什么是半导体供应链?

发表于 2023-4-28 13:07:20
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半导体供应链包括IC制造、IC封测、IC设计、分立元件制造等各类半导体制造和设计行业。

什么是半导体行业?
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。通过一系列程序,在晶圆表面形成集成电路(IC,Integrated Circuit),然后切割成一块称为Dies。这些Die最后包裹在保护壳内,形成最终的芯片。

半导体供应链上、中、下游

上游:IC设计。制作IC设计图。

中游:集成电路制造。设计图上集成电路的实际制造。

下游:IC封测。测试通过后,晶圆被切割成裸晶,加壳封装芯片。

半导体产业上游:IC设计流程
芯片是用于处理信息的完整电路系统。在制造芯片之前,工程师首先要根据需求规划芯片需要具备的功能,以及将这些功能分布在芯片的哪些区域。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。分为在电源停止后继续或不继续保存存储数据的 IC。

易失性:数据会在电源关闭时消失,包括动态随机存取存储器(DRAM)。

Non-Volatile:数据在断电后会继续保存,包括只读存储器(ROM)和Flash。

2、Micro Component IC:具有特殊数据处理功能的元件。
微处理器单元(MPU):处理复杂的逻辑运算,如中央处理器(CPU);或微处理器,例如指令集架构 (ISA)。

微控制器(MCU):相当于一台微型计算机,将计算机的基本部件:CPU、内存、输入输出接口(I/O)集成在一块IC芯片上。又称单片机。
数字信号处理器 (DSP):处理和计算数字信号。

Micro Peripheral (MPR):支持MPU、MCU电路元件。用于加工电脑周边设备的芯片。

3、逻辑IC:执行逻辑运算的IC。
标准逻辑IC:进行与、或等基本逻辑运算,量产销售IC标准产品给不同客户。

专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC):为特殊用途或单一客户量身定制的IC,具有定制化、差异化、小批量等特点,用于产业变化快、集成度要求高的市场。

4、Analog IC:处理模拟信号的IC,主要用于Power Management、Amplifier、Converter。

在IC设计行业,工程师在设计IC时,除了IC设计本身,还要用到IC设计工具,这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制程
当IC设计完成后,就会进入生产阶段,即IC制造。这个阶段是工业半导体供应链的中游环节。简单来说,IC制造就是代工厂必须将设计好的电路图转移到半导体晶圆上。

IC制造工艺:将设计图转移到晶圆上的IC制造工艺大致分为6个阶段,依次为:晶圆、靶材溅射、涂光刻胶、光掩模光刻、刻蚀、去除光刻胶。

制造芯片的IC制造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;工艺中还有一些重要的IC制造材料,如基础材料晶圆、溅射在晶圆上作为电路的金属薄膜靶材、转移电路图的光掩模、光刻胶等化学品。这些IC制造设备和IC制造材料也属于IC产业的一部分。

半导体产业下游:IC封测制程
当设计图上的电路放在晶圆上形成IC后,接下来就需要对其进行测试封装,即测试这些IC是否可以工作,然后将晶圆上的IC切割成一块一块的死/死。因为这些裸片非常脆弱,如果IC在测试后可以使用,就必须用外壳包裹起来保护。这个封装好的 Dai 现在就是最后的成品“芯片”。

封装涉及将 IC 芯片封装到芯片中。需要有一个可以固定芯片的载体。该组件负责承载管芯并允许管芯与外部连接。载体主要有两种类型:IC载板和引线框架。管芯放置在 IC 载板或引线框架上后,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,也会使用到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载板、引线框架、焊球、金线,以及封装胶、封装外壳等成型材料。

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发,加之汽车电子的强劲需求,带动晶圆代工产能持续攀升。机械设备行业受益于半导体和5G相关行业。此外,疫情也加快了厂商加装自动化设备的步伐。通用生产机械及零部件、直线滑轨、电子及半导体设备及零部件、金属机械手工具产能增加,以满足全球对芯片及相关半导体产品的强劲需求。

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