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半导体芯片产业链环节包括IC设计、晶圆制造及加工、封装及测试环节,拥有复杂的工序和工艺。

IC 芯片的生产过程,简单来说就是把设计好的电路图,转移到半导体(Semiconductor)做成的晶圆(Wafer)上,经过一连串的程序后,在晶圆表面上形成集成电路,再切割成一片一片的裸片 (Die),最后把这些裸片用外壳包起来保护好,形成最终的芯片。

一个 IC 芯片从无到有,大概就依序分为下面 3 个阶段,而这 3 个阶段,就是所谓半导体产业的上、中、下游。

半导体产业最上游是 IC(集成电路)设计公司与硅晶圆制造公司,IC 设计公司依照客户的需求设计出集成电路图,硅晶圆制造公司则以多晶硅为原料制造出硅晶圆。

中游的 IC 制造公司主要的任务,就是把 IC 设计公司设计好的电路图,移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上。完成后的晶圆再送往下游的 IC 封测厂封装与测试,就大功告成了!

整合来说

* 半导体产业链上游为 IP 设计及 IC 设计业

* 中游为 IC 制造、晶圆制造、相关生产制程检测设备、光罩、化学品等

* 下游为 IC 封装测试、相关生产制程检测设备、零组件(如基板、导线架)、IC模组、IC渠道等

中国台湾拥有全球最完整的半导体产业聚落及专业分工,IC设计公司在产品设计完成后,委由专业晶圆代工厂或IDM厂(整合型半导体厂,从IC设计、制造、封装、测试到最终销售都一手包办)制作成晶圆半成品,经由前段测试,再转给专业封装厂进行切割及封装,最后由专业测试厂进行后段测试,测试后之成品则经由销售管道售予系统厂商装配生产成为系统产品。

上游产业: IP 设计、IC 设计

IC 的中文叫“集成电路”,在电子学中是把电路(包括半导体装置、元件)小型化、并制造在半导体晶圆表面上。所以半导体只是制作 IC 的原料。

盖房子前总得先画出蓝图,在IC产品诞生之前总得先设计出 IC,没有设计图,拥有再强制造能力都没有用,所以IC设计这个设计师的角色就特别重要了。

所谓的IC设计就是将一片芯片的功能从逻辑设计到晶圆设计的整个过程。IC 设计属于 IC 生产流程的前段,包括逻辑设计、电路设计与布局等,设计好IC之后,再交给晶圆厂代工制造,知名的IC 设计厂商包括联发科、联咏、高通等。

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如果说 IC 设计是半导体业的设计师,那半导体业的军师就非IP设计莫属了。

就像设计所有产品一样,从零开始总是特别劳心劳力,所以在 IC 设计中,可以透过购买IP授权的方式来缩短产品的开发时间和降低成本;

IP 又叫作硅智财,是一种贩售电路设计架构相关智慧财产权授权的行业,简单来说,IP 就是 IC 设计的智慧财产权,采用IP可以更快、更好、更省的完成芯片设计。知名的IP设计厂商有 IP 大厂安谋(ARM)、晶心科、力旺和后起之秀的 M31 等。

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中游产业: IC 制造、晶圆制造

IC 设计完之后,要藉由IC制造,才能变成产品。 一个电子商品,需经过功能规划、IC 电路设计和电路制作。制造 IC芯片就像是用乐高盖房子一样,用堆迭的方式组合起来。

IC 设计完之后,要藉由IC制造,才能变成产品。 一个电子商品,需经过功能规划、IC 电路设计和电路制作。制造 IC芯片就像是用乐高盖房子一样,用堆迭的方式组合起来。

IC 制造的流程是将晶圆厂所做好的晶圆,以光罩印上电路基本的图样,再以氧化、扩散、CVD、蚀刻、离子植入等方法,把电路和电路上的元件,在晶圆上制作出来。

由于 IC 上的电路设计是层状结构,因此还要经过多次的光罩投入、图形制作、形成线路与元件等重复程序,才能制作出完整的集成电路。

对于 IC 制造厂而言,制程是技术,良率的好坏才是关键。一般能将良率维持在八成左右已经是非常困难的事情了,台积电与联电的制程良率可以达到95%以上,可见龙头晶圆代工的技术水平。

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下游产业: IC 封装测试、IC 模组

IC 完成后就要被送往 IC 封测厂,进行IC的封装与测试。

IC 封装是将加工完成的晶圆,经切割过后的晶粒,以塑胶、陶瓷或金属包覆,保护晶粒以免受污染且易于装配,并达成芯片与电子系统的电性连接与散热效果。

IC 测试则可分为两个阶段:

第一个阶段是进入封装之前的晶圆测试,主要测试电性;

第二个阶段则是IC成品测试,主要在测试 IC 功能、电性与散热是否正常,以确保品质。

中国台湾知名的封测厂有日月光、硅品和南茂等,虽然封测厂位于半导体产业的下游,但不代表它的技术很低阶,封测厂是一个很完整的系统,从制程、封装测试、材料选择、甚至负责一部分组装。

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