華爲有一個很強的芯片公司:海思半導體。
華爲的麒麟芯片都是海思設計研發的。
但是,芯片設計出來後,需要交給芯片代工廠去負責具體的生產。再好的設計,生產不出來,也沒用。
晶圓指製造半導體晶體管或集成電路的襯底(也叫基片)。由於是晶體材料,其形狀爲圓形,所以稱爲晶圓。芯片代工廠有時也稱爲晶圓廠。
晶圓片生產流程:
1. 晶圓生產:包含了從晶圓片生產,光罩光刻,晶圓處理和測試幾個環節,其中光罩光刻環節難度最高。
2. 硅材料:所需爲高純(10億個原子中至多有一個其它原子,也就是99.99999%以上) 。硅從沙子中提取,爲多晶硅,在熔融狀態被抽取出來後凝固,形成單晶硅錠。(晶圓級直徑大約300毫米,重約100千克。)市場說的單晶硅就是說整塊硅就一個晶體。
3. 晶圓片工藝:從單晶硅錠進行切割,並將晶圓拋光,直到無瑕,形成晶圓片(厚度大約1毫米)。
目前主流的硅片爲300mm(12英寸)、200mm(8英寸)和150mm(6英寸),其中12英寸硅片份額在65-70%左右,8寸硅片佔25-27%左右,6寸佔6-7%左右。硅片尺寸越大,單個硅片上可製造的芯片數量則越多,同時技術要求水平也越高。對於300mm硅片來說,其面積大約比200mm硅片多2.25倍,200mm硅片大概能生產出88塊芯片,而300mm硅片則能生產出232塊芯片。
◼ 更大直徑的硅片可以減少邊緣芯片,提高生產成品率;同時,在同一工藝過程中能一次性處理更多的芯片,設備的重複利用率提升了。
晶圓需要進行一些處理,再進入光刻環節。這有點類似於膠片感光的原理,通過紫外線照射,把預先設計好的電路圖,刻到光刻膠層。然後再經過:蝕刻、離子注入、電鍍、拋光等,將極其複雜的電路結構,在晶圓上製造出來最後測試、切割、封裝,就成爲了我們平時能夠看到的CPU芯片。
光刻是指在塗滿光刻膠的晶圓(或者叫硅片)上蓋上事先做好的光刻板,然後用紫外線隔着光刻板對晶圓進行一定時間的照射。原理就是利用紫外線使部分光刻膠變質,易於腐蝕。
"刻蝕"是光刻後,用腐蝕液將變質的那部分光刻膠腐蝕掉(正膠),晶圓表面就顯出半導體器件及其連接的圖形。然後用另一種腐蝕液對晶圓腐蝕,形成半導體器件及其電路。
芯片製造的技術,之所以非常的困難,就在於要通過將近5000道工序,把數億個晶體管,在一片只有指甲蓋大小的硅晶片上製造出來,還要進行復雜的邏輯設計,難度不亞於把全國的路網,規劃到這一點點的空間裏面。
晶圓生產處於芯片半導體產業鏈的中游,主要看工藝和幾何設計。在規模量產下,越新的工藝能夠帶來越低的芯片價格,從而帶來越強的市場競爭力。該鏈條是技術和資金密集型,依賴物化材料和尖端設備。
一條16nm先進製程的半導體代工廠投資額高達120-150億美元,全球將只有英特爾(NASDAQ:INTC)、臺積電、三星這三家企業可以承擔如此巨大的資本開支,其他企業已無力跟進。
所以,這個行業的集中度非常高,成爲少數幾個寡頭的遊戲。
第一名臺積電營收是第二名格芯的7倍多,市場佔有率高達56%。
中芯國際(HK:00981)目前是國內規模最大,製造工藝最先進的晶圓製造廠。
雖然營收不斷上漲,但是研發和建廠投資過於巨大,利潤並不好看。
國內其他的芯片工廠有:
武漢新芯集成電路製造有限公司(現長江存儲子公司),成立於2006年,2008年開始量產。目前,武漢新芯在上海、深圳、香港等地均設有辦事處,爲全球客戶提供專業的12英寸晶圓代工服務,專注於NORFlash和CMOS圖像傳感器芯片的研發和製造。
上海華虹宏力,由原上海華虹半導體和上海宏力合併而成,是世界領先的 8 英寸純晶圓代工廠,提供覆蓋 1 微米至 90 納米工藝範圍的製造活動。目前,華虹宏力擁有 3 條 8 英寸集成電路生產線,月產能達 14.6 萬片,公司業務遍及全球各地。
華虹宏力爲國內外客戶提供涵蓋1.0μm ~ 90nm工藝的、專業的、高附加值代工服務,專注於嵌入式非易失性存儲器、電源管理IC、功率器件、射頻等特色工藝平臺以及標準邏輯、混合信號等通用工藝平臺。
華潤微電子:華潤微電子有限公司是華潤集團旗下負責微電子業務投資、發展和經營管理的高科技企業。公司是中國領先的擁有芯片設計、晶圓製造、封裝測試等全產業鏈一體化運營能力的半導體企業,產品聚焦於功率半導體、智能傳感器領域。
和艦科技:和艦芯片製造(蘇州)股份有限公司是8英寸晶圓專工企業,坐落於蘇州工業園區,2003年5月正式投產,目前月產量近8萬片,員工逾2000人。和艦提供從0.5微米至110奈米主流邏輯、混合信號、嵌入式非揮發性記憶體、高壓及影像傳感器工藝,亦可提供從設計服務、掩膜版製作、晶圓生產到封裝測試等專業的一站式生產服務和諮詢。代工產品以消費與汽車、工業電子爲主,涵蓋液晶驅動、微處理器、電源管理、指紋辨識、智能卡、身份識別等安全類產品。
士蘭微(SH:600460):專業從事集成電路以及半導體微電子相關產品的設計、生產與銷售的高新技術企業。司主要產品是集成電路以及相關的應用系統和方案,主要集中在以下三個領域:以消費類數字音視頻應用領域爲目標的集成電路產品,包括以光盤伺服爲基礎的芯片和系統。
可見,晶圓生產是一個燒錢無底洞,對規模和實力要求極高。新三板上目前沒有,未來也難以出現這樣的公司。
國內晶圓廠投資金額即將進入高峯期。根據國盛電子團隊統計,2020~2022 年國內晶圓
廠總投資金額約 1500/1400/1200 億元,其中內資晶圓廠投資金額約 1000/1200/1100
億元。 2020~2022 年國內晶圓廠投資額將是歷史上最高的三年,且未來還有新增項目
的可能。
晶圓廠會拉動整個半導體產業鏈,比如半導體設備、半導體材料、封裝測試等。因此,雖然新三板上沒有晶圓廠,但是半導體相關企業的業績卻和這些晶圓廠高度相關,如果要投資新三板上的半導體企業,就必須關注這些大廠的一舉一動。
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