什么是半导体产业?

什么是半导体产业?,第1张

半导体行业隶属电子信息产业,属于硬件产业,以半导体为基础而发展起来的一个产业。

半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。

无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。

常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。

在中国发展史

中国的电子信息产业出现于20世纪二十年代。1929年10月,中国国民党政府军政部在南京建立“电信机械修造总厂”,主要生产军用无线电收发报机,以后又组建了“中央无线电器材有限公司”,“南京雷达研究所”等研究生产单位。中华人民共和国建立后,政府十分重视电子工业的发展。

最初,在中央人民政府人民革命军事委员会成立电讯总局,接管了官僚资本遗留下来的11个无线电企业,并与原革命根据地的无线电器材修配厂合并,恢复了生产。

1950年10月,中国政务院决定在重工业部设立电信工业局。1963年,中国国家决定成立第四机械工业部,专属中国国防工业序列。这标志着中国电子信息产业成了独立的工业部门。

以上内容参考:百度百科—电子信息产业,百度百科—半导体,百度百科—半导体行业

就算华为搞半导体制造,大概率还是会被美方限制住。

搞半导体制造,跟半导体芯片设计完全就是两个层面的发展路线。就算华为公司在早期发展芯片制造行业,到现在也未必就能打破欧美国家的垄断。

首先来说,华为的麒麟芯片技术含量并不算高。跟我国自主知识产权的龙芯相比,华为的麒麟就有些不够看了。

华为的麒麟芯片就是先购买arm的公版架构以及ip使用权,然后交给海思半导体公司进行自主设计,接着交给台积电等代工厂商进行生产制造,最后就是集成到手机里面面向消费者发售。

从底层架构的开发,到后来的设计优化,再到封装测试。华为公司只能参与到设计上面来,对于架构的开发以及芯片的封装测试,华为并没有相应的技术进行对接。

搞芯片设计,华为都只能参与到设计这一环节上面。如果华为要是在发展芯片制造,那么大概率也是只能参与到某一环节的工作上面。

对于半导体制造来说,必须要满足两个重要点:

1、有一个技术大牛进行牵头,组建团队进行技术发展。

2、跟全球产业链达成合作关系,并且逐步发展自家的国产化产业链。

先给大家说一下第一点,如果了解过半导体制造行业的人,都会知道梁孟松这个人。

梁孟松来自于我国的台湾省,师从半导体晶圆加工技术之父胡正明,毕业之后进入AMD工作。在AMD工作的这几年里,梁孟松开创了大批量的半导体技术专利,不夸张地说,梁孟松在半导体制造行业里面,属于是顶级的科学家。

后来梁孟松在AMD离职,加入了台积电,成为了台积电的首席科学家。梁孟松带领着台积电,一路高歌猛进。在2007年至2008年前后,梁孟松先后研发了45nm以及40nm的制程工艺,直接让台积电领跑世界芯片制造。

后来梁孟松跟台积电的高管产生不愉快,辞去了在台积电的职位。

在梁孟松辞职之后,三星直接派出私人飞机接梁孟松到总部进行合作洽谈。但是当时梁孟松跟台积电还有合约没有解除,暂时不能入职其他公司。所以,梁孟松就通过他妻子的关系,留在韩国大学教书。

明面上是教书,可是背地里,梁孟松的学生都是三星半导体公司里面的技术人员以及高管。在2011年,台积电的合约到期,梁孟松直接对外宣布加入三星半导体。

三星对于梁孟松这个人非常看重,不但把他的工资调整到当年台积电工资的3倍,甚至还把三星半导体的整个产业链全部交给他负责。可以这么说,梁孟松在当年三星半导体的地位,仅次于李家负责人。

梁孟松加入三星之后,直接叫停了三星当时准备发展的20nm工艺,直接带着三星发展14nm的制程工艺。经过3年的发展,三星14nm的制程工艺正式进行量产商用,而且良品率极高。当时的台积电,就连16nm的工艺都还没有达到。

