半导体概念:半导体是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。在利用上分为集成电路、分立器件、传感器和光电子。其中90%的半导体均是集成电路的利用。 集成电路:( integrated circuit,简称IC ),微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶片/芯片(chip); 芯片由集成电路经过设想、制造、封装等一系列操纵后构成,一般来说,集成电路更侧重电路的设想和结构布线,而芯片更垂青电路的集成、生产和封装这三大环节。平常“集成电路”和“芯片”两者常被看成同一概念利用;
芯片建造流程图,
芯片设想:芯片设想是行业的顶端,包括电路设想、邦畿设想和光罩建造,首要环节是电路设想,触及多元常识结构。芯片设想门坎高。 晶元生产:难度在光罩光刻环节,随着芯片越来越小(10nm),结构越来越复杂(60-80层刻蚀),刻蚀要求越来越高。高纯度硅晶片的提纯和切割一样依靠于工艺技术。 芯片封装:芯片封装是对生产终了的IC晶圆片停止切割和接线焊接以及装测,整体工艺和技术难度不高。 芯片测试:是对制品芯片停止检测,属于质量控制环节
芯片设想 1. 规格制定:在 IC 设想中,规格制定是最重要的步调,规格制定分三个步调。 第一步:肯定 IC 的目标、效能为何,对风雅向做设定。 第二步:观察需要何种协议,否则芯片将没法和市道上的产物相容。 第三步:建立 IC 的实作方式,将分歧功用分派成份歧的单元,并建立分歧单元间连结的 方式,如此便完成规格的制定。 2. 硬体描写说话(HDL):利用硬体描写说话(HDL)将电路描写出来。常说话有 Verilog、 VHDL 等,藉由程式码即可轻易地将一颗 IC 地功用表达出来。接着就是检查程式功用的正 确性并延续点窜直到期望功用完成。 3. 模拟与逻辑分解:将肯定无误的 HDL code,放入电子设想自动化工具(EDA tool),让 电脑将 HDL code 转换成逻辑电路,发生图7的控制单元分解电路图。以后,反覆简直定此 逻辑闸设想图能否合适规格并点窜,直到功用正确为止。 4. 电路结构与绕线:分解完的程式码再放入另一套 EDA tool,停止电路结构与绕线(Place And Route)。在经过不竭的检测后,便会构成图8的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、 黄等分歧色彩,每种分歧的色彩就代表着一张光罩。
PN结:PN结组成晶体管,构成单向电子活动组成半导体运转01逻辑。 光刻工艺:集成电路的最小线宽取决于光刻装备的分辨率,它界说了半导体器件尺寸。光刻的工艺水平间接决议芯片的制程水和蔼性能水平。 刻蚀工艺:将没有受光阻庇护的硅晶圆,以离子束蚀刻。刻蚀工艺的进步在于不竭缩小PN间的闸极; 堆积工艺:包括化学堆积和物理堆积,构成多层的光刻和刻蚀立体结构,组成绝缘层或金属导电层; 离子注入工艺:对硅基材料停止搀杂,构成P,N区,组成晶体管。 抛光与测试:CMP工艺技术,经过将硅片概况突出部分减薄到一定高度来实现硅片概况的抛光处置 光罩层增加,刻亏本钱递增:在45nm和40nm的时辰,设想的时辰需要用到40层光罩,而到了14nm和10nm,光罩的需求量则上升到60层,刻亏本钱越来越高。
一、传统封装-占用较大的体积 双排竖立式封装(Dual Inline Package,DIP):传统廉价的封装法。◼ 球格阵列封装(Ball Grid Array,BGA):合适需要较多接点的芯片,本钱较高且毗连的方式较复杂,用在高单价的产物上。 二、便携式装备采用的封装技术-占用空间小SoC(System On Chip):在 IC 设想阶段时,将各个分歧的 IC 放在一路建形成一张光罩,整合在一颗芯片中。体积小、功耗低,计较速度进步,但要求IC设想领会并整合各个功用的IC,SoC 的设想本钱进步 。芯片间隔接近也会影响各自傲号传输,同时面临其他芯片专利及IP授权。SiP(System In Packet):它是采办各家的IC在封装流程封装在同一个IC中,无IP 授权这一步,大幅削减设想本钱。利用:采用 SiP 技术的产物,如 APPleWatch。
