半導(dǎo)體最強(qiáng)產(chǎn)業(yè)框架思維導(dǎo)圖，一文看懂全產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)應(yīng)用！

1.1.1 邏輯設(shè)計(jì)

邏輯設(shè)計(jì)的主要流程：

1）、規(guī)格制定
2）、詳細(xì)設(shè)計(jì)
3）、HDL編碼
4）、仿真驗(yàn)證
5）、邏輯總和-Design Compiler
6）、STA
7）、形式驗(yàn)證

核心：

使用硬體描述語(yǔ)言(HDL)將電路描寫(xiě)出來(lái)。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，藉由程式碼便可輕易地將一顆 IC 地功能表達(dá)出來(lái)。接著就是檢查程式功能的正確性并持續(xù)修改，直到它滿足期望的功能為止。

邏輯合成這個(gè)步驟便是將確定無(wú)誤的 HDL code，放入電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具(EDA tool)，讓電腦將 HDL code 轉(zhuǎn)換成邏輯電路，產(chǎn)生如下的電路圖。之后，反覆的確定此邏輯閘設(shè)計(jì)圖是否符合規(guī)格并修改，直到功能正確為止。

1.1.2 電路設(shè)計(jì)

合成完的程式碼再放入另一套 EDA tool，進(jìn)行電路布局與布線（Place And Route）。在經(jīng)過(guò)不斷的檢測(cè)后，便會(huì)形成如下的電路圖。圖中可以看到藍(lán)、紅、綠、黃等不同顏色，每種不同的顏色就代表著一張光罩。

1.1.3 EDA

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic DesignAutomation）的縮寫(xiě)，在20世紀(jì)90年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來(lái)的。

EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言VHDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.1.4 電子電路設(shè)計(jì)與仿真工具

①SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：是由美國(guó)加州大學(xué)推出的電路分析仿真軟件，是20世紀(jì)80年代世界上應(yīng)用最廣的電路設(shè)計(jì)軟件，1998年被定為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

③MATLAB產(chǎn)品族：它們的一大特性是有眾多的面向具體應(yīng)用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數(shù)集用來(lái)對(duì)圖像信號(hào)處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等特殊應(yīng)用進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

1.1.5PCB設(shè)計(jì)軟件

Protel是PROTEL（現(xiàn)為Altium）公司在20世紀(jì)80年代末推出的CAD工具，是PCB設(shè)計(jì)者的首選軟件。它較早在國(guó)內(nèi)使用，普及率最高，幾乎所在的電路公司都要用到它。早期的Protel主要作為印刷板自動(dòng)布線工具使用，其最新版本為Altium Designer 10，現(xiàn)在普遍使用的是Protel99SE，它是個(gè)完整的全方位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印刷電路板設(shè)計(jì)（包含印刷電路板自動(dòng)布局布線），可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)體系結(jié)構(gòu)），同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多層印制線路板的自動(dòng)布線，可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100%布通率。

1.1.6 IC設(shè)計(jì)軟件

IC設(shè)計(jì)工具很多，其中按市場(chǎng)所占份額排行為Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。這三家都是ASIC設(shè)計(jì)領(lǐng)域相當(dāng)有名的軟件供應(yīng)商。其它公司的軟件相對(duì)來(lái)說(shuō)使用者較少。中國(guó)華大公司也提供ASIC設(shè)計(jì)軟件（熊貓2000）；另外近來(lái)出名的Avanti公司，是原來(lái)在Cadence的幾個(gè)華人工程師創(chuàng)立的，他們的設(shè)計(jì)工具可以全面和Cadence公司的工具相抗衡，非常適用于深亞微米的IC設(shè)計(jì)。下面按用途對(duì)IC設(shè)計(jì)軟件作一些介紹。

①設(shè)計(jì)輸入工具

這是任何一種EDA軟件必須具備的基本功能。像Cadence的composer，viewlogic的viewdraw，硬件描述語(yǔ)言VHDL、Verilog HDL是主要設(shè)計(jì)語(yǔ)言，許多設(shè)計(jì)輸入工具都支持HDL（比如說(shuō)multiSIM等）。另外像Active-HDL和其它的設(shè)計(jì)輸入方法，包括原理和狀態(tài)機(jī)輸入方法，設(shè)計(jì)FPGA/CPLD的工具大都可作為IC設(shè)計(jì)的輸入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的開(kāi)發(fā)工具M(jìn)odelsim FPGA等。

②設(shè)計(jì)仿真工作

我們使用EDA工具的一個(gè)最大好處是可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確，幾乎每個(gè)公司的EDA產(chǎn)品都有仿真工具。Verilog-XL、NC-verilog用于Verilog仿真，Leapfrog用于VHDL仿真，Analog Artist用于模擬電路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim門(mén)級(jí)電路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS-verilog仿真器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech出品的VHDL和Verilog雙仿真器：Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSS（VHDL仿真器）。現(xiàn)在的趨勢(shì)是各大EDA公司都逐漸用HDL仿真器作為電路驗(yàn)證的工具。

③綜合工具

綜合工具可以把HDL變成門(mén)級(jí)網(wǎng)表。這方面Synopsys工具占有較大的優(yōu)勢(shì)，它的Design Compile是作為一個(gè)綜合的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它還有另外一個(gè)產(chǎn)品叫Behavior Compiler，可以提供更高級(jí)的綜合。

另外最近美國(guó)又出了一個(gè)軟件叫Ambit，據(jù)說(shuō)比Synopsys的軟件更有效，可以綜合50萬(wàn)門(mén)的電路，速度更快。今年初Ambit被Cadence公司收購(gòu)，為此Cadence放棄了它原來(lái)的綜合軟件Synergy。隨著FPGA設(shè)計(jì)的規(guī)模越來(lái)越大，各EDA公司又開(kāi)發(fā)了用于FPGA設(shè)計(jì)的綜合軟件，比較有名的有：Synopsys的FPGA Express， Cadence的Synplity， Mentor的Leonardo，這三家的FPGA綜合軟件占了市場(chǎng)的絕大部分。

④布局和布線

在IC設(shè)計(jì)的布局布線工具中，Cadence軟件是比較強(qiáng)的，它有很多產(chǎn)品，用于標(biāo)準(zhǔn)單元、門(mén)陣列已可實(shí)現(xiàn)交互布線。最有名的是Cadence spectra，它原來(lái)是用于PCB布線的，后來(lái)Cadence把它用來(lái)作IC的布線。其主要工具有：Cell3，Silicon Ensemble-標(biāo)準(zhǔn)單元布線器；Gate Ensemble-門(mén)陣列布線器；Design Planner-布局工具。其它各EDA軟件開(kāi)發(fā)公司也提供各自的布局布線工具。

⑤物理驗(yàn)證工具

物理驗(yàn)證工具包括版圖設(shè)計(jì)工具、版圖驗(yàn)證工具、版圖提取工具等等。這方面Cadence也是很強(qiáng)的，其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。

⑥模擬電路仿真器

前面講的仿真器主要是針對(duì)數(shù)字電路的，對(duì)于模擬電路的仿真工具，普遍使用SPICE，這是唯一的選擇。只不過(guò)是選擇不同公司的SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。

1.2.2 IP

在芯片設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)提到IP（Intellectual Property），IP就是常說(shuō)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將IP定義為用于ASIC、ASSP和PLD等當(dāng)中，并且是預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路模塊。IP核模塊有行為（Behavior）、結(jié)構(gòu)（Structure）和物理（Physical）三級(jí)不同程度的設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)描述功能行為的不同分為三類，即軟核（Soft IP Core）、完成結(jié)構(gòu)描述的固核（Firm IP Core）和基于物理描述并經(jīng)過(guò)工藝驗(yàn)證的硬核（Hard IP Core）。

