在智能手机、智能汽车、电脑、安防、物联网等市场需求的带动下，CMOS图像传感器（CIS）无疑是最具成长潜力的芯片产品之一。
与其它芯片一样，CMOS图像传感器在晶圆制造完成后也需要进行晶圆测试。不过，测试机台并不能直接对待测晶圆进行量测，而是透过探针卡中的探针与晶圆上的焊垫或凸块接触后，将电性信号传送到测试机台分析其功能与特性，并判别芯粒的好坏，同时将不良品及时剔除，以减少后期封装时的成本浪费。
长期以来，国内探针卡主要向美、日、韩等国家进口，作为测试环节中不可或缺的核心零部件，发展国产探针卡产品势在必行。在此背景下，业内高端半导体测试接口综合解决方案领先企业——泽丰半导体（ZENFOCUS）率先开启了CIS MEMS探针卡的国产化进程。
加速突围，国产CMOS图像传感器行业崛起正当时
得益于多摄手机的广泛普及和安防监控、智能车载摄像头和机器视觉的快速发展，CMOS图像传感器芯片的整体出货量及销售额随之不断扩大。根据IC Insights预测，2024年CMOS图像传感器芯片出货量将达109亿颗，销售额将达261亿美元。
当前CMOS图像传感器芯片市场仍被日、韩厂商主导。根据Yole统计的数据显示，索尼在全球的市占率高达42%，三星则占19%，二者合计市占率超过六成。
反观国内企业，虽然豪威科技、格科微、思特威三家企业的市场份额已经进入全球前十，但合计市占率不超20%，整体国产替代空间巨大。
在市场需求快速成长和国产替代的趋势下，豪威科技、格科微、思特威等国产CMOS图像传感器芯片厂商正在加速向高端市场突围，与之配套的CMOS图像传感器芯片测试需求逐步打开。若有本土测试方案商能抓住此契机，积极开发出行业领先的CMOS图像传感器探针卡及测试技术，必能在高端半导体封测行业中占据一席之地。
直击痛点，打造自主可控MEMS探针卡
机遇与挑战并存，尽管高端CMOS图像传感器芯片测试前景广阔，但对探针卡的要求较高。据了解，探针卡按照结构可以分为垂直式探针卡、悬臂式探针卡和MEMS探针卡，凭借自身技术优势，MEMS探针卡逐渐占据了绝大多数市场份额。不过，由于MEMS探针卡和上游探针材料技术壁垒较高，导致市场主要被美、日、韩等海外企业垄断。
泽丰半导体对集微网表示：“目前，国内市场上的CMOS图像传感器晶圆测试仍以低端CPC（悬臂式探针卡）为主，但CPC探针卡无法满足高速率、低成本及高低温测试需求，存在测试速率低（100-200M）、同测数极限仅16颗、维修周期长且成本高、高低温下针位偏移大等问题。”
显然，CPC探针卡将逐步被市场淘汰，泽丰半导体进一步称：“CIS MEMS探针卡不但能够实现更高的测试速率、更高的同测数、更短的维修时间和成本，还可以在高低温状态下实现更稳定的晶圆测试。”也就是说，使用高端MEMS探针卡就能完美解决上述问题。
CMOS图像传感器晶圆探针卡
3D MEMS探针
为此，深耕测试接口领域多年的泽丰半导体启动了对高端CIS MEMS探针卡的研发。在研发中，泽丰半导体顺利突破了五大核心技术难题，构建了自身在技术、品质、产能、交期、成本等方面的多重竞争优势。
1. 3D MEMS探针研制，解决CMOS图像传感器测试时焦距、压力及探针滑行大的问题；
2. 陶瓷基板精密加工，陶瓷打孔解决测试镜头及通光的问题；
3. 导电胶的研制，解决陶瓷基板和PCB之间的有效互连；
4. 提升测试速率，解决陶瓷基板高损耗的问题，将信号测试速率提升至4.5Gbps以上；
