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      揭秘!半導(dǎo)體全球生產(chǎn)基地及應(yīng)用領(lǐng)域
      作者: 來(lái)源: 日期:2024/11/8 14:22:59 人氣:1464

      時(shí)至今日,半導(dǎo)體世界仍有許多知識(shí)鮮為人知。作為現(xiàn)代科技的核心,芯片可謂是推動(dòng)科技發(fā)展背后的隱藏力量,然而很少有人目睹這些先進(jìn)設(shè)備是如何在工廠中被精心制造出來(lái)的。為了更深入地了解半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域,本文將深入探討芯片生產(chǎn)工廠及屬地,并探索其主要的應(yīng)用領(lǐng)域。




      半導(dǎo)體是在哪里制造的?


      不同公司運(yùn)營(yíng)的工廠負(fù)責(zé)處理半導(dǎo)體制造過(guò)程的不同方面。盡管這些工廠種類繁多,但以下是制造過(guò)程中每個(gè)階段最常見的三種類型:


      晶圓制造廠:SK siltron、Sumco及信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(Shin-Etsu Chemical)等公司,負(fù)責(zé)生產(chǎn)作為半導(dǎo)體元件基板和基本材料的硅晶圓。晶圓生產(chǎn)的關(guān)鍵工序都在這些工廠運(yùn)營(yíng)的設(shè)施中完成,包括提純?cè)瞎琛⑻峒兒蟮墓枨懈畛杀【A,并進(jìn)行拋光。在供應(yīng)給半導(dǎo)體制造廠之前,這些晶圓還需要經(jīng)歷進(jìn)一步的工序,如摻雜1,以實(shí)現(xiàn)所需的特性和結(jié)構(gòu)。

      1摻雜:一種有意添加特定雜質(zhì)以改變硅的電氣性能的工藝。


      制造廠(Fab):制造廠是具備專業(yè)性和高安全性設(shè)施的工廠,專注于集成電路2等半導(dǎo)體元件的制造。換句話說(shuō),制造廠主要負(fù)責(zé)半導(dǎo)體前端制造工序,因此,必須配備先進(jìn)的設(shè)備,以進(jìn)行氧化、光刻、蝕刻及沉積等關(guān)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(dǎo)體材料板上。


      組裝和測(cè)試廠:這些工廠負(fù)責(zé)后端制造工序,主要包括封裝及測(cè)試。封裝旨在保護(hù)芯片免受損壞,并建立機(jī)械和電氣連接;而測(cè)試則是確保產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。這些工廠通常由外包半導(dǎo)體組裝和測(cè)試(OSAT)公司3運(yùn)營(yíng),他們從客戶處接收加工后的晶圓,并將其制造為成品半導(dǎo)體產(chǎn)品。

      3外包半導(dǎo)體組裝和測(cè)試(OSAT,Outsourced semiconductor assembly and test):提供第三方半導(dǎo)體組裝、測(cè)試與封裝(ATP)服務(wù)的供應(yīng)商。




      各類半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制造,分布在哪里?


      全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈覆蓋各個(gè)地區(qū),每個(gè)地區(qū)專門負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造流程的一個(gè)或多個(gè)階段。因此,半導(dǎo)體芯片通常并非在同一個(gè)地點(diǎn)或國(guó)家完成制造,而是需要運(yùn)往全球各地,以完成整個(gè)制造流程。


      設(shè)計(jì)層面涉及產(chǎn)品規(guī)格和單個(gè)電路的物理布局,而美國(guó)在該層面,尤其是先進(jìn)邏輯芯片方面,處于領(lǐng)先地位。與此同時(shí),后期制造工序則主要由東亞國(guó)家主導(dǎo)。由于不同國(guó)家分別專攻特定類型芯片的生產(chǎn),我們可以根據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)4的一份報(bào)告,來(lái)了解三種常見半導(dǎo)體類型生產(chǎn)地的分布情況。

      4來(lái)源:此部分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)基于晶圓生產(chǎn)能力,來(lái)源于美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)于2024年5月發(fā)布的報(bào)告《半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的新興韌性(Emerging Resilience in the Semiconductor Supply Chain)》。該報(bào)告使用了美國(guó)商務(wù)部、國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)和波士頓咨詢公司(BCG Analysis)的數(shù)據(jù)。


      存儲(chǔ)器:韓國(guó)擁有包括SK海力士在內(nèi)的領(lǐng)先的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器公司,在存儲(chǔ)器領(lǐng)域產(chǎn)能方面處于領(lǐng)先地位。在DRAM生產(chǎn)能力方面,韓國(guó)也占據(jù)主導(dǎo)地位,并遠(yuǎn)超于最接近其的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。此外,韓國(guó)與日本同為NAND閃存5的生產(chǎn)大國(guó),其中鎧俠(Kioxia)等日本公司是該領(lǐng)域的重要參與者。

