

芯片测试主要包括两方面的测试，晶圆测试CP和成品测试FT，晶圆测试CP在多芯片封装场景时尤为重要，可以有效避免因为单颗芯片的不良，造成其他芯片共同“陪葬”；成品测试FT可以有效筛选出封装过程中损坏的芯片，二者双管齐下，保障了最终的芯片质量。对于像7nm、5nm、3nm这样的高端芯片来说，芯片测试更为重要，它能实现从研发到量产的闭环，并指导芯片设计。

当然不同的测试过程中所用到的设备也有所不同，在晶圆测试阶段主要采用测试机和探针台，成品测试阶段则用到测试机和分选机。在整个测试设备行列中，ATE是芯片测试的核心设备，现在尤其是高端芯片非常需要ATE测试设备确保生产。仅芯片ATE自动化测试设备市场总规模就达到了70亿美元。

然而在ATE设备市场格局中，国内企业的话语权却不容乐观。美日两大巨头泰瑞达和爱德万测试共占据了90%的市场份额，两家几乎包揽了所有知名的半导体企业。

国内测试公司起步较美、日测试公司大约晚40年，国产设备在功能上难以做到面面俱到，符合所有使用场景。而国外设备经过几十年验证，能够确保设备稳定可靠，最大范围地满足各类芯片的长期测试需求。再加上要研发功能齐全的测试设备，需要投入大量的资本来增加性能，这对国内体量尚不够大的企业来说可谓是举步维艰。

所以现状就是，国内测试设备企业无论是设备的导入量、公司营收、利润和员工等方面与美日巨头相比，都有很大的数量级差距。就拿我国最成熟和领先的ATE测试设备厂商华峰测控来说，下面这组数据可以很直观的看出国产ATE设备厂商与美日巨头之间的差距：

9月17日下午，由南京市雨花台区人民政府、中国（南京）软件谷管理委员会联合主办、芯谋市场信息咨询（上海）有限公司承办的“芯动长三角 赋能产业发展”中国（南京）软件谷集成电路产业（上海）招商推介会在上海浦东圆满举行。会上摩尔精英董事长兼CEO张竞扬发表了关于《自主ATE设备如何提升芯片测试服务竞争力》的主题演讲，张竞扬分析了ATE设备和测试服务的情况，指出当前的芯片测试模式主要分为两种，模式一是单纯的“设备销售”模式；模式二是“测试服务”模式。这两种模式都存在不同的缺点。“设备销售”模式的特点是出售的设备必须面面俱到满足所有现有、潜在芯片测试需求，而且价格昂贵，客户决策和转换成本加大。缺点是难以快速积累销售额和装机量、难以长期持续投入研发；“测试服务”模式的特点是测试厂购买或租赁测试设备，客户根据当下的具体需求支付服务费，虽然客户容易决策和转换，但客户粘性较低。而其缺点更明显，那就是无法掌握ATE设备核心技术，大部分利润被ATE测试设备公司拿走。

“现有的测试设备及技术皆建立在原有基础之上，唯有创新建立新规则，才有机会打破垄断。”张竞扬指出，“要参与全球竞争，就需要汇聚顶尖的国际化技术专家，打造有战斗力、综合能力极强的专业测试团队。”

ATE测试设备既有格局如何破？

针对行业所存在的这些痛点，摩尔精英提出了“自主ATE设备+数字化测试服务”模式的探索。张竞扬解释道，通过自己自主研发ATE设备，但设备并不会售卖，而是出租给客户，坚持“只租不卖”的原则，给客户提供测试服务。这也是全球最大的测试厂京元电子 KYEC验证成功的模式，其每年的年销售额达68亿人民币。

张竞扬表示，这种模式可以解决现有模式的一些困难。一方面，能通过测试服务来促进ATE设备：以创新架构ATE设备技术为核心，通过测试服务支持中国芯片公司加速国产替代，并快速提升ATE设备装机量，获得量产数据反馈，优化ATE设备性能；反过来，也能通过ATE设备提升测试服务：在全球招聘最顶级团队，持续重金投入顶级ATE设备研发，为芯片公司提供数字化测试服务，提升测试服务水平，进而提升芯片质量。

从方案开发、新品导入NPI到量产维护，摩尔精英都可提供灵活的芯片测试全流程一站式量产服务。张竞扬指出，国内的头部手机厂商以及国外的射频巨头都是得益于这种全流程的测试服务模式，从而降低了测试成本。

摩尔精英提供Turnkey模式，Backstage，Revenue Share这三种灵活的模式：

测试统包：设计公司把测试业务下单给摩尔精英，由摩尔精英提供生产服务，摩尔精英将以自有的产能或者是其他的合作测试厂来帮客户做量产。

后台模式：设计公司把量产的订单由封测厂来执行，由摩尔精英提供测试机台与测试方案，摩尔精英租机台给封测厂或客户，产品在封测厂的厂房里进行量产。

分成模式: 设计公司下单给封测厂，摩尔精英Consign设备进工厂，所得与封测厂分成。

摩尔精英还欲搭建一个“DFT设计+测试开发+ATE设备”协同优化一站式ATE测试平台，此平台可以贯穿产业链的各个环节并持续优化，能最大程度的覆盖国内外中高端芯片设计公司从研发到量产的测试需求。

要实现这个目标不是一朝一夕，也不能从零开始，自己造设备，那么具体实操又该从哪做起呢？

站在德州仪器VLCT的肩膀上

上世纪90年代中期，美国德州仪器（TI）的测试部门自主研发了仅为内部使用的通用型芯片自动测试设备VLCT，此后VLCT经历了三个发展阶段，为产品研发和公司发展提供了重要支撑。