三星制造工艺的崛起,直接抢走了苹果仿生芯片以及骁龙芯片的大部分订单,只给台积电留下了20%的订单数量。在当时的国际层面,三星算是全球最顶级的芯片制造厂商。

后来台积电以技术专利为借口,把三星半导体跟梁孟松一并告上了国际法庭。最后台积电胜诉,梁孟松被逼出了三星。

在梁孟松离开三星之后,我国的中芯国际对他抛出了橄榄枝。梁孟松再三思索,最终选择加入中芯国际。

在加入中芯国际之后,梁孟松又一次再现了当时三星的发展速度。当时世界主流的制程工艺是10nm,而中芯国际还只是停留在28nm,并且良品率很低。

梁孟松带领着团队,直接发展14nm的工艺节点。经过2年的发展,中芯国际的14nm工艺进行量产测试,并且良品率达到了95%以上。在28nm等老旧的工艺上面,梁孟松也逐渐开始进行去美化的技术发展。

后来美方限制中芯国际,停止了7nm等先进制程工艺的材料和设备供应,中芯国际也因此暂缓了7nm的技术发展,14nm工艺去美化的发展,也受到很大影响。

这时候,就来到了刚才提到的第二点。

在全球产业链的大环境下,没有任何一个厂商可以实现半导体的自研自产。哪怕是三星这种产业链的霸主,在制造设备上面,依然需要跟美方企业进行合作。如果想要脱离欧美国家的技术产品垄断,那么就必须要发展国产化技术设备。

中芯国际本来是最有可能达到这个层面的企业,但是美方的制裁,直接把这个可能性给暂时掐断了。就算华为在早期发展制造领域,材料以及技术设备依然是需要依赖欧美国家。至于梁孟松这种行业大牛,前有台积电、后有三星,华为想要从中把他挖过来,可能性很小了。

半导体制造设备和材料是半导体行业最上游的环节。目前来看,集成电路设备制造是中国芯片产业链中最薄弱的环节。经过20多年的追赶,中国与世界在芯片制造领域仍有较大差距。虽然中国在该领域整体落后,但刻蚀机方面已在国际取得一席之地。

全球半导体设备市场的后起之秀

随着近些年 社会 对集成电路的重视和大批海外高端人才的回归,我国的集成电路在这几年出现了飞速的发展。在IC设计(华为海思)、IC制造(中芯国际)、IC封测(长电 科技 )、蚀刻设备(中微半导体)上出现了一批批优秀的企业。

1、半导体设备

我们的主角中微半导体所在的领域就是半导体设备细分行业,这个行业主要有两种半导体设备,一是光刻机,一个是刻蚀机。中微是以刻蚀机为主要设备的供应商,去年12月公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机正式通过台积电验证,将用于全球首条5nm制程生产线。

芯片,这个从前被戏称为:除了水和空气,其他都是进口的行业。最近中美贸易战的焦点就是在芯片领域,美国政府对华为的封锁就是下令美国供应商没有经过国会批准不准买给华为芯片。这也是我们非常气愤的地方,为什么中微半导体有了最先进的设备还是会受人制肘呢?

主要是我国的短板在于光刻机,与国外先进技术有非常大的差距。为什么刻蚀机技术那么好,不能弥补这个短板吗?这就是光刻机和蚀刻机的不同,有一部分人把蚀刻机与光刻机搞混。其实两者的区别非常的大,光刻机是芯片制造的灵魂,而蚀刻机是芯片制造的肉体。

光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面,刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉。光刻机把图案印上去,然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案(或者没有图案)的部分,留下剩余的部分就是集成电路。所以说这是两个过程要用到的设备,而且这两个过程是连续的。

我国光刻机的最高水平是上海微电子的90nm制程,世界顶尖的光刻机是ASML的7nm EUV光刻机,ASM已经开始研制5nm制程的光刻机。相对来说,我国在光刻机制造领域与国际先进水平有很大的差距,高端光刻机全部依赖进口。只能说我国的刻蚀机技术领先,中微半导体的介质刻蚀机、硅通孔刻蚀机位于全球前三。但是在整个产业链的产能和技术上,与一些大型的企业差距非常的大,所以在中美贸易战中显得很吃亏。

那我们说完了中微半导体这个单独的行业领域,现在放眼整个行业,来看看半导体设备到底在这个行业中扮演者什么角色?