      5NAND閃存:一種無(wú)需供電便可儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)芯片。


      邏輯芯片:中國(guó)臺(tái)灣在全球邏輯半導(dǎo)體6生產(chǎn)領(lǐng)域擁有無(wú)可爭(zhēng)議的主導(dǎo)地位,這主要?dú)w功于全球半導(dǎo)體制造巨頭——臺(tái)積電(TSMC)。在10納米(nm)及以下邏輯芯片產(chǎn)能方面,中國(guó)臺(tái)灣的市場(chǎng)份額高達(dá)69%;在10納米至22納米區(qū)間邏輯芯片產(chǎn)能方面,也同樣處于行業(yè)前列。而在28納米及以上的邏輯芯片生產(chǎn)領(lǐng)域,則是中國(guó)內(nèi)地的市場(chǎng)份額更為突出。

      6邏輯半導(dǎo)體:一種被視為電子設(shè)備“大腦”的半導(dǎo)體芯片,能夠處理信息并進(jìn)行計(jì)算,執(zhí)行多種任務(wù)。


      分立、模擬及其他芯片(DAO):此類芯片適用于多元領(lǐng)域,因此,其生產(chǎn)遍布全球各地。盡管日本和中國(guó)生產(chǎn)的DAO芯片數(shù)量最為龐大,各自占據(jù)了25%的市場(chǎng)份額。但在全球范圍內(nèi),歐洲國(guó)家和美國(guó)同樣也對(duì)此類多元化應(yīng)用的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)作出了重要貢獻(xiàn)。


      半導(dǎo)體存儲(chǔ)器應(yīng)用領(lǐng)域,有哪些?


      半導(dǎo)體存儲(chǔ)器就在人們的日常生活中扮演著重要角色,這些先進(jìn)的存儲(chǔ)解決方案是現(xiàn)代科技的基礎(chǔ),它們?cè)谌粘I钪须S處可見,如下列舉一些示例:


      智能家電

      無(wú)論是瀏覽社交媒體、玩游戲還是進(jìn)行任何手機(jī)操作,都離不開半導(dǎo)體存儲(chǔ)器來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)并確保運(yùn)行順暢。家中的筆記本電腦和智能電視也需要內(nèi)部存儲(chǔ)空間來(lái)儲(chǔ)存和檢索數(shù)據(jù),并學(xué)習(xí)使用模式。隨著端側(cè)AI(On-Device AI)存儲(chǔ)芯片的技術(shù)進(jìn)步,許多家用電器都具備了定制化功能,這些功能增強(qiáng)了安全性、加快了處理速度,同時(shí)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(chǔ)器驅(qū)動(dòng)的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)帶來(lái)的便利,如車道偏離預(yù)警,以及先進(jìn)的信息娛樂(lè)技術(shù)等。在信號(hào)燈前等待時(shí),信號(hào)燈控制系統(tǒng)會(huì)利用存儲(chǔ)器來(lái)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(shí),地鐵和列車控制系統(tǒng)均需要存儲(chǔ)器來(lái)維持精確的時(shí)間表,按時(shí)管理列車運(yùn)行。同時(shí),公交車跟蹤和管理系統(tǒng)也需要依賴存儲(chǔ)器來(lái)監(jiān)控公交車及其到站時(shí)間。


      醫(yī)療

      在進(jìn)行年度體檢時(shí),人們會(huì)發(fā)現(xiàn)醫(yī)院里的醫(yī)療成像設(shè)備,如磁共振成像(MRI)和計(jì)算機(jī)斷層(CT)掃描儀等,均使用存儲(chǔ)器來(lái)儲(chǔ)存診斷所需的圖像。記錄心率和血壓數(shù)據(jù)的患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng),以及儲(chǔ)存患者的病史、測(cè)試結(jié)果及保存醫(yī)生開具診斷書的電子健康記錄系統(tǒng),也都依賴存儲(chǔ)器。


      教育

      AI革命對(duì)教育領(lǐng)域也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,目前教師和學(xué)生均能夠從一系列由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器支持的AI工具中受益。對(duì)于教師來(lái)說(shuō),AI應(yīng)用可以助其在課程規(guī)劃、評(píng)分等方面提升工作效率;而學(xué)生則可以使用這些工具進(jìn)行研究、寫作輔助,并獲得其他個(gè)性化支持。





      來(lái)源:全球半導(dǎo)體觀察

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