评级（增持）机械设备行业研究周报：国产替代下研发端芯片检测需求探讨

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报告名称 ：机械设备行业研究周报：国产替代下研发端芯片检测需求探讨
评级 ：增持
行业：

证券研究报告

机械设备

国产替代下研发端芯片检测需求探讨

作者：

机械行业核心组合与重点关注行业/板块

核心组合：三一重工、恒立液压、先导智能（与电新团队联合覆盖）、杭可科技、迈为股份、奕瑞科技、柏楚电子（与计算机团队联合 覆盖）、华峰测控、华测检测。

重点组合：中联重科、锐科激光、欧科亿、华锐精密、国茂股份、至纯科技、杰克股份、杰瑞股份、弘亚数控、美亚光电、联测科技。

本周专题：在芯片制造过程中，检测厂商通过专业的仪器对生产中的芯片半成品进行测试，每一颗进入市场的芯片，都必须经过测试才 能够最终上市，因此芯片检测环节实际有着较大的市场需求。芯片检测业务上游为IC设计行业 ，近年来我国 IC 设计行业始终保持着高 速的增长，2016-2020 年IC 设计行业产值由 1518.5 亿增长至 3819.4 亿，CAGR达到 25.93%；未来随着 IC 设计行业的不断发展，芯片检测 的需求也有望持续位于高景气通道；随着集成电路验证分析服务需求放量，将带动芯片行业发展，集成电路领域主要包括失效分析、晶 圆材料分析、可靠度验证等板块业务，覆盖汽车电子、5G移动通讯、AI人工智能、光电产业、MEMS/传感器等下游领域，皆为快速发展 的新兴行业，这些行业的快速发展有望在未来带来大量第三方芯片检测的需求。目前国内芯片检测行业目前仍处于初级赶超阶段，行业 竞争主体以京元电子、矽格、欣铨等为代表的中国台湾专业芯片测试厂商以及利扬芯片、华岭股份、长电科技等大陆厂商为主，其中率 先实现产能扩张、建立技术优势的厂商先发优势明显，有望通过规模和技术壁垒迅速甩开与竞争者的差距。最后我们对芯片实验室的投 资回收期进行了测算，一个初始投资额为 3 亿元的芯片实验室，其静态投资回收期约为 4.43 年（不包含建设期），在第三年达到盈亏 平衡点；这与国际龙头检测企业的实验室的发展周期是相一致的。受益标的：苏试试验。

锂电设备：重点推荐先导智能（与电新团队联合覆盖）、杭可科技，建议关注赢合科技、联赢激光、杰普特。

光伏设备：迈为双面微晶取得较好进展，迈为股份联合澳大利亚金属化技术公司SunDrive利用可量产工艺在全尺寸(M6尺寸，274.3cm²) 单晶异质结电池上转换效率达到26.07%，进一步验证异质结电池量产效率在未来跨越26%大关的可行性。推荐标的：迈为股份、帝尔激 光、高测股份等。

风电&核电设备：推荐标的润邦股份、恒润股份（与电新团队联合覆盖）、江苏神通、华荣股份。

半导体&IGBT：晶圆厂领域高洁净材料行业中国大陆市场空间在5.1亿—8.5亿美元，而半导体高洁净应用材料行业市场规模高达500亿元 左右。推荐标的：时代电气。

风险提示：产业政策及行业技术变化；市场竞争加剧风险；原材料价格上涨等；本报告具有一定主观性，仅供参考。

请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明

注：柏楚电子为机械与计算机联合覆盖，先导智能、恒润股份均为机械与电新联合覆盖。2

本周专题1.1：芯片检测介绍

➢芯片检测的含义：在芯片制造过程中，检测厂商通过专业的仪器对生产中的芯片半成品进行测试，以此提升良

品率的环节。每一颗进入市场的芯片，都必须经过测试才能够最终上市，因此芯片测试环节实际有着较大的市

场需求。

➢按照制造流程划分，芯片测试可以分为晶圆测试（简称中测）和成品测试（简称成测）两种，它们的诉求都是

确保终端产品良品率的提升，从而实现控制成本的目的。

图：芯片生产全流程

本周专题1.1：芯片检测介绍

➢中测是指在晶圆制造完成后，检测厂商对晶圆上每一个芯片进行电性能力和电路机能的测试，确保晶圆能够实现芯片的 电路功能；中测是晶圆被送至封装工厂之前的最后一步工序，直接决定了封装原材料的质量。成测则是芯片封装后的最 终检测，基于芯片种类的差异，芯片封装流程中的测试节点也不尽相同，测试方案与测试程序也都有所差异，因此成测 更偏向于为客户提供定制化的服务，其产业附加值高于中测。

