搞懂臺積電

臺灣積體電路制造股份有限公司(Taiwan?Semiconductor?Manufacturing Company,Ltd.)

臺灣積體電路制造股份有限公司(Taiwan?Semiconductor?Manufacturing Company,Ltd.)中文簡稱:臺積電嘴办,英文簡稱:tsmc故源,屬于半導(dǎo)體制造公司撒桨。成立于1987年麦备,是全球第一家專業(yè)積體電路制造服務(wù)(晶圓代工foundry)企業(yè)靡馁,總部與主要工廠位于中國臺灣省的新竹科學(xué)園區(qū)旨剥。

1987年,張忠謀創(chuàng)立臺積電的時候凡泣,全世界的半導(dǎo)體企業(yè)枉疼,比如最有代表性的巨頭英特爾和三星等,都是自己設(shè)計芯片鞋拟,在自有的晶圓廠生產(chǎn)骂维,并且自己完成芯片測試與封裝——全能而且無可匹敵。而張忠謀開創(chuàng)了晶圓代工(foundry)模式贺纲,他說航闺,“我的公司不生產(chǎn)自己的產(chǎn)品,只為半導(dǎo)體設(shè)計公司制造產(chǎn)品猴誊×嗜校”這在當(dāng)時是一件不可想象的事情,因為那時還沒有獨立的半導(dǎo)體設(shè)計公司懈叹。

后面怎么會出現(xiàn)一個名詞叫“臺積電模式”呢乖杠?是芯片行業(yè)讓這個各自為戰(zhàn)的行業(yè),變成一個有分工的產(chǎn)業(yè)鏈项阴。然后滑黔,集中整個行業(yè)的力量,在某一個環(huán)節(jié)做出頭部环揽。首先略荡,芯片公司把制造環(huán)節(jié)外包,交給臺積電歉胶。其次汛兜,臺積電集中精力,每年把多數(shù)利潤放在升級技術(shù)通今。最后粥谬,因為芯片行業(yè)的原件有很強的通用性肛根,臺積電的水準(zhǔn)上去了,整個芯片行業(yè)都受益漏策。這就是今天說的派哲,臺積電模式。

“臺積電”模式是指臺灣半導(dǎo)體制造企業(yè)臺積電公司所采用的一種商業(yè)模式掺喻,其核心是專注于先進(jìn)制程的研發(fā)和生產(chǎn)芭届,以提供高品質(zhì)、高性能的芯片產(chǎn)品為主要目標(biāo)感耙。

具體來說褂乍,臺積電模式包括以下幾個方面:

專注于先進(jìn)制程的研發(fā)和生產(chǎn):臺積電一直致力于研發(fā)和生產(chǎn)更先進(jìn)的半導(dǎo)體制程技術(shù),如14納米即硼、10納米逃片、7納米等,以滿足客戶對高性能只酥、低功耗褥实、高集成度芯片的需求。

垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈:臺積電不僅自己進(jìn)行芯片設(shè)計和生產(chǎn)裂允,還擁有自己的晶圓代工廠性锭、封裝測試廠等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè),實現(xiàn)了垂直整合叫胖,從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

高度自動化的生產(chǎn)流程:臺積電采用了高度自動化的生產(chǎn)流程她奥,包括自動化生產(chǎn)線瓮增、智能機(jī)器人等,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量哩俭。

嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系:臺積電建立了嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系绷跑,包括ISO9001、ISO14001等認(rèn)證凡资,以及嚴(yán)格的品質(zhì)檢測和控制流程砸捏,確保了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。

通過以上幾點隙赁,臺積電成功地打造出了一種高效垦藏、高質(zhì)量的半導(dǎo)體制造模式,成為了全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體制造商之一伞访。

為了搞懂臺積電掂骏,我們要搞懂半導(dǎo)體或者說芯片行業(yè)的幾個名詞。

(一)半導(dǎo)體(semiconductor)指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料厚掷。

半導(dǎo)體在集成電路弟灼、消費電子级解、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電田绑、照明勤哗、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域都有應(yīng)用,如二極管就是采用半導(dǎo)體制作的器件掩驱。

無論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看芒划,半導(dǎo)體的重要性都是非常巨大的。大部分的電子產(chǎn)品昙篙,如計算機(jī)腊状、移動電話或是數(shù)字錄音機(jī)當(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)聯(lián)。