軟核

軟核IP是指交付的為RTL代碼以及對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)描述文檔等，軟核交付是一種最靈活的方式，方便設(shè)計(jì)人員對(duì)交付的IP進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證debug。

軟核不具有任何物理信息，因此客戶可以用不同的工藝庫(kù)進(jìn)行綜合應(yīng)用在不同的工藝設(shè)計(jì)中。但是這種源碼完全開(kāi)放的方式也會(huì)將自己的全部設(shè)計(jì)暴露給別人，對(duì)于數(shù)字設(shè)計(jì)模塊來(lái)說(shuō)，很容易被別人復(fù)用抄襲。

針對(duì)這一現(xiàn)象也有一種交付方式是將內(nèi)部源碼加密之后再做交付，這樣可使選擇性的開(kāi)發(fā)部分原發(fā)給客戶，而核心的源碼設(shè)計(jì)會(huì)通過(guò)加密的方式交付，不影響使用。

固核

固核IP是指的交付的是帶有平面規(guī)劃信息的網(wǎng)表，一般是指在特定工藝下完成了綜合網(wǎng)表的轉(zhuǎn)化。這樣就不需要交付源碼信息，可以有效的保護(hù)設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，這也是目前最流行的交付方式，當(dāng)然交付的固核也是可以做加密交付。

硬核

硬核是指經(jīng)過(guò)驗(yàn)證之后的設(shè)計(jì)版圖，就是在特定工藝下經(jīng)過(guò)布局布線等優(yōu)化處理，最終的出pin位置也已固定。設(shè)計(jì)人員不能對(duì)其進(jìn)行修改，避免造成內(nèi)部時(shí)序無(wú)法收斂。

硬核是一種靈活性最差的交付方式，但是這種交付方式也有一定的好處就是客戶可以拿來(lái)就用，不需要重新對(duì)其做驗(yàn)證綜合等前端處理工作。由供應(yīng)商保證了設(shè)計(jì)的正確性。

2.半導(dǎo)體材料

半導(dǎo)體材料分為晶圓制造材料（晶圓制造：擴(kuò)散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長(zhǎng)、化學(xué)機(jī)械拋光、金屬化）和封裝材料。

2.1 晶圓制造材料

2.1.1硅片（37.6%）

作為百億美元級(jí)別的行業(yè)，半導(dǎo)體材料的市場(chǎng)規(guī)模不算很大，但其內(nèi)部材料種類繁多，單一產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模小、技術(shù)要求高、子行業(yè)之間差異較大。其中硅片占比半導(dǎo)體材料市場(chǎng)銷售額高達(dá)37.6%，是晶圓廠采購(gòu)材料中最重要的環(huán)節(jié)。

硅材料因其具有單方向?qū)щ娞匦浴崦籼匦浴⒐怆娞匦浴诫s特性等優(yōu)良性能，可以生長(zhǎng)為大尺寸高純度晶體，且儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉，故而成為全球應(yīng)用最廣泛、最重要的半導(dǎo)體基礎(chǔ)材料，并發(fā)揮著重要的行業(yè)支撐作用。

目前全球半導(dǎo)體市場(chǎng)中，90%以上的芯片和傳感器都是基于硅材料制造而成，廣泛應(yīng)用于IC、LED、MEMS、分立器件等領(lǐng)域，其中IC領(lǐng)域應(yīng)用占比和難度最大。

硅片尺寸從早期的2寸、4寸（1980年代主流），發(fā)展為現(xiàn)在的6寸（1990年代主流）、8寸和12寸（目前的主流產(chǎn)品）。2020年之前，國(guó)內(nèi)主要是以8寸晶圓廠為主，隨著大基金的持續(xù)投入和地方政府的配套資金支持，12寸晶圓廠積極擴(kuò)建。我國(guó)12寸硅片主要依賴進(jìn)口國(guó)產(chǎn)化率10%-15%，8寸硅片也只有少數(shù)廠商可以供應(yīng)，四寸六寸可以做到自給自足。

6寸硅片主要用在功率半導(dǎo)體，射頻和MEMS，其中以負(fù)極管，晶閘管功率器件為主。8寸和12寸硅片針對(duì)的主力產(chǎn)品不同，但部分需求也有交叉。8寸硅片主要應(yīng)用在90nm-0.25μm制程中，其需求最主要的動(dòng)力是汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)品方面有功率器件、模擬IC、低像素的CIS、指紋識(shí)別、顯示驅(qū)動(dòng)和智能卡等。8英寸晶圓產(chǎn)能中約47%來(lái)自于Foundry，其余產(chǎn)能需求主要來(lái)自于IDM。12寸硅片是目前最主流的硅片尺寸，主要應(yīng)用在90nm以下，應(yīng)用于邏輯芯片和存儲(chǔ)器（DRAM、NAND）。其中存儲(chǔ)器連續(xù)兩年貢獻(xiàn)了全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的主要增量，而DRAM作為電子產(chǎn)品重要組件之一。

根據(jù)臺(tái)積電季報(bào)，全球芯片制造產(chǎn)能中，預(yù)計(jì)20nm及以下制程占比12%，32/28nm至90nm占比41%。隨著制程技術(shù)的推進(jìn)，7nm以下制程占比顯著提升，對(duì)12寸硅片需求持續(xù)保持旺盛。

18寸硅片（450mm）是大尺寸方向下一階段的目標(biāo)。早在2011年全球五大半導(dǎo)體廠商臺(tái)積電、IBM、英特爾、三星和Global Foundries就共同成立了450mm聯(lián)盟（G450C），表態(tài)要推進(jìn)450mm的應(yīng)用，全球范圍內(nèi)還有EEMI450，Metro450等推動(dòng)18寸晶圓的計(jì)劃。但由于18寸晶圓的設(shè)備研發(fā)難度大，產(chǎn)線投資額極高，設(shè)備和制造廠商的推動(dòng)力度并不充足。目前從下游客戶的情況來(lái)看，12寸片也基本可以滿足制造工藝的需求，其主力尺寸的地位仍將延續(xù)。

半導(dǎo)體硅片是技術(shù)、資金、人才密集型行業(yè)，行業(yè)壁壘高，呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面。

全球前五大半導(dǎo)體硅片巨頭占據(jù)了市場(chǎng)約92%的份額，分別是日本信越（Shin-Etsu）、日本勝高（Sumco）、中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓（Global Wafer）、德國(guó)世創(chuàng)（Siltronic）和韓國(guó)SK Siltron。其中日本兩家龍頭供應(yīng)商的市占率總和超過(guò)50%。12寸大硅片的主要參與者也是上述企業(yè)，但由于工藝難度大，集中度更高，五大巨頭囊括了95%的市場(chǎng)份額。

國(guó)產(chǎn)方面：立昂微主營(yíng)6/8/12英寸硅片，客戶包括華潤(rùn)微、中芯國(guó)際、華虹宏力、ONSEMI等；中環(huán)股份8英寸、12英寸硅片均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，產(chǎn)能分別為75萬(wàn)片/月、17萬(wàn)片/月；滬硅產(chǎn)業(yè)于2018年率先實(shí)現(xiàn)12英寸硅片國(guó)產(chǎn)化突破，已實(shí)現(xiàn)了28nm以上所有節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品認(rèn)證以及64層3D NAND產(chǎn)品驗(yàn)證。

2.1.2 電子特氣（12.3%）

電子氣體是指用于半導(dǎo)體及相關(guān)電子產(chǎn)品生產(chǎn)的特種氣體，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事、航空航天、新型太陽(yáng)能電池、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，是電子工業(yè)體系的核心關(guān)鍵原材料之一，市場(chǎng)準(zhǔn)入條件高。其行業(yè)技術(shù)壁壘在于從生產(chǎn)到分離提純以及運(yùn)輸供應(yīng)階段，一直受到歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)封鎖。電子特種氣體行業(yè)集中度高，美電子特種氣體行業(yè)集中度高，美國(guó)氣體化工、美國(guó)普萊克斯、法國(guó)液化空氣、日本大陽(yáng)日酸株式會(huì)社和德國(guó)林德集團(tuán)五家公司壟斷全球特種氣體91%的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)企業(yè)主要集中在中低端市場(chǎng)。

