【工艺】1_半导体产业介绍

集成电路工艺原理

• 集成电路（Integrated Circuit， IC），俗称芯片

  是指把具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件以及他们之间的连接导线全部集成在一小块衬底上，然后封装在一个管壳内的电子器件。由德州仪器公司Jack Kilby和仙童半导体公司Robert Noyce分别于1958年和1959年独自发明

Chap1 半导体产业介绍

一、集成电路产业介绍

1.半导体产业概况

  数据来源：https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/210128-d64091cc.html

2.集成电路生产流程图

3.各部分产业特点

4.集成电路产业构成

集成器件供应商（Integrated Device Manufacture， IDM）

  IMD模式（垂直制造）集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身；早期多数集成电路企业采用的模式，目前仅有极少数企业能够维持

• 主要优势：设计、制造等环节协同优化，有助于充分发掘技术潜力，能有条件率先实验并推行新的半导体技术
• 主要劣势：公司规模庞大，管理成本较高，运营费用较高，资本回报率较低

代工厂（Foundry）

  只负责制造、封装或测试其中一个环节，不负责芯片设计，可以同时为多家设计公司提供服务

• 主要优势：不承担由于市场调研不准、产品设计缺陷等决策风险
• 主要劣势：投资规模较大，维持生产线正常运作费用较高；需要持续投入维持工艺水平，一旦落后追赶难度较大

无工厂芯片供应商（Fabless）

  只负责芯片的电路设计与销售，将生产、测试、封装等环节外包，如华为海思、紫光展讯、中兴微电子、华大半导体、国网智芯、兆易创新、豪威科技、士兰微电子、中星微电子、瑞迪科微电子、大唐电信、比特大陆、寒武纪、平头哥、达摩院、灵汐科技、燧原科技

• 主要优势：资产较轻，初始投资规模小，创业难度相对较小；企业运行费用较低，转型相对灵活
• 主要劣势：与IDM相比无法与工艺协同优化，因此难以完成指标严苛的设计；与Foundry相比需要承担各种市场风险，一旦失误可能万劫不复

二、集成电路发展趋势

整体趋势/发展目标

  降低芯片成本；提高芯片性能；提高芯片可靠性

趋势一：特征尺寸减小

特征尺寸是芯片上最小的物理尺寸，是衡量工艺难度的标志，也被称作关键尺寸

• CMOS的特征尺寸为晶体管栅长
• DRAM的特征尺寸为1/2间隙

  工艺制程升级放缓：130nm制程之后，已经无法仅通过几何尺寸缩小获得性能提升了，每个工艺节点都需要引入新的工艺技术

趋势二：晶圆尺寸（Wafer Size）增大

  300nm晶圆比200nm晶圆面积大2.25倍，可以把每块晶片（Die）的成本减少30%

  通过缩小芯片尺寸，可以降低芯片在制作过程中被沾污的概率

趋势三：封装技术升级