➢根据测试设备的技术参数，芯片测试又可以分为高端测试平台和中端测试平台：根据芯锂话公众号，高端测试平台必须 具备测试频率高于 100MHz 且通道数大于 512PIN ；低于上述要求的设备都被归结为中端测试平台。高端测试平台主 要应用于 SoC、FPGA、AI 等芯片的测试，投资金额较高，国内市场存量有限，具备一定的竞争护城河；而中端测试 平台则主要应用于常规模拟芯片，虽然技术难度不高，但测试流量很大。从总体来看，芯片检测正逐渐向高端化发展，这或将成为芯片检测企业未来新的增长点。

本周专题1.2：IC设计行业景气度高，芯片检测业务有望迎来突破

➢我国 IC 设计行业持续高速发展，是未来芯片检测需求高景气的基础：芯片检测业务上游为IC设计行业 ，根据 中国半导体行业协会的数据，近年来中国 IC 设计行业始终保持着高速的增长；2016-2020 期间，IC 设计行业 产值由 1518.5 亿增长至 3819.4 亿，复合增长率达到 25.93%；2021Q1 我国 IC 设计行业实现产值 717.7 亿，同比增长 24.95%，继续维持着高速增长的态势；未来随着 IC 设计行业的不断发展，芯片检测的需求也有 望持续位于高景气通道。

本周专题1.2：IC设计行业景气度高，芯片检测业务有望迎来突破 图：集成电路验证分析所处环节

本周专题1.2： IC设计行业景气度高，芯片检测业务有望迎来突破

➢集成电路验证分析服务需求放量，带动芯片检测行业发展：集成电路领域主要包括失效分析、晶圆材料分析、

可靠度验证等板块业务，覆盖汽车电子、5G移动通讯、AI人工智能、光电产业、MEMS/传感器等下游领域，

皆为快速发展的新兴行业，这些行业的快速发展有望在未来带来大量第三方芯片检测的需求。

表：集成电路板块具体业务

本周专题1.2： IC设计行业景气度高，芯片检测业务有望迎来突破

➢失效分析：利用电学、物理和化学等各种分析技术和手段，分析产品失效机理和原因的过程；在查找产品各环

节中的故障或失效的根本原因中起到了关键作用，是改进和提高产品可靠性最有效的手段之一；失效分析是确

定芯片失效机理的必要手段。

➢主要分析对象：电阻器、电容器、电感器、连接器等元件；二极管、MOS、可控硅、IGBT等半导体分立器件；

各种规模、各种封装形式的集成电路；电源模块、光电模块等各种模块；射频、微波器件等。

表：芯片失效分析主要步骤和内容

本周专题1.2： IC设计行业景气度高，芯片检测业务有望迎来突破

➢晶圆材料分析：微观尺寸的材料成份、特性与结构往往主宰着巨观世界里的物质特性，因此在新技术开发阶段 或是失效分析领域中材料分析皆扮演着重要的地位。

➢芯片制造商依靠图形化晶圆检测、缺陷分类和审查、量测和统计分析来设计制造工艺，并确保工艺和设备在整 个制造过程中遵循工艺窗口参数。随着工艺技术变得更加复杂，业内采用海量数据收集、统计技术和机器学习 技术来提高配方和芯片的性能和良率，这就需要广泛收集并运用数据。

➢图形化晶圆检测技术可高速扫描晶圆，以识别潜在的污染、图形缺陷和其他可能影响成品颗粒功能和性能的状 况。电子束检查可显现出潜在的缺陷并将其特征化。从量测获得的数据可确保器件和结构保持精确的物理尺寸 和电气特性。

图：苏试宜特晶圆材料分析服务项目

本周专题1.2： IC设计行业景气度高，芯片检测业务有望迎来突破

➢可靠度验证：可靠性是以量化数据做为产品质量保证之依据，藉由实验仿真，产品于既定时间内、特定使用环 境条件，执行特定规格功能，成功完成工作目标的机率，以量化数据作为产品质量保证的依据。可靠性试验是 指通过试验测定和验证产品的可靠性，研究在有限的样本、时间和使用费用下，找出产品薄弱环节。

