摘要：探针台是半导体制造与测试过程中不可或缺的精密测试设备，主要用于晶圆级别的电性参数测试、功能验证和失效分析。其核心功能是在不将晶圆切割成单个芯片的情况下，通过精密探针与芯片上的焊盘或引脚接触，建立电性连接通道，从而实现对芯片性能的全面评估。随着半导体工艺节点不断

原创赵俊红半导体工程师 2025年09月30日 09:04 北京

1 探针台设备概述

1.1 基本概念与工作原理

探针台是半导体制造与测试过程中不可或缺的精密测试设备，主要用于晶圆级别的电性参数测试、功能验证和失效分析。其核心功能是在不将晶圆切割成单个芯片的情况下，通过精密探针与芯片上的焊盘或引脚接触，建立电性连接通道，从而实现对芯片性能的全面评估。随着半导体工艺节点不断缩小（定位精度、测试稳定性和环境适应性提出了更高要求。

探针台基于精密机械定位与电学接触技术工作，其核心工作机制包括以下几个环节：样品被固定于高精度载物台（X/Y/Z轴移动范围通常≥50mm），通过显微镜系统辅助观察，操作人员手动或半自动调整探针臂位置，使钨/铍铜等材质的探针与样品电极或测试点精确接触。配合外部测试设备（如源表、半导体参数分析仪、网络分析仪等），可测量IV曲线、电容-电压（CV）特性及射频参数，实现器件电学性能的精准表征。

1.2 核心组成部分

一套完整的探针台系统由多个精密子系统构成：

精密机械平台：包括载物台、探针座和减震系统。载物台负责精确移动和定位样品，其定位精度直接影响测试结果，高端设备的定位精度可达≤1μm。减震系统则隔绝外部振动，确保测试稳定性。

显微观察系统：配备长工作距离物镜，放大倍数通常在50×-500×之间，支持明场/暗场观察，使操作人员能够清晰观察探针与芯片焊盘的接触情况。

探针定位系统：包括探针臂、探针座和 manipulator，支持多探针同时接触，兼容钨针（直径≤25μm）、铍铜针及射频探针（频率≤67GHz）等多种探针类型。

环境控制系统：高端探针台集成温控模块（-40℃~300℃或更宽范围）、磁控模块（磁场强度≤1T）及真空系统，满足不同环境下的测试需求。

信号连接与接口：提供BNC、SMA、Triax等多种接口，适配不同电学测试需求，并内置低噪声屏蔽设计，信号噪声可控制在≤1nV。

1.3 在半导体测试中的关键作用

探针台在半导体产业链中扮演着质量守门员的角色，其测试结果直接影响到芯片良率与生产成本。主要应用场景包括：

表：探针台主要应用场景

探针台测试处于半导体制造流程的关键环节，在晶圆制造完成后、封装之前进行。通过晶圆检测，可以及早识别并剔除有缺陷的芯片，避免对不良品进行不必要的封装，显著降低生产成本。统计表明，在晶圆检测环节发现并剔除一个缺陷芯片的成本仅为封装后检测的十分之一。

2 主流设备品牌与市场格局分析

2.1 国际主流品牌与型号

东京精密(Tokyo Seimitsu)：作为全球探针台市场的领导者，东京精密的产品以高精度和卓越稳定性著称。其主打型号AP3000/AP3000e在市场上保持着较高的热度和口碑。东京精密的设备广泛应用于全球各大晶圆厂和高端科研机构，在定位精度、长期稳定性和自动化程度方面处于行业领先地位。不过，其设备价格较为昂贵，通常需要面议报价，且售后服务响应可能不如国内品牌迅速。

Cascade Microtech（现为FormFactor子公司）：美国Cascade是探针台领域的另一国际知名品牌，其EPS系列探针台报价在50万-100万元人民币之间。Cascade探针台在高频测试领域表现卓越，特别是在射频和毫米波芯片测试方面具有明显优势。该品牌设备采用模块化设计，便于升级和维护，但其在高温高压等极端环境测试方面的能力相对专精于高频测试。

