从一粒沙子说起,聊聊联电与12纳米以下制程的“爱恨情仇”

2018-08-15 14:20:00 来源:EEFOCUS
标签:
PCB   IC   晶圆   联电   趣科技

 

近日,联电放弃12 纳米以下制程的消息在全球半导体行业引起轩然大波。不再拼技术,而是更看重投资回报率,赚钱第一,这看起来是一件不错的事情,但也透露了联电的无奈。

 

全球主要的5家晶圆代工厂中,台湾地区就有两家,最大的是台积电TSMC,去年营收320多亿,占了全球56%的份额,联电UMC位列第三,不过营收就只有50亿美元左右。

 

联电总经理王石说:“联电的客户群缩小,但先进工艺每个世代,产能的投资成本愈来愈高。”不断的追赶台积电,让联电身心疲惫。差距越来越大,只能选择别的出路。

 

说到这里,不从事这行的看官老爷就想问了,12纳米以下制程咋就这么难造?别急,这得从源头说起,今天,电子技术交流网小编就从半导体行业的整个工艺流程讲起,谈谈联电为什么爱不起12纳米?

 

先来看一下流程图:

 

 

 

半导体产业最上游是IC设计公司与硅晶圆制造公司,IC设计公司依客户的需求设计出电路图,硅晶圆制造公司则以多晶硅为原料制造出硅晶圆。中游的IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上。完成后的晶圆再送往下游的IC封测厂实施封装与测试,就大功告成啦~

 

下面就该说到具体步骤:
 

(1)硅晶圆制造

简单的说晶圆是指拥有集成电路的硅晶片,因为其形状是圆的,故称为晶圆。晶圆在电子数码领域的运用是非常广泛的。内存条、SSD,CPU、显卡、手机内存、手机指纹芯片等等,可以说几乎对于所有的电子数码产品,晶圆都是不可缺少的。

 

半导体产业的最上游是硅晶圆制造。事实上,上游的硅晶圆产业又是由三个子产业形成的,依序为硅的初步纯化 → 多晶硅的制造 → 硅晶圆制造。

 

我们先来说说晶圆的主要原料。晶圆是沙子做的。可能一些网友会喷我,网友甲“你才是沙子做的呢”。上帝用泥巴造人,可能是骗人的。人类用沙子建起了金字塔,是真实的(科学家称,金子塔可能是人类首次使用混凝土技术所筑造的)。人类用沙子造晶圆,是我夸张的,但是也是可以有的。晶圆需要什么,需要硅。地球上第二丰富的元素是硅,而沙子、石头里都含有硅(满地都是硅,那为什么晶圆还缺呢!)。当然这仅仅能说沙子可以造晶圆,造CPU,芯片。如果真用沙子来做晶圆,提炼会是麻烦死人的。硅矿石的硅含量相对较高。所以晶圆一般的是以硅矿石为原料的。下面是具体步骤:

 

硅的初步纯化:

将石英砂(SiO2)转化成冶金级硅(硅纯度98%以上)。

石英砂

 

冶金级硅

 

多晶硅的制造:

将冶金级硅制成多晶硅。这里的多晶硅可分成两种:高纯度(99.999999999%,11N)与低纯度(99.99999%,7N)两种。高纯度是用来制做IC等精密电路IC,俗称半导体等级多晶硅;低纯度则是用来制做太阳能电池的,俗称太阳能等级多晶硅。

 

多晶硅

 

硅晶圆制造:
将多晶硅制成硅晶圆。硅晶圆又可分成单晶硅晶圆与多晶硅晶圆两种。一般来说,IC制造用的硅晶圆都是单晶硅晶圆,而太阳能电池制造用的硅晶圆则是单晶硅晶圆与多晶硅晶圆皆有。一般来说,单晶硅的效率会较多晶硅高,当然成本也较高。

 

硅晶圆

 
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