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芯片设计、制造的真实产业链全景!

励志人生网 2019-03-19 19:43 创业新闻 161次

芯片设计、制造的真实产业链全景!

芯片设计制造,是一个非常复杂的产业链,链路长,而且各个环节紧密相扣,缺一环,都会失败。

首先芯片制造是从硅提纯,从多晶硅到单晶硅,多晶硅的纯度是98%,这个是不合适做芯片的;而单晶硅的纯度是9个9,那么就是小数点后有9个9!!可以简单做个对比,通常黄金的千足金,只有3个9,万足金也只有4个9…达到9个9,可想而知,需要多么纯!这部分全球供应商主要有5家,日商信越半导体(市占率27%)、胜高科技(市占率26%),台湾环球晶圆(市占率17%)、德国Silitronic(市占率13%)、南韩LG(市占率9%).

得到了单晶硅棒后,硅棒需要切断,粗研磨,腐蚀,研磨。研磨部分,前工程部分叫CMP,主要是美国和日本企业能做;国内的是43所,天津的华清海科,另外江丰也在研发中。而这部分研磨需要的化学剂,国内目前知道的是安集微电子可以提供部分,铜研磨方面是比较OK。研磨剂分Poly、Oxide、Nitride,Slurry等,日本企业诸如Fujimi在这些领域,拥有极强的技术能力。同时在CMP工艺中,特殊气体,也是非常关键的一环,目前一部分已经可以实现国产供货,如NF3,SF6,WF6,CF4,SiH4等等。目前这部分最难的是DUV光刻胶,国内也有企业开始进行研发了。这里面不得不提ISMI和SEMATECH,这两个组织规定了晶圆和气体的规范,除非得到了这两个组织的认可,否则产品基本不可能走出国门。而这两个组织起源是美国的SIA,后来日本成长起来加入进去,拆分成了ISMI和SEMATECH。美国十大国家实验室专攻半导体标准的Albany就是由ISMI托管,其地位与美国烟草协会,枪支协会齐平,Albany的先进十二寸与十八寸计划就投资破160亿美元员工2700人..

接下来,我们要讲提供设备给半导体foundry厂的厂家。如果没有这些设备,foundry厂拿到晶圆,也是没有办法加工成芯片的。全球前十大半导体设备生产商中,有美国企业4家,日本企业5家,荷兰企业1家。里面难寻中国厂商的踪影。分别是美国的应用材料,荷兰的ASML,日本的Tokyo Electron,美国的LAM Research,日本的DNS,日本的爱德万测试,美国的Teradyne,日本的日立高科技,日本的尼康。这些设备,有的还得采用一个很关键的部件,真空传送腔,据说目前只有美国和日本两家公司能做。真空腔必须5061+钛64合金,无裂缝一次性高压环境下锻造成。这部分国产的锻造能力,还不能满足真空腔的设计要求。而且现在真空传送腔是美国管制品,属于战略关键物资!

至此大家已经大致明白了,在正式开始晶圆生产之前,有多少技术和设备需要准备好。目前芯片产业,有两种模式,一种是IDM,一种是fabless。IDM如英特尔、三星、美光、TI、恩智浦、东芝、英飞凌、ST等,它们是集芯片设计、制造、封装和测试等多个产业链环节于一身的企业。Fabless如高通、博通、联发科、展讯、AMD等等,它们没有芯片加工厂,自己设计开发和推广销售芯片,与生产相关的业务外包给专业生产制造厂商,那就是晶圆代工厂(Foundry),如台积电、格罗方德、中芯国际、台联电,华虹宏力等. 台积电,三星,英特尔目前工艺已达7nm量产水平,处于第一阵营;而台积电和三星正进入更先进的5nm工艺研发。中芯国际28nm工艺实现量产,台联电28nm工艺也规模量产,14nm是否量产,要看其公司决心;格罗方德14nm FinFET量产了,10nm初步量产,7nm在研发;FD-SOI 22nm接近量产,12nm在研发;华虹宏力是8英寸,到0.11um,flash 90nm;华虹无锡工厂两个12寸Fab,主要做40-90nm成熟工艺;此外28nm在研发中,进展顺利。 这儿读者要注意Mos, FinFET的工艺上,是有很大区别的,同样22nm,难度是非常不一样的。

全球12英寸晶圆产能的主要贡献者是DRAM与NAND快闪记忆体制造商,以三星(Samsung)排名第一,其他排名前十大的业者包括美光( Micron)、SK海力士(Hynix)、东芝(Toshiba)/WD (收购SanDisk);此外还有几家纯晶圆代工厂商台积电(TSMC)、GlobalFoundries、联电(UMC)、力晶(Powerchip)与中芯国际(SMIC),以及英特尔(Intel)。根据晶圆的大小,大致的产品可以分类如下:12英寸主要是集中在FPGA,DSP,逻辑器件,存储产品,部分模拟产品,射频产品;8英寸的基本上产品都是可以做的,如CIS,MCU,射频,高压产品,电源管理等;6寸主要是模拟产品,power和MEMS等。严格的讲,分类是要工艺节点来分,而不是按晶圆大小来分。

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