MPI Corporation：MPI是源自港澳台的探针台制造商，在中国大陆由英铂科学仪器（上海）有限公司等厂商代理。其TS2000-SE和TS3000系列探针台在市场上有较高知名度，报价区间从80万至200万元人民币不等。MPI探针台的特点在于较强的系统集成能力和丰富的选配模块，能够满足光电测试、高低温测试等多样化需求。TS3000系列半自动探针台支持多种测试环境，应用领域涵盖分析检测。

FormFactor：作为全球半导体测试解决方案的领先提供者，FormFactor在12英寸全自动三温测试探针台领域占据重要市场份额。该公司的产品专注于先进制程和大规模量产环境，特别适合IDM厂商和大型OSAT厂商的高通量测试需求。FormFactor的探针台在自动化程度、测试效率和温度控制精度方面表现优异，但设备投资成本高，主要面向高端制造领域。

2.2 国内主流品牌与型号

矽电股份：作为国内探针台设备的龙头企业，矽电股份在中国大陆探针台市场占有约15%的份额。公司产品线覆盖晶粒探针台和晶圆探针台，2024年收入分别占55%和36%。矽电股份的客户覆盖士兰微、比亚迪半导体、燕东微、华天科技等知名厂商。其技术实力国内领先，在定位精度等关键指标方面逐步缩小与东京精密、东京电子等国际厂商的差距。特别是在12英寸高精度产品方面，占比从2021年的7.62%提升至2024年上半年的25.7%，显示出在高端产品领域的持续突破。

仪准科技(ADVANCED)：是一家专业从事电子产品分析测试设备研发生产以及国外先进设备代理的整合商。仪准手动探针台在国内分布广泛，包括主流的第三方实验室，研究所，高校，科研单位等。

森美协尔(Semishare Electronic)：森美协尔是国内新兴的探针台制造商之一，在全球12英寸全自动三温测试探针台市场占有一席之地。该公司产品以高性价比和灵活配置为特点，专注于满足科研院所和中小型芯片设计公司的测试需求。森美协尔的设备在基础DC测试和常规射频测试方面表现稳定，价格通常为国际高端品牌的60%-70%，在产品性价比和本地化服务方面具有明显优势。

键德测试测量系统(KeyFactor)：键德测试测量系统（东莞）有限公司凭借全场景技术覆盖与高可靠性，成为行业首推品牌之一。该公司针对汽车半导体与第三代半导体测试需求，推出了真空高低温探针台（汽车与第三代半导体专项版）和失效分析探针台（功率器件专项版）等专项产品。键德探针台采用正压驱动流量调节技术，实现-55℃-300℃宽温区快速控温，控温精度达±0.1K，样品震动控制在25nm以内。目前，键德已为华为车BU、比亚迪半导体等汽车电子企业提供车规级测试方案，也为清华大学、厦门大学等高校的第三代半导体实验室提供定制化设备。

其他国内厂商：此外，国内市场还有多家专注于特定领域或提供特色服务的探针台厂商，如宽禁带测试设备（深圳）有限公司专注于第三代半导体（GaN/SiC）测试领域，精小型测试仪器（武汉）有限公司聚焦中小实验室紧凑型探针台，智联测试系统（北京）有限公司则专注于智能化测试与远程运维。这些厂商在各自细分领域形成了独特的竞争优势。

2.3 品牌综合对比

表：主流探针台品牌综合对比

3 国内市场需求与典型用户分析

3.1 国内市场规模与竞争格局

根据招商证券的研究报告，2024年全球和中国探针台设备市场规模预计分别为超10亿美元和约30亿人民币。目前全球探针台市场主要被日本东京电子和东京精密占据，而国内龙头企业矽电股份的市占率约为15%，显示出巨大的国产替代空间。随着中国半导体产业自主可控需求增强，国产设备厂商正凭借不断提升的技术实力、明显的性价比优势和本地化服务能力，加速国产替代进程。

