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新人礼包 | 3分钟看懂半导体全产业链

芯师爷 2022-07-03
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来自一个芯片的开场白(视频来源:知IN-英特尔)


1947年晶体管在美国贝尔实验室诞生
标志着半导体时代的开启
1958年集成电路的出现 
加速了半导体行业的发展

经过半个世纪
半导体行业日渐成熟
形成了
材料设备——设计——制造——封装测试
完整的产业链

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so
这些看似复杂的名词究竟是什么意思
接下来就为大家简单解释一下



半导体产业链



上游




EDA:


Electronic Design Automation,即电子设计自动化。EDA 是 IC 设计必需也是最重要的集成电路软件设计工具。

EDA部分代表企业


国际:Synopsys、Mentor、Cadence


国内:华大九天、广立微、芯禾科技


上游




材料:


主要分为基础材料、晶圆制造材料、封装材料等。

材料部分代表企业


国际:日本信越(ShinEtsu)、日本胜高(SUMCO)、德国Siltronic(原Waker)、美国SunEdision(原MEMC)、韩国LG Silitron等。


国内:环球晶圆(Global Wafers)、上海新昇、有研半导体、北京科华、苏州瑞红、江丰电子等。


上游




设备:


包括刻蚀机、薄膜设备、测试设备、清洗设备等,例如光刻机、氧化炉、涂胶显影机等。设备的使用主要集中在晶圆制造环节,晶圆厂的投资设备占据80%的成本,光刻机是全产线核心,占设备投资的20%-25%。


设备部分代表企业


国际:美国应用材料(AMAT)、阿斯麦尔(ASML)、东京电子(TEL)爱德万测试(Advantest)、SEMES等。


国内:北方华创、中微半导体、芯源微、华峰测控、上海微电子、精测电子、长川科技等。



中游




设计:


通过系统设计和电路设计,将设定的芯片规格行程设计版图的过程。其资金门槛高且周期长,从开发、流片到量产约18个月至2年。


设计部分代表企业


国际:高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、英伟达(NVIDIA)、美满电子(Marvell)、赛灵思(Xilinx)、阿尔特拉(Altera)等。


国内:联发科、敦泰科技、义隆电子、神盾科技、凌阳、威盛、海思半导体、紫光展锐、豪威科技、兆易创新、中兴微电子、华大半导体、智芯微、汇顶科技、芯成半导体、敦泰电子、全志科技、大唐半导体、国微技术、紫光国芯、国民技术、欧比特、中颖电子、澜起科技、北斗星通、北京君正、格科微电子、韦尔半导体、同创国芯、复旦微电子、艾派克微电子、同方微电子、中天联科、圣邦微电子等。


中游




晶圆制造:


因为集成电路需要做到一个晶片上,晶片是从砂石里层层提炼出来的东西,中间有拉晶、切割的工艺,要用到熔炼炉、CVD设备、单晶炉和切片机等设备。  


晶圆加工:


按照芯片设计方案在晶圆材料上构建完整的物理电路,主要包含镀膜、光刻、刻蚀、离子注入这些工艺。按照芯片设计方案在晶圆材料上构建完整的物理电路。


晶圆代工厂部分代表企业


国际:格罗方德(Global Foundries)、三星(SAMSUNG)、Tower Jazz、Dongbu、美格纳(Magna Chip)、IBM、富士通(Fujitsu)、英特尔(Intel)、SK海力士(Hynix)等。


国内:台积电、联电、和舰科技、中芯国际、华润微电子、华虹宏力、武汉新芯、华微微电子、 西安微电子、吉林华微电子、力晶等。


中游




封测:


即封装和测试。目的是把做好的合格的晶圆,进行切割、焊线、塑封,使芯片电路与外部器件实现电气连接,再用测试工具,对封装完成的芯片进行功能和性能测试。


封测部分代表企业

国际:安靠(Amkor)、J-devices、Unisem、Nepes等。


国内:日月光、力成、南茂、颀邦、京元电子、福懋、菱生精密、矽品、长电科技、 先进半导体、通富微电、华天科技、颀中科技、华润微、甬矽电子、晶方半导体、池州华宇、苏州科阳、利扬芯片、南通华达微电子、威讯联合半导体、江苏新潮科技、上海凯虹科技等。



下游




下游应用:


计算机、通信、消费电子、汽车、制造业、工业、军工、安防等。


经过这条长长的产业链
芯片成品就完成了

(图片来源:电子说)


划重点!
除此之外半导体新人还必须知道
一个概念“摩尔定律”

摩尔定律:

由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出。当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。



半导体产业商业模式



一般来说,半导体行业目前主流的商业模式包括两种:IDM模式和垂直分工模式(设计加晶圆代工模式)。

1

IDM模式


IDM(Integrated Device Manufacturing)模式集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身;早期多数集成电路企业采用的模式;目前仅有极少数企业能够维持。

设计、制造等环节协同优化,有助于充分发掘技术潜力;能有条件率先实验并推行新的半导体技术(如FinFet)。但是IDM类公司规模庞大,管理成本较高;运营费用较高,资本回报率偏低。
  
部分代表企业:

国际:英特尔(Intel)、三星(SAMSUNG)、SK海力士(Hynix)、恩智浦(NXP)、瑞萨电子(Renesas)、意法半导体(ST)、德州仪器(TI)、东芝(Toshiba)、镁光(Micron)等。
 
国内:上海贝岭、华润微电子、士兰微电子、紫光集团、中环半导体等。

2

垂直分工模式


垂直分工模式也就是设计加晶圆代工模式。芯片设计公司(Fabless)负责芯片的设计,设计好的芯片掩膜版图交由晶圆代工厂(Foundry)进行制造,加工完成的晶圆交由封装测试公司(OSAT)进行切割、封装和测试,每一个环节由专门的公司负责。

垂直分工模式的产生源于半导体行业资本密集型和技术密集型的特点。晶圆代工属于重资产行业,目前7nm制程的投资金额可达百亿美元量级,巨额的资本投入使得绝大多数半导体公司无力支撑如此高昂的开支。1987年台积电的成立标志着 半导体行业从垂直化向分工化的变革。

本次新手训练就到这里
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