一文看懂半導體圈那些事兒

1、半導體產業，設計和制造哪個難度大？

制造難度更大些。

● 現在兼顧設計和制造的公司比較少；

● 只做設計公司很多，一般成為fabless，擁有電腦、軟件和設計工程師就可以完成設計，輸出設計后交由光罩廠、晶圓流片代工廠、封測廠生產器件。

● 只做制造的成為fab廠，門坎較高，一條8英寸晶圓流片生產線總投資可達10億美元；且制造對工藝水平、化學用品管控、潔凈程度要求很高。

● 關于設計和制造的盈利，設計公司出了一版設計，花一大筆錢去流片，器件賣得好才能盈利，否則一次流片就能讓一個設計公司倒閉；fab廠只要有訂單，設備在運轉，就保證不虧本。

2、半導體的封裝測試是什么？

● 半導體生產流程由晶圓制造、晶圓測試、芯片封裝和封裝后測試組成。半導體封裝測試是指將通過測試的晶圓按照產品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。

● 封裝過程為：來自晶圓前道工藝的晶圓通過劃片工藝后，被切割為小的晶片（Die），然后將切割好的晶片用膠水貼裝到相應的基板（引線框架）架的小島上，再利用超細的金屬（金、錫、銅、鋁）導線或者導電性樹脂將晶片的接合焊盤（Bond Pad）連接到基板的相應引腳（Lead）,并構成所要求的電路；然后再對獨立的晶片用塑料外殼加以封裝保護，塑封之后，還要進行一系列操作，如后固化（Post Mold Cure）、切筋和成型（Trim&Form）、電鍍（Plating）以及打印等工藝。封裝完成后進行成品測試，通常經過入檢（Incoming）、測試（Test）和包裝（Packing）等工序，最后入庫出貨。典型的封裝工藝流程為：劃片→裝片→ 鍵合→ 塑封→ 去飛邊→ 電鍍 →打印→ 切筋→成型→ 外觀檢查→ 成品測試→ 包裝出貨。

● 半導體器件有許多封裝形式，按封裝的外形、尺寸、結構分類可分為引腳插入型、表面貼裝型和高級封裝三類。從DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技術指標一代比一代先進。總體說來，半導體封裝經歷了三次重大革新：第一次是在上世紀80年代從引腳插入式封裝到表面貼片封裝，它極大地提高了印刷電路板上的組裝密度；第二次是在上世紀90年代球型矩陣封裝的出現，滿足了市場對高引腳的需求，改善了半導體器件的性能；芯片級封裝、系統封裝等是現在第三次革新的產物，其目的就是將封裝面積減到最小。

● 半導體封裝形式：金屬封裝、陶瓷封裝、金屬+陶瓷封裝、塑料封裝（最主要的封裝形式）

3、半導體的主要材料是什么？

● 半導體：常溫下導電性能介于導體（conductor）與絕緣體（insulator）之間的材料。

● 主要材料

元素半導體：鍺和硅是最常用的元素半導體；

化合物半導體：包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物（硫化鎘、硫化鋅等）、氧化物（錳、鉻、鐵、銅的氧化物）,以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。

● 技術科研領域：

集成電路：它是半導體技術發展中最活躍的一個領域，已發展到大規模集成的階段。在幾平方毫米的硅片上能制作幾萬只晶體管，可在一片硅片上制成一臺微信息處理器，或完成其它較復雜的電路功能。集成電路的發展方向是實現更高的集成度和微功耗，并使信息處理速度達到微微秒級。

微波器件：半導體微波器件包括接收、控制和發射器件等。毫米波段以下的接收器件已廣泛使用。在厘米波段，發射器件的功率已達到數瓦，人們正在通過研制新器件、發展新技術來獲得更大的輸出功率。

