半導體產品首要包括兩大類:集成電路IC(即咱們常說的芯片)和半導體分立器材(D-O-S)。
集成電路/芯片可分為數字電路和模仿電路。數字電路又可分為微處理器,邏輯電路,存儲器。集成電路/芯片指通過一系列特定平面制作工藝,將晶體管、二極管等有源器材和電阻、電容等元器材,按照一定電路互連關系,“集成”在一塊半導體單晶片上,并封裝在一個維護外殼內,能執行特定功用的復雜電子系統。代表器材:雙極型集成電路代表類型有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等,單極型集成電路代表類型有CMOS、NMOS、PMOS等。半導體分立器材可分為分立器材(二極管、三極管等)、光電子器材和靈敏器材(低功耗MCU)
分立器材是與集成電路/芯片相對而言的,指一般的電阻、電容、晶體管等電子元件,是最小的元件,內部沒有集成的東西。代表器材:半導體晶體二極管、半導體三極管。
光電子器材指使用半導體光-電子(或電-光子)轉換效應制成的各種功用器材。代表器材: 發光二極管(LED)和激光二極管(LD)、光電探測器或光電接收器、太陽電池。
靈敏器材是傳感器的重要組成部分,能敏銳地感受某種物理、化學、生物的信息并將其轉變為電信息的特種電子元件。代表器材:熱敏電阻器、壓敏電阻器、光敏電阻器、力敏電阻器、磁敏電阻器、氣敏電子器、濕敏電阻器。
半導體產品中集成電路/芯片約占80%左右,半導體分立器件約占20%左右。由于半導體產品中大部分是集成電路/芯片,因而常常把半導體和集成電路/芯片混為一談。本文首要重視集成電路/芯片。
集成電路/芯片產業鏈概述
集成電路/芯片的產業鏈上游首要是集成電路/芯片制作所需的原資料和出產設備。
集成電路/芯片的出產工序首要觸及芯片規劃、晶圓加工、封裝和測驗。
集成電路/芯片首要使用于通訊設備(包含手機)、PC/平板、消費電子、轎車電子等下流職業。
集成電路/芯片的首要工序
集成電路/芯片的首要工序為IC規劃、晶圓制作、封裝和測驗。IC規劃公司依據下流用戶(系統廠商)的需求規劃芯片,然后交給晶圓代工廠(即晶圓制作廠)進行制作,其首要任務就是把IC規劃公司規劃好的電路圖移植到硅晶圓制作公司(即硅片制作商)制作好的硅片上。完成后的晶圓再送往下流的IC封測廠,由封裝測驗廠進行封裝測驗,最后將功能杰出的IC產品/芯片出售給系統廠商。
集成電路/芯片上游
集成電路/芯片的上游包含原資料和在各出產環節的首要出產設備。原資料包含晶圓制作資料和封裝資料。晶圓制作資料包含硅片、光罩、高純化學試劑、特種氣體、光刻膠、靶材、CMP拋光液等。封裝資料包含拋光墊等和引線結構、封裝基板、陶瓷封裝資料、鍵合絲、包裝資料、芯片粘結資料等。(超低功耗MCU)
其間硅片是最重要的原資料,晶圓的制作就是在硅片基礎上進行的。硅片的制作本文暫不討論。
集成電路/芯片下流使用
依據SIA數據,2016全球集成電路/芯片下流終端需求首要以通訊類(含智能手機)占比為31.5%,PC/平板占比為29.5%,消費電子占比13.5%,轎車電子占比11.6%。半導體產業除了傳統通訊類設備及PC驅動外,物聯網、5G、AI、轎車電子、區塊鏈及AR/VR等多項創新使用將成為半導體職業長效開展的驅動力。
本文首要關注集成電路/芯片自身以及上游出產設備的商場概略。上游原資料和下流終端使用暫不列入本文的討論規模之內。
集成電路/芯片商場概略
在集成電路/芯片的各工序環節,觸及不同的商場參與者,首要有整合元件制作商、IC規劃、晶圓制作代工廠、封測代工廠。
集成電路/芯片上游設備商場概略
集成電路/芯片出產設備處于產業鏈上游,貫穿集成電路/芯片出產的各個環節。首要有晶圓制作設備、封裝設備、測驗設備。IC規劃不觸及詳細出產設備,IC規劃可分紅幾個過程,依序為:規格制定→邏輯規劃→電路布局→布局后模擬→光罩制作。
依據SEMI的數據,以一座出資規模為15億元美金的晶圓廠為例,晶圓廠70%的出資用于購買設備(約10億元美金),設備中的70%是晶圓的制作設備,封裝設備和測驗設備占比約為15%和10%。
晶圓制作設備
晶圓制作:即把光罩上的電路圖轉移到晶圓上。晶圓制作的流程較為雜亂,首要有7大出產區域:擴散—薄膜成長—光刻—刻蝕—離子注入—拋光—金屬化。晶圓制作設備依據制程能夠首要分為 7 大類,包含擴散爐、薄膜堆積設備、光刻機、刻蝕機、離子注入機、化學機械拋光機、清洗機。晶圓制作設備中,光刻機,刻蝕機,薄膜堆積設備為核心設備,分別占晶圓制作設備出資的30%,25%,25%,這三大類設備占有大部分的集成電路/芯片出產設備商場。一起商場高度會集,光刻機、薄膜堆積設備(CVD 設備)、刻蝕機的產出均會集于少數歐美日本巨頭企業手上。
目前世界尖端的光刻機是荷蘭的ASML。荷蘭ASML幾乎壟斷了高端范疇的光刻機,商場份額高達80%。ASML新出的EUV光刻機可用于試產7nm制程,價格高達1億美元。除了荷蘭的奧斯邁(ASML),首要光刻機供應商會集在美國和日本。(MCU芯片)