本期被訪嘉賓來自上海鵬武電子科技有限公司創始人谷陳鵬,谷陳鵬之前曾就職于Motorola、泰瑞達,負責技術開發和市場銷售等工作,后于2015年在上海創立鵬武科技,專注為芯片開發匹配的測試機產品。谷陳鵬深諳芯片測試市場,擁有豐富的從業經驗,對芯片測試產業上下游的發展有自己的見解。歡迎您與我們一起聽被訪嘉賓分享他對芯片產業市場格局、產業發展的觀點,鵬武團隊的創業故事。?

(圖為被訪嘉賓鵬武科技創始人谷陳鵬)
求是緣:作為測試機領域的專家,請您為我們介紹一下測試機的工作原理?測試機在整個集成電路生產制造過程中扮演怎樣的角色?
谷陳鵬:測試設備就是用來測試芯片的。簡而言之,測試設備就是將多個萬用表、信號源、電源、示波器、信號發生器、邏輯分析儀集成到一起,形成一套更復雜的設備系統,用于工廠的大批量芯片生產制造流程。
測試機的工作原理:測試機發送信號給被測芯片,同時接收被測芯片輸出的信號和邏輯,來判斷被測芯片工作是否正常。這也是測試機最基本的功能之一--芯片功能性測試。
測試需要完成芯片的性能參數測試。芯片的常見參數包括:電壓、電流、時間、頻率,測試機通過把這些參數準確地測試出來,然后再對芯片進行分類:一等品、二等品、不合格產品。
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測試機的核心作用:把芯片的好壞給測出來。
測試機在集成電路產業鏈中扮演的第一個角色:控制芯片質量,保證出貨芯片的質量符合標準。
測試機扮演的第二個角色:缺陷管理、工藝調整的手段。測試機基于測試數據的反饋可以為后續的生產工藝調整提供依據。比如Fab(晶圓廠)測試完芯片,發現某個區域總有問題,就需要分析缺陷原因然后再去做針對性的工藝手段調整。
測試機扮演的第三個角色:完成數據收集、整理和處理。半導體ATE測試機大部分是應用于產線生產,如Fab、封測廠。大批量的芯片生產測試會形成海量的數據,這些數據需要被收集起來并合理分析,可用來提高工藝,助力后續設計、開發新的芯片。比如設計出體積更小、速度更快和功耗更低的芯片。
測試機扮演的第四個角色:驗證芯片長期使用的可靠性。最常見的可靠性指標是老化測試。一般來說芯片溫度越高,壽命越短。因此業界通過高溫來對芯片進行老化測試,以此評估芯片的使用壽命。將芯片前期容易失效的過程加速老化,以此降低容易失效的芯片比例。可靠性測試在汽車電子產品尤為重要,每一顆汽車芯片必須要通過老化、可靠性、失效分析等測試。
求是緣:請您再為我們科普一下:測試機如何分類?不同種類的測試機所覆蓋的應用領域有何不同?
谷陳鵬:業內一般是按照被測芯片來進行分類,能測試什么類型的芯片就被歸類為是什么類型的測試機。根據被測芯片類型,我們習慣把測試機分為三類:
1.模擬測試機,處理模擬信號。用于測試模擬芯片、分立器件(二極管、三極管等)、高壓IGBT、音頻放大器、電源類芯片等。
2.數字測試機(含存儲),處理數字信號,涉及到邏輯處理、算法處理,相對復雜。例如存儲芯片存進去是0,讀的結果是0;存進去的1,讀出來的是1。因此,存儲類芯片測試機就是常見的數字測試機。
3.數模混合測試機(SoC測試機),既需要處理數字信號也需要處理模擬信號,處理流程最復雜。甚至一顆芯片內既有模擬信號→數字信號,也有數字信號→模擬信號的處理。常見的數模混合芯片:MCU、GPU、手機基帶芯片。
其實,SoC測試機領域也有功能簡單/復雜之分。常見的SoC芯片是MCU,我們以體溫計上的MCU舉例,體溫計測量體溫時需要把溫度的模擬量轉變成數字顯示,并存儲最近幾次的體溫數值,當體溫過高要報警閃燈,這個過程涉及了模擬、數字、存儲,是一個相對完整的數模混合測試機功能體現。
我們也可按照其它維度來對測試機進行分類。比如,根據應用場景可分為實驗室用測試機、量產測試機、老化測試機。
測試機的發展水平是和芯片設計業態密切相關。國內的模擬芯片設計起步更早,模擬芯片客戶比較多,因此國內模擬測試機發展相對比較快;目前國內模擬測試機賽道,國內友商占據了半壁江山。但相對高端的模擬測試機(如高精密、高壓等性能響應)以進口品牌為主。
相對而言,數字測試機和數模混合測試機的國產設備占比較低,友商們正在奮力追趕中。
求是緣:您如何看待目前的AI 人工智能、新材料的引入對測試機技術迭代的影響?
