芯片生產(chǎn)流程是怎樣的,究竟有多難?
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邀請(qǐng)演講眾所周知,半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì)和制作環(huán)節(jié)非常多,簡(jiǎn)單來(lái)看,主要是分為芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封測(cè)三大環(huán)節(jié)。
圖表1:芯片生產(chǎn)流程
資料來(lái)源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理
(二)生產(chǎn)模式介紹
越是先進(jìn)的芯片,其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)成本和生產(chǎn)制造成本往往越高,一家半導(dǎo)體公司往往無(wú)法單獨(dú)負(fù)擔(dān)。此時(shí)就衍生出了兩種生產(chǎn)模式,一種是IDM(垂直整合模式,integrated design and manufacture),另外一種是Fabless-Foundry模式。
IDM即一個(gè)公司包辦從設(shè)計(jì)、制造到銷(xiāo)售的全部流程,需要雄厚的運(yùn)營(yíng)資本才能支撐此營(yíng)運(yùn)模式,如Intel、三星、TI(德州儀器)、東芝、ST(意法半導(dǎo)體)、Nuvoton(新唐)等。其中,三星電子的晶圓廠雖然主要是為了制造自己設(shè)計(jì)的芯片,但由于建廠成本太高,它同時(shí)也給蘋(píng)果公司為iPhone、iPad設(shè)計(jì)的處理器提供代工服務(wù)。
Fabless-Foundry是電路設(shè)計(jì)和代工生產(chǎn)相分離的模式,衍生出這一模式的原因主要有兩個(gè):首先,半導(dǎo)體制造業(yè)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性特征,適合大規(guī)模生產(chǎn)。隨著制造工藝的進(jìn)步和晶圓尺寸的增大,單位面積上能夠容納的IC 數(shù)量劇增,成品率顯著提高。企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模會(huì)降低單位產(chǎn)品的成本,提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。其次,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所需的投資十分巨大,沉沒(méi)成本高。一般而言,一條8 英寸生產(chǎn)線需要8 億美元投資,一條12 英寸生產(chǎn)線需要12~15 億美元的投資,而且每年的運(yùn)行保養(yǎng)、設(shè)備更新與新技術(shù)開(kāi)發(fā)等成本占總投資的20%。這意味著除了少數(shù)實(shí)力強(qiáng)大的IDM廠商有能力擴(kuò)張外,其他的廠商根本無(wú)力擴(kuò)張。
但I(xiàn)DM模式自然有其優(yōu)勢(shì):首先,從IC 設(shè)計(jì)到完成IC制造所需的時(shí)間較短,不需要進(jìn)行硅驗(yàn)證(Silicon Proven),不存在工藝流程對(duì)接問(wèn)題,所以新產(chǎn)品從開(kāi)發(fā)到面市的時(shí)間較短。IDM模式還有一個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)便是不會(huì)受制于人。目前IC制程工藝最先進(jìn)的是臺(tái)積電,很多IC設(shè)計(jì)公司都將生產(chǎn)委托于它,如蘋(píng)果、華為、高通、MTK等。這時(shí)候臺(tái)積電的產(chǎn)能問(wèn)題將左右各大手機(jī)芯片廠商的出貨量。為了處理器的性能和功耗,大家都在追逐最先進(jìn)的IC制程工藝,在新的制程工藝成熟之前,肯定會(huì)遇到良率和產(chǎn)能問(wèn)題,把產(chǎn)能優(yōu)先保障給誰(shuí),也是各個(gè)設(shè)計(jì)廠商需要競(jìng)爭(zhēng)之處。
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