2.1.3 掩模板（12.5%）

在薄膜、塑料或玻璃基體材料上制作各種功能圖形并精確定位，以便用于光致抗蝕劑涂層選擇性曝光的一種結(jié)構(gòu)，稱為光刻掩模版。半導(dǎo)體集成電路制作過(guò)程通常需要經(jīng)過(guò)多次光刻工藝，在半導(dǎo)體晶體表面的介質(zhì)層上開(kāi)鑿各種摻雜窗口、電極接觸孔或在導(dǎo)電層上刻蝕金屬互連圖形。光刻工藝需要一整套（幾塊多至十幾塊）相互間能精確套準(zhǔn)的、具有特定幾何圖形的光復(fù)印掩蔽模版。

2.1.4 CMP拋光材料（化學(xué)機(jī)械拋光）（6.7%）

cmp主要耗材有拋光液、拋光墊、拋光頭、研磨盤(pán)、調(diào)節(jié)器、清潔劑。

拋光墊

拋光墊的性能受其材料特性、表面組織、表面溝槽形狀及工作溫度等因素的影響。在這些影響因素中，拋光墊的表面溝槽形狀及寸是拋光墊性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，它直接影響到拋光區(qū)域內(nèi)拋光液的分布和運(yùn)動(dòng)，并且影響拋光區(qū)域的溫度分布。拋光墊也是一種耗材，必須適時(shí)進(jìn)行更換，長(zhǎng)時(shí)間不更換的拋光墊，被拋光去除的材料殘余物易存留在其中會(huì)對(duì)工件表面造成劃痕，同時(shí)拋光后的拋光墊如果不及時(shí)清洗，風(fēng)干后粘結(jié)在拋光墊內(nèi)的固體會(huì)對(duì)下一次拋光質(zhì)量產(chǎn)生影響。

國(guó)內(nèi)外企業(yè)有：陶氏化學(xué)（美）、卡博特微電子（美）、Thomas West、FOJIBO、鼎龍股份（中）。

2.1.5 光刻膠

光刻膠也稱為光致抗蝕劑，是一種光敏材料，受到光照后特性會(huì)發(fā)生改變，是微電子技術(shù)中微細(xì)圖形加工的關(guān)鍵材料之一，主要應(yīng)用于電子工業(yè)和印刷工業(yè)領(lǐng)域。光刻膠有正膠和負(fù)膠之分：正膠經(jīng)過(guò)曝光后，受到光照的部分變得容易溶解，經(jīng)過(guò)顯影后被溶解，只留下未受光照的部分形成圖形；而負(fù)膠卻恰恰相反，經(jīng)過(guò)曝光后，受到光照的部分會(huì)變得不易溶解，經(jīng)過(guò)顯影后，留下光照部分形成圖形。

光刻膠產(chǎn)品分為：半導(dǎo)體光刻膠（1.6%）、LCD光刻膠（2.7%）、PCB光刻膠（94.4%）和其他光刻膠。

半導(dǎo)體光刻膠：i線光刻膠、g線光刻膠、krF光刻膠、ArF光刻膠

LCD光刻膠：彩色濾光片用彩色光刻膠及黑色光刻膠、LCD/TP襯墊光刻膠、TFT-LCD中Array用光刻膠

PCB光刻膠：干膜光刻膠、濕膜光刻膠、光成像阻焊油墨

光刻膠企業(yè)：

全球：TOK、JSR、杜邦、住友化學(xué)、東進(jìn)半導(dǎo)體、富士膠片

中國(guó)：晶瑞股份、南大光電、上海新陽(yáng)、上海芯刻微

2.1.6 濕電子化學(xué)品

濕電子化學(xué)品指為微電子、光電子濕法工藝(主要包括濕法刻蝕、清洗、顯影、互聯(lián)等)制程中使用的各種電子化工材料。

濕電子化學(xué)品分為通用化學(xué)品（又稱超凈高純?cè)噭⒐δ苄曰瘜W(xué)品（以光刻膠配套試劑為代表）。

通用化學(xué)品(又稱超凈高純?cè)噭?

一般要求化學(xué)試劑中控制顆粒的粒徑在0.5μm以下，雜質(zhì)含量低于ppm級(jí)，是化學(xué)試劑中對(duì)顆粒控制、雜質(zhì)含量要求最高的試劑。

功能性化學(xué)品(以光刻膠配套試劑為代表)

指通過(guò)復(fù)配手段達(dá)到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需求的配方類或復(fù)配類化學(xué)品。功能性化學(xué)品一般配合光刻膠用，包括顯影液、漂洗液、剝離液等。

光刻膠配套試劑(6.9%)：負(fù)膠顯影液、負(fù)膠漂洗液、負(fù)膠顯影漂洗液、負(fù)膠剝離液、正膠顯影液、正膠顯影液(含活性劑)、正膠稀釋劑、邊膠清洗劑、負(fù)膠剝離液、正膠剝離液。

2.1.7其他

2.1.8濺射靶材

靶材（靶胚、背板）

濺射靶材是用濺射法沉積薄膜的原材料，主要應(yīng)用于面板顯示、半導(dǎo)體和磁記錄薄膜太陽(yáng)能領(lǐng)域。其中，半導(dǎo)體生產(chǎn)對(duì)靶材的純度有著更高的要求。
靶材就是高速荷能粒子轟擊的目標(biāo)材料，通過(guò)更換不同的靶材（如鋁、銅、不銹鋼、鈦、鎳靶等），即可得到不同的膜系（如超硬、耐磨、防腐的合金膜等）

按形狀分類：長(zhǎng)靶、圓靶、方靶

按化學(xué)成分分類：單質(zhì)金屬靶材（純金屬鋁、鈦、銅、鉭等）、合金靶材（鎳鉻合金、鎳鈷合金等）、陶瓷化合物靶材（氧化物、硅化物、碳化物和硫化物）。

高純?yōu)R射靶材產(chǎn)業(yè)鏈

上游原材料：第一步 金屬原材料 提純 高純金屬

第二步 靶材制造，濺射靶材

第三步：鍍膜

中游產(chǎn)品有：光電薄膜、導(dǎo)電薄膜、電阻薄膜、半導(dǎo)體薄膜、磁電薄膜、光學(xué)薄膜

鍍膜工藝：物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）
物理氣相沉積（PVD）：

在真空條件下，采用物理方法，將材料源--固體或液體表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子 ，并通過(guò)低壓氣體(或等離子體)過(guò)程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。物理氣相沉積的主要方法有，真空蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍、離子鍍膜，及分子束外延等。發(fā)展到目前，物理氣相沉積技術(shù)不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導(dǎo)體、聚合物膜等。

PVD又有真空蒸鍍法（基板材質(zhì)沒(méi)有限制）、濺鍍法（薄膜的性質(zhì)、均勻度比蒸鍍薄膜好）、離子電鍍法（繞鍍能力強(qiáng)、清洗過(guò)程簡(jiǎn)單）。

化學(xué)氣相沉積（CVD）：

化學(xué)氣相沉積是一種化工技術(shù)，該技術(shù)主要是利用含有薄膜元素的一種或幾種氣相化合物或單質(zhì)、在襯底表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成薄膜的方法。化學(xué)氣相淀積法已經(jīng)廣泛用于提純物質(zhì)、研制新晶體、淀積各種單晶、多晶或玻璃態(tài)無(wú)機(jī)薄膜材料。這些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是III-V、II-IV、IV-VI族中的二元或多元的元素間化合物，而且它們的物理功能可以通過(guò)氣相摻雜的淀積過(guò)程精確控制。目前，化學(xué)氣相淀積已成為無(wú)機(jī)合成化學(xué)的一個(gè)新領(lǐng)域。