5. 提升温度稳定性，扩大支持高低温的范围，覆盖-40℃至125℃。
事实上，由于上游原材料、工艺、设备等领域都存在瓶颈，国内厂商在半导体测试探针的自主化生产方面迟迟未能突破，只能依赖进口。而关键物料及生产工序无法做到自主可控，导致多数国内探针卡厂商只能进行简单维护，对探针卡的维修却需要寄望国外供应商处理，使得探针卡维护时间久成本高，核心竞争力自然不强。
为解决客户供应链风险，打造出自主可控的CIS MEMS探针卡，泽丰半导体从上游原材料入手，拥有从材料、工艺到集成方案的全流程能力，实现了测试接口的全流程闭环。
泽丰半导体表示：“当前公司探针均已实现国产化，通过产学研相结合的方式实现了探针材料的大批量生产，不受制于美日韩等供应商。”泽丰半导体在实现了探针的自主化生产后，新款探针从设计到生产一般仅需要2周时间，不但显著提升了公司产品设计的灵活性，使得公司生产成本大幅降低，还可以依据客户的产品特点研制出特殊指标要求的探针，实现MEMS探针的客制化，例如高速测试、高频测试和高功率测试等。
探针卡MLC（陶瓷基板）
此外，由于泽丰半导体可自产MEMS探针、陶瓷基板、导电胶和PCB，实现了对关键物料的自主可控，显著降低了整体MEMS探针卡的生产成本，使得客户可以花费CPC探针卡的价格享受高端MEMS探针卡的体验。
目前，泽丰半导体一张16 DUT的针卡从设计到交付在6周时间内就可以完成，复投订单交付一般不超过1个月。经过长时间的技术攻关，泽丰半导体逐渐打破进口垄断，让自主可控、快速交付不再是一句空话，而成为公司的核心竞争力。
面向未来，持续完善产品布局
当前，在中美贸易战的背景下，先进封装已经成为我国先进制程和高端SoC芯片发展的关键。先进封装的突破将弥补先进制程不足的劣势，也有望成为半导体市场角逐的下一战场。
据悉，先进封装时代的到来，芯片逐渐从2D平面封装技术朝向能将不同尺寸、不同制程工艺、不同材料的芯片集成整合2.5D、3D封装技术发展，这也将对探针卡与封测行业带来高管脚数与细间距应用的挑战。
为此，泽丰半导体推出了支持超小Pitch的大尺寸探针卡，可以对μBump等封装接口芯片进行晶圆测试，也可以支持大尺寸的晶圆上系统集成电路进行电性检测。
同时，泽丰半导体还研发了具备先进封装功能实现能力的陶瓷基板，可以取代硅基板和封装基板，通过利用类似于RDL工艺的精密线路层可实现5μm的线宽线距，足以应对当前的先进封装应用。
存储探针卡
随着ChatGPT的火热，算力成为国家竞争力的代名词。泽丰半导体也顺应发展进行了超前部署和规划，当前公司探针卡产品主要是瞄准了三个方向：
1. 大算力芯片，大算力芯片就像人的大脑，属于计算单元，具备强大的数据处理能力；
2. 存储，强大的计算能力不是完全依赖于算力芯片，高带宽存储同样制约了大数据的分析处理能力；
3. 感知，CMOS图像传感器属于典型的数据采集模块，通过获取环境的大量图片，完成对认知模块的采样和学习。
展望未来，泽丰半导体指出，国产高端CMOS图像传感器芯片正在逐渐崛起，国产厂商与日韩厂商的技术差距将越来越小，这是历史发展的必然结果。公司已做好应对高端CMOS图像传感器晶圆测试的准备，打造出自主可控、快速交付的高端MEMS探针卡产品，也期待为更多国内外客户提供一站式半导体测试接口综合解决方案。
延伸阅读：
《传感器技术及市场-2024版》
《新兴图像传感器技术及市场-2024版》