➢加速测试：大多数半导体器件的寿命在正常使用下可超过很多年，通过增加施加的应力可增强或加快潜在的故 障机制，帮助找出根本原因，并帮助 TI 采取措施防止故障模式。常见的一些加速因子为温度、湿度、电压和电 流。在大多数情况下，加速测试不改变故障的物理特性，但会改变观察时间；加速条件和正常使用条件之间的 变化称为“降额”。高加速测试是基于 JEDEC 的资质认证测试的关键部分，以下测试反映了基于 JEDEC 规 范 JEP47 的高加速条件，如果产品通过这些测试，则表示器件能用于大多数使用情况。

本周专题1.3：受益新能源汽车产业发展，促进车规级芯片第三方检测需求提升

➢车规级芯片的含义：车规级是适用于汽车电子元件的规格标准，车规级的标准是AEC-Q系列标准。按功能划分，车规级芯片分为控制类、功率类、传感器和其他类；目前各类芯片均大多来自国外厂商。控制类芯片包括AI芯 片和MCU（单片机）芯片，我们常说的车规级芯片更多的是指AI芯片，属于系统级的SOC芯片，性能最为强 大。

➢车规级芯片要求更趋严格：一般而言，芯片分为消费级、工业级与车规级等不同等级。与消费级、工业级芯片 产品相比，车规级对芯片的稳定性、安全性要求最高；具体来说，车规级芯片在环境要求、抗振动冲击、可靠 性、一致性等方面都有着更严格的要求。其等级按照美国制定的汽车电子标准可以划分为grade0-grade4共5 个等级，数字越小，等级越高。

表：汽车级芯片等级划分

本周专题1.3：受益新能源汽车产业发展，促进车规级芯片第三方检测需求提升

➢近年来我国在车规级芯片方面取得一定进展：根据新华网，比亚迪通过旗下子公司比亚迪半导体的自主研发，在车规级MOSFET和IGBT方面取得进步，深沟槽型SiC功率模组在真车实验中的性能表现优于国外供应商的 产品；华为自研的5G基带芯片巴龙、AI芯片昇腾以及CPU芯片鲲鹏开始在车用领域发挥作用；吉利旗下芯擎科 技自主研发出7nm车规级SoC芯片“龍鹰一号”，采用7nm工艺，集成88亿个晶体管，将于2022年第三季度 实现量产；闻泰科技全资子公司安世半导体完成对英国新港晶圆厂（Newport Wafer Fab）的收购，扩大车用 半导体的制造能力。

表：各类级芯片区别

本周专题1.3：受益新能源汽车产业发展，促进车规级芯片第三方检测需求提升
➢受益新能源汽车产业发展，促进车规级芯片第三方检测需求提升：可靠性测试和验证分析是汽车电子的必要诉

求。汽车作为交通工具，安全、可靠是基本诉求，汽车电子的可靠性是第一优先级的议题，带来了可靠性测试

和验证分析的需求。汽车芯片在真正投入量产前，往往要经过一系列严格的测试验证并达到相应标准（AEC-Q

等），以保证产品的可靠性，达到车规要求。

图：汽车研发不同阶段对应测试标准

本周专题1.3：受益新能源汽车产业发展，促进车规级芯片第三方检测需求提升

➢AEC-Q100认证为进入主流车厂和Tier1供应链的门票，含金量高：AEC-Q系列认证为北美汽车产业协会所 主推的行业标准，包括AEC-Q100(集成电路IC)、AEC-Q101(分立半导体器件)、AEC-Q102(分立光电子器 件)、AEC-Q103(MEMS)、AEC-Q104(多芯片组件)、AEC-Q200(无源元件)，其测试条件比消费型芯片规 范严苛。只有拿到了AEC-Q认证，才能进入主流车厂和Tier1的供应链，车规级芯片研发需求的增加将有利带 动第三方芯片检测需求提升。

本周专题1.4：受益5G 、AI智能、MEMS等产业发展，打开芯片检测需求天花板

➢5G 手机渗透率不断提供，应用广阔：根据 wind 数据显示，截至 2021.6，5G 手机单月出货量达到 1979.1 万 部，同期手机合计出货 2566.4 万部，渗透率达到 77.12%，较 2019.8 0.71%的渗透率提升明显。