半導(dǎo)體:1）銅靶:用于導(dǎo)電層，高電阻很低，110nm 以下技術(shù)節(jié)中被大量用作布線材料，通常純度要求為 6N。

2）鉭靶:用于阻擋層，高純鉭靶主要用在 12 英寸晶圓片 90nm 以下的高端半導(dǎo)體芯片上，通常純度要求為 4N。

3）鋁靶:用于導(dǎo)電層，但因其響應(yīng)速度方面的原因，而在 110nm 以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)中很少應(yīng)用，通常純度要求為半導(dǎo)體領(lǐng)域 5N5，平板顯示 5N，光伏4N5。

?4）鈦靶:用于阻擋層，高純鈦靶主要用在 8 英寸晶圓片 130 和 180nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)上，通常純度要求為 5N。

5）鎳鉑合金靶:用于接觸層，可與芯片表面的硅層生成一層薄膜，起到接觸作用。

6）鈷靶:用于接觸層，可與芯片表面的硅層生成一層薄膜，起到接觸作用。

7）鎢鈦合金靶:用于接觸層，由于鎢鈦合金電子遷移率低等優(yōu)點(diǎn)，可作為接觸層材料用在芯片的門(mén)電路中，通常純度要求為 5N。

8）? ?鎢靶:主要用于半導(dǎo)體芯片存儲(chǔ)器領(lǐng)域。

平板顯示：高純度鋁、銅、鉬、摻錫氧化銦（ITO）

太陽(yáng)能電池:?高純度鋁、銅、鉬、鉻等

信息存儲(chǔ):鉻基、鈷基合金等

工具改性:純金屬鉻、鉻鋁合金等

電子器件:鎳鉻合金、鉻硅合金等

其他領(lǐng)域:純金屬鉻、鈦、鎳等

國(guó)內(nèi)外企業(yè)

JX 日礦金屬（日）：芯片級(jí)靶材全球市占率第一，銅靶是特色

霍尼韋爾（美）：全球最大 5N 級(jí)鈦供應(yīng)商，ECAE 技術(shù)特色

普萊克斯 （美）：Applied Materials 授權(quán)，芯片級(jí)鋁靶與東曹抗衡

東曹(日)：獲得 Applied Materials 授權(quán)，芯片級(jí)鋁靶是特色

住友化學(xué)

攀時(shí)

世泰科（德）

愛(ài)發(fā)科

江豐電子 （中國(guó)）：其靶材的下游應(yīng)用行業(yè)，以半導(dǎo)體芯片為主，以平面顯示和光伏為輔，其銷售區(qū)域則以出口為主（2017 年?duì)I收的 70.5% 來(lái)自出口市場(chǎng)）。具體的靶材產(chǎn)品包括高純鉭靶、高純鈦靶、高純鋁靶以及鎢鈦靶等等。

有研新材 （中國(guó)）：只生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片行業(yè)用高端濺射靶材，用濺射靶材整套研發(fā)制造體系的企業(yè)，其高純銅、鎳、鈷以及金、銀等貴金屬材料提純技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，并在去年成為了全球最大的晶圓代工廠臺(tái)積電的第二家高純鈷濺射靶材合格供應(yīng)商。

2.2 封裝材料

2.2.1 封裝基板（32.5%）

封裝基板是Substrate(簡(jiǎn)稱SUB)，即印刷線路板中的術(shù)語(yǔ)。基板可為芯片提供電連接、保護(hù)、支撐、散熱、組裝等功效，以實(shí)現(xiàn)多引腳化，縮小封裝產(chǎn)品體積、改善電性能及散熱性、超高密度或多芯片模塊化的目的。

2.2.2 引線框架（16.8%）

引線框架作為集成電路的芯片載體，是一種借助于鍵合材料(金絲、鋁絲、銅絲)實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部電路引出端與外引線的電氣連接，形成電氣回路的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，它起到了和外部導(dǎo)線連接的橋梁作用，絕大部分的半導(dǎo)體集成塊中都需要使用引線框架，是電子信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。

2.2.3 鍵合金絲（15.8%）

2.2.4? ??陶瓷封裝材料(12.4%)

2.2.5芯片膠粘合膜

2.2.6??環(huán)氧膜塑料

2.2.7縫合膠

2.2.8其他

3.1 工藝流程

3.1.1 晶圓制造

工藝流程：多晶硅——拉晶——切割——研磨——拋光——清洗

3.1.2 晶圓加工

3.1.3 薄膜沉積

CVD設(shè)備（57%）：化學(xué)式真空鍍膜，氣相反應(yīng)沉積，形核長(zhǎng)大，沉積時(shí)間，氣象分壓，易含雜質(zhì)，應(yīng)用材料全球占比約30%，連同泛林半導(dǎo)體的21%和TEL的19%。

PVD設(shè)備(25%)：物理式真空鍍膜，蒸發(fā)凝固，形核長(zhǎng)大，沉積時(shí)間?，無(wú)雜質(zhì)，應(yīng)用材料則基本壟斷了PVD市場(chǎng)，占85%的比重。

ALD設(shè)備：原子層沉積是一種可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍?cè)诨妆砻娴姆椒ǎ侵苽浔∧げ牧系闹匾椒ㄖ弧Ｋ奶攸c(diǎn)是自限制性，這也決定了原子層沉積技術(shù)具有厚度高度可控、優(yōu)異的均勻性及良好的保形性等眾多優(yōu)點(diǎn)，尤其擅長(zhǎng)高深寬比圖形填充。原子層沉積技術(shù)被廣泛應(yīng)用在HKMG、Double Pattern、Dielectric、MEMS、Memory等多個(gè)領(lǐng)域。該技術(shù)已經(jīng)成為制備各種功能薄膜的重要手段。

RTP設(shè)備：快速退火爐是利用鹵素紅外燈做為熱源，通過(guò)極快的升溫速率，將晶圓或者材料快速的加熱到300℃-1200℃，從而消除晶圓或者材料內(nèi)部的一些缺陷，改善產(chǎn)品性能。采用先進(jìn)的微電腦控制系統(tǒng)，采用PID閉環(huán)控制溫度，可以達(dá)到極高的控溫精度和溫度均勻性，并且可配置真空腔體，也可根據(jù)用戶工藝需求配置多路氣體。

ECD:?在一定電解質(zhì)溶液（鍍液）中由陰極和陽(yáng)極構(gòu)成回路，通過(guò)發(fā)生氧化還原反，使溶液中的離子沉積到陰極或者陽(yáng)極表面上而得到我們所需鍍層的過(guò)程。鍍層可以是薄膜也可以是涂層。

MBE:?一種特殊的真空鍍膜工藝。外延是一種制備單晶薄膜的新技術(shù)，它是在適當(dāng)?shù)囊r底與合適的條件下，沿襯底材料晶軸方向逐層生長(zhǎng)薄膜的方法。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:使用的襯底溫度低，膜層生長(zhǎng)速率慢，束流強(qiáng)度易于精確控制，膜層組分和摻雜濃度可隨源的變化而迅速調(diào)整。用這種技術(shù)已能制備薄到幾十個(gè)原子層的單晶薄膜，以及交替生長(zhǎng)不同組分、不同摻雜的薄膜而形成的超薄層量子顯微結(jié)構(gòu)材料。

