半导体制造业的发展趋势.docx

半导体制造业的发展趋势半导体是所有电子装置的基础。制造工艺和材料的发展推动了电路密度的提高,从而使芯片速度更高、面积更小、成本更低。今天,整块半导体可能不到第一枚硅晶体管的1/5。2000年8月推出的英特尔奔4处理器含4200万个晶体管,Nvidia的GeForce ,比20世纪70年代初英特尔的第一个处理器进步了一大块,当时的4004大约含2300个晶体管。半导体加工工艺由许多复杂工序组成。半导体公司拥有各个领域的专家,包括冶金学家、化学家、物理学家和工程师。整个工艺一般为1~3个月,涉及晶片加工和测试,芯片封装以及最终测试。鉴于研制周期和批量加工性质,成本一般取决于每批启动的晶片数量和产品加工的成品率。除了工艺技术外,半导体制造中的其他关键因素包括晶片尺寸和线宽。线宽越小,速度越快。每一块晶片要容纳无数个半导体芯片。许多新的加工厂目前都采用8英寸晶片,但行业发展趋势是12英寸或300毫米晶片。据SEMI分析,半导体行业大约需要30~40个生产300毫米晶片的工厂。尽管向12英寸晶片发展要求巨额设备投资,但这将有助于降低成本,。2001年3月,英特尔推出了其第一个全功能300毫米晶片,。每一块晶片上的芯片增加240%,每一个芯片成本下降30%、水电成本下降40%。(一)设计和加工半导体的设计越来越复杂,每块电路的设计工作量不断增加。芯片设计采用自动化工具如CAD程序和EDA(电子设计自动化)。芯片的大部分功能和成本在设计阶段决定。设计能力曾阻碍了半导体的发展,但目前最终设计的测试能力成为主要瓶颈。应对这一危机的领先EDA工具销售商包括Cadence Desigh Systems、Synopsys和Mentor。作为一般规律,设计对资本要求不高,但需要大量人才,而制造要求大量资本,但不要太多人才。晶片加工工艺极其复杂,设备和工具投资要几十亿美元。因此进入壁垒很高。领先晶片加工商包括英特尔、东芝、日立、三星、Micron以及纯委托加工厂如中国台湾的TSMC和UMC。晶片加工前道工序包括取向生长、光致抗蚀和光刻工艺、酸蚀、脱模、离子植入/扩散、CMP等。由于线宽越来越小,需要专门的激光装置进行深度紫外线(DUV)光蚀。此外,掩模的价格也越来越高。TSMC称,。~200万美元。后道工序包括测试、组装和封装。随着先进的封装技术如在GHz范围内有2000多个插脚和输入输出的倒装BGA的出现,封装设计成为一大问题。Synopsys VP的一位资深人员指出,有可能出现“10美元的芯片,50美元封装”的情况。此外,随着半导体产品的复杂性不断提高,日益上升的测试成本成为行业的一大忧虑。有人提出,今后10年测试成本将超过加工成本。LST Logic认为不会发生这种情况,因为半导体行业将开始用测试器进行测试,并将其放在芯片上。作为自然发展,行业一体化瓦解,封装功能更多地向远东低成本地区外包。领先IC封装公司包括Amkor Technology、ST Assembly、ASE Test以及Chip PAC。封装业务是低附加值的,其单位价格和利润