半導體第三方檢測：賽道擁擠，競爭激烈

作者：鵬程

勝科納米是一家半導體檢測機構(gòu)，2023年5月18日，公司IPO獲科創(chuàng)板受理，至今已歷時一年多。作為業(yè)內(nèi)知名的半導體第三方檢測企業(yè)，最近勝科納米在回復了深交所的問詢后，成功上會。

招股說明書顯示，勝科納米成立于2012年，為半導體全產(chǎn)業(yè)鏈客戶提供樣品失效分析、材料分析、可靠性分析等分析實驗，主要服務于客戶的研發(fā)環(huán)節(jié)，被喻為“芯片全科醫(yī)院”。如今這一市場發(fā)展如何呢？

?01從自建實驗室到委托第三方實驗室

傳統(tǒng)的半導體產(chǎn)業(yè)最早采用IDM的經(jīng)營模式，即將芯片設計、晶圓制造、芯片封測等在企業(yè)內(nèi)部進行一體化整合，業(yè)務幾乎覆蓋半導體的全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)。

隨著半導體技術的快速更新?lián)Q代和下游應用多元發(fā)展，半導體產(chǎn)業(yè)的投資成本攀升、新品研發(fā)的窗口期變短、產(chǎn)品的定制化比重提升，傳統(tǒng)IDM模式在分散投資風險、快速響應市場需求變化、產(chǎn)品多樣性等方面面臨挑戰(zhàn)，以Fabless+Foundry+OSAT為代表的半導體專業(yè)分工模式應運而生，并推動半導體產(chǎn)業(yè)向?qū)I(yè)化分工的方向逐步發(fā)展。

在專業(yè)分工模式中，F(xiàn)abless廠商將芯片設計環(huán)節(jié)獨立開來經(jīng)營，并由Foundry廠商進行晶圓制造的代工服務，之后委托OSAT廠商進行封裝和測試，最終將芯片產(chǎn)品交付給終端應用廠商。專業(yè)分工模式以其較高的研發(fā)效率和良好的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，更好地適應了集成電路產(chǎn)品的技術和產(chǎn)品趨勢，已成為行業(yè)主要運營模式之一。隨著半導體產(chǎn)業(yè)專業(yè)化分工趨勢的不斷發(fā)展，半導體檢測這一產(chǎn)業(yè)鏈重要環(huán)節(jié)也逐步成為獨立產(chǎn)業(yè)。

在專業(yè)化分工的發(fā)展浪潮下，憑借更強的專業(yè)性、更高的檢測效率、更中立客觀的測試結(jié)果，半導體第三方檢測分析行業(yè)得到快速發(fā)展。晶圓測試、成品測試等后道檢測中的獨立第三方服務模式誕生于半導體產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達的中國臺灣地區(qū)。1987年，京元電子成立，與傳統(tǒng)的封測一體廠商日月光等不同，京元電子主要承接芯片封測環(huán)節(jié)中的晶圓測試及成品測試，并最早開啟了行業(yè)內(nèi)的獨立第三方測試服務模式。隨著中國臺灣地區(qū)半導體產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，矽格、欣銓等獨立第三方測試廠商也紛紛占領半導體測試市場。

在境內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的過程中，大陸地區(qū)也涌現(xiàn)了華嶺股份、偉測科技、利揚芯片等一批主營晶圓測試、成品測試等后道檢測的半導體獨立第三方檢測廠商。相較于晶圓測試、成品測試等后道檢測，失效分析、材料分析以及可靠性分析等實驗室檢測則貫穿半導體全產(chǎn)業(yè)鏈，檢測對象包括產(chǎn)業(yè)鏈任一環(huán)節(jié)、量產(chǎn)前或量產(chǎn)后的樣品，幫助企業(yè)加快研發(fā)進度、改進生產(chǎn)工藝。

