你了解半导体供应链吗?

半导体行业有什么?

在IC芯片的生产过程中，首先将设计好的电路图转移到半导体晶圆上。通过一系列的程序，在晶圆表面形成一个集成电路(IC, integrated circuit)，然后切割成一块称为模具(Dies)。这些模具最后被包裹在一个保护壳中，形成最终的芯片。

半导体供应链上、中、下游

• 上游:IC设计。IC设计图纸的制作。
• 中游:集成电路制造。实际制造的集成电路上有设计图。
• 下游:集成电路封装和测试。通过测试后，晶圆被切割成裸露的晶体，并添加外壳来封装芯片。

半导体产业上游:IC设计流程

芯片是用来处理信息的完整电路系统。在制造芯片之前，工程师必须首先根据需求规划芯片需要具有的功能，以及芯片上的哪些区域分配这些功能。硬件描述语言(HDL)描述芯片的功能，并将其放入程序代码中。电子设计自动化(EDA)工具允许计算机将程序代码转换为电路图。

芯片按功能可分为4类:

1. 内存IC:用于存储数据。分为ic，在电源停止后，将继续或不继续保存存储的数据。
   • 易失性:关闭电源后，数据将消失，包括动态随机存取存储器(DRAM)。
   • 非易失性(Non-Volatile):关闭电源后，数据将继续保存，包括ROM (Ready Only Memory)和Flash。
2. 微组件IC:具有特殊数据处理功能的器件。
   • 微处理器单元(MPU):处理复杂的逻辑操作，如中央处理器(CPU);或微处理器，如指令集体系结构(ISA)。
   • 微控制器单元(Micro Controller Unit, MCU):它相当于一台微型计算机，将计算机的基本部件:CPU、内存和输入输出接口(I/O)集成在一块IC芯片上。又称单片微型计算机。
   • 数字信号处理器(DSP):处理和计算数字信号。
   • 微外设(MPR):支持MPU、MCU电路组件。用于加工计算机外围设备的芯片。
3. 逻辑IC:执行逻辑运算的IC。
   • 标准逻辑IC:进行基本的逻辑运算，如与、或等，量产并向不同客户销售IC标准产品。
   • 专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC):专为特殊用途或单一客户定制的集成电路，具有定制化、差异化、小批量等特点，应用于产业变化快、集成度要求高的市场。
4. 模拟IC:处理模拟信号的IC，主要用于电源管理、放大器和转换器。

在IC设计行业，工程师在设计IC时，除了IC设计本身，还会使用IC设计工具，这些工具也是半导体供应链上游IC设计的一部分。

半导体产业中游:IC制造工艺

当IC设计完成后，将进入生产阶段，即IC制造。这一阶段是工业半导体供应链的中游环节。简单来说，IC制造意味着代工必须将设计好的电路图转移到半导体晶圆上。

IC制造工艺:将设计图纸转移到晶圆的IC制造工艺大致分为6个阶段，顺序为晶圆、靶溅射、镀膜光刻、掩模光刻、蚀刻、去除光刻胶。

制造芯片的IC制造工厂在将电路转移到晶圆的过程中需要使用各种IC制造设备;在此过程中还有一些重要的IC制造材料，如基础材料晶圆，在晶圆上溅射作为电路的金属薄膜靶，用于传输电路图的掩模，以及光刻胶等化学物质。这些IC制造设备和IC制造材料也是IC产业的一部分。

半导体产业下游:集成电路封装和测试工艺

当设计图纸上的电路放置在晶圆上形成IC时，则需要进行测试和封装，即测试这些IC是否可以工作，然后将晶圆上的IC切割成一块die/ die。由于这些裸露的模具非常脆弱，如果测试后IC可用，必须用外壳包裹起来进行保护。这个封装的代现在是最终完成的“芯片”。

封装包括将IC芯片封装到芯片中。需要有一个载体，模具可以固定。该组件负责携带模具，并允许模具连接到外部。有两种主要类型的载体:IC载体板和引线框架。模具放在IC载体板或引线架上后，由外壳保护。

IC封装测试厂商在进行芯片测试和芯片封装时，也会使用芯片测试设备和芯片封装设备。芯片封装可以使用各种芯片封装材料，如IC载体板、引线框、焊锡球、金丝，以及封装胶、封装壳等成型材料。

半导体产业的发展

5G、高性能计算、物联网等新兴技术应用的爆炸式增长，加上对汽车电子产品的强劲需求，推动晶圆代工产能持续上升。机械设备产业受益于半导体和5g相关产业。此外，疫情也加快了厂家安装自动化设备的步伐。通用生产机械及零部件、直线滑块、电子及半导体设备及零部件、金属机械臂工具等产能提高，满足全球对芯片及相关半导体产品的强劲需求。