矽砂到晶片- AI世代的ㄅㄆㄇ

閱讀時間約 3 分鐘
█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
●製程中使用的各種氣體
█ IC 製程的核心設備 : ASML 光刻機
【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
█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
【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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