關(guān)心科技發(fā)展的人經(jīng)常會看到有關(guān)半導(dǎo)體的各種信息,尤其是關(guān)于我國被卡技術(shù)脖子的問題,但大部分人其實(shí)對半導(dǎo)體行業(yè)并不了解,今天我們就來簡單介紹一下半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。
從整個產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)來看,半導(dǎo)體上游包含半導(dǎo)體設(shè)備及零部件、半導(dǎo)體材料等支撐性產(chǎn)業(yè),中游包括芯片設(shè)計、制造和封測三大環(huán)節(jié),下游包含消費(fèi)電子、通訊、人工智能、新能源、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)等多種應(yīng)用領(lǐng)域。
就半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)而言主要分為:前端設(shè)計、后端制造、 封裝測試,最后投向消費(fèi)市場。不同的廠商負(fù)責(zé)不同的階段,環(huán)環(huán)相扣,最終將芯片集成到產(chǎn)品里,銷售到用戶手中。
半導(dǎo)體廠商也分為兩大類,一類是IDM (Integrated Design and Manufacture),包含設(shè)計、制造、封測全流程,如Intel、TI、Samsung這類公司;另外一類是Fabless,只負(fù)責(zé)設(shè)計,芯片加工制造、封測則委托給專業(yè)的晶圓代工,如華為海思、展訊、高通、MTK(臺灣聯(lián)發(fā)科)等。
前端設(shè)計是整個芯片流程的“靈魂”,從承接客戶需求開始,到規(guī)格、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、方案設(shè)計,再到編程、軟件測試、提交網(wǎng)表做芯片布局圖,最終輸出圖樣交給晶圓代工做加工。由于不同的工藝,代工廠提供的工藝lib庫不同,負(fù)責(zé)前端設(shè)計的工程師要提前差不多半年,開始熟悉工藝庫,嘗試不同的布局設(shè)計,才能輸出代工廠想要的圖樣。
后端制造是整個芯片流程的“根本”,拿到圖樣以后,像臺積電,就是晶圓代工廠商,開始光刻流程,一層層光刻,最終加工成芯片裸晶粒。
封裝測試是整個芯片流程的“尾巴”,晶圓生產(chǎn)廠加工好的芯片是一顆顆裸晶粒,外面沒有任何包裝。從晶圓圖片,就可以看到一個圓圓的金光閃閃的東西,上面橫七豎八的劃了很多線,切出了很多小方塊,那個就是裸晶粒。
裸晶粒是不能集成到手機(jī)里的,需要外面加封裝,用金線把芯片和PCB板連接起來,這樣芯片才能真正的工作。
半導(dǎo)體行業(yè)的公司主要分為四類:
一類是前面說到的IDM,即集成器件制造商:他們不僅設(shè)計和銷售微芯片,也運(yùn)營自己的晶圓生產(chǎn)線。如:Intel、SAMSUNG ( 三星 ) 、東芝、ST( 意法半導(dǎo)體 ) 、Infineon ( 英飛凌 ) 和 NXP( 恩智浦半導(dǎo)體 ) 。
另一類就是Fabless,即無晶圓廠供應(yīng)商:這類公司自己開發(fā)和銷售半導(dǎo)體器件,但把芯片轉(zhuǎn)包給獨(dú)立的晶圓代工廠生產(chǎn)。如:VBsemi(微碧)、Altera(FPL),愛特(FPL) ,博通(網(wǎng)路器件),CirrusLogicCrystal(音頻,視頻芯片),萊迪思(FPL),英偉達(dá)(FPL),PMC-Sierra(網(wǎng)路器件),高通(CDMA無線通信 ),鐵電(不揮發(fā)性存儲器),Sun公司(UltraSPARC處理器),賽靈思(FPL) , 華為海思、展訊、MTK ( 臺灣聯(lián)發(fā)科 )。
還有晶圓代工廠Foundry :他們有自己的晶圓生產(chǎn)線,為其他公司提供制造服務(wù)的公司。如:TSMC( 臺積電 ) ,聯(lián)華電子。
而虛擬元件供應(yīng)商只開發(fā)綜合包并把它們授權(quán)給其他公司集成到IC里。如:ARM,Sci-worx和新思科技。
隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子及消費(fèi)電子等半導(dǎo)體下游需求領(lǐng)域的快速發(fā)展,全球半導(dǎo)體行業(yè)景氣度回升,2021年市場規(guī)模出現(xiàn)近年來最大增長。數(shù)據(jù)顯示,2021年全球半導(dǎo)體行業(yè)銷售額達(dá)5559億美元,同比2020年增長26.2%。
2021 年美洲市場的銷售額增幅最大,美洲市場半導(dǎo)體銷售增漲27.4%。中國仍然是最大的半導(dǎo)體單個市場,2021 年銷售額總計 1925 億美元,同比增長 27.1%。歐洲市場半導(dǎo)體銷售增漲27.3%,亞太地區(qū)/所有其他地區(qū)銷售增漲25.9%,日本市場銷售增漲19.8%。
自發(fā)展以來,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局在不斷發(fā)生變化。當(dāng)前,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷第三次產(chǎn)能轉(zhuǎn)移,行業(yè)需求中心和產(chǎn)能中心逐步向中國大陸轉(zhuǎn)移。