先来简单看一下集成电路产业的整体流程
集成电路产业的产业流程图如下图所示:
设计公司属于上游;
MASK制作,晶圆的生产,芯片的制造 属于中游;
芯片的封装 以及 测试属于 下游;
更细节的产业流程图见下图所示:
在上面这张图中我想着重介绍一下
1. 晶圆制造
2. 芯片制造
下面开始正文:
晶圆制造环节制造之前我想先简单说明一下什么是晶圆;
晶圆的图片如下图所示:
晶圆(wafer)
晶圆是一个半导体的硅片,如上图所示,一般有八寸 十二寸 的大小,现在国内还是用八寸的比较多,并且逐渐向着12寸晶圆的方向发展。 在上面的图片中大家可以看到wafer上有若干的小方块,这些其实就是雕刻好的电路部分。一般一个晶圆上可以容纳成千上万的芯片。
晶圆的制作过程
在固体材料中,有一种特殊的晶体结构——单晶(Monocrystalline)。它具有原子一个接着一个紧密排列在一起的特性,可以形成一个平整的原子表层。由单晶形成晶圆主要有二个步骤,分别为纯化以及拉晶。
钝化+拉晶过程的示意图
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钝化
在氧化硅加碳,提炼出98精度以上的硅。
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拉晶
将获得的高纯度多晶硅融化,形成液态的硅,然后使用晶种(seed)和液体表面接触,一边旋转一边缓慢的向上拉起,最后形成原子整齐排列的单晶硅柱。
问题:为什么使用单晶的硅种?
答:因为硅种的原子结构是整齐有有序的,会让后面的硅按相同顺序排列起来。问题:为什么半导体制造要使用单晶硅,而不使用多晶硅? 答:因为单晶硅的原子排列更加有0序,相比于多晶硅稳定的多,有利于生产出高品质并且风险可控的芯片。晶圆钝化以及拉晶的过程如下图所示:
钝化+拉晶过程的示意图
晶圆在成功制作以后,进行精密的切片以后,就变成了晶圆,可以进行后续的流程从而制作成芯片。
知道晶圆是如何产生以后,我们再来看一下市场上晶圆的生产厂商有哪些呢?他们又占据了什么样的市场份额呢?如下图所示:
通过上面的饼状图我们可以看到日本/韩国/台湾 企业占据了大多数的市场的份额,我们国内的厂商还要加油。
关于晶圆制造的过程到此为止就差不多了,我会在后面的附录贴上产业中其他环节的市场情况。如果喜欢本篇文章欢迎点赞收藏分享,我会继续更新此类文章,谢谢!
下文为附录:
附录1(2018年全球十大IC设计公司)
附录2(2018年大陆十大IC设计公司)
附录3(2018年全球十大IC制造厂)
附录4(各个芯片制造厂突破工艺的时间节点)
附录5(2018年全球各个封装测试厂的排名以及市场份额)
附录6(2018年各个封装测试厂在国内的排名以及市场份额)