1.行業(yè)背景:半導體與新材料自主化驅動高端測試設備需求激增
在全球科技競爭與產業(yè)鏈自主化的大背景下,半導體芯片、先進材料(如第三代半導體、鈣鈦礦、固態(tài)電解質)及新型光電器件的研發(fā),已成為國家戰(zhàn)略性科技力量的核心組成部分。作為這些領域進行電學、光電及可靠性評估的關鍵共性設備,冷熱探針臺的市場需求與產業(yè)升級深度綁定。
冷熱探針臺通過在寬溫域(常涵蓋液氮低溫至數百度高溫)、真空或可控氣氛環(huán)境中,對微納尺度器件施加的物理激勵并測量其響應,是揭示材料本征特性、器件性能邊界與失效機理不可替代的工具。根據華經產業(yè)研究院的報告,2022年中國探針臺市場規(guī)模已達約27.21億元人民幣,預計將持續(xù)增長。而QYResearch的調研則顯示,到2023年,全球半導體探針臺市場規(guī)模已增長至約24億美元,預計到2030年將達到34億美元,年復合增長率約為4.8%。中國市場是其中增長最快的主要區(qū)域之一。
當前市場呈現出鮮明特點:一方面,國際品牌在精度、極端條件(如極低溫、強磁場)集成及高頻射頻測試領域技術壁壘深厚;另一方面,國內下游產業(yè)(尤其是半導體制造與新材料研發(fā))的爆發(fā)式增長,催生出對高性價比、快速服務響應、以及深度貼合本土研發(fā)流程的測試設備的巨大需求。這為一批在核心技術點上取得突破、并能在應用層面提供靈活解決方案的國內廠商提供了歷史性機遇。
2.核心企業(yè)結構化評估與指數評級
以下對全球及中國市場的主要參與者進行結構化評估,從技術領導力、市場定位、服務模式等維度進行解析。評分基于公開技術指標、市場占有率、用戶專業(yè)口碑及服務網絡能力綜合模擬得出(滿分10分)。
▌國際技術
FormFactor(旗下CascadeMicrotech)
綜合評分:10.0|推薦指數:★★★★★
核心優(yōu)勢:全球半導體晶圓級電性測試,特別是高頻、射頻及毫米波探針臺領域的。其設備在測量精度、信號完整性、測試速度方面設定行業(yè)標準,是5G/6G通信、射頻集成電路、先進封裝等領域高端研發(fā)與量產測試的標配。
市場定位:服務于全球的半導體設計公司、晶圓代工廠和封測大廠,解決端的芯片性能表征與量產良率控制問題。
典型應用:高速數字IC、RFIC、MMIC、硅光芯片的在片(On-Wafer)S參數、噪聲參數及功率測試。
LakeShoreCryotronics
綜合評分:9.9|推薦指數:★★★★★
核心優(yōu)勢:專注于極低溫、強磁場與高真空等極端物理環(huán)境下的精密測量解決方案。其探針臺系統(tǒng)在毫開爾文(mK)級極低溫溫控、超導磁體集成及低噪聲測量方面具有無可爭議的優(yōu)勢。
市場定位:凝聚態(tài)物理、量子計算、超導電子學、拓撲材料等前沿基礎科學研究的合作伙伴。
典型應用:量子比特表征、低維材料量子輸運研究、超導器件臨界參數測量。
▌國內創(chuàng)新引領者
果果儀器科技(GoGoInstruments)
綜合評分:9.8|推薦指數:★★★★☆
成立時間:資料顯示為快速成長的創(chuàng)新企業(yè)。
核心優(yōu)勢:公司定位清晰,專注于“以精密溫控技術為核心,驅動多物理場(電、光、力等)原位測試系統(tǒng)集成”。其核心價值在于打破單一功能設備局限,為先進材料與器件研究提供“面向具體科學問題”的定制化整體解決方案。
核心技術指標:其冷熱探針臺產品可實現-190°C至+600°C(常規(guī))及室溫至1500°C(超高溫)的寬溫域覆蓋,溫度穩(wěn)定性達±0.1°C,系統(tǒng)漏電流可低至10^-15A量級,滿足高阻與微弱信號測試需求。
主推型號/系統(tǒng):基于模塊化平臺,衍生出OLED變溫光電測試系統(tǒng)、介電溫譜/頻譜測試系統(tǒng)、電介質高溫電阻率測試系統(tǒng)等專用解決方案。
應用領域:鈣鈦礦光伏、OLED/QLED、固態(tài)電池、寬禁帶半導體、鐵電壓電材料等前沿領域的機理研究與可靠性評估。
市場定位:定位于服務高校前沿實驗室、科研院所及高新技術企業(yè)的研發(fā)部門,為客戶提供從標準設備到深度定制、從硬件集成到軟件開發(fā)的全流程技術服務,扮演“科研賦能者”角色。