集成电路分类与利用范畴:技术复杂度和利用广度分类从技术复杂度和利用广度来看,集成电路首要可以分为高端通用和公用集成电路两大类。 高端通用集成电路的技术复杂度高、标准同一、通用性强,具有量大面广的特征。它首要包括处置器、存储器,以及FPGA(现场可编程门阵列)、AD/DA(模数/数模转换)等。 公用集成电路是针对特定系统需求设想的集成电路,通用性不强。每种公用集成电路都属于一类细分市场,例如,通讯装备需要高频大容量数据交换芯片等公用芯片;汽车电子需要帮助驾驶系统芯片、视觉传感和图像处置芯片,以及未来的无人驾驶芯片等。 产业链上的寡头合作
然后看下生产装备
1、光刻机 装备功用:在半导体基材上(硅片)概况匀胶,将掩模版上的图形转移光刻胶上,把器件或电路结构姑且“复制”到硅片上。首要企业(品牌): 国际:荷兰阿斯麦(ASML)公司、美国泛林半导体公司、日本尼康公司、日本Canon公司、美国ABM公司、德国德国SUSS公司、美国MYCRO公司。国内:中国电子科技团体第四十八所、中国电子科技团体第四十五所、上海机械厂、成都南光实业股份有限公司。
2、ICP等离子体刻蚀系统
装备功用:一种或多种气体原子或份子夹杂于反应腔室中,在内部能量感化下(如射频、微波等)构成等离子体,一方面等离子体中的活性基团与待刻蚀概况材料发生化学反应,天生可挥发产物;另一方面等离子体中的离子在偏压的感化下被指导和加速,实现看待刻蚀概况停止定向的腐蚀和加速腐蚀。
首要企业(品牌):国际:英国牛津仪器公司、美国Torr公司、美国Gatan公司、英国Quorum公司、美国利曼公司、美国Pelco公司。 国内:北京仪器厂、北京七星华创电子有限公司、中国电子科技团体第四十八所、戈德尔等离子科技(香港)控股有限公司、中国科学院微电子研讨所、北方微电子、北京东方中科集成科技股份有限公司、北京创世威纳科技。
3、反应离子刻蚀系统
装备功用:平板电极间施加高频电压,发生数百微米厚的离子层,放入式样,离子高速撞击式样,实现化学反应刻蚀和物理撞击,实现半导体的加工成型。
首要企业(品牌):国际:日本Evatech公司、美国NANOMASTER公司、新加坡REC公司、韩国JuSung公司、韩国TES公司。 国内:北京仪器厂、北京七星华创电子有限公司、成都南光实业股份有限公司、中国电子科技团体第四十八所。
芯片生产装备
4、离子注入机
装备功用:对半导体概况四周地区停止搀杂。
首要企业(品牌):国际:美国维利安半导体装备公司、美国CHA公司、美国AMAT公司、Varian半导体制造装备公司(被AMAT收买)。国内:北京仪器厂、中国电子科技团体第四十八所、成都南光实业股份有限公司、沈阳方基轻工机械有限公司、上海硅拓微电子有限公司。
5、单晶炉
装备功用:熔融半导体材料,拉单晶,为后续半导体器件制造,供给单晶体的半导体晶坯。首要企业(品牌):国际:德国PVA TePla AG公司、日本Ferrotec公司、美国QUANTUM DESIGN公司、德国Gero公司、美国KAYEX公司。
国内:北京京运通、七星华创、北京京仪世纪、河北晶龙阳光、西安理工晶科、常州华盛天龙、上海汉虹、西安华德、中国电子科技团体第四十八所、上海申和热磁、上虞晶盛、晋江耐特克、宁夏晶阳、常州江南、合肥科晶材料技术有限公司、沈阳科仪公司。
6、晶圆划片机
该芯片生产装备功用:把晶圆,切割成小片的Die。 首要企业(品牌):国际:日本DISCO公司、德国OEG公司。
国内:中国电子科技团体第四十五所、北京科创源光电技术有限公司、沈阳仪器仪表工艺研讨所、西北机械有限公司(原国营西北机械厂709厂)、汇盛电子电子机械装备公司、兰州兰新高科技产业股份有限公司、富家激光、深圳市红宝石激光装备有限公司、武汉三工、珠海莱联光电、珠海粤茂科技。
7、晶片减薄机
装备功用:经过抛磨,把晶片厚度减薄。
首要企业(品牌):国际:德国G&N公司、日本DISCO公司、日本OKAMOTO公司、以色列Camtek公司。国内:兰州兰新高科技产业股份有限公司、深圳方达研磨装备制造有限公司、深圳市金气力紧密研磨机械制造有限公司、炜安达研磨装备有限公司、深圳市华年风科技有限公司。
8、气相外延炉
气相外延炉装备功用:为气相外延发展供给特定的工艺情况,实现在单晶上,发展与单晶晶相具有对应关系的薄层晶体,为单晶沉底实现功用化做根本预备。气相外延即化学气相堆积的一种特别工艺,其发展薄层的晶体结构是单晶衬底的延续,而且与衬底的晶向连结对应的关系。
首要企业(品牌):国际:美国CVD Equipment公司、美国GT公司、法国Soitec公司、法国AS公司、美国Proto Flex公司、美国科特·莱思科(Kurt J.Lesker)公司、美国Applied Materials公司。国内:中国电子科技团体第四十八所、青岛赛瑞达、合肥科晶材料技术有限公司、北京金盛微纳、济南力冠电子科技有限公司。