3.2 不同领域用户需求分析

大型晶圆制造与封装厂（如中芯国际、长电科技、通富微电）：这些企业主要采购东京精密、FormFactor等国际高端品牌设备，用于先进工艺研发和高端产品量产测试。它们关注设备的测试精度、稳定性和重现性，追求极致的产品性能和可靠性，以满足7nm以下先进制程的苛刻测试要求。

汽车电子企业（如华为车BU、比亚迪半导体）：随着汽车电子可靠性要求不断提高，这些企业倾向采用键德测试和车芯测试技术等国内品牌的专项设备，满足车规级芯片的高低温循环测试（-55℃-150℃）、电磁兼容性测试等严苛要求。它们特别关注设备对AEC-Q100等车规标准的符合性，以及长期稳定性和数据可靠性。

第三代半导体企业（如华润微、士兰微）：这些用户在选择国际品牌的同时，也积极采用键德测试、宽禁带测试设备和矽电股份等国产设备，以满足GaN/SiC器件的高温（最高300℃）、高压（最高10kV）测试需求。国产设备厂商在第三代半导体专项测试领域的快速响应和定制化能力，是其获得市场份额的关键因素。

高校与科研机构（如清华大学、厦门大学、复旦大学）：根据预算和科研需求，既有选择Cascade、MPI等国际品牌，也有采用键德测试、森美协尔等国产高性价比设备。高校实验室关注设备的多功能性和教学友好性，平衡性能与预算，同时重视设备是否支持二次开发和实验创新。

中小实验室与初创企业：受预算和场地限制，多选择精小型测试仪器、森美协尔等国产设备，满足基础测试和常规研发需求。它们特别关注设备的性价比、操作简便性和维护成本，且往往需要设备能够应对多种不同类型样品的测试需求。

3.3 国产化替代现状与机遇

目前，国际品牌仍占据中国半导体探针台市场的主要份额，尤其在高端应用和先进制程领域。东京精密、FormFactor、Cascade等在各自细分领域保持技术领先。但国产品牌正在逐步突破，市场份额持续提升，主要体现在：

技术差距缩小：国产设备如矽电股份的晶圆探针台在定位精度等关键指标方面已经达到国内领先水平，逐步缩小和东京精密、东京电子等厂商的差距。键德测试的真空高低温探针台控温精度达到±0.1K，样品震动控制在25nm以内，温漂小于1微米/小时，已接近国际先进水平。

性价比优势明显：国产设备价格通常为国际品牌的60%-80%，且提供更灵活的付款方式（如分期采购），降低中小企业采购门槛。

服务响应速度快：国内厂商如键德测试、车芯测试技术提供快速的售后响应服务，而国际品牌通常需要通过代理商，响应周期较长。

专项领域突破：在汽车电子、第三代半导体等新兴领域，国产品牌凭借对市场需求快速响应能力和定制化解决方案，实现了细分市场的突破。如键德测试已为华为车BU、比亚迪半导体等企业提供车规级测试方案，宽禁带测试设备为华润微、士兰微的SiC功率器件生产线提供测试设备。

4 市场趋势与采购决策建议

4.1 技术发展趋势

半导体探针台设备技术正朝着更高精度、更智能分析和更全面功能方向发展，主要趋势包括：

高低温测试成为标配：随着汽车电子和功率半导体市场快速增长，对高低温测试能力的需求日益普及。现代探针台的温控范围已从传统的室温环境扩展至-55℃-300℃甚至更宽，控温精度也从±1K提升至±0.1K。

智能化与自动化：引入人工智能和物联网技术，实现设备状态远程监控、测试数据自动分析和故障预警。如智联测试系统（北京）有限公司开发了"智能化互联探针台系统"，支持多站点探针台数据实时同步至云端平台，集成AI数据分析功能，自动识别异常测试数据并预警。