企業(yè)：北方華創(chuàng)?產(chǎn)品線覆蓋CVD、PVD和ALD三類

沈陽(yáng)拓荊??主攻CVD和ALD

3.1.4清除

3.1.5刻蝕

是與光刻相聯(lián)系的圖形化(pattern)處理的一種主要工藝。所謂刻蝕，實(shí)際上狹義理解就是光刻腐蝕，先通過(guò)光刻將光刻膠進(jìn)行光刻曝光處理，然后通過(guò)其它方式實(shí)現(xiàn)腐蝕處理掉所需除去的部分。刻蝕是用化學(xué)或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料的過(guò)程，其基本目標(biāo)是在涂膠的硅片上正確地復(fù)制掩模圖形。隨著微制造工藝的發(fā)展，廣義上來(lái)講，刻蝕成了通過(guò)溶液、反應(yīng)離子或其它機(jī)械方式來(lái)剝離、去除材料的一種統(tǒng)稱，成為微加工制造的一種普適叫法。

刻蝕技術(shù)分為干法刻蝕和濕法刻蝕。

干法刻蝕：干法刻蝕是把硅片表面曝露于氣態(tài)中產(chǎn)生的等離子體，等離子體通過(guò)光刻膠中開(kāi)出的窗口，與硅片發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)（或這兩種反應(yīng)），從而去掉曝露的表面材料。

3.1.6介質(zhì)刻蝕：

介質(zhì)刻蝕是用于介質(zhì)材料的刻蝕，如二氧化硅。接觸孔和通孔結(jié)構(gòu)的制作需要刻蝕介質(zhì)，從而在ILD中刻蝕出窗口，而具有高深寬比（窗口的深與寬的比值）的窗口刻蝕具有一定的挑戰(zhàn)性。代表企業(yè)：中微半導(dǎo)體

3.1.7 硅刻蝕：

硅刻蝕（包括多晶硅）應(yīng)用于需要去除硅的場(chǎng)合，如刻蝕多晶硅晶體管柵和硅槽電容。代表企業(yè)：北方華創(chuàng)

3.1.8金屬刻蝕:

?

金屬刻蝕主要是在金屬層上去掉鋁合金復(fù)合層，制作出互連線。代表企業(yè)：北方華創(chuàng)

濕法刻蝕：濕法腐蝕中，液體化學(xué)試劑（如酸、堿和溶劑等）以化學(xué)方式去除硅片表面的材料。濕法腐蝕一般只是用在尺寸較大的情況下（大于3微米）。濕法腐蝕仍然用來(lái)腐蝕硅片上某些層或用來(lái)去除干法刻蝕后的殘留物。

3.1.9光刻?

在硅片表面勻膠，然后將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移光刻膠上的過(guò)程將器件或電路結(jié)構(gòu)臨時(shí)"復(fù)制"到硅片上的過(guò)程

3.2.1 光刻機(jī)

生產(chǎn)集成電路的簡(jiǎn)要步驟:

1、利用模版去除晶圓表面的保護(hù)膜。

2、將晶圓浸泡在腐化劑中，失去保護(hù)膜的部分被腐蝕掉后形成電路。

3、用純水洗凈殘留在晶圓表面的雜質(zhì)。
其中曝光機(jī)就是利用紫外線通過(guò)模版去除晶圓表面的保護(hù)膜的設(shè)備。

分類：手動(dòng)：指的是對(duì)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)方式，是通過(guò)手調(diào)旋鈕改變它的X軸，Y軸和thita角度來(lái)完成對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度可想而知不高了。

半自動(dòng)：指的是對(duì)準(zhǔn)可以通過(guò)電動(dòng)軸根據(jù)CCD的進(jìn)行定位調(diào)諧。

全自動(dòng)：指的是從基板的上載下載，曝光時(shí)長(zhǎng)和循環(huán)都是通過(guò)程序控制，自動(dòng)光刻機(jī)主要是滿足工廠對(duì)于處理量的需要。

3.2.2 光刻工藝

光刻機(jī)工作臺(tái) -?等離子氣體去膠清洗 - 氣象成底膜 - 旋轉(zhuǎn)涂膠 - 軟烘 - 對(duì)準(zhǔn)與曝光 - 曝光后烘焙 - 顯影 -?堅(jiān)膜烘焙 - 顯影檢查

3.2.3 電學(xué)性質(zhì)改變：?指摻雜半導(dǎo)體，形成源極與漏極的步驟

3.2.4 封測(cè)工藝

背面減薄 -?切割?- 貼片 -?焊線 -?封裝 -?測(cè)試設(shè)備

封裝工序 （Packaging）：是指 生產(chǎn)加工后的晶圓進(jìn)行 切割、焊線塑封，使電路與外部器件實(shí)現(xiàn)鏈接，并為半導(dǎo)體產(chǎn)品提供機(jī)械保護(hù)，免受物理、化學(xué)等外界環(huán)境影響產(chǎn)品的使用。

測(cè)試（Test）：利用專業(yè)設(shè)備，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功能和性能測(cè)試，測(cè)試過(guò)程分為 “中測(cè)”和“終測(cè)”2個(gè)主要過(guò)程。

晶圓代工產(chǎn)制造完成的“晶圓”在出廠前需要經(jīng)過(guò)一道電性測(cè)試，稱為“晶圓可接受度測(cè)試（Wafer Acceptance Test，簡(jiǎn)稱WAT）” —— WAT測(cè)試通過(guò)的“晶圓”被送去 “封測(cè)廠” —— “封測(cè)廠”首先對(duì)晶圓進(jìn)行“中測(cè)（Chip Probe，簡(jiǎn)稱CP） —— CP測(cè)試完成后進(jìn)入“封裝”環(huán)節(jié) —— “封裝”后再進(jìn)行“終端測(cè)試（Final Test，F(xiàn)T） —— 通過(guò) FT 測(cè)試的產(chǎn)品然后出貨

3.3制程邏輯：

3.3.1 前段制程（FEOL）

·?沉積金屬導(dǎo)電層以前，于半導(dǎo)體基質(zhì)上形成獨(dú)立元件（如三極管、電容、電阻、獨(dú)立的CMOS）的前半段制程。FEOL涵蓋了芯片有源部分的加工，即位于芯片底部的晶體管。晶體管作為電氣開(kāi)關(guān)，使用三個(gè)電極進(jìn)行操作：柵極、源極和漏極。源極和漏極之間的導(dǎo)電通道中的電流可以被“開(kāi)”和“關(guān)”，這一操作由柵極電壓控制。

3.3.2 后段制程（BEOL）

·?金屬層沉積后，創(chuàng)建金屬導(dǎo)線，連接元件，并構(gòu)成絕緣各導(dǎo)線的介電層的后半段制程。BEOL是加工的最后階段，指的是位于芯片頂部的互連。互連是復(fù)雜的布線方案，它分配時(shí)鐘和其他信號(hào)，提供電源和地，并將電信號(hào)從一個(gè)晶體管傳輸?shù)搅硪粋€(gè)晶體管。BEOL由不同的金屬層、局部(Mx)、中間線、半全局線和全局線組成。總層數(shù)可以多達(dá)15層，而Mx層的典型數(shù)量在3~6層之間。這些層中的每層都包含（單向）金屬線（組織在規(guī)則的軌道中）和介電材料。它們通過(guò)填充有金屬的通孔結(jié)構(gòu)垂直互連。

3.4 集成電路制造工藝：

3.4.1 單片集成電路：

單片集成電路工藝是利用研磨、拋光、氧化、擴(kuò)散、光刻、外延生長(zhǎng)、蒸發(fā)等一整套平面工藝技術(shù)， 在一-小塊硅單晶片上同時(shí)制造晶體管、二極管、電阻和電容等元件，并且采用- -定的隔離技術(shù)使各元件在電性能上互相隔離。然后在硅片表面蒸發(fā)鋁層并用光刻技術(shù)刻蝕成互連圖形，使元件按需要互連成完整電路，制成半導(dǎo)體單片集成電路。隨著單片集成電路從小、中規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，平面工藝技術(shù)也隨之得到發(fā)展。例如，擴(kuò)散摻雜改用離子注入摻雜工藝;紫外光常規(guī)光刻發(fā)展到一整套微細(xì)加工技術(shù)，如采用電子束曝光制版、等離子刻蝕、反應(yīng)離子銑等;外延生長(zhǎng)又采用超高真空分子束外延技術(shù);采用化學(xué)汽相淀積工藝制造多晶硅、二氧化硅和表面鈍化薄膜;互連細(xì)線除采用鋁或金以外，還采用了化學(xué)汽相淀積重?fù)诫s多晶硅薄膜和貴金屬硅化物薄膜，以及多層互連結(jié)構(gòu)等工藝。