常見的半導(dǎo)體材料有硅苔可、鍺缴挖、砷化鎵等,硅是各種半導(dǎo)體材料應(yīng)用中最具有影響力的一種焚辅。

積體電路:是集成電路映屋,積體電路是臺灣人對集成電路的一種稱呼。

(二)集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件同蜻。采用一定的工藝棚点,把一個電路中所需的晶體管、電阻湾蔓、電容和電感等元件及布線互連一起瘫析,制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個管殼內(nèi)默责,成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)贬循;其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化桃序、低功耗杖虾、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。它在電路中用字母“IC”表示媒熊。集成電路發(fā)明者為杰克·基爾比(基于鍺(Ge)的集成電路)和羅伯特·諾伊斯(基于硅(Si)的集成電路)奇适。當(dāng)今半導(dǎo)體工業(yè)大多數(shù)應(yīng)用的是基于硅的集成電路。

“芯片(微型電子器件或部件)”一般是指“集成電路(微型電子器件或部件)”芦鳍。

(三)硅(Silicon)嚷往,是一種化學(xué)元素,化學(xué)符號是Si柠衅,舊稱矽间影。原子序數(shù)14,相對原子質(zhì)量28.0855,有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體魂贬,屬于元素周期表上第三周期巩割,IVA族的類金屬元素。

硅也是極為常見的一種元素付燥,然而它極少以單質(zhì)的形式在自然界出現(xiàn)宣谈,而是以復(fù)雜的硅酸鹽或二氧化硅的形式,廣泛存在于巖石键科、砂礫闻丑、塵土之中。硅在宇宙中的儲量排在第八位勋颖。在地殼中嗦嗡,它是第二豐富的元素,構(gòu)成地殼總質(zhì)量的26.4%饭玲,僅次于第一位的氧(49.4%)侥祭。

(四)芯片里面的單位納米其實就是一個計量單位,納米指的是芯片的長度單位茄厘,芯片納米的數(shù)字越小就代表越先進(jìn)矮冬。在處理器中,指的是晶體管之間的距離次哈,距離越小就能在同等大小的面積上集成更多的晶體管胎署。芯片就能做得越復(fù)雜,越先進(jìn)窑滞、性能越好琼牧、功耗越低。1納米大約等于4個原子大小哀卫,人眼也是無法看到的障陶。

在芯片設(shè)計和制造中,納米表示的是芯片中晶體管與晶體管之間的距離聊训,在體積相同大小的情況下,7納米工藝的芯片容納的晶體管的數(shù)量恢氯,幾乎是14納米工藝芯片的2倍带斑。

(五)光刻機(jī)(lithography)又名:掩模對準(zhǔn)曝光機(jī),曝光系統(tǒng)勋拟,光刻系統(tǒng)等勋磕,是制造芯片的核心裝備。它采用類似照片沖印的技術(shù)敢靡,把掩膜版上的精細(xì)圖形通過光線的曝光印制到硅片上挂滓。

曝光機(jī)是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備,制造和維護(hù)需要高度的光學(xué)和電子工業(yè)基礎(chǔ)啸胧,世界上只有少數(shù)廠家掌握赶站。因此曝光機(jī)價格昂貴幔虏,通常在 3 千萬至 5 億美元。

光刻機(jī)的品牌眾多贝椿,根據(jù)采用不同技術(shù)路線的可以歸納成如下幾類:

高端的投影式光刻機(jī)可分為步進(jìn)投影和掃描投影光刻機(jī)兩種想括,分辨率通常七納米至幾微米之間,高端光刻機(jī)號稱世界上最精密的儀器烙博,世界上已有1.2億美金一臺的光刻機(jī)瑟蜈。高端光刻機(jī)堪稱現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)之花,其制造難度之大渣窜,全世界只有少數(shù)幾家公司能夠制造铺根。國外品牌主要以荷蘭ASML(鏡頭來自德國),日本Nikon(intel曾經(jīng)購買過Nikon的高端光刻機(jī))和日本Canon三大品牌為主乔宿。

位于我國上海的SMEE已研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的投影式中端光刻機(jī)位迂,形成產(chǎn)品系列初步實現(xiàn)海內(nèi)外銷售。正在進(jìn)行其他各系列產(chǎn)品的研發(fā)制作工作予颤。

生產(chǎn)線和研發(fā)用的低端光刻機(jī)為接近囤官、接觸式光刻機(jī),分辨率通常在數(shù)微米以上蛤虐。主要有德國SUSS党饮、美國MYCRO NXQ4006、以及中國品牌驳庭。

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