2、半导体产业

半导体的发展是越来越集成化,越来越小。从早期的电子管到现在的7nm器件,一个小小的芯片上需要有几百个步骤和工艺,显示出高端技术的优越性。也正是这样的行业特点,导致整个行业非常依赖技术的创新。而半导体设备是制作芯片的基石,没有这一块芯片不可能出现。

可以看到虽然产值低,但是缺这个还真的没办法发展下游。这也是贸易战在芯片领域为什么大打出手的原因,没有先进的技术,很难发展非常广大的信息系统。可以说这一行创造的价值并不高,但是不能缺少,是高端技术的积累。

大国重器:7nm芯片刻蚀机龙头

在技术含量极高的高端半导体产业中,能与美欧日韩等国际巨头同台较量的中国企业凤毛麟角,而中微半导体是其中一家。中微半导体是一家以中国为基地、面向全球的高端半导体微观加工设备公司,主要从事半导体设备的研发、生产和销售。而要了解中微这家公司,先不得不介绍一下公司创始人尹志尧。

尹志尧是一个颇具传奇色彩的硅谷技术大拿。

1980年赴美国加州大学洛杉矶分校攻读物理化学博士,毕业后进入英特尔中心研究开发部工作,担任工艺程师;1986年加盟泛林半导体,开发了包括Rainbow介质刻蚀机在内的一系列成功的等离子刻蚀机,使得陷入困境的泛林一举击败应用材料,跃升为全球最大的等离子刻蚀设备制造商,占领了全球40%以上的刻蚀设备市场。

以此同时,泛林与日本东京电子合作,东京电子从泛林这里学会了制造介质等离子体刻蚀机,复制其Rainbow设备在日本销售,后来崛起为介质刻蚀的领先公司。

1991年,泛林遭老对手美国应用材料挖角,尹志尧先后历任应用材料等离子体刻蚀设备产品总部首席技术官、总公司副总裁及等离子体刻蚀事业群总经理、亚洲总部首席技术官。

为了避免知识产权风险,尹志尧从头再来,用不同于泛林时期开发的技术,研发出性能更好的金属刻蚀、硅刻蚀和介质刻蚀设备,应用材料再次击败泛林,重返行业龙头地位,到2000年,应用材料占据了40%以上的国际刻蚀设备市场份额。

目前全球半导体刻蚀设备领域三大巨头——应用材料、泛林、东京电子,都与尹志尧的贡献密切相关。

2004年8月,已年届六旬的尹志尧带领15名硅谷资深华裔技术工程师和管理人员回国,创立了中微半导体,并在短短数年之间崛起为全球半导体设备领域的重要玩家。

中微从2004年创立时,首先着手开发甚高频去耦合的CCP刻蚀设备Primo D-RIE,到目前为止己成功开发了双反应台Primo D-RIE,双反应台Primo AD-RIE和单反应台的Primo AD-RIE三代刻蚀机产品,涵盖65nm、45nm、32nm、28nm、22nm、14nm、7nm到5nm关键尺寸的众多刻蚀应用。

从2012年开始中微开始开发ICP刻蚀设备,到目前为止己成功开发出单反应台的Primo nanova刻蚀设备,同时着手开发双反应台ICP刻蚀设备。公司的ICP刻蚀设备主要是涵盖14nm、7nm到5nm关键尺寸的刻蚀应用。

这里面看起来是几个似乎不起眼的数据,但里面蕴含了满满的技术含量。而中微到底是否掌握了5nm刻蚀技术,一时间众说纷纭。如今,中微半导体与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起,组成了国际第一梯队,为全球最先进芯片生产线供应刻蚀机。


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