一文看懂半導(dǎo)體圈那些事兒

　　1、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，設(shè)計(jì)和制造哪個(gè)難度大?

　　制造難度更大些。

　　●現(xiàn)在兼顧設(shè)計(jì)和制造的公司比較少;

　　●只做設(shè)計(jì)公司很多，一般成為fabless，擁有電腦、軟件和設(shè)計(jì)工程師就可以完成設(shè)計(jì)，輸出設(shè)計(jì)后交由光罩廠(chǎng)、晶圓流片代工廠(chǎng)、封測(cè)廠(chǎng)生產(chǎn)器件。

　　●只做制造的成為fab廠(chǎng)，門(mén)坎較高，一條8英寸晶圓流片生產(chǎn)線(xiàn)總投資可達(dá)10億美元;且制造對(duì)工藝水平、化學(xué)用品管控、潔凈程度要求很高。

　　●關(guān)于設(shè)計(jì)和制造的盈利，設(shè)計(jì)公司出了一版設(shè)計(jì)，花一大筆錢(qián)去流片，器件賣(mài)得好才能盈利，否則一次流片就能讓一個(gè)設(shè)計(jì)公司倒閉;fab廠(chǎng)只要有訂單，設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)，就保證不虧本。

　　2、半導(dǎo)體的封裝測(cè)試是什么?

　　●半導(dǎo)體生產(chǎn)流程由晶圓制造、晶圓測(cè)試、芯片封裝和封裝后測(cè)試組成。半導(dǎo)體封裝測(cè)試是指將通過(guò)測(cè)試的晶圓按照產(chǎn)品型號(hào)及功能需求加工得到獨(dú)立芯片的過(guò)程。

　　●封裝過(guò)程為：來(lái)自晶圓前道工藝的晶圓通過(guò)劃片工藝后，被切割為小的晶片(Die)，然后將切割好的晶片用膠水貼裝到相應(yīng)的基板(引線(xiàn)框架)架的小島上，再利用超細(xì)的金屬(金、錫、銅、鋁)導(dǎo)線(xiàn)或者導(dǎo)電性樹(shù)脂將晶片的接合焊盤(pán)(Bond Pad)連接到基板的相應(yīng)引腳(Lead),并構(gòu)成所要求的電路;然后再對(duì)獨(dú)立的晶片用塑料外殼加以封裝保護(hù)，塑封之后，還要進(jìn)行一系列操作，如后固化(Post Mold Cure)、切筋和成型(Trim&Form)、電鍍(Plating)以及打印等工藝。封裝完成后進(jìn)行成品測(cè)試，通常經(jīng)過(guò)入檢(Incoming)、測(cè)試(Test)和包裝(Packing)等工序，最后入庫(kù)出貨。典型的封裝工藝流程為：劃片→裝片→ 鍵合→ 塑封→ 去飛邊→ 電鍍 →打印→ 切筋→成型→ 外觀(guān)檢查→ 成品測(cè)試→ 包裝出貨。

　　●半導(dǎo)體器件有許多封裝形式，按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類(lèi)可分為引腳插入型、表面貼裝型和高級(jí)封裝三類(lèi)。從DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技術(shù)指標(biāo)一代比一代先進(jìn)?？傮w說(shuō)來(lái)，半導(dǎo)體封裝經(jīng)歷了三次重大革新：第一次是在上世紀(jì)80年代從引腳插入式封裝到表面貼片封裝，它極大地提高了印刷電路板上的組裝密度;第二次是在上世紀(jì)90年代球型矩陣封裝的出現(xiàn)，滿(mǎn)足了市場(chǎng)對(duì)高引腳的需求，改善了半導(dǎo)體器件的性能;芯片級(jí)封裝、系統(tǒng)封裝等是現(xiàn)在第三次革新的產(chǎn)物，其目的就是將封裝面積減到最小。

　　●半導(dǎo)體封裝形式：金屬封裝、陶瓷封裝、金屬+陶瓷封裝、塑料封裝(最主要的封裝形式)

　　3、半導(dǎo)體的主要材料是什么?

　　●半導(dǎo)體：常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。

　　●主要材料

　　元素半導(dǎo)體：鍺和硅是最常用的元素半導(dǎo)體;

　　化合物半導(dǎo)體：包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物(硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。

　　●技術(shù)科研領(lǐng)域：

　　集成電路：它是半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展中最活躍的一個(gè)領(lǐng)域，已發(fā)展到大規(guī)模集成的階段。在幾平方毫米的硅片上能制作幾萬(wàn)只晶體管，可在一片硅片上制成一臺(tái)微信息處理器，或完成其它較復(fù)雜的電路功能。集成電路的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)更高的集成度和微功耗，并使信息處理速度達(dá)到微微秒級(jí)。

　　微波器件：半導(dǎo)體微波器件包括接收、控制和發(fā)射器件等。毫米波段以下的接收器件已廣泛使用。在厘米波段，發(fā)射器件的功率已達(dá)到數(shù)瓦，人們正在通過(guò)研制新器件、發(fā)展新技術(shù)來(lái)獲得更大的輸出功率。

　　光電子器件：半導(dǎo)體發(fā)光、攝象器件和激光器件的發(fā)展使光電子器件成為一個(gè)重要的領(lǐng)域。它們的應(yīng)用范圍主要是：光通信、數(shù)碼顯示、圖象接收、光集成等。

　　4、什么是半導(dǎo)體IP?