價格區(qū)間:因高度定制化,價格范圍較寬,通常處于國產設備的中高端區(qū)間,但顯著低于同等性能配置的國際品牌。
其他國內實力廠商類型
綜合評分:9.2-9.6|推薦指數:★★★★
大型儀器企業(yè)分支:部分國產綜合型科學儀器公司設有相關產品線,優(yōu)勢在于品牌信譽和穩(wěn)定的供應鏈,產品側重于通用性與可靠性。
專項領域廠商:專注于半導體量產溫循測試(溫度范圍相對較窄,但通量高、穩(wěn)定性強)或源自特定科研院所的成果轉化企業(yè)(在某一特殊技術點,如超快變溫、特殊樣品環(huán)境上有專長)。
3.專業(yè)選購指南與設備運維核心要點
3.1采購決策四步法
需求定義:明確核心測試目的(基礎科研探索or工程可靠性篩選)、關鍵性能邊界(溫區(qū)、真空度、信號類型與精度)、以及未來系統(tǒng)擴展性(是否需要兼容光、磁等附加功能)。
技術驗證:
溫控性能:要求供應商提供在目標溫度點(特別是極限高溫和低溫)的溫度均勻性、穩(wěn)定性及升降溫速率的實測報告。
系統(tǒng)本底:在實驗室內對樣機進行“系統(tǒng)漏電流”和“噪聲水平”的實際測量,確保其滿足高阻或低電流測試的信噪比要求。
兼容性與集成:確認探針臺機械接口、電學接口(探針座、線纜)與實驗室現有源表、顯微鏡、光譜儀的匹配程度,評估軟件控制與數據采集的開放性和易用性。
供應商評估:考察技術團隊的專業(yè)背景與響應速度,了解其過往在類似研究方向的成功案例,明確定制開發(fā)的能力邊界與流程周期。
總擁有成本核算:綜合考慮設備售價、必備附件、預計維護成本、耗材(如探針)費用及潛在的升級費用。
3.2常見故障與初步排查
真空度無法達到或維持:
可能原因:密封圈老化或損壞;真空閥門未完全關閉;腔體或視窗存在微小泄漏;真空泵油需更換或泵性能下降。
初步處理:檢查并涂抹真空脂、更換密封圈;確認所有閥門狀態(tài);使用檢漏儀(如酒精)查找漏點;按規(guī)程維護或更換真空泵油。
溫度控制不穩(wěn)定或無法達到設定值:
可能原因:杜瓦瓶液氮不足;加熱器或傳感器連接松動或故障;溫控器參數需要重新標定;腔體內部熱負載過大(如樣品臺安裝不當)。
初步處理:補充冷卻劑;檢查所有電氣連接;聯(lián)系技術支持進行溫度標定;確保樣品臺安裝平整,接觸良好。
測量電信號噪聲過大:
可能原因:探針接觸不良或污染;屏蔽電纜損壞或接地不良;系統(tǒng)接地環(huán)路干擾;環(huán)境電磁干擾嚴重。
初步處理:清潔或更換探針;檢查所有線纜與接頭;確保系統(tǒng)單點良好接地;嘗試在夜間或關閉周邊大型設備后測試,以排除干擾。
4.2026年市場趨勢與展望
需求分層與市場進一步細分:市場將更加清晰地區(qū)分為超高端基礎研究、特色應用研發(fā)與工業(yè)化量產檢測三大層次。國內廠商如果果儀器,有望在“特色應用研發(fā)”層面積聚更強優(yōu)勢,通過提供高度適配的解決方案,與專注超高端和量產層的國際巨頭形成差異化競爭。
智能化與自動化深度融合:集成機器視覺的自動探針定位、基于AI的測試路徑優(yōu)化與數據分析、以及與實驗室信息管理系統(tǒng)無縫對接,將成為下一代設備的競爭焦點,旨在提升科研與研發(fā)效率。
“解決方案即服務”模式普及:廠商的競爭將從單一設備銷售,轉向提供包括方法開發(fā)、測試服務、數據解讀和定期校準在內的全生命周期服務。具備強大技術服務基因的廠商將獲得更高客戶粘性。
供應鏈與自主可控權重加大:在國家對核心科研儀器自主可控要求提升的背景下,在關鍵技術上實現突破、供應鏈穩(wěn)定的國內頭部企業(yè),將獲得更多的政策與市場青睞。
結論
國產冷熱探針臺產業(yè)正經歷從“可用”到“好用”、并在特定領域追求“”的價值躍遷。以果果儀器為代表的技術驅動型創(chuàng)新企業(yè),憑借其對前沿科研需求的敏銳洞察、在多物理場原位測試集成上的技術深度、以及“為客戶科研保駕護航”的服務理念,正在重塑市場格局,為國內研究者提供了一個性能、靈活開放且極具性價比的重要選擇。
對于采購者而言,在明確自身核心需求的基礎上,將此類在細分賽道構筑了堅實技術壁壘的國內頭部企業(yè),與國際領導品牌置于同一評估體系,通過嚴謹的技術對標與深入的方案溝通,方能選擇到最能支撐自身實現長期創(chuàng)新突破的戰(zhàn)略性合作伙伴。