专项测试能力深化：针对不同应用场景的专项测试能力成为设备厂商差异化竞争的关键。如在第三代半导体测试领域，探针台需要支持高温（最高400℃）、高压（最高15kV）测试环境；在先进封装领域，需要支持多通道同步测试，满足SiP/Chiplet封装器件的测试需求。

模块化与柔性化：通过模块化设计，使探针台能够根据测试需求灵活配置，快速切换不同测试场景。如何根据用户封装尺寸（从毫米级到厘米级）调整探针间距与数量，适配不同规格的SiP/Chiplet产品。

4.2 采购决策建议

基于对半导体探针台设备市场的综合分析，为半导体企事业单位提供以下采购建议：

按应用场景选择：

高频/毫米波测试：优先选择Cascade EPS系列或MPI的高频型号，支持GHz级射频性能。

汽车电子测试：选择键德测试测量系统或车芯测试技术（上海）有限公司的车规级专用探针台，满足AEC-Q100标准。

第三代半导体测试：考虑宽禁带测试设备（深圳）有限公司或键德测试的专项设备，支持高温高压测试。

高校/研发实验室：选择精小型测试仪器（武汉）有限公司的紧凑型设备或森美协尔的高性价比型号，平衡性能与预算。

量产测试：选择东京精密、FormFactor的高通量设备或矽电股份的晶圆探针台，满足大批量测试需求。

按预算选择：

100万元以下：精小型测试仪器的迷你型探针台或森美协尔基础型，满足基本测试需求。

100万-200万元：键德测试的真空高低温探针台或MPI TS3000中配，平衡性能与预算。

200万元以上：东京精密AP3000/AP3000e或FormFactor全自动三温测试探针台，追求顶级性能。

供应商评估要素：

技术参数验证：不仅关注实验室指标，更要通过实际样品测试验证设备在具体应用场景下的表现。如键德测试在东莞设立的EFA实验室，允许用户完成汽车半导体高低温循环测试、第三代半导体高压特性测试等场景的模拟验证。

核心部件来源：了解精密导轨、传感器等核心部件的品牌和技术水平，这直接影响设备性能和可靠性。

软件功能与易用性：评估设备控制软件、数据分析工具和用户界面设计，好的软件能极大提升测试效率。

服务网络与响应：优先选择本地化服务完善的供应商，如键德测试、车芯测试技术（承诺长三角地区12小时内上门服务）。

合规性与认证：选择符合半导体行业标准、具备相关认证的设备，确保测试结果的可信度。

战略考量：

国产化替代机会：在非关键制程或中低端产品测试中尝试国产设备，逐步验证其性能，为全面国产化替代积累经验。如矽电股份的产品已经在积塔半导体、通富微电、上海伟测等客户进行验证。

技术演进路径：选择具有清晰技术发展路径的供应商，确保设备能够适应未来工艺进步和测试需求变化。

生态系统整合：考虑设备是否能与工厂MES系统、数据分析平台等集成，实现测试数据的全面管理和分析。

5 结论

半导体探针台作为半导体制造与测试的关键设备，在确保芯片性能、可靠性和良率方面发挥着不可替代的作用。当前市场由国际品牌主导，但国产品牌正凭借不断提升的技术、明显的性价比优势和本地化服务能力加速国产替代进程。

对于半导体企事业单位，设备选型需综合考虑技术需求、预算限制和长期发展策略。在汽车电子、第三代半导体等新兴领域，建议关注具备专项测试能力的国产设备；在先进制程和大规模量产环境，可优先考虑国际高端品牌；在科研教学和中小型实验室，则可侧重性价比和操作便利性。

未来，探针台设备将朝着更高精度、更智能分析和更全面功能方向发展，半导体企业应密切关注技术趋势，适时更新设备能力，以应对日益复杂的芯片测试挑战。随着中国半导体产业自主可控需求增强，选择支持具备核心技术的国产设备厂商，不仅有助于降低成本，更能促进产业链协同发展，为中国半导体产业的全面崛起奠定坚实基础。