全球芯片良率管理市场需求规模及主要相关软硬件提供商汇总

——随着集成电路集成度不断增加、特征尺寸不断减小，其工艺步骤越来越复杂，芯片在制造过程中的成品率问题愈发突出。提升成品率的关键，是对工艺特性风险、产品设计特点的表征和监控，并据此分析寻找限制成品率的瓶颈。主要提升手段分为两类，一是在前述表征的基础上，对工艺模块集成或关键设备工艺进行改进升级，减少生产过程出现的偏差或缺陷；二是改善产品设计，包括工艺模型改进、设计重新优化等，以提高产品与工艺的适配性。

提升芯片成品率的关键是要在制造过程中对晶圆进行快速大量的检测，通过系统的数据分析手段快速的找出和定位制造或者设计的影响成品率的关键要素，进而对工艺或者设计进行改进。根据制造流程中所处环节的不同，分为前道检测和后道检测，前道检测主要通过光学、电子束等物理方法，借助椭偏仪、四探针、热波系统、光学和电子显微镜等设备，对集成电路制造过程中的参数及缺陷情况进行实时监测；第二种方法则是采用电学性能测试，在晶圆制造到一定阶段或完成制造后，通过测试机与探针台配合对测试芯片进行检测。

在前道检测中，EDA软件可以用来提升检测效率。在电性检测中，首先需要通过EDA软件来设计需要测试的测试结构（test key），然后可以通过软件算法和电路设计相结合来提升测试结构的效率。最后需要通过EDA软件对物理检测，电性检测以及制造过程的其它数据进行快速有效的分析，找出制造工艺或者设计中的问题，最终达到提升成品率的结果。

——电性检测方法：测试芯片是指包含一系列测试结构及与其连接的探针引脚的用于特定测试目的的芯片，测试结构是指与产品芯片相同工艺生产的微电子结构，一个测试芯片中需要放置尽可能多的测试结构，以供监测芯片制造过程中可能出现的工艺问题。

在工艺开发的不同阶段，测试芯片被摆放在晶圆的不同位置：

在工艺开发早期，不成熟的器件较多，因此大部分晶圆的面积都被用于测试芯片；

随着工艺开发逐渐成熟，对成品率有影响的风险和器件范围缩小，到了产品导入或量产环节，测试芯片占用晶圆的有效面积逐渐减少；

量产时，则仅被放置在产品芯片间隔的区域（划片槽）。

测试芯片在不同工艺开发阶段摆放在不同位置

资料来源：公开资料

——晶圆代工公司在良率管理领域投入较大：ChipInsights根据调研数据发现，全球各大晶圆制造厂每家每年在成品率提升软件方面的投入约在50-70万美元。而晶圆代工公司的投入规模要大一些，一般在200-300万美元，高的在800万美元。

集成电路产业界较普遍采用的和成品率提升相关的关键软件、硬件提供商有Applied Material、ASML、Cadence、Keysight、KLA-Tencor、Optimal+、PDF Solutions、Bistel(已被Synopsys收购)、Semitronix、Synopsys等。

主流良率管理相关软硬件提供商

资料来源：ChipInsights

——据 ChipInsights 统计， 2020 年全球成套良品率提升方案（ Holistic Yield Improvement ）的 EDA 软件规模整体在9000万美元到1亿美元之间主要竞争对手：Synopsys的Laker（Custom Compiler）及Cadence的Virtuoso、PAS及SKILL等工具。

测试芯片设计软件：

优势：从设计效率、面积利用率两方面来看，较常规测试芯片有较大提升。

劣势：由于Synopsys的Laker、Cadence的Virtuoso在多个平台使用，其应用场景更为广阔，功能性上也更丰富。但公司的产品更加聚焦于测试芯片的设计，能够较好的满足客户对于测试芯片的设计需求，也给三星电子供货。

良率管理软件对比

资料来源：公开资料

——成品率提升软件技术开发服务：主要竞争对手为 PDF Solutions，根据公开披露的年报数据显示，2020年度PDF Solutions实现销售收入8,804.60万美元，其中Integrated Yield Ramp业务（良率提升）销售额为3,081.40万美元，Analytics Revenue为数据分析平台Exensio 、SaaS等相关许可证收入，2020年实现5723.2万美元。

自2012年至今PDF Solutions累计流片项目数量达到500+，经验相对领先，PDF solutions自2012年-2020年累积实现收入8.58亿美元，考虑公司数据分析等增值服务，平均每个流片项目给公司贡献约171万美元;

技术开发服务市场规模：根据SEMI提供的最新数据，8英寸晶圆厂的数量预计将从2020年的212个增加到2022年的222个。相比之下，12英寸晶圆厂的数量预计将从2020年的129个增加到2022年的149个。晶圆厂合计约371个，按照每个晶圆厂每年投入171万美元进行项目开发估算，全球市场规模约6亿美金。