谷陳鵬:AI對全世界的影響是無可置疑的,改變了我們很多做事的方式,改變我們原來的獲取信息、整理信息的模式。AI在制造領域帶來的改變也同樣令人期待。我們逐漸將AI工具引入到測試機開發流程中,提升測試機研發→生產制造→交付使用過程中的效率。
AI輔助測試軟件相對成熟。鵬武團隊在開發設備過程中導入AI技術輔助自動編程、代碼審核,加快軟件開發速度,提高標準化程度,并降低代碼冗余度和出錯率。
AI在數據驅動處理、數據分析領域亦可大顯身手。測試機的重要職能之一就是對被測數據進行分析,并把分析結果用于生產線工藝優化流程。我們先將數據導入到AI模型中→AI模型對數據進行分析處理、找到不合理(非常規)的數據。
就引入AI做數據處理而言,在測試機領域尚未有成熟的產品,亦沒有大家公認的處理方式,我們也還在積極探索中,也還有很多值得思考探討的地方:如何使用AI輔助處理提升測試機測試程序開發過程?如何配合生態伙伴智能處理海量數據?如何幫助產線優化工藝、降低測試成本?
半導體設備的精度、性能和可靠性要求比較高,AI能幫助我們在性能方面實現持續調優。
半導體測試設備經常需要對芯片良率的細微指標進行調整,針對不同Fab的流片,測試機需要在測試參數上進行微調,比如電壓高0.1V還是低0.1V導致輸出結果是Pass還是Fail. 這個過程被稱為:Shmoo。Shmoo是指通過微調測試參數,用來確定芯片在不同參數設置下的性能,找出芯片從Pass到Fail變化的點,來對測試參數進行標定。
一顆芯片有幾百個引腳,有那么多電壓、電流和時間等參數,究竟該挑哪一個?調哪個指標,調電壓還是調時序?這個過程非常依賴有經驗的工程師,也非常耗時。即便是有經驗的工程師也需要至少3-5天,如果經驗不足則要耗時數周。
利用AI則可輕松解決Shmoo流程問題,輔助做好調優工作。我們引入AI技術先對芯片類型和參數進行歸納總結,將所有的引腳參數全部調試一遍然后再逐漸收斂學習,通過持續訓練7*24小時,2-3天即可完成全部的參數比對調試。
AI幫我們實現了測試機在生產過程中的穩定性、良率和一致性,縮短測試設備從研發→導入量產的周期。可以說,AI給測試設備提供了新的發展機會。
關于新材料,半導體測試設備主要基于電信號的測量,材料技術的進步于測試機而言是間接的影響。
因為芯片越來越小且性能越來越高,因此對夾具的要求也是體積足夠小、性能足夠高;對夾具的界面層(探針、MEMS探針卡)的要求也比較嚴苛。
我們未來更高性能的測試機,會對高頻電路板的材料提出更高的要求。圍繞芯片客戶“高頻率、強性能、低功耗”的要求,我們測試設備也要有能力開發和迭代高性能、高速的測試機,例如更高的資源密度和信號源表精度,在有限的布板面積下,對電路板材料選擇要求自然也更高。
求是緣:全球ATE自動測試機市場目前的競爭格局?未來全球、中國ATE市場競爭格局如何演變?
