半导体芯片行业的三种运作模式
半导体芯片行业的三种主要运作模式包括IDM模式、Fabless模式和Foundry模式。IDM模式
IDM(Integrated Device Manufacture)模式是指企业从芯片设计、制造、封装和测试到销售全部一手包办。这种模式的优势在于设计、制造等环节可以协同优化,有助于充分发掘技术潜力,并能率先实验和推行新的半导体技术。然而,IDM模式的缺点是公司规模庞大,管理成本高,运营费用高,资本回报率偏低。代表企业包括三星、德州仪器(TI)和Intel。
Fabless模式
Fabless模式是指企业只负责芯片的设计和销售,将生产、测试、封装等环节外包给其他企业。这种模式的优势在于资产较轻,初始投资规模小,运行费用低,转型灵活。然而,Fabless企业无法与工艺协同优化,设计上可能遇到难题,并且需要承担市场风险。代表企业有海思、联发科(MTK)和博通(Broadcom)。
Foundry模式
Foundry模式是指企业专注于制造、封装或测试的某一个环节,不涉及芯片设计。这种模式的优势在于不承担市场调研不准或产品设计缺陷等风险,专业化的生产和服务能降低制造成本,提高生产效率。然而,Foundry模式的投资规模大,维持生产线费用高,需要持续投入以保持工艺水平。代表企业有SMIC(中芯国际)、UMC和Global Foundry。
Fab工厂,即半导体制造厂(Semiconductor Fabrication Plant),是专门用于半导体器件生产和制造的设施。“Fab”是“fabrication”的缩写,意为制造或制备。在半导体行业中,Fab工厂主要负责从原始材料到最终产品的整个制造过程,包括沉积、刻蚀、光刻、清洗和测试等一系列复杂的工艺步骤。
Fab工厂的功能和流程
[*]硅锭的制备:从高纯度的硅原料中经过熔化、凝固等复杂工艺制成硅锭。
[*]硅晶圆的切割:将硅锭切割成极薄的硅晶圆,通常只有几微米厚。
[*]光刻:利用光化学反应和物理刻蚀的原理,在硅晶圆表面绘制出极其精细的电路图案。
[*]蚀刻与沉积:通过化学或物理方法去除不需要的部分,留下精确的电路结构,并通过薄膜沉积工艺将各种材料逐层沉积在硅晶圆上。
[*]互连与封装:将各个电路元件连接起来,形成完整的电路网络,并进行严格测试以确保质量。
Fab工厂的内部结构和工作模式
Fab工厂内部结构复杂,主要包括以下几个部门:
[*]制造部(MFG):负责生产芯片,通常需要24小时不间断工作,员工需要轮换白班和夜班。
[*]设备工程师(EE):负责维护生产设备,确保正常运行。
[*]工艺工程师(PE):负责设计、调试加工工艺。
[*]工艺整合工程师(PIE):负责多个工艺的整合,确保生产流程顺畅。
[*]质量工程师(QE):负责检测芯片质量,确保每一片芯片都符合标准。
此外,还有环境、健康和安全(EHS)、采购、行政、财务、法务等部门为工厂运营提供支持。
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