➢可靠性测试必要性高：5G 移动技术运用移动通讯与车电产品, 可靠性是以量化数据确保产品质量保证之依据，藉由实验仿真，产品于既定时间内、特定使用环境条件，执行特定规格功能，成功完成工作目标的机率，以量 化数据作为产品质量保证的依据。

图：5G手机渗透率持续提升

本周专题1.4：受益5G 、 AI智能、 MEMS等产业发展，打开芯片检测需求天花板

➢现今的国际著名车厂如 Tesla、M-Benz、 BMW、TOYOTA 等均已开发出多款 AI 无人驾驶智慧汽车，其功 能包含自动驾驶、自动停车、碰撞警示、自动煞车等多项功能；而这些装置的内部电子组件在安装之前，必须 经过一连串严苛的可靠度测试来确保产品质量是无故障或损坏的，以保障使用者的人身安全。

➢光电组件的生产过程中检测的质量极为重要，除了要有高可靠性的要求之外，还需要有较好的材料与较好的工 艺控制，通过失效分析的检测后，将能更有效的控制材料和生产质量。一般来说，光电材料经失效分析检测常 有漏电等异常现像,其中大部分原因可能是来自于芯片内部结构缺陷。在现有分析技术下，受限于扫描式电子显 微镜(SEM)分辨率较低的关系,检测方法只能透射电子显微镜(TEM)来观察其平面缺陷结构。通过分析结果，将 有助于光电组件的微结构和失效分析并解决工艺开发中所遇到的问题，帮助光电产业与相关器件产品的实现成 本与产能的最高效益。

图：失效分析在光电产业的应用原理

本周专题1.4：受益5G 、 AI智能、 MEMS等产业发展，打开芯片检测需求天花板

➢微机电系统(Micro-Electro Mechanical System)是指尺寸在几毫米甚至更小的传感器装置，其内部结构一般 在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。MEMS 器件包括微型结构，微型传感器和微型执行器三种。简 单理解，MEMS 就是将传统传感器的机械部件微型化后，通通过三维堆栈技术把器件固定在硅晶元(wafer)上，最后根据不同的应用场合采用特殊定制的封装形式，最终切割组装而成的硅基传感器。

➢MEMS 器件优势大，物联网浪潮下行业有望迎来大发展：可以预见未来大规模下游应用主要会以新的消费电子 /物联网/智能车电/智能家居等；而传感器做为感知层，是不可或缺的关键基础物理层部分，物联网的快速发展，将会给 MEMS 行业带来发展。

表：MEMS 器件的优势

本周专题1.5：国内芯片检测发展较缓，头部企业先发优势明显
➢国内芯片检测目前仍处于初级赶超阶段：由于芯片检测行业属于技术密集型、资金密集型行业，因此企业发展

与技术实力、资金实力高度相关；目前全球最大的第三方专业芯片测试公司京元电子21年上半年营收规模达

35.5亿元，展现出超强的规模优势。目前芯片检测行业竞争主体是以京元电子、矽格、欣铨等为代表的中国台

湾专业芯片测试厂商以及利扬芯片、华岭股份、长电科技等大陆厂商为主。

表：芯片检测行业主要竞争主体

本周专题1.5：国内芯片检测发展较缓，头部企业先发优势明显

➢技术、规模领先的企业先发优势明显：目前国内专业测试产能严重不足，大部分测试厂商定位中低端市场，不 具备开发测试方案和程序的能力；率先实现产能扩张、建立技术优势的厂商先发优势明显，有望通过规模和技 术壁垒迅速甩开与竞争者的差距。

➢首先，芯片测试作为Fabless模式下生产外包环节的一部分，制造业属性很强，产能完全依赖于设备采购（资 本投入），和传统制造业一样也会经历产能爬坡和工艺优化的过程，伴随规模而来的是经验积累以及工艺领先 的优势；其次，规模也决定下游客户结构，大的设计厂商只会和有一定规模的测试厂商合作，规模上不去就很 难承接大的订单，客户结构难以优化。因此， 技术和规模领先的企业将走上技术领先-客户开拓-融资扩产-产 能爬坡-工艺优化-技术领先优势扩大的良性循环，并将逐步拉开与竞争者的差距。