3.4.2 薄膜集成電路：

薄膜集成電路是將整個(gè)電路的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件以及它們之間的互連引線，全部用厚度在1微米以下的金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、多種金屬混合相、合金或絕緣介質(zhì)薄膜，并通過(guò)真空蒸發(fā)、濺射和電鍍

3.4.3 厚膜集成電路：

薄膜集成電路是通過(guò)在玻璃或陶瓷基底的表面上沉積導(dǎo)電材料薄膜來(lái)制造的。通過(guò)控制薄膜的寬度和厚度，并使用根據(jù)電阻率選擇的不同材料，制造電阻器和導(dǎo)體。電容器是通過(guò)在兩個(gè)導(dǎo)電薄膜之間夾一層絕緣氧化物薄膜制成的

3.5 集成電路封裝工藝

3.5.1 其中關(guān)鍵封裝工藝細(xì)節(jié)：

鷗翼型封裝：優(yōu)化的引腳間距，使得運(yùn)用該技術(shù)的封裝比等效的DIP封裝占用面積少30%～50%，厚度薄70%

J-引腳封裝：優(yōu)化的引腳間距，使得運(yùn)用該技術(shù)的封裝比等效的DIP封裝占用面積少30%～50%，厚度薄70%

BGA（球柵陣列）：提供比此前封裝技術(shù)更多的外部鏈接，引腳可超200個(gè)

CerDIP是用玻璃密封的陶瓷雙列直插式封裝：引腳中心距為2.54mm，引腳數(shù)從8～42個(gè)。在日本，此封裝表示為DIP-G（G即玻璃密封的意思）

Cerquad ?表面貼裝型封裝：

1. 用于封裝DSP等的邏輯LSI電路
   

2. 帶有窗口的Cerquad用于封裝EPROM電路。

3. 散熱性比塑料QFP好，在自然空冷條件下可容許1.5～2W的功率，但封裝成本比塑料QFP高3～5倍。

4. 引腳中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm等多種規(guī)格，引腳數(shù)從32～368個(gè)

4.1 半導(dǎo)體企業(yè)分類

Fabless - 只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，公司并沒(méi)有自己的工廠（高通， AMD）

Foundry -?通過(guò)與Fabless合作，為其代理加工制造晶圓（臺(tái)積電，中芯國(guó)際）

IDM -?芯片設(shè)計(jì)到晶圓制造再封測(cè)投入市場(chǎng)（德州儀器，三星）

OSAT - 為一些Foundry公司做IC產(chǎn)品封裝和測(cè)試

4.2 主要產(chǎn)品端

4.2.1 傳感器

MEMS微電機(jī)系統(tǒng)：MEMS傳感器就是將傳統(tǒng)傳感器的機(jī)械部件微型化后，通過(guò)三維堆疊技術(shù)，例如三維硅穿孔TSV等技術(shù)把器件固定在硅晶元（Wafer）上，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合采用特殊定制的封裝形式，最終切割組裝而成的硅基傳感器。具體應(yīng)用領(lǐng)域細(xì)分：消費(fèi)與移動(dòng)領(lǐng)域，汽車工業(yè)領(lǐng)域，物理傳感器，化學(xué)傳感器，生物傳感器。圖像傳感器：CMOS， CCD電荷耦合器件

4.2.2 立分器件

二極管（電子工業(yè)）- 三極管 - 晶匣管（工業(yè)） -?晶體管（BJT，mosfet,IGBT)-?化合物（SiC，GaN）

4.2.3 存儲(chǔ)器（半導(dǎo)體存儲(chǔ)器）

易失性存儲(chǔ)（斷電以后失去存儲(chǔ)信息)：

RAM隨機(jī)存儲(chǔ)器

ROM只讀存儲(chǔ)器

非易失性存儲(chǔ)（斷電后仍然可以存儲(chǔ)信息）：

Flash閃存

其他

4.2.4 模擬/數(shù)模混合器件/analog/mixed signal? （ 用于處理模擬信號(hào)，完成放大、濾波、解調(diào)、混頻的功能等）

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片（AD/DA）

驅(qū)動(dòng)器

電源管理（DC/DC）：降壓 -?生壓?- 升降壓 - 負(fù)壓 -?多拓?fù)?- CPU/LNB/射頻 - 恒壓恒流

4.2.5 邏輯電路

Baseband：Baseband 基帶。信源(信息源，也稱發(fā)終端)發(fā)出的沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制(進(jìn)行頻譜搬移和變換)的原始電信號(hào)所固有的頻帶(頻率帶寬)，稱為基本頻帶，簡(jiǎn)稱基帶。

可編程電路

PLA:可編程邏輯陣列是一種可編程邏輯裝置,它的與陣列(AND array)和或陣列(OR array)均為可編程,輸出電路為不可組態(tài).又叫做FPLA(field-programmable logic array) 。

CPLD:CPLD(Complex Programmable Logic Device)復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來(lái)的器件，相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜("在系統(tǒng)"編程)將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。

射頻IC：

RFIC（射頻集成電路）是90年代中期以來(lái)隨著IC工藝改進(jìn)而出現(xiàn)的一種新型器件。射頻，通常指包括高頻、甚高頻和超高頻，其頻率在300KHz-300GHz ，是無(wú)線通信領(lǐng)域最為活躍的頻段。二十世紀(jì)后，無(wú)線通信技術(shù)得到了飛躍式的發(fā)展，射頻器件快速的代替了使用分立半導(dǎo)體器件的混合電路，這些技術(shù)都是對(duì)設(shè)計(jì)者的挑戰(zhàn)。RFIC的技術(shù)基礎(chǔ)主要包括：1、工作頻率更高、尺寸更小的新器件研究；2、專用高頻、高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)；3、專用測(cè)試技術(shù)；4、高頻封裝技術(shù)。本文將從IC技術(shù)的角度對(duì)該領(lǐng)域21世紀(jì)初出現(xiàn)的一些新動(dòng)向進(jìn)行簡(jiǎn)要的綜述和分析。

微處理器（微控制單元）:

中央處理器的頻率與規(guī)格適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存、計(jì)數(shù)器、USB、A/D轉(zhuǎn)換器、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動(dòng)電路都整合在單一芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合的控制。根據(jù)微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域，微處理器大致可以分為三類：通用高性能微處理器、嵌入式微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器。一般而言，通用處理器追求高性能，它們用于運(yùn)行通用軟件，配備完備、復(fù)雜的操作系統(tǒng)；嵌入式微處理器強(qiáng)調(diào)處理特定應(yīng)用問(wèn)題的高性能，主要用于運(yùn)行面向特定領(lǐng)域的專用程序，配備輕量級(jí)操作系統(tǒng)，主要用于蜂窩電話、CD播放機(jī)等消費(fèi)類家電；微控制器價(jià)位相對(duì)較低，在微處理器市場(chǎng)上需求量最大，主要用于汽車、空調(diào)、自動(dòng)機(jī)械等領(lǐng)域的自控設(shè)備。

