親愛(ài)的讀者們，今天我們聊聊芯片制造的奧秘。從wafer到chip，每個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。wafer是基礎(chǔ)，die是核心，chip是成品。俄羅斯在芯片研發(fā)的挫折，提醒我們技術(shù)自主創(chuàng)新的重要性。晶圓代工與封測(cè)，產(chǎn)業(yè)鏈的兩大支柱，各有特色。了解這些，讓我們更深刻地認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的力量與挑戰(zhàn)。

半導(dǎo)體中名詞“wafer”“chip”“die”的聯(lián)系與區(qū)別詳解

在半導(dǎo)體行業(yè)的術(shù)語(yǔ)中，“wafer”、“chip”和“die”這三個(gè)名詞雖然緊密相關(guān)，但它們?cè)谛酒圃爝^(guò)程中扮演著不同的角色，有著各自獨(dú)特的含義和用途。

讓我們從材料來(lái)源的角度來(lái)探討這三個(gè)名詞的區(qū)別，以硅工藝為例，一塊完整的硅片被稱為wafer，它是由高純度的硅材料經(jīng)過(guò)精心生長(zhǎng)和切割而成的，wafer的尺寸通常較大，可以容納成百上千個(gè)芯片，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的工藝流程后，wafer會(huì)被分割成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的單元，這些單元就是裸die，裸die在經(jīng)過(guò)封裝和測(cè)試后，就變成了我們?nèi)粘Ｊ褂玫男酒?，也就是我們通常所說(shuō)的chip。

在品質(zhì)方面，die的切割過(guò)程也是一個(gè)品質(zhì)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選和檢驗(yàn)的die才能保證其性能和可靠性，當(dāng)die被切割下來(lái)后，原本的wafer上會(huì)留下一些無(wú)法使用或品質(zhì)較低的硅片，這些被稱為Downgrade Flash Wafer，由此可見(jiàn)，die的品質(zhì)直接影響了wafer的整體價(jià)值。

我們來(lái)具體分析這三個(gè)名詞的定義與功能。

wafer：作為硅半導(dǎo)體集成電路制作的基礎(chǔ)材料，wafer因其圓形的形狀而得名，它是芯片制造過(guò)程中的起始材料，經(jīng)過(guò)多次加工和切割，最終成為可以使用的芯片。

chip：作為半導(dǎo)體元件的通用稱呼，chip包括了完整的單個(gè)芯片，它是在wafer上經(jīng)過(guò)切割、封裝和測(cè)試后的成品，可以直接用于各種電子設(shè)備中。

簡(jiǎn)而言之，wafer是整個(gè)硅片，die是硅片上的單個(gè)功能單元，在封裝前，而chip則指封裝好的成品或硅片上的功能單元，盡管這三個(gè)術(shù)語(yǔ)常常被放在一起討論，但它們代表的是制造過(guò)程中的不同階段和不同的實(shí)體。

俄羅斯自主芯片嚴(yán)重受挫，超過(guò)50%的廢片率揭示了哪些問(wèn)題

俄羅斯在自主芯片研發(fā)方面遭遇了重大挫折，據(jù)報(bào)道，超過(guò)50%的芯片在制造過(guò)程中變成了廢品，這一現(xiàn)象給我們帶來(lái)了深刻的啟示。

芯片生產(chǎn)的第一步是在單晶硅晶圓上進(jìn)行多道工藝處理，此時(shí)計(jì)算的是晶圓的良率，如果整片晶圓無(wú)法滿足要求，可能會(huì)整片報(bào)廢，隨后，從晶圓上切割出的芯片電路中，好的die數(shù)量占比得到die良率，據(jù)報(bào)道，俄羅斯的die良率可能只有50%，這表明其芯片制造過(guò)程中存在嚴(yán)重的問(wèn)題。

俄羅斯最先進(jìn)的晶圓廠米克朗的產(chǎn)能有限，最先進(jìn)的制程技術(shù)僅停留在90nm，且設(shè)備依賴二手市場(chǎng)，這種技術(shù)落后和設(shè)備依賴的現(xiàn)狀使得俄羅斯在芯片制造領(lǐng)域難以與國(guó)際先進(jìn)水平競(jìng)爭(zhēng)。

俄羅斯的芯片生產(chǎn)過(guò)程主要依賴于封裝，而不負(fù)責(zé)制造，封裝相比制造晶圓簡(jiǎn)單得多，目前市場(chǎng)幾乎不存在巨頭，如果只是封裝，中國(guó)大陸的幾大企業(yè)，如長(zhǎng)電科技，早就能商業(yè)化地封裝4nm甚至更先進(jìn)的制程芯片，良率也不會(huì)低。

晶圓代工與封測(cè)：產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，晶圓代工和封測(cè)是兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它們?cè)谑袌?chǎng)規(guī)模、營(yíng)收規(guī)模、市場(chǎng)集中度、盈利能力等方面存在顯著差異。

1. 市場(chǎng)規(guī)模與營(yíng)收規(guī)模：晶圓代工的市場(chǎng)規(guī)模和營(yíng)收規(guī)模通常比封測(cè)更大，晶圓代工企業(yè)更側(cè)重于芯片制造的技術(shù)創(chuàng)新和高端市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，而封測(cè)企業(yè)則更專注于封裝和測(cè)試的技術(shù)優(yōu)化和成本控制。

2. 市場(chǎng)集中度：晶圓代工廠的集中度顯著高于封測(cè)集中度，這反映了晶圓代工企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的核心地位。

3. 盈利能力：晶圓代工企業(yè)的ROE均值較高，但波動(dòng)率較高，且個(gè)體間差異較大，封測(cè)企業(yè)的ROIC與晶圓廠較為接近，但波動(dòng)率更為明顯。

4. 工作內(nèi)容：晶圓廠負(fù)責(zé)將芯片設(shè)計(jì)師的版圖通過(guò)專業(yè)設(shè)備和工序印制到晶圓上，形成裸die；封測(cè)廠則對(duì)晶圓進(jìn)行切割、焊線塑封，使電路與外部器件實(shí)現(xiàn)鏈接，并通過(guò)測(cè)試確保芯片性能合格。

5. 模式變化：近年來(lái)，集成電路產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要模式變化是Foundry模式，即晶圓代工模式，這種模式專注于集成電路制造環(huán)節(jié)，并將集成電路封裝、測(cè)試委托給下游專業(yè)封測(cè)廠商進(jìn)行代工，這種分工細(xì)化的模式使得成本更加節(jié)約，資源更加專注，有效降低了行業(yè)的投資門檻。

6. 工藝流程：蝕刻技術(shù)用于去除不需要的材料，而離子注入則用于在晶圓表面形成導(dǎo)電通道，光阻層隨后被去除，而氮化硅層則起到保護(hù)電路的作用，這些工藝流程不斷重復(fù)和組合，最終物理實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖上的電路，在芯片電路制造完成后，進(jìn)行WAT晶圓測(cè)試，確保芯片功能正常，隨后進(jìn)入封裝測(cè)試階段，這通常由OSAT封測(cè)代工廠完成。

通過(guò)對(duì)晶圓代工和封測(cè)環(huán)節(jié)的深入分析，我們可以更好地理解半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的運(yùn)作機(jī)制，以及不同環(huán)節(jié)在其中的重要作用，這對(duì)于推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。