台灣擁有全球最完整的半導體產業鏈及專業分工,今天我們就帶大家了解,半導體的產業鏈與架構、以及台灣目前發展的現況
(資料來源 : 產業價值鏈資訊平台)
半導體上游(設計)
最上游是IC設計,IC設計工程師(公司)主要的工作就是制定要製作成何種晶片,並畫出設計圖,在畫的過程中,會用EDA Tool 電子設計自動化工具加以輔佐。
半導體中游(製造)
設計圖完成後,接著就是進到Tape Out(流片),意思就是將畫好的設計圖交給光罩廠製作光罩、再交給晶圓代工廠加工,代工廠經過氧化、光阻、曝光、顯影、蝕刻、摻雜..等流程,不斷重複,最後在上方長金屬導線,完成晶圓半成品。
半導體下游(測試與封裝)
封裝是將代工廠加工完成的晶圓,切割成一粒一粒的,稱為晶粒(die),再以塑膠、陶瓷或金屬包覆,保護晶粒以免受汙染且易於出貨。
IC測試則可分為兩個階段,一是晶片切割完後、進入封裝之前的晶圓測試(chip probing, CP),主要是將其中不良的晶粒挑掉,好的晶粒才進行封裝,可以減少誤把不良的晶粒一同進入封裝製程,降低生產成本的浪費。二為封裝完成後的測試,又稱最後測試(final test, FT),主要在測試封裝完的IC功能、電性與散熱、可靠度、高低溫下的運作...等是否正常,以確保品質。最後再將產品送回IC設計廠,IC設計廠交給組裝廠,組裝廠把產品組裝之後再交給終端的通路商售予消費者,這就是一個完整的半導體產業鏈。
白話文來說明,你可以把半導體流程想像成建商在蓋一棟房子;在蓋房子前一定要畫房屋的設計圖(IC設計)。設計圖畫好後,就是將它交給房屋建設公司蓋房子,從地基到樓層、一層一層蓋上去(IC製造)。房子蓋好後,經過檢查,房屋會不會漏水、管路是否完整、牆壁有沒有龜裂…等(IC封測),確認都沒問題,就可以開始販售。
我們再以一支智慧型手機來當作範例,上游的IC設計公司(例如: 2454聯發科),會先制定公司要設計手機處理器的晶片(確定好用途),其工程師就會畫好設計圖,接著把設計圖交給中游的IC製造(例如 : 2330台積電)代工,代工完的晶片半成品會交給下游的IC封測廠(例如 : 3711日月光投控),晶片經過測試、封裝後,成品交還給聯發科,接著聯發科就會把晶片交給像2317鴻海..等組裝廠,把手機組裝起來,最後交給通路商,像遠傳、中華電信..等電信商販售致消費者手上,這就是一個完整的手機晶片到銷售端的流程。
順道一提,相比台灣擁有如此完整的分工模式,國外的晶圓廠多半屬於IDM廠(Integrated Device Manufacturer),中文為垂直整合裝置製造商,意思就是指從上游的IC設計、代工、封測、到銷售全部都一條龍自己處理,比較知名的國際IDM廠有英特爾、三星、STM、Infineon..等。
據統計,台灣在半導體產業專業分工下各次產業蓬勃發展,2021年晶圓代工(全球占比63%)與IC封測(全球占比58%)產業市佔皆拿下全球第一,IC設計(全球占比22%)產業市佔也有全球第二。就可知道,台灣僅僅是一個小島,但我們所生產的晶片在世界佔有數一數二的重要地位。
Tips :
1.半導體供應鏈分成上游IC設計、中游IC製造、下游IC封測。
2.可以想像成建造房屋的流程,房屋設計圖、建造房屋、檢查房屋並銷售。
3.2021年台灣半導體,IC設計排名全球第二、IC製造全球第一、IC封測全球第一。