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。
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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