時至今日，半導體世界仍有許多知識鮮為人知。作為現代科技的核心，芯片可謂是推動科技發展背后的隱藏力量，然而很少有人目睹這些先進設備是如何在工廠中被精心制造出來的。為了更深入地了解半導體產業和應用領域，本文將深入探討芯片生產工廠及屬地，并探索其主要的應用領域。
半導體是在哪里制造的？
不同公司運營的工廠負責處理半導體制造過程的不同方面。盡管這些工廠種類繁多，但以下是制造過程中每個階段最常見的三種類型：
晶圓制造廠：SK siltron、Sumco及信越化學工業株式會社(Shin-Etsu Chemical)等公司，負責生產作為半導體元件基板和基本材料的硅晶圓。晶圓生產的關鍵工序都在這些工廠運營的設施中完成，包括提純原料硅、將提純后的硅切割成薄晶圓，并進行拋光。在供應給半導體制造廠之前，這些晶圓還需要經歷進一步的工序，如摻雜1，以實現所需的特性和結構。
1摻雜：一種有意添加特定雜質以改變硅的電氣性能的工藝。
制造廠（Fab）：制造廠是具備專業性和高安全性設施的工廠，專注于集成電路2等半導體元件的制造。換句話說，制造廠主要負責半導體前端制造工序，因此，必須配備先進的設備，以進行氧化、光刻、蝕刻及沉積等關鍵工序。
2集成電路：將晶體管、電阻器和電容器等元件組裝在同一半導體材料板上。
組裝和測試廠：這些工廠負責后端制造工序，主要包括封裝及測試。封裝旨在保護芯片免受損壞，并建立機械和電氣連接；而測試則是確保產品的質量和可靠性。這些工廠通常由外包半導體組裝和測試（OSAT）公司3運營，他們從客戶處接收加工后的晶圓，并將其制造為成品半導體產品。
3外包半導體組裝和測試(OSAT，Outsourced semiconductor assembly and test)：提供第三方半導體組裝、測試與封裝（ATP）服務的供應商。
各類半導體的設計和制造，分布在哪里？
全球半導體供應鏈覆蓋各個地區，每個地區專門負責設計和制造流程的一個或多個階段。因此，半導體芯片通常并非在同一個地點或國家完成制造，而是需要運往全球各地，以完成整個制造流程。
設計層面涉及產品規格和單個電路的物理布局，而美國在該層面，尤其是先進邏輯芯片方面，處于領先地位。與此同時，后期制造工序則主要由東亞國家主導。由于不同國家分別專攻特定類型芯片的生產，我們可以根據美國半導體行業協會（SIA）4的一份報告，來了解三種常見半導體類型生產地的分布情況。
4來源：此部分數據統計基于晶圓生產能力，來源于美國半導體協會于2024年5月發布的報告《半導體供應鏈中的新興韌性（Emerging Resilience in the Semiconductor Supply Chain）》。該報告使用了美國商務部、國際半導體產業協會（SEMI）和波士頓咨詢公司（BCG Analysis）的數據。
存儲器：韓國擁有包括SK海力士在內的領先的半導體存儲器公司，在存儲器領域產能方面處于領先地位。在DRAM生產能力方面，韓國也占據主導地位，并遠超于最接近其的競爭對手。此外，韓國與日本同為NAND閃存5的生產大國，其中鎧俠（Kioxia）等日本公司是該領域的重要參與者。
5NAND閃存：一種無需供電便可儲存數據的非易失性存儲芯片。
邏輯芯片：中國臺灣在全球邏輯半導體6生產領域擁有無可爭議的主導地位，這主要歸功于全球半導體制造巨頭——臺積電（TSMC）。在10納米（nm）及以下邏輯芯片產能方面，中國臺灣的市場份額高達69%；在10納米至22納米區間邏輯芯片產能方面，也同樣處于行業前列。而在28納米及以上的邏輯芯片生產領域，則是中國內地的市場份額更為突出。
6邏輯半導體：一種被視為電子設備“大腦”的半導體芯片，能夠處理信息并進行計算，執行多種任務。
分立、模擬及其他芯片（DAO）：此類芯片適用于多元領域，因此，其生產遍布全球各地。盡管日本和中國生產的DAO芯片數量最為龐大，各自占據了25%的市場份額。但在全球范圍內，歐洲國家和美國同樣也對此類多元化應用的半導體器件生產作出了重要貢獻。
半導體存儲器應用領域，有哪些？
半導體存儲器就在人們的日常生活中扮演著重要角色，這些先進的存儲解決方案是現代科技的基礎，它們在日常生活中隨處可見，如下列舉一些示例：
智能家電
無論是瀏覽社交媒體、玩游戲還是進行任何手機操作，都離不開半導體存儲器來儲存數據并確保運行順暢。家中的筆記本電腦和智能電視也需要內部存儲空間來儲存和檢索數據，并學習使用模式。隨著端側AI（On-Device AI）存儲芯片的技術進步，許多家用電器都具備了定制化功能，這些功能增強了安全性、加快了處理速度，同時降低了功耗。
汽車及公共交通
駕車上班途中，人們可以享受到由存儲器驅動的高級駕駛輔助系統（ADAS）帶來的便利，如車道偏離預警，以及先進的信息娛樂技術等。在信號燈前等待時，信號燈控制系統會利用存儲器來管理交通流量，以確保交叉路口的安全。而選乘公共交通工具時，地鐵和列車控制系統均需要存儲器來維持精確的時間表，按時管理列車運行。同時，公交車跟蹤和管理系統也需要依賴存儲器來監控公交車及其到站時間。
醫療
在進行年度體檢時，人們會發現醫院里的醫療成像設備，如磁共振成像（MRI）和計算機斷層（CT）掃描儀等，均使用存儲器來儲存診斷所需的圖像。記錄心率和血壓數據的患者監護系統，以及儲存患者的病史、測試結果及保存醫生開具診斷書的電子健康記錄系統，也都依賴存儲器。
教育
AI革命對教育領域也產生了深遠影響，目前教師和學生均能夠從一系列由半導體存儲器支持的AI工具中受益。對于教師來說，AI應用可以助其在課程規劃、評分等方面提升工作效率；而學生則可以使用這些工具進行研究、寫作輔助，并獲得其他個性化支持。
來源：全球半導體觀察