图：半导体生产流程

本周专题1.6：资本开支决定发展速度，高投入带来长期稳定现金流

➢高投入带来长期稳定现金流：实验室的建设要装修、人员招聘、采购设备、评审，拿到资质才能正式运营，达 到盈亏平衡需要一定的周期。根据华测检测公司公告，新的第三方实验室从开始建成到达到盈亏平衡点基本需 要花费 3-4 年的时间，期间经过实验室搭建，取得相关检测资质，发展中不断的产能爬坡，最终在 5 年时间左 右收回成本。实验室检测业务主要依据客户的需求，利用标准仪器设备，根据指定的测试方法，在实验室或现 场对产品的物理性能或化学成分进行测量，出具检测报告或分析报告；客户支付的检测费用也是实验室的主要 收入来源。

➢实验室达到盈亏平衡点的周期与国际龙头企业几乎持平：据海外龙头企业 EUROFINS 披露，如果是在其业务 已经成熟的市场建立实验室，新的实验室达到盈亏平衡点需要 2-3年的时间；如果是在新兴市场建立实验室，那么达到盈亏平衡点的时间要更长一些，平均需要花费 2-5 年。

图：第三方实验室的投资回报周期

本周专题1.6：资本开支决定发展速度，高投入带来长期稳定现金流

我们对芯片实验室的投资回收期进行了测算，根据测算结果，一个初始投资额为 3 亿元的芯片实验室，其静 态投资回收期约为 4.43 年（不包含建设期），在第三年达到盈亏平衡点。假设和测算过程如下：
1. 假设实验室初始投资额为 3 亿元，其中 90%为设备费用，即 2.7 亿元；
2. 实验室面积为 8000 平方米，年租赁费为 200 万元；
3. 员工 300 人，平均工资 15000 元，工资按照每年 5%的比例上涨；
4. 实验室设备折旧采用直线法，按 5 年摊销，残值率 5%，则每年计提的设备折旧额为5130 万元；5. 实验室用电指标按照工业建筑用电负荷 40-120 W/m2的标准，取中间值 80 W/m2，用电单价取全国工 商业平均电价 0.7 元/千瓦时，实验室每天工作 8 小时，每年工作250 天，则 8000 平方米的实验室每年 的电力成本为 8000*80*0.7*8*250=89.60 万元；
6. 假设实验室满产可达 2.5 亿元。

根据我们的测算，第三方检测实验室可在 2-3 年达到盈亏平衡点，第 5 年开始收回成本，与国际龙头检测企 业的实验室的发展周期是相一致的。

本周专题1.6：资本开支决定发展速度，高投入带来长期稳定现金流

表：芯片实验室投资回收期测算（单位：万元）

本周专题1.7：苏试试验——切入芯片检测领域，加快布局国内集成电路测试市场

➢并购上海宜特，进军芯片检测领域：苏试试验2019 年收购上海宜特，进军芯片检测领域；上海宜特为国内集成 电路验证分析领域的龙头企业，技术实力雄厚，客户认可度高，其为客户提供目前最先进工艺芯片线路修改、失效分析、可靠度验证、晶圆微结构与材料分析等业务，积累了华为海思、苹果、寒武纪、芯驰科技等知名企 业客户；2021年实现营收2.63亿元，同比增长1.12%；实现净利润0.55亿元，同比增长147.17%。

➢2021 再次定增，加快布局国内集成电路测试市场：2021年苏试试验定增募资用于实验室网络扩建项目以及补 充流动资金，此次实验室网络扩建项目建成后，一方面能够扩充、更新公司在苏州、北京两地实验室的试验设 备，进一步提高公司试验服务能力，满足市场日益多样化的试验服务需求；另一方面此次面向集成电路全产业 链的全方位可靠度验证与失效分析工程技术服务平台建设项目实施后，公司将进一步强化在元器件及材料领域 的分析与检测能力，丰富公司试验服务的种类，有助于推动公司进一步向全产业链检测机构转型。

表：苏试试验2021年定增募投项目

风险提示

风险提示：

1）产业政策及行业技术变化；

2）市场竞争加剧风险；

3）原材料价格上涨等；

4）本报告具有一定主观性，仅供参考：本报告测算部分为通过既有假设进行推算，仅供参考。

请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 24

THANKS

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