全面解讀集成電路產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)技術(shù)

　　集成電路產(chǎn)業(yè)化過(guò)程

　　IC產(chǎn)業(yè)化初期主要用于航天和軍事，美國阿波羅11號登月成功和兩次海灣戰爭是IC應用于航天和軍事最成功的案例，1980年IBM研制出第一代商用化PC，IC在民用電子領(lǐng)域的發(fā)展逐漸加速，其發(fā)展過(guò)程主要經(jīng)歷了三次重要的變革，每次變革主要是因為單一公司的資本支出或技術(shù)無(wú)法支撐IC產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，在此過(guò)程中，行業(yè)內公司的經(jīng)營(yíng)模式變得多樣化，新的廠(chǎng)商的進(jìn)入也導致整個(gè)行業(yè)發(fā)生結構性變化。

　　集成電路產(chǎn)業(yè)垂直分工歷程

　　第一次變革——電腦元件的標準化。1960年至1970年，系統廠(chǎng)商包辦了所有的設計和制造，隨著(zhù)電腦的功能要求越來(lái)越多，整個(gè)設計過(guò)程耗時(shí)較長(cháng)，使得部分系統廠(chǎng)商產(chǎn)品推出時(shí)便已落伍，因此，有許多廠(chǎng)商開(kāi)始將使用的硬件標準化，1970年左右，微處理器、存儲器和其他小型IC元件逐漸標準化，也由此開(kāi)始區分系統公司與專(zhuān)業(yè)集成電路制造公司。

　　第二次變革——ASIC(特殊應用集成電路)技術(shù)的誕生。雖然有部分集成電路標準化，但在整個(gè)電腦系統中仍有不少獨立IC，過(guò)多的IC使得運行效率不如預期，ASIC技術(shù)應運而生，同時(shí)系統工程師可以直接利用邏輯門(mén)元件資料庫設計IC，不必了解晶體管線(xiàn)路設計的細節部分，設計觀(guān)念上的改變使得專(zhuān)職設計的Fabless公司出現，專(zhuān)業(yè)晶圓代工廠(chǎng)Foundry的出現填補了Fabless公司需要的產(chǎn)能。

　　第三次變革——IP(集成電路設計知識產(chǎn)權模塊)的興起。由于半導體制程的持續收縮，使得單一晶片上的集成度提高，如此一來(lái)，只是用ASIC技術(shù)，很難適時(shí)推出產(chǎn)品，此時(shí)IP概念興起，IP即將具有某種特定功能的電路固定化，當IC設計需要用到這項功能時(shí)，可以直接使用這部分電路，隨之而來(lái)的是專(zhuān)業(yè)的IP與設計服務(wù)公司的出現。

　　IC多采用單片單晶硅作為半導體基質(zhì)，并在該基質(zhì)上構建各種復雜電路。單晶硅材料可由常見(jiàn)的富含二氧化硅的砂石經(jīng)過(guò)提煉獲得，同時(shí)，硅元素僅次于氧元素，是地殼中第二豐富的元素，構成地殼總質(zhì)量的 26.4%。由價(jià)格低廉的沙子到性能卓越的芯片，集成電路“點(diǎn)石成金”的制作流程可分為設計、 制造、 封測(封裝和測試) 三個(gè)步驟。

　　集成電路芯片生產(chǎn)流程

　　經(jīng)過(guò)提純得到的多晶硅經(jīng)過(guò)高溫熔融，通過(guò)拉晶工藝制成純度高達 99.9999999%以上的高純單晶硅晶柱。切割晶柱并通過(guò)拋光、研磨等工藝，得到薄而光滑的晶圓，后進(jìn)行檢測。 按照設計好的電路，對晶圓進(jìn)行顯影、 摻雜、 蝕刻等復雜的加工處理，分小格，將集成電路“印”在晶圓上。經(jīng)過(guò)晶圓測試后，從晶圓上切割出質(zhì)量合格的晶塊，后進(jìn)行封裝。封裝測試通過(guò)后，得到可以使用的集成電路芯片。

　　整個(gè) IC 生產(chǎn)技術(shù)的提高體現在這三個(gè)領(lǐng)域各自的進(jìn)化，設計端由早期工程師手工設計進(jìn)化至如今引入了 EDA( 電子設計自動(dòng)化)技術(shù);制造端體現在晶圓尺寸的增加和集成度的提高;封測端則由芯片層級拓展至系統層級。 下部分也將按該制作流程，介紹每部分技術(shù)和市場(chǎng)情況。