　　主要是指的關(guān)于半導(dǎo)體的專(zhuān)利技術(shù)以及非專(zhuān)利的專(zhuān)有技術(shù)。

　　●IP核是具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范的可以在多個(gè)集成電路中重復(fù)使用的功能模塊，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)芯片的基本構(gòu)件。你可以簡(jiǎn)單理解為設(shè)計(jì)完善的功能模塊。(而這里的【設(shè)計(jì)】是根據(jù)完善程度有不同的形式，可分為三類(lèi)：軟核、固核、硬核)

　　●軟核：理解為【程序代碼】，是用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)功能模塊進(jìn)行描述(比如用VHDL編寫(xiě)的一個(gè)觸發(fā)器，是文本形式)，不包含任何物理實(shí)現(xiàn)信息。(軟核特點(diǎn)是對(duì)用戶(hù)來(lái)講可移植性強(qiáng)、設(shè)計(jì)周期短、成本低。缺點(diǎn)是物理實(shí)現(xiàn)性能不定不全面，產(chǎn)權(quán)保護(hù)不佳)

　　●固核：除了實(shí)現(xiàn)功能模塊的程序代碼之外，還包括門(mén)級(jí)電路綜合和時(shí)序仿真等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，一般是以門(mén)級(jí)電路網(wǎng)表的形式提供給用戶(hù)。固核可以理解為是不僅包括軟核程序代碼，還包括【程序員模塊設(shè)計(jì)意圖與硬件物理實(shí)現(xiàn)之間的規(guī)則】。

　　●硬核：基于物理描述，并且已經(jīng)通過(guò)工藝驗(yàn)證可行的，性能有保證。是以電路物理結(jié)構(gòu)掩模版圖和全套工藝文件的形式提供給用戶(hù)(芯片生產(chǎn)廠(chǎng)家)的。

　　5、數(shù)字集成電路有哪些類(lèi)別?

　　●按電路結(jié)構(gòu)可分為 TTL 和 CMOS 兩大系列，以及將TTL 與 CMOS 集成在一起的 BiCMOS 芯片。

　　●按集成度可分為小規(guī)模集成(SSI)電路、中規(guī)模集成(MSI)電路、大規(guī)模集成(LSI)電路、超大規(guī)模集成(VLSI)電路、特大規(guī)模集成(ULSI)電路和極大規(guī)模集成電路(GLSI)。

　　●按功能分類(lèi)有：門(mén)電路、觸發(fā)器、存儲(chǔ)器、單片機(jī)等專(zhuān)用集成電路，數(shù)量很多，無(wú)法逐一羅列。

　　6、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈利潤(rùn)分布如何?

　　集成電路產(chǎn)業(yè)鏈分為IC設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝、EDA，設(shè)備，材料，代理商等。

　　●IC設(shè)計(jì)： 利潤(rùn)率最高，風(fēng)險(xiǎn)也大，歐美公司一般毛利在50%~80%，國(guó)內(nèi)公司也要35%~60%;

　　●芯片制造：需要很多設(shè)備，初期投資大，利潤(rùn)中等，一般健康的毛利在30%~50%，風(fēng)險(xiǎn)可控;

　　●封裝：相對(duì)門(mén)檻較低，競(jìng)爭(zhēng)激烈，利潤(rùn)率最低，一般毛利在20%~40%，做成品牌也有附加值，風(fēng)險(xiǎn)最低，現(xiàn)金流周轉(zhuǎn)快。

　　●EDA(工具軟件)：軟件毛利率99.99%，不過(guò)要花大量市場(chǎng)、研發(fā)經(jīng)費(fèi)，目前市場(chǎng)基本被Synopsys，Cadence，Mentor這3家壟斷市場(chǎng)，凈利潤(rùn)率也不低，和設(shè)計(jì)公司一個(gè)水平。其中前不久，Mentor被西門(mén)子以45億美元收購(gòu)。

　　●設(shè)備材料就不細(xì)說(shuō)了，基本是朱門(mén)酒肉臭路有凍死骨，有技術(shù)壁壘的過(guò)的都不差，新進(jìn)的玩家追趕的很辛苦。

　　●代理商明面上的利潤(rùn)率一般5~10%之間，一旦發(fā)生呆滯庫(kù)存，很容易一次陪進(jìn)去一年甚至幾年的利潤(rùn)，所以現(xiàn)在兼并整合趨勢(shì)非常明顯，大代理商才有談判的能力，從芯片原廠(chǎng)拿到更好地條件，同時(shí)呢，不少代理商也有供應(yīng)鏈金融服務(wù)，融資能力強(qiáng)的代理商借助利率差也能帶來(lái)不錯(cuò)利潤(rùn)。

　　7、半導(dǎo)體集成電路和半導(dǎo)體芯片有什么關(guān)系和不同?

　　●半導(dǎo)體集成電路：將晶體管，二極管等等有源元件和電阻器，電容器等無(wú)源元件，按照一定的電路互聯(lián)，“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片上，從而完成特定的電路或者系統(tǒng)功能。

　　●半導(dǎo)體芯片：在半導(dǎo)體片材上進(jìn)行浸蝕，布線(xiàn)，制成的能實(shí)現(xiàn)某種功能的半導(dǎo)體器件。不只是硅芯片，常見(jiàn)的還包括砷化鎵(砷化鎵有毒，所以一些劣質(zhì)電路板不要好奇分解它)，鍺等半導(dǎo)體材料。

　　●集成電路(integrated circuit)：一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線(xiàn)互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu);其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發(fā)明者為杰克·基爾比(基于鍺(Ge)的集成電路)和羅伯特·諾伊思(基于硅(Si)的集成電路)。當(dāng)今半導(dǎo)體工業(yè)大多數(shù)應(yīng)用的是基于硅的集成電路。