9、份子束外延系统此芯片生产装备功用:份子束外延系统,供给在沉底概况按特定发展薄膜的工艺装备;份子束外延工艺,是一种制备单晶薄膜的技术,它是在适当的衬底与合适的条件下,沿衬底材料晶轴偏向逐层发展薄膜。
首要企业(品牌):国际:美国Veeco公司、美国SVTAssociates公司、美国NBM公司、法国Riber公司、芬兰DCA Instruments公司、德国Omicron公司、德国MBE-Komponenten公司、英国Oxford Applied Research(OAR)公司。 国内:沈阳中科仪器、北京汇德信科技有限公司、绍兴匡泰仪器装备有限公司、沈阳科友真空技术有限公司。
10、氧化炉(VDF)
装备功用:供给要求的氧化空气,实现半导体预期设想的氧化处置进程,为半导体材料停止氧化处置,是半导体加工进程的不成缺少的一个环节。首要企业(品牌):国际:英国Thermco公司、德国Centrotherm thermal solutions GmbH Co.KG公司。国内:青岛福润德、北京七星华创、中国电子科技团体第四十八所、青岛旭光仪表装备有限公司、中国电子科技团体第四十五所。
11、高压化学气相淀积系统
装备称号:高压化学气相淀积系统
装备功用:把含有组成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需别的气体引入LPCVD装备的反应室,在衬底概况发生化学反应天生薄膜。首要企业(品牌):国际:日本日立国际电气公司、 国内:中国电子科技团体第四十八所、上海驰舰半导体科技有限公司、中国电子科技团体第四十五所、北京仪器厂、上海机械厂。
12、等离子体增强化学气相淀积系统
装备功用:在堆积室操纵辉光放电,使其电离后在衬底上停止化学反应,堆积半导体薄膜材料。首要企业(品牌):国际:日本Tokki公司、日本岛津公司、美国Proto Flex公司、美国泛林半导体(Lam Research)公司、荷兰ASM国际公司。
国内:北京仪器厂、中国电子科技团体第四十五所、上海机械厂。
13、磁控溅射台
芯片生产装备功用:经过二极溅射中一个平行于靶概况的封锁磁场,和靶概况上构成的正交电磁场,把二次电子约束在靶概况特定地区,实现高离子密度和高能量的电离,把靶原子或份子高速度溅射堆积在基片上构成薄膜。首要企业(品牌):国际:美国Vaportech公司、美国AMAT公司、美国PVD公司、荷兰Hauzer公司、英国Teer公司、瑞士Platit公司、瑞士Balzers公司、德国Cemecon公司。国内:中国电子科技团体第四十八所、北京仪器厂、沈阳中科仪器、成都南光实业股份有限公司、科睿装备有限公司、上海机械厂。
14、化学机械抛光机装备功用:经过机械研磨和化学液体消融“腐蚀”的综合感化,对被研磨体(半导体)停止研磨抛光。
首要企业(品牌):国际:美国Applied Materials公司、美国诺发系统公司、美国Rtec公司。 国内:兰州兰新高科技产业股份有限公司、爱立特微电子。
15、引线键合机装备功用:把半导体芯片上的Pad与管脚上的Pad,用导电金属线(金丝)链接起来。首要企业(品牌):国际:德国TPT公司、美国奥泰公司、奥天时奥天时FK公司、马来西亚友尼森(UNISEM)公司。国内:中国电子科技团体第四十五所、北京创世杰科技成长有限公司、宇芯(成都)集成电路封装测试有限公司(马来西亚友尼森投资)、深圳市开玖自动化装备有限公司。
16、探针测试台改芯片生产装备功用:经过探针与半导体器件的pad打仗,停止电学测试,检测半导体的性能目标能否合适设想性能要求。
首要企业(品牌):国际:美国QA公司、美国MicroXact公司、德国Ingun公司、韩国Ecopia公司、韩国Leeno公司。 国内:中国电子科技团体第四十五所、北京七星华创电子有限公司、瑞柯仪器、华荣团体、深圳市森美协尔科技。
从芯片的制程来看,多少工艺越来越到极限,依靠于刻蚀技术的不竭冲破,新材料也将邻近冲破的节点; 制程工艺的不竭进步,带来芯片的本钱向中心归集,芯片设想将加倍斟酌制程工艺的受限身分; IC有着明显的经济周期,随着需求带动上游产能波动,野生智能范畴成长将引领新一轮需求,从而带动智能芯片的成长; 国内芯片产业非常落后,可是在设想、制造和封装方面构成完整产业链,IC设想有较大幅度成长,随着智能装备的不竭提高,有望经过市场构成较为快速的追逐; 贸易格式上,代价链上游仍然是欧美日等公司占据,而且构成庞大的把持效应,依靠产业转移构成成长困难重重。
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