半導(dǎo)體探針在芯片行業(yè)的發(fā)展趨勢

半導(dǎo)體探針在芯片行業(yè)的發(fā)展趨勢
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的精密制造流程中，半導(dǎo)體探針作為晶圓測試環(huán)節(jié)的核心，承擔(dān)著芯片封裝前電學(xué)性能測試與篩選的重任。其性能優(yōu)劣直接影響芯片的良率和成本控制，在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)關(guān)鍵地位。隨著 5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的蓬勃發(fā)展，高性能芯片需求井噴，半導(dǎo)體探針市場迎來前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，正處于快速變革與發(fā)展的關(guān)鍵時期。
一、市場規(guī)模增長顯著
據(jù)相關(guān)報告顯示，半導(dǎo)體探針行業(yè)近年來雖有波動，但整體呈增長態(tài)勢。受益于人工智能計算的推動，2024 年市場規(guī)模預(yù)計增長 15.3%，達(dá)到 15.89 億美元。展望未來，隨著人工智能、高性能計算、新能源汽車和工業(yè)應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)對芯片需求的持續(xù)攀升，全球半導(dǎo)體測試探針市場規(guī)模將穩(wěn)步增長。預(yù)計到 2026 年將突破 20 億美元，2029 年有望達(dá)到 10.4 億美元（不同報告數(shù)據(jù)有差異，但均指向增長趨勢），未來幾年年復(fù)合增長率（CAGR）預(yù)計為 8.4% 左右。中國市場同樣增長強(qiáng)勁，2024 年市場規(guī)模預(yù)計達(dá) 19.03 億元，同比增長 16.05%。在國產(chǎn)替代、本土晶圓產(chǎn)線建設(shè)推進(jìn)以及人工智能帶動芯片需求增加與性能提升等多重因素作用下，2028 年中國半導(dǎo)體測試探針市場規(guī)模有望達(dá)到 25 億元。
二、技術(shù)發(fā)展趨勢
（一）性能高端化
隨著高性能 SoC 和 SiP 封裝工藝芯片需求的增加，半導(dǎo)體探針需滿足更高測試要求，性能向高端化邁進(jìn)。例如，針對 AI 芯片對算力的極高要求，需要高精度探針確保性能測試準(zhǔn)確；車規(guī)芯片關(guān)乎行車安全，對可靠性測試極為嚴(yán)格，這都促使探針在精度、可靠性等方面不斷提升。
（二）尺寸細(xì)微化
集成電路向高密度、高精度發(fā)展，芯片尺寸不斷縮小，如邏輯芯片的電路制程線寬最小已達(dá) 3nm，MicroLED 芯片尺寸已縮小至 50μm 以下。這要求探針尺寸也趨于細(xì)微化，以適應(yīng)更小的芯片尺寸和更緊密的引腳間距，實現(xiàn)精準(zhǔn)測試。
（三）測試頻寬高頻化
未來電子產(chǎn)品信號頻率不斷提高，為準(zhǔn)確測試芯片在高頻環(huán)境下的性能，探針需具備更高的測試頻寬。例如，5G 通信對芯片的高速率、低延遲性能要求極高，探針需滿足 5G 芯片的高頻測試需求，確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

