全面解讀集成電路產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)技術(shù)

　　集成電路產(chǎn)業(yè)化過程

　　IC產(chǎn)業(yè)化初期主要用于航天和軍事，美國阿波羅11號登月成功和兩次海灣戰(zhàn)爭是IC應(yīng)用于航天和軍事最成功的案例，1980年IBM研制出第一代商用化PC，IC在民用電子領(lǐng)域的發(fā)展逐漸加速，其發(fā)展過程主要經(jīng)歷了三次重要的變革，每次變革主要是因?yàn)閱我还镜馁Y本支出或技術(shù)無法支撐IC產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，在此過程中，行業(yè)內(nèi)公司的經(jīng)營模式變得多樣化，新的廠商的進(jìn)入也導(dǎo)致整個(gè)行業(yè)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化。

　　集成電路產(chǎn)業(yè)垂直分工歷程

　　第一次變革——電腦元件的標(biāo)準(zhǔn)化。1960年至1970年，系統(tǒng)廠商包辦了所有的設(shè)計(jì)和制造，隨著電腦的功能要求越來越多，整個(gè)設(shè)計(jì)過程耗時(shí)較長，使得部分系統(tǒng)廠商產(chǎn)品推出時(shí)便已落伍，因此，有許多廠商開始將使用的硬件標(biāo)準(zhǔn)化，1970年左右，微處理器、存儲器和其他小型IC元件逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，也由此開始區(qū)分系統(tǒng)公司與專業(yè)集成電路制造公司。

　　第二次變革——ASIC(特殊應(yīng)用集成電路)技術(shù)的誕生。雖然有部分集成電路標(biāo)準(zhǔn)化，但在整個(gè)電腦系統(tǒng)中仍有不少獨(dú)立IC，過多的IC使得運(yùn)行效率不如預(yù)期，ASIC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)系統(tǒng)工程師可以直接利用邏輯門元件資料庫設(shè)計(jì)IC，不必了解晶體管線路設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)部分，設(shè)計(jì)觀念上的改變使得專職設(shè)計(jì)的Fabless公司出現(xiàn)，專業(yè)晶圓代工廠Foundry的出現(xiàn)填補(bǔ)了Fabless公司需要的產(chǎn)能。

　　第三次變革——IP(集成電路設(shè)計(jì)知識產(chǎn)權(quán)模塊)的興起。由于半導(dǎo)體制程的持續(xù)收縮，使得單一晶片上的集成度提高，如此一來，只是用ASIC技術(shù)，很難適時(shí)推出產(chǎn)品，此時(shí)IP概念興起，IP即將具有某種特定功能的電路固定化，當(dāng)IC設(shè)計(jì)需要用到這項(xiàng)功能時(shí)，可以直接使用這部分電路，隨之而來的是專業(yè)的IP與設(shè)計(jì)服務(wù)公司的出現(xiàn)。

　　IC多采用單片單晶硅作為半導(dǎo)體基質(zhì)，并在該基質(zhì)上構(gòu)建各種復(fù)雜電路。單晶硅材料可由常見的富含二氧化硅的砂石經(jīng)過提煉獲得，同時(shí)，硅元素僅次于氧元素，是地殼中第二豐富的元素，構(gòu)成地殼總質(zhì)量的 26.4%。由價(jià)格低廉的沙子到性能卓越的芯片，集成電路“點(diǎn)石成金”的制作流程可分為設(shè)計(jì)、 制造、 封測(封裝和測試) 三個(gè)步驟。

　　集成電路芯片生產(chǎn)流程

　　經(jīng)過提純得到的多晶硅經(jīng)過高溫熔融，通過拉晶工藝制成純度高達(dá) 99.9999999%以上的高純單晶硅晶柱。切割晶柱并通過拋光、研磨等工藝，得到薄而光滑的晶圓，后進(jìn)行檢測。 按照設(shè)計(jì)好的電路，對晶圓進(jìn)行顯影、 摻雜、 蝕刻等復(fù)雜的加工處理，分小格，將集成電路“印”在晶圓上。經(jīng)過晶圓測試后，從晶圓上切割出質(zhì)量合格的晶塊，后進(jìn)行封裝。封裝測試通過后，得到可以使用的集成電路芯片。

　　整個(gè) IC 生產(chǎn)技術(shù)的提高體現(xiàn)在這三個(gè)領(lǐng)域各自的進(jìn)化，設(shè)計(jì)端由早期工程師手工設(shè)計(jì)進(jìn)化至如今引入了 EDA( 電子設(shè)計(jì)自動化)技術(shù);制造端體現(xiàn)在晶圓尺寸的增加和集成度的提高;封測端則由芯片層級拓展至系統(tǒng)層級。 下部分也將按該制作流程，介紹每部分技術(shù)和市場情況。