不止是晶片！半導體全產業鏈分析（三）：集成電路製造全息

簡單的講，電子製造產業包括：原材料砂子-矽片製造-晶圓製造-封裝測試-基板互聯-儀器設備組裝。

集成電路產業鏈主要為設計、製造、封測以及上游的材料和設備。

集成電路產業主要有以下特徵：製造工序多、產品種類多、技術換代快、投資大風險高。

生產工序多：核心產業鏈流程可以簡單描述為：IC設計公司根據下游戶（系統廠商）的需求設計晶片，然後交給晶圓代工廠進行製造，這些IC製造公司主要的任務就是把IC設計公司設計好的電路圖移植到矽晶圓製造公司製造好的晶圓上。

完成後的晶圓再送往下游的IC封測廠，由封裝測試廠進行封裝測試，最後將性能良好的IC產品出售給系統廠商。

具體來說，可以細分為以下環節：

>IC設計：根據客戶要求設計晶片

IC設計可分成幾個步驟，依序為：規格制定→邏輯設計→電路布局→布局後模擬→光罩製作。

規格制定：品牌廠或白牌廠的工程師和IC設計工程師接觸，提出要求；邏輯設計：IC設計工程師完成邏輯設計圖；電路布局：將邏輯設計圖轉化成電路圖；布局後模擬：經由軟體測試，看是否符合規格制定要求；光罩製作：將電路製作成一片片的光罩，完成後的光罩即送往IC製造公司。

>IC製造：將光罩上的電路圖轉移到晶圓上

IC製造的流程較為複雜，過程與傳統相片的製造過程有一定相似主要步驟包括：薄膜→光刻→顯影→蝕刻→光阻去除。

薄膜製備：在晶圓片表面上生長數層材質不同，厚度不同的薄膜；光刻：將掩膜板上的圖形複製到矽片上。

光刻的成本約為整個矽片製造工藝的1/3，耗費時間約占整個矽片工藝的40～60%；

>IC封測：封裝和測試

封裝的流程大致如下：切割→黏貼→切割焊接→模封。

切割：將IC製造公司生產的晶圓切割成長方形的IC；黏貼：把IC黏貼到PCB上；焊接：將IC的接腳焊接到PCB上，使其與PCB相容；模封：將接腳模封起來；

產品種類多。

從技術複雜度和應用廣度來看，集成電路主要可以分為高端通用和專用集成電路兩大類。

高端通用集成電路的技術複雜度高、標準統一、通用性強，具有量大面廣的特徵。

它主要包括處理器、存儲器，以及FPGA(現場可編程門陣列)、AD/DA(模數/數模轉換)等。

專用集成電路是針對特定系統需求設計的集成電路，通用性不強。

每種專用集成電路都屬於一類細分市場，例如，通信設備需要高頻大容量數據交換晶片等專用晶片；汽車電子需要輔助駕駛系統晶片、視覺傳感和圖像處理晶片，以及未來的無人駕駛晶片等。

技術更新換代快。

根據摩爾定律：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，從而要求集成電路尺寸不斷變小。

晶片的製程就是用來表徵集成電路尺寸的大小的一個參數，隨著摩爾定律發展，製程從0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90納米、65納米、45納米、32納米、28納米、22納米、14納米，一直發展到現在的10納米、7納米、5納米。

目前，28nm是傳統製程和先進位程的分界點。

以台積電為例，晶圓製造的製程每隔幾年便會更新換代一次。

近幾年來換代周期縮短，台積電2017年10nm已經量產，7nm將於今年量產。

蘋果iPhoneX用的便是台積電10nm工藝。

除了晶圓製造技術更新換代外，其下游的封測技術也不斷隨之發展。

除了製程，建設晶圓製造產線還需要事先確定一個參數，即所需用的矽片尺寸。

矽片根據其直徑分為6寸（150mm）、8寸（200mm）、12寸（300mm）等類型，目前高端市場12寸為主流，中低端市場則一般採用8寸。

晶圓製造產線的製程和矽片尺寸這兩個參數一旦確定下來一般無法更改，因為如果要改建，則投資規模相當於新建一條產線。

投資大風險高。

根據《集成電路設計業的發展思路和政策建議》，通常情況下，一款28nm晶片設計的研發投入約1億元～2億元，14nm晶片約2億元～3億元，研發周期約1～2年。

對比來看，集成電路設計門檻顯著高於網際網路產品研發門檻。

網際網路創業企業的A輪融資金額多在幾百萬元量級，集成電路的設計成本要達到億元量級。

但是，相比集成電路製造，設計的進入門檻又很低，一條28nm工藝集成電路生產線的投資額約50億美元，20nm工藝生產線高達100億美元。

集成電路設計存在技術和市場兩方面的不確定性。

一是流片失敗的技術風險，即晶片樣品無法通過測試或達不到預期性能。

對於產品線尚不豐富的初創設計企業，一顆晶片流片失敗就可能導致企業破產。

二是市場風險，晶片雖然生產出來，但沒有猜對市場需求，銷量達不到盈虧平衡點。

對於獨立的集成電路設計企業而言，市場風險比技術風險更大。

對於依託整機系統企業的集成電路設計企業而言，晶片設計的需求相對明確，市場風險相對較小。