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半導體:晶圓制造五大難點

半導體產業是集成了很多子系統的大系統

伴隨著芯片的集成度越來越高、半導體制造的先進程度也逐漸提升。半導體產業包含越來越多的機械、化工、軟件、材料等其它領域,是集成了很多子系統的大系統。

同時,涉及如此眾多產業的半導體產業,也推動經濟發展。因為,半導體產品的性能逐漸提升,而成本降低、價格下降。從而滿足了市場對于高性能、低成本需求。

晶圓制造五大難點

一是集成度越來越高。在一顆芯片上集成的晶體管的數量,越來越多,從20世紀60年代至今,從1個晶體管增加到100億以上。

二是對精度要求越來越高,工藝加工難度越大。關鍵尺寸從1988年的1um,減小到2020年的5nm,減少了99.5%。從此角度看,集成電路制造的難度在逐漸提升,難度提升的加速度也在變大。

三是單點技術突破難,構成半導體制造工序的最小單位的工藝技術就是單點技術,復雜電路的制造工序超過500道工序,這些工序都是在精密儀器下進行,人類的肉眼是看不清楚的。

四是需要將多個技術集成。集成技術的難點在于,如何在短時間內完成從無限的組件技術組合中,制定低成本、滿足規格且完全運行的工藝流程。類似:單人體育的乒乓球中國人可以全球拿冠軍。但11人的足球隊不能拿冠軍,這就是集成技術的難點。

五是批量生產技術。將研發中心通過集成技術構建的工藝流程移交給批量生產工廠。嚴格意義上的精確復制基本是不可能的。即使開發中心和批量生產工廠的設備相同,在同樣的工藝條件下也未必能夠得到同樣的結果。這是因為即使是同樣的設備,兩臺機器之間也會存在微小的性能差異(機差)。機差是半導體制造設備廠家在生產同一型號的設備時,因不可控因素的存在而可能產生的設備差異。隨著半導體精密化程度的不斷提高,機差問題也日益顯著。半導體制造是目前中國大陸半導體發展的最大瓶頸半導體制造是目前中國大陸半導體發展的最大瓶頸。電腦CPU、手機SOC/基帶等高端芯片,國內已經有替代,雖然性能與國際巨頭產品有差距,但是至少可以“將就著用”。而半導體制造是處于“0~1”的突破過程中。假如海外半導體代工廠不給中國大陸設計公司代工,那么中國的半導體產業將會受到很嚴重影響。晶圓制造會越來越壟斷地擊中在巨頭手上
顯而易見,在先進制程制造成本不斷攀升,發展先進制程也不再具有成本優勢的情況下,晶圓制造會越來越壟斷地集中在幾家手上。也只有巨頭才能不斷地研發推動技術的向前發展。擁有 20nm 代工能力的廠家,只有臺積電、三星、Intel 等寥寥幾家。在晶圓制造方面,集中度越來越高。

· 2020-02-13 17:45  本新聞來源自:,版權歸原創方所有

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