第一阶段（2002年前）：VLCT在TI内部迅速推广，逐渐取代了LTX的MegaTest、Teradyne的J750、Eagle等多种ATE机台的测试产品；第二阶段（2003~2008年）：VLCT被改进成大规模芯片超低测试成本的仪器，包揽了TI所有先进的大型手机终端芯片的测试；VLCT还具备了测试TI 90%的产品的能力，也几乎100%包揽了TI的晶圆测试和高产量芯片测试；第三阶段（2009年~2012年）：TI几乎所有的新产品测试开发都直接在VLCT上开展，整体装机量突破3,500台，VLCT承担了内部80%以上的测试工作量。

如今，VLCT测试机已可覆盖市面上多数种类的SOC芯片/数模混合芯片/射频芯片测试，而且多数覆盖率基本都在90%以上，例如放大器、音频、数据转换器、接口、逻辑与电压转换、微控制器和处理器、电机驱动、电源管理、传感器、开关和多路复用器等等。

VLCT测试设备可以说已经经历了时间和实践的双重检验。它技术成熟，凝聚了TI近二十年花费数亿美金自主研发迭代的通用ATE测试设备成果，装机量突破3,500台，承担TI内部80%以上的测试工作量。其次它的性能可靠，经过了数百亿颗芯片的大规模长期量产验证，满足中高端芯片测试需求，目前VLCT仍然持续服务TI的在售产品的ATE测试。再者，其通用性强，测试资源配置丰富，可覆盖市面上多数种类的SOC芯片/数模混合芯片/射频芯片测试。最后，其性价比高，相比同等产品可降低高达1/2以上测试费用，可以较低配置性能和造价替换主流品牌中高端ATE。

正因如此，摩尔精英选择收购德州仪器的VLCT设备，将全球领先的技术引入国内，打造自主ATE测试机台。据张竞扬介绍，采用VLCT测试设备，其在运营管理上都有很大的优势。最大的表现是，其成本仅为主流ATE测试服务的1/10，以460台ATE保有量为例，可节省测试运营开支/增加净利润1.6亿。

关于摩尔ATE测试项目，摩尔精英有着十足的信心。因为不止VLCT设备的加入，VLCT的核心研发人员也被摩尔精英收入麾下。据悉，本项目拥有全球50余人顶级测试专家团队，来自于中国、美国与法国多地。

摩尔精英自主研发的ATE设备可比肩国际市场中高端主流设备。VLCT1.0版本 T0和T1目前大概能覆盖行业50%-60%的中端芯片的测试需求，这已是国内相对较先进的SoC测试机台。目前该研发团队正在开发下一代的VLCT设备产品，张竞扬表示，产品迭代主要是通过新板卡的不断增加来优化设备的性能，2代产品将覆盖行业80%的测试需求。

新一代自主机台VLCT2.0的各方面性能优于VLCT1.0及市面的测试设备。VLCT2.0进行了一系列的技术升级，包括新板卡结合自行设计的板级方案、数字方面可实现高达上万通道、在模拟方面的资源显著提升，VLCT2.0将射频模组内嵌，使其应用广度巨大提升；采用堆积木式模组化方式，可提供弹性大小机型服务；桌面型工程机允许快速调试，可无缝转移到可扩展量产机上等等。

总体来看，VLCT2.0可对标全球领先厂家的高阶机型，能满足更广泛的客户需求，并且能大幅缩短Time-to-market时间。而且团队研发实力雄厚，设备自主研发，能大幅度增加机台速度与测试能力。张竞扬认为，VLCT2.0有望占领全球芯片高端测试市场份额，这将是未来20年引领业界潮流的先进通用ATE设备。

十年测试业务规划

关于测试业务，摩尔精英有十年的清晰规划。据张竞扬的介绍，公司预计2021-2023年打造自主的ATE测试设备。掌握核心技术、研发中高端自主ATE设备。采取换道超车模式，结合测试服务来提升自主ATE设备的装机量。通过量产反馈，来提升自主ATE设备和国产芯片测试的匹配度。

**2024-2025年，公司将投入高端ATE设备研发。**完成国际顶尖测试机台VLCT2.0的生产并投入使用。缩小和国际顶级ATE的技术差距，进而抢占全球芯片高端测试市场。同时基于自主ATE设备，提升测试服务水平，助力客户芯片质量提升。

**到2026-2030年，如前文所述，摩尔精英想改变现在测试设备行业的形态，打造数字化的测试平台。**现在设备行业是以设备为中心的，先把设备研发好，客户再基于设备去测试产品，但实际上客户要的并不是一个功能特别强大的设备，而是高性价比的测试方案。摩尔精英想以数据和客户的需求为中心。所以这也是为什么摩尔精英坚持设备“只租不卖”的原则，其优势就在于租的话可以持续的得到数据的反馈，并能指导下一代设备的研发。

通过布局全球顶级团队，掌握顶级ATE设备核心技术，搭建一个“DFT设计+测试开发+ATE设备”协同优化的数字化芯片测试平台。最终通过“云计算+数智化”，深度融合人工智能技术，来提升测试产业的效率。

结语

在中国芯片腾飞前夜，所有环节都不可掉链子，众人拾柴火焰高，而摩尔精英正在通过自主ATE设备的服务来提升国产芯片测试的竞争力。