光電子器件：半導體發光、攝象器件和激光器件的發展使光電子器件成為一個重要的領域。它們的應用范圍主要是：光通信、數碼顯示、圖象接收、光集成等。

4、什么是半導體IP？

主要是指的關于半導體的ZL技術以及非ZL的專有技術。

● IP核是具有知識產權的、功能具體、接口規范的可以在多個集成電路中重復使用的功能模塊，是實現系統芯片的基本構件。你可以簡單理解為設計完善的功能模塊。（而這里的【設計】是根據完善程度有不同的形式，可分為三類：軟核、固核、硬核）

● 軟核：理解為【程序代碼】，是用硬件描述語言實現對功能模塊進行描述（比如用VHDL編寫的一個觸發器，是文本形式），不包含任何物理實現信息。（軟核特點是對用戶來講可移植性強、設計周期短、成本低。缺點是物理實現性能不定不全面，產權保護不佳）

● 固核：除了實現功能模塊的程序代碼之外，還包括門級電路綜合和時序仿真等設計環節，一般是以門級電路網表的形式提供給用戶。固核可以理解為是不僅包括軟核程序代碼，還包括【程序員模塊設計意圖與硬件物理實現之間的規則】。

● 硬核：基于物理描述，并且已經通過工藝驗證可行的，性能有保證。是以電路物理結構掩模版圖和全套工藝文件的形式提供給用戶（芯片生產廠家）的。

5、數字集成電路有哪些類別？

● 按電路結構可分為 TTL 和 CMOS 兩大系列，以及將TTL 與 CMOS 集成在一起的 BiCMOS 芯片。

● 按集成度可分為小規模集成（SSI）電路、中規模集成（MSI）電路、大規模集成（LSI）電路、超大規模集成（VLSI）電路、特大規模集成（ULSI）電路和極大規模集成電路（GLSI）。

● 按功能分類有：門電路、觸發器、存儲器、單片機等專用集成電路，數量很多，無法逐一羅列。

6、集成電路產業鏈利潤分布如何？

集成電路產業鏈分為IC設計、芯片制造、封裝、EDA，設備，材料，代理商等。

● IC設計： 利潤率最高，風險也大，歐美公司一般毛利在50%~80%，國內公司也要35%~60%；

● 芯片制造：需要很多設備，初期投資大，利潤中等，一般健康的毛利在30%~50%，風險可控；

● 封裝：相對門檻較低，競爭激烈，利潤率最低，一般毛利在20%~40%，做成品牌也有附加值，風險最低，現金流周轉快。

● EDA（工具軟件）：軟件毛利率99.99%，不過要花大量市場、研發經費，目前市場基本被Synopsys，Cadence，Mentor這3家壟斷市場，凈利潤率也不低，和設計公司一個水平。其中前不久，Mentor被西門子以45億美元收購。

● 設備材料就不細說了，基本是朱門酒肉臭路有凍死骨，有技術壁壘的過的都不差，新進的玩家追趕的很辛苦。

● 代理商明面上的利潤率一般5~10%之間，一旦發生呆滯庫存，很容易一次陪進去一年甚至幾年的利潤，所以現在兼并整合趨勢非常明顯，大代理商才有談判的能力，從芯片原廠拿到更好地條件，同時呢，不少代理商也有供應鏈金融服務，融資能力強的代理商借助利率差也能帶來不錯利潤。

7、半導體集成電路和半導體芯片有什么關系和不同？

● 半導體集成電路：將晶體管，二極管等等有源元件和電阻器，電容器等無源元件，按照一定的電路互聯，“集成”在一塊半導體單晶片上，從而完成特定的電路或者系統功能。

● 半導體芯片：在半導體片材上進行浸蝕，布線，制成的能實現某種功能的半導體器件。不只是硅芯片，常見的還包括砷化鎵（砷化鎵有毒，所以一些劣質電路板不要好奇分解它），鍺等半導體材料。

● 集成電路（integrated circuit）：一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發明者為杰克·基爾比（基于鍺（Ge）的集成電路）和羅伯特·諾伊思（基于硅（Si）的集成電路）。當今半導體工業大多數應用的是基于硅的集成電路。