2019-03-28 21:58:45
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晶圆(Wafer)是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,一块晶圆上可以切割出数千个芯片。像台积电,中芯国际等都是这类芯片代工厂。

什么是晶圆?

晶圆(Wafer)是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。也有称晶元或硅晶片。

晶圆在电子数码领域的运用是非常广泛的。内存条、SSD,CPU、显卡、手机内存、手机指纹芯片等等,可以说几乎对于所有的电子数码产品,晶圆都是不可缺少的。所以近年来全球晶圆的紧缺不仅仅是只导致了内存条和SSD的涨价,甚至整个电子数码产品领域都受到了非常严重的波及。可见晶圆的重要性。

晶圆提炼切割

晶圆的主要原材料是硅,当年,美国“硅谷”的兴起也是从半导体产业起步,因此才有了“硅谷”的称号。

硅是一种常见的物质,我们日常到处可见的沙子,就富含二氧化硅。这些沙子,经过多次提纯,高温整形后,然后采用旋转拉伸的方式,变成一个圆柱体,单晶硅锭。单个的硅锭重量约为100千克。

那我们有撒哈拉沙漠,有海滩,有那么多沙子,咋不能把晶圆弄成大白菜一样啊?关键是,这需要技术,需要很复杂的工艺流程,这就是门槛...

单晶硅锭就是晶圆的最初形态,经过横向切割,会产生许多圆柱形的硅片,经过抛光后,平整如镜,这就是晶圆。

硅锭切割晶圆

单晶硅锭和晶圆

经常会看到有些以尺寸表示的晶圆厂,如12英寸晶圆厂,8英寸晶圆厂,那么这个12英寸指导是什么?12英寸指的是晶圆的直径,差不多相当于300mm,晶圆尺寸越大,制造难度越高,切割的出来的芯片也会更多。随着芯片尺寸越来越小,一块晶圆上可以切割出数千个芯片。12英寸目前是市场的主流,将近七成的晶圆产能为12英寸,8英寸的产能逐渐减少。

芯片制作流程

接下来就是包括光刻,制作晶体管,晶圆切割,测试,封装等一系列复杂工序,最后得到芯片成品。

以上整个流程可见图示2:

 

半导体芯片制作流程

图2 芯片制作流程

全球十大晶圆厂商

在半导体行业,不同的企业有不同的运营模式:有一些专门从事芯片的设计开发及销售,被称为Fabless,像高通,华为,博通,展讯等,它们没有自己的制造工厂,需要将芯片制造业务外包给专业的生产工厂,就是晶圆代工厂,被称为Foundry,像台积电,中芯国际等都是这类芯片代工厂。其中台积电是全球最大的芯片代工商,市场份额约占全球的67%。

拓墣产业研究院:2019年第一季全球十大晶圆代工企业排名

 

延伸阅读:

半导体芯片行业的三种运作模式分别有IDM、Fabless和Foundry模式

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2019第一季度前十大晶圆代工业者包括台积电(TSMC)、三星(Samsung LSI)、格芯 (GLOBALFOUNDRIES)、联电(UMC)、中芯(SMIC)、力晶(Powerchip)等。

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