芯片製造流程

       一枚小小的芯片從設計之初到誕生會涉及到芯片設計、芯片生產、芯片封裝和測試等多個產業鏈,可以說每一個環節都是一個國家綜合國力的體現。

   接下來我就以蓋房子對比芯片製造過程

                                            蓋房子                                                 芯片製造
                                       開發商拿地                                                芯片需求
                                            規劃設計                                                  芯片設計
                                          施工建設                                                  芯片生產
                                            裝修                                                 芯片封裝
                                             驗收                                                測試驗收

    首先我們來看蓋房子,並不是每個開發商都有能力全部流程都自己搞定的,他會去找設計院做設計規劃,找施工隊搬磚,找裝修公司做裝修,找第三方機構做驗收。當然不排除一些大的開發商有能力(主要是要有錢)自己完成全部工作,其實大部分也是自己的子公司。

    接下來我們開看芯片製造,同樣的芯片製造也是隻有少數幾家大公司能夠能夠集全部芯片製造產業鏈於一身(IDM)。芯片廠商首先提出需求,由芯片設計公司(Fabless)根據需求對芯片進行設計,設計完成後交由芯片生產公司(Foundry)進行生產,然後進行芯片封裝,最後測試驗收。

    細心的同學們已經注意到,我上面提到的IDM、Fabless和Foundry,這其實是三種芯片製造的運作模式,下面我將對着幾種模式一一道來。

   少數幾家大公司能夠能夠集全部芯片製造產業鏈於一身,如三星、TI等,我們稱這種運作模式爲IDM(Integrated Device Manufacture),早期多數集成電路企業採用的模式,這種模式的優勢是設計、製造等環節協同優化,有助於充分發掘技術潛力,能有條件率先實驗並推行新的半導體技術,IDM的劣勢也很明顯,公司規模龐大,管理成本較高,運營費用較高,資本回報率偏低。目前僅有極少數大企業能夠維持。相當於龍頭房企萬科、恆大等。

    除了IDM模式,目前大部分芯片製造是由芯片設計公司主導的,相當於是蓋房子找設計院做規劃設計,但是這些設計公司並不具備芯片生產的能力,所以芯片設計完成後要將生產測試等環節交由代工廠進行生產,這種無工廠芯片供應商的模式稱爲Fabless模式,直譯過來就是無晶圓,因爲芯片的生產的主要原材料是硅晶圓,Fabless芯片公司只負責芯片的電路設計與銷售,將生產、測試、封裝等環節外包,Fabless的優勢是資產較輕,初始投資規模小,創業難度相對較小,企業運行費用較低,轉型相對靈活;劣勢是與IDM相比無法與工藝協同優化,因此難以完成指標嚴苛的設計,同時由於tapeout(流片)成本非常高,所以與代工廠相比需要承擔各種市場風險。這類企業主要有:海思、聯發科(MTK)、博通(Broadcom)。相當於各大設計院。

    最後提供芯片生產製造、封裝或測試的其中一個環節的代工廠模式稱爲Foundry模式,他們不負責芯片設計,可以同時爲多家設計公司提供服務。主要的優勢是不承擔由於市場調研不準、產品設計缺陷等決策風險;劣勢是:投資規模較大,維持生產線正常運作費用較高;需要持續投入維持工藝水平,一旦落後追趕難度較大。這類企業主要有:臺積電、中芯國際集SMIC、臺灣聯華電子UMC、格羅方德Global Foundry。相當於施工隊高級技術工種。

    OK,對於芯片製造就瞭解到這裏,當別人在說fabless的時候,你知道是做純芯片設計的我的目的就達到了。

   芯片的設計過程可分爲兩個部分,分別爲:前端設計(也稱邏輯設計)和後端設計(也稱物理設計),這兩個部分並沒有統一嚴格的界限,凡涉及到與工藝有關的設計可稱爲後端設計,根據標題我們可以知道本課程是關於芯片設計的所以其他的環節我們只做瞭解。

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