LNA是低噪聲放大器，主要用于接收電路設(shè)計(jì)中。因?yàn)榻邮针娐分械男旁氡韧ǔＪ呛艿偷模盘?hào)遠(yuǎn)小于噪聲，通過(guò)放大器的時(shí)候，信號(hào)和噪聲一起被放大的話非常不利于后續(xù)處理，這就要求放大器能夠抑制噪聲。

5.1.2 PA：

PA是功率放大器，主要功能是功率放大，以滿足系統(tǒng)要求，最重要的指標(biāo)就是輸出功率大小，其次線性如何等等，一般用在發(fā)射機(jī)的最后一級(jí)。

5.1.3?物聯(lián)網(wǎng)通信

以太網(wǎng)：以太網(wǎng)(Ethernet)指的是由Xerox公司創(chuàng)建并由Xerox、Intel和DEC公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范，是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)絡(luò)使用CSMA/CD(載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)及沖突檢測(cè))技術(shù)，并以10M/S的速率運(yùn)行在多種類型的電纜上。以太網(wǎng)與IEEE802.3系列標(biāo)準(zhǔn)相類似。

5.1.4 近距離無(wú)線傳輸（無(wú)線RF433/315M）：
無(wú)線抄表系統(tǒng)、無(wú)線路燈控制系統(tǒng)、鐵路通信、航模無(wú)線遙控、無(wú)線安防報(bào)警、家居電器控制、工業(yè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫?/span>

5.1.5無(wú)線通信技術(shù)（NFC（Near Field Communication）通信技術(shù)）：

與藍(lán)牙技術(shù)功能類似，但傳輸速率和傳輸距離沒(méi)有藍(lán)牙快和遠(yuǎn)，同時(shí)功耗和成本都較低、保密性好，這些優(yōu)點(diǎn)讓它成為移動(dòng)支付和消費(fèi)類電子的首選項(xiàng)之一

5.1.6 Mesh/IEEE 802.11s協(xié)議：

WLAN與移動(dòng)Ad Hoc（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。與WLAN相比，各網(wǎng)絡(luò)終端之間可以對(duì)等地進(jìn)行直接通信，不再需要經(jīng)過(guò)AP（基站）轉(zhuǎn)發(fā)，且覆蓋范圍更大。與Ad Hoc（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）相比，Meth網(wǎng)絡(luò)具有位置固定、電源充足的主干路由器應(yīng)用場(chǎng)景，在移動(dòng)性和功耗上可不用考慮太多。

5.2 汽車電子行業(yè)運(yùn)用

自 1886 年戴姆勒首次將內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用于汽車以來(lái)，汽車工業(yè)的創(chuàng)新一直圍繞內(nèi)燃機(jī)展開(kāi)，消費(fèi)者也以追求發(fā)動(dòng)機(jī)馬力等性能指標(biāo)為目標(biāo)。隨著特斯拉在電動(dòng)化技術(shù)與自動(dòng)駕駛技術(shù)領(lǐng)域的顛覆性變革，汽車電動(dòng)化與智能化漸成主機(jī)廠共識(shí)，消費(fèi)者購(gòu)車時(shí)的考量也逐步從傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)馬力性能指標(biāo)，轉(zhuǎn)向以智能車機(jī)、自動(dòng)駕駛為代表的智能化體驗(yàn)視角。同時(shí)，當(dāng)汽車行業(yè)供需兩端的關(guān)注點(diǎn)逐步由性能轉(zhuǎn)變至智能時(shí)，汽車創(chuàng)新的核心亦從“動(dòng)力引擎”發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)移到“計(jì)算引擎”半導(dǎo)體。

汽車是半導(dǎo)體的重要應(yīng)用領(lǐng)域，目前汽車半導(dǎo)體的用量占到半導(dǎo)體總量的15%以上，是僅次于通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子后的第四大領(lǐng)域。汽車半導(dǎo)體從車載收音機(jī)、電子喇叭開(kāi)始，到防抱死系統(tǒng)，電動(dòng)助力、胎壓監(jiān)測(cè)、導(dǎo)航等一直提升到現(xiàn)在的智能駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等等。隨著汽車智能化水平的不斷提升，半導(dǎo)體的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

汽車級(jí)半導(dǎo)體從性能角度看，要求高于工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)半導(dǎo)體。汽車半導(dǎo)體除了汽車行業(yè)通用的規(guī)范外，還有更嚴(yán)苛的車規(guī)級(jí)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。比如故障率的要求是百萬(wàn)分之一，而消費(fèi)級(jí)只要千分之一。從市場(chǎng)角度看，需求量高于軍工級(jí)和航空航天級(jí)半導(dǎo)體。所以汽車半導(dǎo)體具有技術(shù)壁壘高與需求旺盛的特點(diǎn)。

5.2.1功率半導(dǎo)體：

根據(jù) Infineon 和 Strategy Analytics 數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)燃油車半導(dǎo)體價(jià)值量為 417美元/輛，其中MCU價(jià)值量為96美元/輛，功率半導(dǎo)體價(jià)值量為 88 美元/輛，傳感器價(jià)值量為54美元/ 輛。48V輕混半導(dǎo)體價(jià)值量為572美元。純電動(dòng)車半導(dǎo)體價(jià)值量為 834 美元/輛，其中MCU價(jià)值量為92美元/輛，功率半導(dǎo)體價(jià)值量為 459 美元/輛，傳感器價(jià)值量為 58 美元/輛。因此，在從燃油車向純電動(dòng)車升級(jí)過(guò)程中，半導(dǎo)體價(jià)值量提升幅度明顯，整車半導(dǎo)體價(jià)值量增長(zhǎng) 100% ，功率半導(dǎo)體價(jià)值量提升幅度最大，增幅高達(dá)421.6%。

根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，2019年全球功率半導(dǎo)體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，功率IC占比54.3%，功率器件中，以MOSFET和IGBT為主，MOSFET占比16.4%，IGBT占比12.4%。MOSFET是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是一種廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場(chǎng)效晶體管，更適用于高頻場(chǎng)景；IGBT是絕緣柵雙極晶體管，是同時(shí)具備 MOSFET的柵電極電壓控制特性和 BJT的低導(dǎo)通電阻特性的全控型功率半導(dǎo)體器件，更適用于高壓場(chǎng)景。

5.2.2 MCU新能源汽車運(yùn)用

微控制器(簡(jiǎn)稱MCU)，廣泛應(yīng)用于車用儀表、車用防盜裝置、充電器、胎壓計(jì)、溫濕度計(jì)、傳感器等諸多汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域。目前單車平均搭載數(shù)量超過(guò)20個(gè)，主要分為以下三類：8位MCU。主要應(yīng)用于空調(diào)、雨刷、天窗、車窗升降、低階儀表板、集線盒、座椅、門(mén)控模塊等較低階的系統(tǒng)控制。16位MCU。主要應(yīng)用于引擎、齒輪與離合器、電子式渦輪系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、方向盤(pán)、扭力、電子剎車等底盤(pán)系統(tǒng)控制。32位MCU。主要應(yīng)用于儀表板、車身、多媒體信息系統(tǒng)、引擎、智能實(shí)時(shí)性安全系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)以及X-by-wire系統(tǒng)等的控制。

全球車載MCU市場(chǎng)占有率前七的企業(yè)均為國(guó)外廠商，分別為瑞薩科技、恩智浦、英飛凌、薩拉普斯、德州儀器、微芯科技、意法半導(dǎo)體，前八市占率達(dá)到98%，可以說(shuō)壟斷相當(dāng)明顯了。

5.3 半導(dǎo)體其他下游運(yùn)用場(chǎng)景

5.3.1 人工智能

人工智能 (AI - Artificial Intelligence)，現(xiàn)在普遍認(rèn)為有 3 個(gè)主要的組成部分：

1. 芯片 (Chip)

2. 算法 (Algorithm)

3. 大數(shù)據(jù)(Big Data)