谷陳鵬:全球ATE(測試機)市場規模約100億美金。外資友商占據95%以上的市場份額,國內友商占據約3-4%的市場份額。
國內ATE市場約有200億RMB的市場規模。外資友商占據約絕大多數的市場份額,國內友商市場占有率很低。其中,在國內模擬測試機賽道,國內測試設備已經成為主流,但是SoC和存儲測試機的國產設備占比相對較低。
國內的ATE競爭格局的變化相對歐美市場更復雜些,挑戰和機遇并存。一方面,目前測試機的市場活躍度主要來自于國產替代的巨大商機。另一方面,隨著我國芯片產業高速發展,未來新的芯片應用場景會催生新的測試技術,對測試設備的質量和數量涌現新需求。再者,我們的測試機也會跟著芯片客戶一起出海,獲得部分海外訂單。
全球的ATE產業格局變遷史,其實它也是一部產業并購史。在1980’s~2000’s期間,原來也有幾十家測試機公司,但經過兼并整合而形成如今的格局,巨頭們通過收購逐漸形成今天的壟斷地位。之所以能大魚吃小魚,背后的邏輯也不難理解:產品做得好→產品競爭力強→現金流充沛→收購兼并擴充產品線→成為產業巨頭。
歷史總是驚人的相似。如今的國內測試機市場格局恰如幾十年前的全球ATE市場格局。當下的國內ATE市場可謂“百花齊放”,預計未來3-5年會形成群雄割據的狀態,然后再通過收購兼并,最后形成巨頭壟斷的格局。基于產業發展規律、資本市場運作以及國家政策推動,很有可能國內的ATE競爭格局會重現幾十年前全球ATE格局演變趨勢。
測試設備的產業升級既跟芯片的制造工藝相關,又跟芯片的功能相關。工藝升級則帶動測試設備升級,芯片工藝不升級但芯片功能升級也會帶動測試設備升級。比如之前我們用28nm工藝制造4G芯片,然后再用28nm制造5G芯片,未來甚至用28nm工藝制造6G芯片,制造工藝一直沒變,但測試設備卻基于芯片類型及功能的變化而變化。即便是基于相同的28nm制造工藝,有新的芯片類型出來,或者有新的芯片應用、新的算法出來,測試機設備必然會隨之而升級。
求是緣:在百億美金的ATE賽道,前有幾大巨頭牢牢把控中高端市場,后有幾十家創業友商你追我趕。在競爭嚴酷的ATE賽道,您認為支撐鵬武團隊能脫穎而出的核心競爭力是什么?
谷陳鵬:對大多數在高科技產品領域創業的企業來講,其核心競爭力來自于核心技術和核心零部件。掌握核心競爭力,產品才能做得好。鵬武的核心能力來自于我們長期對自研技術的投入和對核心零部件的掌握。
半導體設備企業對核心技術、核心零部件的選擇與團隊自身的基因和企業文化息息相關。我們的團隊成員大部分都是來自測試機巨頭,經驗豐富。因此我們懂客戶真正需要的產品是什么,我們對客戶需求的分析理解和我們設計產品的思路總是能引起客戶的共鳴。
創業伊始,鵬武團隊堅持自主研發路徑,而不是購買或者被授權使用國外的技術。堅持自研為鵬武團隊打下堅實的產品競爭力基礎,因為我們的測試機產品不會受到技術瓶頸的制約。
我們的產品開發是堅持平臺化的戰略。統一的軟件、硬件核心部件、器件,雖然前期研發比較復雜耗時,但后期來看效應明顯。因為實現了功能模塊化,我們的產品研發變得越來越簡單、推進研發量產的節奏越來越快。因為零部件材料資源共享,降低了我們的采購備貨成本也降低了客戶的使用成本,平臺化戰略也形成了我們運營能力方面的競爭力。

(圖為鵬武科技的部分自研硬件展示)
此外,鵬武團隊一直堅持開放合作的文化,我們聯合友商及合作伙伴共同合作開發產品。芯片測試賽道很細分,沒有哪家企業能夠有能力、有精力覆蓋全部的細分需求賽道。我們充分利用鵬武團隊的技術優勢,為處于不同細分賽道的友商伙伴們提供更好的技術支持(提供核心軟硬件),共同服務好各種客戶。
半導體領域,客戶的驗證使用和口碑尤為重要。我們的競爭力還體現在率先和行業內頭部客戶合作,實現批量出貨500+臺測試機。500+臺的測試機出貨為鵬武打造了良好商譽的口碑,這樣我們才有能力繼續拓展新的機會、服務新的客戶。身處“三難”(商業環境難、資金難、客戶難)的產業環境,客戶信任、設備口碑、裝機量為我們構筑了深厚的護城河,是鵬武團隊得以繼續生存的基礎所在,也是鵬武團隊得以持續發展的信心所在。
求是緣:鵬武團隊已陸續發布了V系列、P系列設備。您能否為我們展開再詳細講一下:鵬武的V系列、P系列的機臺特色優勢以及其所覆蓋的應用市場?
