書名:100張圖搞懂半導體產業鏈
作者:李洵頴、柴煥欣
內容簡介:
第一章 讓我們聊聊半導體
半導體是什麼呢?其實半導體就是介於導體跟非導體之間的物質,可以透過溫度的改變或者是成分的改變來控制此物質的導電程度。
那半導體有什麼用呢?現在在我們所有用的大部分電器產品當中,或多或少都會有半導體的零件存在。比如相機、手機以致於電腦、電動車、太陽能板等等,裡面都有半導體的零件存在。本書當中討論的半導體特別聚焦在IC(積體電路)產業。
至於IC半導體的產業鏈,則分有上游的IC設計業(如聯發科),中游的晶圓代工業(如台積電),下游的IC封裝測試業(如日月光)。上游的IC設計業先將客戶要求的功能與規格IC產品設計出來,接著將該電路圖送至光罩製作相關單位,製作出完整的積體電路晶圓,之後將晶圓送到IC封測廠,切割成為一顆顆的晶片,再將晶片放到導線架或IC載板上,最後再以塑膠或陶瓷或金屬等進行封裝,製作出最終的IC產品。
上游的產業,包含IC設計、EDA、IP;中游的產業包含晶圓代工、光罩、矽晶圓;下游的產業,包括IC封裝測試、導線架、IC載板、IDM。
根據2005年到2024年間的全球經濟成長率,半導體產值年成長率來作比較,會發現半導體產業景氣很少出現連續兩年衰退的情形;而且當年度半導體產業景氣如果超過10 %以上的衰退,通常之後會有強勁的反彈或回升。
IDM(integrated device manufacturer),中文翻譯為整合元件製造廠,其意思為這個公司從IC的設計、製造以及銷售是一條龍的產業。其中最有名的就是美國的Intel和韓國的三星。
第二章 半導體產業的產品設計師認識IC設計
IC設計就像是蓋房子要先畫設計圖一樣,畫完設計圖還要做出電腦模型,讓客人觀看是否為需要的樣式;確認沒問題才能請工人開始施工。同樣的道理,產品業主先找好IC設計公司,告訴他們自己的需求,然後IC設計公司依照客戶需求製作出積體電路,再做出樣本,試跑流程,確認無誤後,再進入量產的步驟。台灣的IC設計龍頭公司為聯發科。
第三章 不只是IC製造工廠,認識晶圓代工
晶圓就是一片圓圓的半導體片,刻上並安裝許多積體電路在上面,然後再分割成一塊塊的積體電路做成IC板。但現在的資訊、科技需求,已要求線路越細越好,積體電路板越小越好,又或者是同樣面積的積體電路板可以容納更多線路在裡面。這就談到了製程問題,目前談到的先進製程,一般都是指七奈米或七奈米以下而這個部分的佼佼者就是台積電。
第四章 超越摩爾定律的重要推手~認識IC封裝
晶圓製作完畢,接著就要將晶圓切割然後安裝到載板上以及包裝上塑膠層,以防止外物的影響;而這個部分的過程就稱為封裝。當然隨著晶圓製造的進步,封裝的過程也有所謂的封裝先進製程;其目的也是期望縮小載板的大小以及提升積體電路的效能。台灣的半導體封裝廠以日月光投控為龍頭。
第五章 受景氣循環影響的寡占產業~記憶體
記憶體也算是半導體產業的一環,產品主要分為RAM(隨機存取記憶體)、ROM(唯讀記憶體)。記憶體產業受景氣循環的影響很大,而全球記憶體市佔率的前三名為三星、S K海力士以及美光;台灣方面的前三名為南亞科、華邦電以及力積電。當然隨著半導體技術的進步,記憶體的製程也跟著進化,而且記憶體也有新一代的次世代記憶體出現,讓機器的讀寫速度更快,消耗的功率更低。
第六章 從現在到未來的關鍵議題~人工智慧與半導體
人工智慧的產業鏈是由決定算力的上游半導體,至構築大數據深度學習的中游演算法與系統整合,及下游的服務與應用平台所構成。根據英國媒體2024年62個國家評比的AI指數排名,台灣僅排名第26名。也就是在整個國際的A I人工智慧產業鏈之下,台灣是無法擠到前段班的;其中我們最強的強項就是半導體產業鏈,至於其他的電腦算力以及AI服務應用平台,這就不是台灣的拿手範圍。但反觀過來這些最強的AI人工智慧公司他們所要用的晶片大部分也都是要依賴台灣的半導體工廠來生產,尤其是台積電。
第七章 地緣政治與美中晶片戰對半導體產業的衝擊
講到半導體地緣政治,現階段最明顯的就是川普一上台之後紛紛要求所有的大工廠都到美國去設廠。一方面是增加美國的就業機會,二方面是壯大美國的生產能力;不然川普政府就要祭出關稅大刀,讓半導體大廠或其它工廠增加成本的預算。但說到半導體大廠到其它國家設廠這件事情可沒那麼簡單,以台積電而言,近年來陸續到美國、日本、德國設廠,這些國家的企業文化、工廠文化可不比台灣。台灣的工程師們可以為公司任勞任怨的加班、付出,外國的工程師願意這麼做嗎?因此這些都是半導體公司需要考量的實際營運問題,而且這些也會反映在成本上面。
至於美國對於中國發展半導體的箝制,目前確實有造成中國發展半導體稍微遲緩的現象;不過相信中國也不會甘於這樣子的箝制,而努力與生產發展屬於自己的晶片產業鏈。
第八章 認識中國大陸半導體產業發展
中國大陸的半導體產業主要都是靠國家基金在支持,目的是想要發展出不落人後的半導體產業鏈。但在美國圍堵之下,中國的半導體發展有一點遲緩的現象出現;不過中國人才濟濟,在美國的圍堵之下,或許他們也會走出自己的一條路來。
閱讀心得
之所以會買這本書來看,無非就是想要搞懂半導體產業鏈。因為有一句話是這麼說的:你賺不到你知識以外的錢。因此如果想要在半導體相關的股票能做一些投資,做功課這件事是很重要的。
看完這本書之後我對半導體產業鏈多了一些的認識,包括上游的IC設計,中游的晶片製造,以及下游的IC封裝測試,還有流程當中的代表廠商。
當然看完這本書又對於現今的一些新聞、時事,嘗試做結合,有了更進一步的了解;知道IC晶片的設計是要朝著更小可以容納更多的運算能力以及可以做到低功耗等等完美的組合。因為現在AI產品大行其道,目前的AI運算大部分都是在雲端,可是未來產品的AI運算有可能會移植到產品內部;想當然而,產品內部的IC板必須要有足夠大的容量、算力,以及低功耗的能力,才有辦法去承擔這樣的一個功能,這也是所有的廠商研發人員想努力的方向。而這個方向在IC設計、晶圓製造,以及封裝測試這三個方面都有發展的空間,因為這三個方面都能進步,那麼製作出來的半導體產品就會有如上所說的功效。