傳統(tǒng)模式下，半導體企業(yè)的實驗室檢測需求由企業(yè)自主建立的研發(fā)實驗室以及相關工程師解決。在整體半導體行業(yè)垂直化分工不斷加深的過程中，失效分析等需求逐漸由獨立的第三方實驗室承接，半導體第三方檢測分析實驗室的服務模式也應運而生。中國臺灣地區(qū)的半導體第三方實驗室宜特、閎康受益于當?shù)胤睒s的半導體產(chǎn)業(yè)，自 20 世紀 90 年代以來得到迅速發(fā)展。大陸地區(qū)的半導體第三方實驗室檢測最初由國有機構(gòu)主導，工業(yè)和信息化部電子第五研究所（即“中國賽寶實驗室”，也稱“電子五所”）較早在上世紀末進入電子產(chǎn)品的失效分析領域。

21 世紀初，隨著半導體產(chǎn)業(yè)及檢測檢驗行業(yè)的放開，中國臺灣、歐美等地的第三方檢測機構(gòu)進入中國市場，包括勝科納米在內(nèi)的中國本土民營第三方檢測分析實驗室也開始誕生并逐漸發(fā)展。與此同時，國內(nèi)眾多實力強勁的綜合性檢測機構(gòu)在洞察到半導體第三方實驗室檢測分析行業(yè)的廣闊市場空間后，也通過自主投資、外延并購等方式積極布局。伴隨國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)半導體第三方實驗室檢測分析市場環(huán)境日益成熟，市場競爭也日趨激烈。

?02Labless模式的優(yōu)勢

行業(yè)分化一直是半導體產(chǎn)業(yè)的趨勢。Fabless模式成就了臺積電、中芯國際這樣的晶圓代工巨頭，也成就了AMD、英偉達這樣的芯片設計巨頭。正是看到了這種專業(yè)化分工的力量，業(yè)界提出了“Labless”的概念，將產(chǎn)業(yè)鏈中的“必要非核心”研發(fā)環(huán)節(jié)從行業(yè)中剝離，由第三方實驗室來完成，并成為全新的獨立行業(yè)賽道。Labless 概念近年來已逐步受到市場認可。

Labless 是 Lab（實驗室）與 Less（無，沒有）的組合，是“無自建實驗室”的運作模式，在現(xiàn)階段半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也涵蓋了“輕實驗室”（Lab-Lite）模式，即未購置大量檢測分析實驗設備而主要委托第三方進行檢測，其特點為保留小規(guī)模自建實驗室滿足緊急和部分保密程度較高的檢測需求，同時將大部分檢測分析需求委托至第三方完成，與廠內(nèi)自建實驗室 In-House Lab（廠內(nèi)分析實驗室）模式相對。Labless 模式是半導體產(chǎn)業(yè)在輔助研發(fā)領域里一個新的分化，可以協(xié)助半導體企業(yè)邁過長期以來在半導體分析服務的高額投入的硬件壁壘與檢測分析人才壁壘，加速半導體技術的更新迭代，聚焦核心競爭力的提升。

具體來看，Labless 模式與 Fabless 的模式本質(zhì)上均是廠內(nèi)需求的外包，兩者均是產(chǎn)業(yè)的行業(yè)專業(yè)化分工的產(chǎn)物，也是行業(yè)追求更高效率的必然結(jié)果。半導體第三方實驗室檢測分析具有技術領先、立場客觀的特點，對于芯片設計、晶圓制造、芯片封裝等過程中存在的問題，需要結(jié)合物理、化學、結(jié)構(gòu)、材料等多學科知識，運用包括物性分析、電性分析、表面分析、化學分析等在內(nèi)的多類型檢測技術，及時地給出中立、公正的反饋，提出專業(yè)高效的建議。與廠內(nèi)自建實驗室的 In-House Lab 模式相比，Labless 模式具有經(jīng)濟性、專業(yè)性和中立性等優(yōu)勢。

經(jīng)濟性：高端檢測設備的高昂成本制約廠內(nèi)實驗室的發(fā)展，Labless 模式可有效降低客戶成本。失效分析等檢測分析對設備儀器的高精度與設備品類的多元化要求較高，與IDM 模式下制造廠商面臨的高額產(chǎn)線投入成本問題較為類似，高端檢測設備的高昂投入成本也制約了廠內(nèi)實驗室的發(fā)展。