三、行業(yè)發(fā)展驅(qū)動因素
（一）封測業(yè)快速發(fā)展
中國封測企業(yè)數(shù)量和市場規(guī)模增長顯著，2023 年全球探針臺市場銷售規(guī)模達(dá) 9.50 億美元，十年內(nèi)年復(fù)合增長率 8.67%；中國市場增速接近全球水平的三倍，從 0.44 億美元增長至 3.27 億美元，十年內(nèi)年復(fù)合增長率達(dá) 22.28%。封測業(yè)的發(fā)展帶動了半導(dǎo)體測試探針的市場需求。
（二）本土晶圓產(chǎn)線建設(shè)推進(jìn)
中國本土晶圓產(chǎn)線建設(shè)持續(xù)推進(jìn)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)企業(yè) “共生增長”。更大尺寸的晶圓（如 12 英寸晶圓）有利于提高邊緣區(qū)域使用率，降低單位制造成本，同時單片晶圓上承載的芯片數(shù)量增加，對探針的數(shù)量需求也隨之上升。先進(jìn)制程的發(fā)展促使探針的價值量提升，推動半導(dǎo)體探針行業(yè)發(fā)展。
（三）先進(jìn)制程提升需求
隨著晶圓尺寸與工藝制程同步發(fā)展，先進(jìn)制程提升，對探針數(shù)量和質(zhì)量的要求都大幅提高。例如，3D DDR 內(nèi)存芯片測試對探針卡提出更高要求，需要更高密度的探針（達(dá)到 10 萬針級），這涉及多學(xué)科交叉難題，推動企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)加大研發(fā)投入，促進(jìn)半導(dǎo)體探針技術(shù)發(fā)展。
（四）國產(chǎn)化進(jìn)程加速
國際貿(mào)易爭端以及芯片禁運等事件，使中國日益重視半導(dǎo)體芯片行業(yè)核心技術(shù)的自主研發(fā)。半導(dǎo)體測試服務(wù)國產(chǎn)化進(jìn)程加速，為本土探針企業(yè)崛起并實現(xiàn)進(jìn)口替代提供機(jī)遇。國內(nèi)企業(yè)如強(qiáng)一半導(dǎo)體在垂直探針卡領(lǐng)域取得重大突破，成為國內(nèi)唯一實現(xiàn) MEMS 垂直探針卡量產(chǎn)的企業(yè)，打破海外企業(yè)壟斷格局，推動國內(nèi)探針卡技術(shù)進(jìn)步，降低國內(nèi)企業(yè)對進(jìn)口產(chǎn)品的依賴 。

四、面臨的挑戰(zhàn)
（一）高精度要求
芯片微縮化趨勢下，<5nm 制程芯片對探針定位精度要求極高，需達(dá)到 2μm 甚至更高，同時要嚴(yán)格控制接觸阻抗。微小的定位偏差或接觸阻抗不穩(wěn)定，都可能導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確，影響芯片篩選與性能評估。
（二）多場景適配
不同類型芯片（如存儲、邏輯、射頻、硅光芯片）對測試需求各異，需要定制化探針卡方案，滿足多元芯片測試場景，確保各類芯片都能得到精準(zhǔn)測試，這對探針卡設(shè)計和制造企業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力和市場響應(yīng)速度提出挑戰(zhàn)。
（三）清潔與維護(hù)
探針卡清潔周期與良率之間存在平衡難題。清潔不及時，探針污染會影響測試良率；過度清潔則可能損壞探針。此外，探針卡維護(hù)成本呈上升趨勢，包括清潔、良率管理等方面，頻繁測試使用導(dǎo)致探針磨損，需要定期清潔維護(hù)并保證測試良率，增加了企業(yè)的運營成本 。

五、未來展望
半導(dǎo)體探針在芯片行業(yè)前景廣闊，隨著新興技術(shù)持續(xù)發(fā)展，對高性能芯片需求將進(jìn)一步提升，為半導(dǎo)體探針市場注入強(qiáng)大動力。技術(shù)創(chuàng)新仍是行業(yè)發(fā)展核心驅(qū)動力，企業(yè)需加大在 MEMS 技術(shù)、多物理場仿真、高精度細(xì)微化探針等方面的研發(fā)投入，突破技術(shù)瓶頸，滿足不斷提高的芯片測試要求。國產(chǎn)化進(jìn)程將繼續(xù)推進(jìn)，國內(nèi)企業(yè)憑借技術(shù)突破和成本優(yōu)勢，在國內(nèi)市場占據(jù)更大份額，并逐步拓展國際市場。同時，行業(yè)企業(yè)需積極應(yīng)對高精度要求、多場景適配、清潔維護(hù)、技術(shù)驗證周期長以及海外技術(shù)壁壘等挑戰(zhàn)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作，共同推動半導(dǎo)體探針行業(yè)健康、快速發(fā)展，為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供堅實支撐 。