矽砂到晶片- AI世代的ㄅㄆㄇ

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█什麼是矽砂 ( Silica Sand ?)

矽砂(二氧化矽砂 SiO₂), 也稱為石英砂,白砂或工業砂。矽砂必須包含

至少95%的SiO₂和少於0.6%的氧化鐵。如果沙子不符合此標準,

它將被稱為通常的“常規”沙子。

矽砂==>經300多個步驟,純化成矽(矽棒), 矽純度須達99.9999%

==>切片成矽晶圓

==>半導體工廠製成 CPU DRAM GPU MPU SoC ……


█半導體製程

半導體製程可大致分成六個步驟:

1.晶圓在熔爐中加熱到高溫,當矽與氧反應時產生二氧化矽層

2.施加一層光刻膠,在真空中旋轉晶圓,以確保覆蓋均勻,然後烘烤乾燥

3.通過晶圓上的每個晶片或晶片簇一次,使晶片通過照相掩模或膠片

暴露於紫外光。使用稱為“步進器(stepper)”的機器在每次曝光之間移動晶片

4.施加鹼性溶液,溶解暴露在紫外線下的光刻膠。

5.氫氟酸用於溶解已洗掉光致抗蝕劑的氧化層部分

6.施加溶劑以去除殘留的光刻膠,從而留下電路圖案化的氧化層

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●製程中使用的各種氣體

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█ IC 製程的核心設備 : ASML 光刻機

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【TIPS】ASML在台四大夥伴帆宣(6196)、公准精密(3178)、信邦(3023)、大銀(4576)


█何謂半導體奈米級(尺寸)

以 MOS 元件為例,奈米指的是閘極 (Gate)的厚度尺寸

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█半導體晶片業的三大營運模式 (Business Model)

● IDM(Integrated Device Manufacture)模式

集晶片設計、晶片製造、晶片封裝和測試等多個產業鏈環節於一身;

早期多數集成電路企業採用的模式;目前僅有極少數企業能夠維持。

優勢:設計、製造等環節協同優化,有助於充分發掘技術潛力;

能有條件率先實驗並推行新的半導體技術(如FinFET)。

劣勢:公司規模龐大,管理成本較高;運營費用較高,資本回報率偏低。

此類企業:三星、德州儀器(TI)。

●Fabless(無工廠晶片供應商)模式

只負責晶片的電路設計與銷售;將生產、測試、封裝等環節外包。

優勢:資產較輕,初始投資規模小,創業難度相對較小;

企業運行費用較低,轉型相對靈活。

劣勢:與IDM相比無法與工藝協同優化,因此難以完成指標嚴苛的設計;

與Foundry相比需要承擔各種市場風險,一旦失誤可能萬劫不復。

此類企業:海思、聯發科(MTK)、博通(Broadcom)。

●Foundry(代工廠)模式

只負責製造、封裝或測試的其中一個環節;不負責晶片設計;

可以同時為多家設計公司提供服務,但受制於公司間的競爭關係。

優勢:不承擔由於市場調研不准、產品設計缺陷等決策風險。

劣勢:投資規模較大,維持生產線正常運作費用較高;需要持續投入維持工藝水平,

一旦落後追趕難度較大。

此類企業:TSMC、UMC、Global Foundry。

【TIPS】半導體產業鏈

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【視頻】Chip Manufacturing - How are Microchips made?



【視頻】光罩製程(Photolithography: Step by step)



【視頻】台灣電子產業鏈之父 -施振榮先生



【視頻】矽島台灣 IC60







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