谷陳鵬:鵬武公司的英文名是PowerValue,P是“Productivity”,即生產力;V是“Verification”,即驗證。合起來就是“生產力驗證”,這也是測試設備在產業中所扮演的角色寫照。

(圖為鵬武科技的產品路線圖)
我們在定義公司產品線的時候,結合鵬武的英文名來規劃測試機產品線分為兩個系列:P系列、V系列,體現我們對芯片測試不同階段、不同場景的理解。
P系列是Productivity,即生產力的體現,主要面向制造工廠客戶,如Fab晶圓廠、封測廠等等。P系列測試機采用先進的光纖架構,既保證了測試的高精度又保證了高并測數目、高測試效率。
V系列是Verification,即驗證的用途,是實驗室用的臺式測試儀表、I/O控制的整體替代,集成于在一個小盒子里面,體積小巧也比較靈活。V系列測試機采用圖形化的界面,是靈活的實驗室助手,用于驗證芯片的各項指標,助力提升芯片設計和制造工藝。
我們希望鵬武團隊的PV系列產品,實驗室(V系列)+產線(P系列)角色互補,覆蓋客戶不同使用階段的需求。同時,PV組合也給予客戶強有力的信心,在實驗室驗證階段使用我們的V系列測試機,在量產時使用我們的P系列測試機。希望PV系列測試機能夠陪伴客戶從芯片設計驗證→芯片量產全流程。

(圖為鵬武科技設備在FT/CP環節展示)
求是緣:您能否給我們分享一下:從創業伊始、現在和未來,鵬武團隊在ATE這條賽道上所遵循的產品開發、市場布局策略思路?
谷陳鵬:鵬武團隊堅持的產品開發&市場布局宗旨:打造市場需要的產品,客戶需要什么樣的測試機,我們就做什么樣的測試機。
在半導體測試領域,很多創業者習慣照搬海外同業的使用經驗。但有時會忽略了背后的關鍵點:海外主流芯片對測試機的需求和國內主流芯片對測試機的需求是不同的。國外的測試設備追求的是大而全、功能強大、體積巨大、使用繁瑣、成本高昂,確實匹配其國外主流大芯片客戶的測試需求,適合國外復雜芯片的測試需求。
但是國內則不然,我們國內做得好且出貨量最大的,可以是小而美的芯片,如NOR FLASH、PMIC、顯示驅動芯片,一家芯片設計公司可能每年海量出貨幾十億顆,做到世界第一。
很多時候,面對小而美芯片測試需求的市場需求關注度不夠。鵬武的P系列P1測試機產品由此應運而生。我們去掉不需要的功能,縮小體積(一臺電腦機箱大小)和占地面積,調整適中的價格,使用簡單易懂的填表+圖形化用戶界面,使得我們的P1測試機精準地匹配了測試小而美芯片的客戶需求。P1推向市場后,迅速獲得了顯示驅動、存儲、電源管理等領域一大批芯片客戶的認可。
P系列中的P2測試機更像是P1的“大哥哥”。二者基于相同的軟件系統平臺,但P2測試機比P1速度更快、能力更強、精度更高,可以滿足更快的存儲、更復雜的MCU、精度更高的芯片等產品的測試需求,達到進口替代的目標。
關于出海,鵬武的宗旨依然沒變:世界人民需要什么,我們就提供什么。
求是緣:您如何看待近年來國內半導體行業的出海熱潮?您認為中國半導體企業要想真正成功出海,還需要克服哪些挑戰?