一方面，高端檢測設備的單臺設備價值量高，廠內(nèi)實驗室通常無法擁有配置覆蓋全方位檢測需求的檢測分析設備的資金實力；另一方面，廠內(nèi)實驗室的檢測需求與自身的研發(fā)周期、調(diào)試周期息息相關，廠內(nèi)實驗室可能面臨研發(fā)時或試生產(chǎn)時爆發(fā)式的檢測分析需求，亦可能面臨產(chǎn)能閑置的情況，無法達到資源的有效利用。因此，采用 Labless 模式將檢測分析需求委托至第三方檢測機構(gòu)可有效降低客戶成本。

專業(yè)性：半導體第三方實驗室檢測分析具備更強的專業(yè)化、多元化的檢測分析技術與人才。半導體實驗室檢測分析需要運用電子、結(jié)構(gòu)、材料、理化等多學科知識，半導體產(chǎn)業(yè)鏈總體面臨人才短缺的問題，而在短時間內(nèi)運用復雜技術手段對樣品問題進行檢測分析的綜合性技術人才亦屬于行業(yè)內(nèi)稀缺資源。相較于第三方實驗室專家團隊所具備的豐富檢測案例經(jīng)驗、綜合分析技術，廠內(nèi)檢測分析人才通常局限于自身半導體產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，如封裝廠商的工程師聚焦于封裝環(huán)節(jié)，對于晶圓制造工藝的技術掌握程度有限，這可能導致其在分析失效樣品時無法有效判斷晶圓制造環(huán)節(jié)內(nèi)含的缺陷。第三方檢測分析實驗室則擁有產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)技術人才，具備覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的分析能力，并通過長時間案件檢測的經(jīng)驗積累，不斷精進檢測分析技術，以專業(yè)的檢測分析能力與時效性贏得客戶的信賴。

中立性：獨立的半導體第三方檢測分析實驗室提供客觀、公正的建議。由于半導體產(chǎn)品的缺陷可能來自產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，除芯片設計、晶圓制造、封裝測試外，上游原材料、半導體設備以及終端廠商均有可能導致產(chǎn)品質(zhì)量問題的出現(xiàn)，相較于廠內(nèi)自建實驗室對于產(chǎn)品的檢測分析，中立的第三方實驗室可提供更為客觀與公正的檢測分析服務，用準確的分析結(jié)果幫助企業(yè)快速溯源失效根因，為客戶的產(chǎn)品設計及制造工藝優(yōu)化提出解決建議。

?03第三方檢測賽道擁擠，競爭激烈

根據(jù) QY Research 數(shù)據(jù)，包括失效分析等測試項目在內(nèi)的全球半導體第三方實驗室檢測分析市場規(guī)模目前已突破 30 億美元，預計在 2028 年達到 75 億美元，在半導體行業(yè)整體技術快速迭代的發(fā)展過程中，半導體檢測分析的需求增速將超過半導體行業(yè)整體市場增速。

根據(jù)中國半導體協(xié)會數(shù)據(jù)，預計到 2024 年，我國半導體第三方實驗室檢測分析市場規(guī)模將超過 100 億元，2027 年行業(yè)市場空間有望達到 180-200 億元，年復合增長率將超過 10%。雖然市場增速很快，但整體市場規(guī)模相比于其他產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)卻顯得不那么大。比如，SEMI預測，今年全球半導體設備市場有望較去年增長3%,至1095億美元；2024年全球GPU市場將增長至近1000億美元。但在這樣一個擁擠的賽道卻充滿了廝殺。

有數(shù)據(jù)顯示，中國大陸半導體獨立第三方測試企業(yè)有近百家。而這其中，大部分企業(yè)半導體檢測營收集中在1-3億元之內(nèi)，科研投入集中在1億元以內(nèi)。顯然和半導體其他產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)動輒百億營收的龍頭相比，賽道擁擠，競爭激烈。另一方面，第三方檢測實驗室的規(guī)模擴張和技術創(chuàng)新極度依賴于硬件設施的采購，對于高端儀器設備的投入巨大，甚至動則一臺儀器近億元。這也為企業(yè)發(fā)展帶來了巨大的資金壓力，極大限制了企業(yè)發(fā)展。