三者不是孤立的，相互之間互相依存。人工智能芯片 也是一個(gè)很泛泛的說(shuō)法，它主要也包括3塊：

• 運(yùn)算芯片(ASIC)提供算法所需要的算力；

• 傳感器芯片(Sensor) 負(fù)責(zé)撲捉外界的信息，比如汽車輔助駕駛(ADAS)系統(tǒng)里面的圖像傳感器（攝像頭）、距離傳感器；

• 存儲(chǔ)器芯片(Memory)保存海量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)(Big Data)，比如 “云” (Cloud) 服務(wù)里面的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

5.3.2通信裝備

1. RS232：RS232是連接兩個(gè)設(shè)備之間的通信標(biāo)準(zhǔn)，使用雙絞線連接，可以傳輸數(shù)據(jù)、控制信號(hào)和語(yǔ)音信號(hào)，它的傳輸速率可達(dá)到115200bps，它的原理是通過(guò)發(fā)送雙向的串行數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。

2. 網(wǎng)線：網(wǎng)線是一種用來(lái)連接計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的線纜，它可以傳輸數(shù)據(jù)和控制信號(hào)，它的傳輸速率可達(dá)到100Mbps，它的原理是通過(guò)傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。

3. Ethernet：以太網(wǎng)是一種局域網(wǎng)協(xié)議，它可以傳輸數(shù)據(jù)、控制信號(hào)和語(yǔ)音信號(hào)，它的傳輸速率可達(dá)到1000Mbps，它的原理是通過(guò)傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。

4. EtherCAT：EtherCAT是一種局域網(wǎng)技術(shù)，它可以傳輸數(shù)據(jù)、控制信號(hào)和語(yǔ)音信號(hào)，它的傳輸速率可達(dá)到1000Mbps，它的原理是通過(guò)傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，并且可以通過(guò)多種傳輸媒介（如網(wǎng)線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等）實(shí)現(xiàn)。

5. Profibus：Profibus是一種工業(yè)總線技術(shù)，它可以傳輸數(shù)據(jù)、控制信號(hào)和語(yǔ)音信號(hào)，它的傳輸速率可達(dá)到12Mbps，它的原理是通過(guò)發(fā)送并行數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。

6.LonWorks：LonnWorks 通訊方式的原理是基于一種叫做“非常低功耗局域網(wǎng)”（LON）的技術(shù)，它可以通過(guò)電纜，無(wú)線電，光纖等多種媒介來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。LON網(wǎng)絡(luò)可以支持多層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。LON網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是低功耗，即使在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，也能夠節(jié)省能源，并且可以實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備之間的全雙工通信。

6.1 2023年上半年中國(guó)半導(dǎo)體龍頭企業(yè)名單整理

6.1.1 中芯國(guó)際：公司最新股價(jià)54.31元/股，總市值為4304億元；

中芯國(guó)際是國(guó)內(nèi)晶圓代工龍頭，公司成功開(kāi)發(fā)了0.35微米至FinFET多種技術(shù)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用于不同工藝技術(shù)平臺(tái)，具備邏輯電路、非易失性存儲(chǔ)、圖像傳感器等多個(gè)技術(shù)平臺(tái)的量產(chǎn)能力；截止2022年底，公司產(chǎn)能達(dá)到71.4萬(wàn)片/月（折合8英寸）

6.1.2海光信息：公司最新股價(jià)90.99元/股，總市值為2115億元；

海光信息是國(guó)產(chǎn)CPU和DCU龍頭，是國(guó)內(nèi)極為稀缺的X86技術(shù)架構(gòu)領(lǐng)航員，公司主要從事研產(chǎn)銷應(yīng)用于服務(wù)器、工作站等計(jì)算、存儲(chǔ)設(shè)備中的高端處理器，有望最先受益于國(guó)產(chǎn)化計(jì)算力軍備競(jìng)賽；

6.1.3 北方華創(chuàng)：公司最新股價(jià)297.03元/股，總市值為1573億元；

北方華創(chuàng)是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備龍頭，公司主要從事半導(dǎo)體裝備、真空裝備及精密電子元器件等業(yè)務(wù)，其中半導(dǎo)體設(shè)備覆蓋刻蝕、薄膜沉積、氧化擴(kuò)散、清洗設(shè)備等領(lǐng)域，有望持續(xù)受益設(shè)備國(guó)產(chǎn)替代+產(chǎn)品線延展；

6.1.4 韋爾股份：公司最新股價(jià)99.69元/股，總市值為1181億元；

韋爾股份是全球前三的圖像傳感器龍頭，內(nèi)生外延并舉成就A股半導(dǎo)體設(shè)計(jì)第一龍頭，公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為半導(dǎo)體分立器件和電源管理IC等半導(dǎo)體產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)；

6.1.5 中微公司：公司最新股價(jià)172.23元/股，總市值為1065億元；

中微公司是國(guó)內(nèi)刻蝕設(shè)備和MOCVD設(shè)備的龍頭，公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)是半導(dǎo)體設(shè)備及泛半導(dǎo)體設(shè)備的研產(chǎn)銷，公司的主要產(chǎn)品有電容性等離子體刻蝕設(shè)備，電感性等離子體刻蝕設(shè)備，MOCVD設(shè)備，VOC設(shè)備。

6.1.6 寒武紀(jì)-U：公司最新股價(jià)250.60元/股，總市值為1043億元；

寒武紀(jì)-U是中國(guó)最具代表性的本土AI芯片廠商，全球智能芯片領(lǐng)域的龍頭，公司其主要提供各類云服務(wù)器、邊緣計(jì)算、終端設(shè)備中人工智能核心芯片研產(chǎn)銷，公司擁有完善的智能芯片產(chǎn)品布局；

6.1.7 紫光國(guó)微：公司最新股價(jià)92.53元/股，總市值為786.2億元；

紫光國(guó)微是國(guó)內(nèi)集成電路芯片設(shè)計(jì)龍頭，公司主要業(yè)務(wù)包括集成電路芯片和石英晶體元器件方向，產(chǎn)品涵蓋智能安全芯片、半導(dǎo)體功率器件及超穩(wěn)晶體頻率器件等方面；其中，公司深耕安全芯片領(lǐng)域多年，掌握多項(xiàng)核心技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)在金融、通信、物聯(lián)網(wǎng)等多領(lǐng)域布局；

6.1.8 華潤(rùn)微：公司最新股價(jià)57.67元/股，總市值為761.3億元；

華潤(rùn)微是國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體IDM龍頭廠商，公司擁有從芯片設(shè)計(jì)、掩膜制造到晶圓制作、封裝測(cè)試再到終端產(chǎn)品銷售的全產(chǎn)業(yè)鏈一體化運(yùn)營(yíng)能力，已成為中國(guó)本土具有重要影響力的綜合性半導(dǎo)體企業(yè)；

6.1.9 兆易創(chuàng)新：公司最新股價(jià)110.3元/股，總市值為735.7億元；

兆易創(chuàng)新是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)（存儲(chǔ)+MCU）的龍頭，公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為存儲(chǔ)器、微控制器和傳感器的研發(fā)、技術(shù)支持和銷售，在Norflash、MCU等領(lǐng)域國(guó)內(nèi)市占率領(lǐng)先，在存儲(chǔ)器產(chǎn)品領(lǐng)域，公司是全球排名第一的無(wú)晶圓廠Flash供應(yīng)商；

6.2.1 瀾起科技：公司最新股價(jià)62.59元/股，總市值為711.1億元；

瀾起科技是全球內(nèi)存接口芯片龍頭；公司是全球可提供從DDR2到DDR5內(nèi)存全緩沖/半緩沖完整解決方案的主要供應(yīng)商之一，在該領(lǐng)域擁有重要話語(yǔ)權(quán)，是全球可提供DDR4內(nèi)存接口芯片的三家主要廠商之一。

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