半导体测试设备(ATE)作为集成电路产业中的关键一环,其重要性随着芯片复杂度的飙升而日益凸显。它不仅关乎芯片的最终性能与可靠性,更是保障芯片大规模、高效率生产的“守门人”。当前,全球ATE市场呈现出高度集中的寡头垄断格局,而伴随着全球半导体供应链的重构与地缘政治的演变,这一格局及其背后的供应链安全问题,已成为各国尤其是中国半导体产业必须直面并破解的核心议题。
一、壁垒高筑:全球ATE市场的寡头垄断格局
全球ATE市场长期由少数几家巨头主导,形成了一道极高的技术与市场壁垒。美国的泰瑞达(Teradyne)和科休半导体(Cocu Semiconductor,原为科利登),以及日本的爱德万测试(Advantest)构成了全球第一梯队,三者合计占据了超过80%的市场份额。其中,泰瑞达在系统级芯片(SoC)测试、存储测试等领域优势明显,爱德万测试则在存储测试和高端SoC测试市场占据重要地位。
这种寡头格局的形成,源于多重高壁垒的叠加:
技术壁垒:ATE是光、机、电、算、软高度一体化的复杂系统,涉及精密测量、高速数字信号处理、先进算法和专用软件。头部企业通过数十年持续高强度的研发投入,积累了深厚的专利池和“Know-how”,尤其在应对最新制程、先进封装(如Chiplet)、复杂异构集成芯片的测试挑战上,领先优势显著。
客户与生态壁垒:ATE设备需与芯片设计、制造工艺深度适配。寡头们与全球顶尖的晶圆厂(如台积电、三星、英特尔)和芯片设计公司形成了紧密的“锁定”关系。新进入者很难在缺乏一流客户验证和反馈的情况下,实现设备的迭代与成熟。
资金与规模壁垒:ATE设备研发周期长、投入巨大,且需要全球化的销售与服务网络支撑。头部企业凭借规模效应,能够摊薄高昂的研发成本,并提供及时的全方位技术支持,构筑了强大的商业护城河。
这种格局一方面保障了全球先进芯片测试需求的稳定供应,推动了技术进步;但另一方面,也造成了供应链的脆弱性。关键设备过度集中于少数供应商和特定地域(美日),使其成为全球半导体供应链中潜在的风险节点。
二、自主之路:中国ATE产业的破局挑战与路径
面对寡头垄断和外部技术限制的压力,推动ATE设备的国产化替代,已是中国维护半导体产业链安全与可持续发展的必然选择。近年来,以华峰测控、长川科技等为代表的中国企业,已在模拟/数模混合测试、功率半导体测试等领域实现突破,部分产品达到国际先进水平,并成功进入国内主流封测及设计公司的供应链。
然而,国产破局之路依然面临严峻挑战:
高端领域差距悬殊:在技术要求最高、市场价值最大的高端SoC测试、存储测试等领域,国内产品与国际最先进水平仍存在代际差距。这直接制约了国内先进制程芯片的自主化生产和测试能力。
产业生态尚不健全:国内ATE厂商与顶尖晶圆厂、高端芯片设计公司的协同创新深度不足,缺乏在最前沿需求牵引下的“练兵”机会,设备验证和提升周期长。
核心零部件依赖:高端ATE设备中的关键部件,如高精度模拟通道、高速数字通道、高性能探针卡及核心算法软件等,仍不同程度依赖进口,存在“卡脖子”风险。
要成功破局,需多管齐下,构建系统性能力:
战略聚焦与持续投入:国家层面需进行长期战略规划,引导资源向ATE等关键薄弱环节倾斜。企业则需耐得住寂寞,瞄准细分领域(如特定高端模拟、射频测试)或前沿方向(如Chiplet测试、车规芯片测试),进行饱和式研发,实现从“点”的突破到“线”的贯通。
深化产业链协同:建立以国内龙头芯片制造和设计企业为牵引,ATE设备商、零部件供应商、高校及科研院所共同参与的创新联合体。通过国家重大项目和产线验证机会,加速设备迭代与应用。
培育核心部件与软件生态:加大对测试仪器关键芯片、精密机械、专用软件等基础环节的扶持,培养专业化供应商,逐步构建自主可控的产业技术底座。
三、安全之锚:对全球ATE供应链安全的再思考
ATE设备的供应链安全,不仅仅是“有或无”的问题,更是“性能、稳定性和可持续性”的问题。在全球产业竞争与合作格局深刻调整的背景下,相关思考需超越单一国家视角,更具全局性和前瞻性。
安全的内涵是“韧性”:绝对的自给自足既不经济也不现实。供应链安全的核心在于提升产业链的“韧性”——即在部分环节受到冲击时,系统能快速调整、替代和恢复的能力。这意味着中国既要在ATE关键领域追求自主可控,也要在全球范围内维护多元化的供应渠道和技术合作。
竞争与合作并存:在地缘政治因素影响下,ATE市场可能出现基于技术标准或区域市场的“板块化”趋势。中国企业在苦练内功的同时,也需以更开放的姿态,在不涉及最敏感技术的领域,与海外厂商、研究机构开展合作,融入全球创新网络,避免技术脱钩与封闭。
人才是根本保障:ATE是知识密集型行业,顶尖的跨学科复合型人才是破局的关键。必须改革人才培养模式,加强产学研融合,并营造能够吸引和留住全球优秀人才的环境。
结论
全球ATE市场的寡头格局是长期市场竞争与技术积累的结果,其背后潜藏的供应链风险在当下时代被放大。对中国而言,实现ATE领域的国产破局,是一场关乎产业链自主权的攻坚战,不能一蹴而就,需要战略定力、系统规划和生态共建。破局之路,既要勇于在最艰难的“城墙口”冲锋,也要善于在广阔的“根据地”深耕。最终目标并非简单的替代,而是通过构建起既具备关键环节自主能力,又能深度参与全球分工的、富有韧性的产业体系,为全球半导体产业的稳定与进步贡献中国力量,也为自身的发展赢得坚实可靠的安全锚点。这既是产业发展的经济命题,更是关乎长远未来的战略抉择。