一文看懂半導(dǎo)體圈那些事兒
1、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),設(shè)計和制造哪個難度大?
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201701/342557.htm制造難度更大些。
●現(xiàn)在兼顧設(shè)計和制造的公司比較少;
●只做設(shè)計公司很多,一般成為fabless,擁有電腦、軟件和設(shè)計工程師就可以完成設(shè)計,輸出設(shè)計后交由光罩廠、晶圓流片代工廠、封測廠生產(chǎn)器件。
●只做制造的成為fab廠,門坎較高,一條8英寸晶圓流片生產(chǎn)線總投資可達(dá)10億美元;且制造對工藝水平、化學(xué)用品管控、潔凈程度要求很高。
●關(guān)于設(shè)計和制造的盈利,設(shè)計公司出了一版設(shè)計,花一大筆錢去流片,器件賣得好才能盈利,否則一次流片就能讓一個設(shè)計公司倒閉;fab廠只要有訂單,設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn),就保證不虧本。
2、半導(dǎo)體的封裝測試是什么?
●半導(dǎo)體生產(chǎn)流程由晶圓制造、晶圓測試、芯片封裝和封裝后測試組成。半導(dǎo)體封裝測試是指將通過測試的晶圓按照產(chǎn)品型號及功能需求加工得到獨(dú)立芯片的過程。
●封裝過程為:來自晶圓前道工藝的晶圓通過劃片工藝后,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(引線框架)架的小島上,再利用超細(xì)的金屬(金、錫、銅、鋁)導(dǎo)線或者導(dǎo)電性樹脂將晶片的接合焊盤(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)行成品測試,通常經(jīng)過入檢(Incoming)、測試(Test)和包裝(Packing)等工序,最后入庫出貨。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→ 外觀檢查→ 成品測試→ 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)分類可分為引腳插入型、表面貼裝型和高級封裝三類。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說來,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),滿足了市場對高引腳的需求,改善了半導(dǎo)體器件的性能;芯片級封裝、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只晶體管,可在一片硅片上制成一臺微信息處理器,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。
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,人們正在通過研制新器件、發(fā)展新技術(shù)來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)體的專利技術(shù)以及非專利的專有技術(shù)。
●IP核是具有知識產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范的可以在多個集成電路中重復(fù)使用的功能模塊,是實現(xiàn)系統(tǒng)芯片的基本構(gòu)件。你可以簡單理解為設(shè)計完善的功能模塊。(而這里的【設(shè)計】是根據(jù)完善程度有不同的形式,可分為三類:軟核、固核、硬核)
●軟核:理解為【程序代碼】,是用硬件描述語言實現(xiàn)對功能模塊進(jìn)行描述(比如用VHDL編寫的一個觸發(fā)器,是文本形式),不包含任何物理實現(xiàn)信息。(軟核特點(diǎn)是對用戶來講可移植性強(qiáng)、設(shè)計周期短、成本低。缺點(diǎn)是物理實現(xiàn)性能不定不全面,產(chǎn)權(quán)保護(hù)不佳)
●固核:除了實現(xiàn)功能模塊的程序代碼之外,還包括門級電路綜合和時序仿真等設(shè)計環(huán)節(jié),一般是以門級電路網(wǎng)表的形式提供給用戶。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)計意圖與硬件物理實現(xiàn)之間的規(guī)則】。
●硬核:基于物理描述,并且已經(jīng)通過工藝驗證可行的,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(芯片生產(chǎn)廠家)的。
5、數(shù)字集成電路有哪些類別?
●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)。
●按功能分類有:門電路、觸發(fā)器、存儲器、單片機(jī)等專用集成電路,數(shù)量很多,無法逐一羅列。
6、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈利潤分布如何?
集成電路產(chǎn)業(yè)鏈分為IC設(shè)計、芯片制造、封裝、EDA,設(shè)備,材料,代理商等。
●IC設(shè)計: 利潤率最高,風(fēng)險也大,歐美公司一般毛利在50%~80%,國內(nèi)公司也要35%~60%;
●芯片制造:需要很多設(shè)備,初期投資大,利潤中等,一般健康的毛利在30%~50%,風(fēng)險可控;
●封裝:相對門檻較低,競爭激烈,利潤率最低,一般毛利在20%~40%,做成品牌也有附加值,風(fēng)險最低,現(xiàn)金流周轉(zhuǎn)快。
●EDA(工具軟件):軟件毛利率99.99%,不過要花大量市場、研發(fā)經(jīng)費(fèi),目前市場基本被Synopsys,Cadence,Mentor這3家壟斷市場,凈利潤率也不低,和設(shè)計公司一個水平。其中前不久,Mentor被西門子以45億美元收購。
●設(shè)備材料就不細(xì)說了,基本是朱門酒肉臭路有凍死骨,有技術(shù)壁壘的過的都不差,新進(jìn)的玩家追趕的很辛苦。
●代理商明面上的利潤率一般5~10%之間,一旦發(fā)生呆滯庫存,很容易一次陪進(jìn)去一年甚至幾年的利潤,所以現(xiàn)在兼并整合趨勢非常明顯,大代理商才有談判的能力,從芯片原廠拿到更好地條件,同時呢,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不錯利潤。
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,制成的能實現(xiàn)某種功能的半導(dǎo)體器件。不只是硅芯片,常見的還包括砷化鎵(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,把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,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。
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