谷陳鵬:有句名言“世界很大,我想去看看”。出海肯定是大部分企業必做的事情。之所以能形成出海熱潮可能是基于兩個方面的原因:海外市場空間巨大、國內市場卷價格。
其實海外市場也卷,只是卷的維度不同。國外卷的不僅僅是價格,卷的范圍更寬泛。
凡事預則立,企業出海之前需要做好一系列的準備工作。我們需要了解海外的實際運營成本,提前布局知識產權,了解當地的文化宗教習慣,熟悉當地的法律法規,找到合適的人才來融入并解決本地化的難題……做好上述工作之后才算初步完成了出海準備工作。
出海的方式多種多樣。我們希望能跟著一群人一起搭船出海,信任船長的航向,出海企業之間能力互補、抱團取暖。比如我們跟著測試廠去海外建廠,我們作為設備伙伴隨其共同出海。
甚至,我們還可以選擇不同的方式來參與出海。比如聯合當地生態伙伴來布局本地市場,在當地成立合資公司、依托當地代理商生態等。
求是緣:作為求是緣半導體聯盟的會員,您如何看待求是緣半導體聯盟與會員之間的關系?作為創業會員,您認為聯盟應該在哪些方面優化,以更好地服務產業會員?
谷陳鵬:求是緣半導體聯盟和會員之間是互相依存、相互成就的關系,會員組成了聯盟,聯盟也成就了會員。
以半導體測試設備視角來看,我認為友商之間一方面是正面競爭,但另一方面也可以是互補合作。求是緣半導體聯盟作為一個非盈利的產業組織,是否能夠把大家組織起來,形成一個良性的交流機制?
作為產業會員,我希望聯盟能夠多籌辦一些深度細分的產業沙龍、圓桌對話等,讓參與人能圍繞感興趣的話題深度探討,通過參加細分深度的產業沙龍,讓參與者能吸收更有價值的內容,避免出現閉門造車的問題。
我們也愿意并且希望能多參加聯盟的活動,多和產業上下游互動交流、學習新的知識。我們也希望能依托聯盟平臺來進行市場化推廣,讓更多的產業伙伴看到我們。
采訪者后記
全球芯片測試機100億美金市場規模,國內200億RMB的需求規模。產業規模說大不大、說小又不小。
測試機是芯片設計制造流程最后一道關卡,守護芯片質量,確保有瑕疵的芯片不流入市場,其在產業鏈中的重要性不言而喻。或許這也是國內芯片測試機賽道如此擁擠的原因之一,涌現出幾十家同類企業,水平參差不齊,競爭激烈。
如何推動當下“百花齊放”(一盤散沙、卷價格)的國內測試機賽道過渡到“技術創新、產品差異化、高質量競爭”,是擺在業界面前共同的問題。答案來自哪里?
看似是捷徑(不尊重知識產權、低價搶單)的路,反而最終走不遠;看起來最難的路(堅持技術創新、產品差異化),反而才是正確的路。企業要想長遠發展,必須要有自己的真本事,發揮“釘子”精神,聚焦打造自己的核心競爭力。
與其被動等待產業改變,不如測試機業者攜手同心主動變革。強調技術研發創新、打造差異化、尊重市場競爭、合作互補,才是測試機產業良性發展的一劑良方。但這不是一蹴而就的事情,還需要測試機產業人“摒除己見、力往一處使”,共同推動,方能有所突破。

(圖為被訪嘉賓與采訪志愿者合影)
采訪人:劉紅
攝影:賀昇
編輯:馬丹鳳
審閱:常亮、徐若松
感謝聯盟會員單位:招商銀行方之菲參與本次采訪。
感謝聯盟會員單位:鵬武團隊對本次采訪的支持和協助。

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