集成電路是怎么回事

集成電路技術(shù)包括芯片制造技術(shù)與設(shè)計技術(shù)，主要體現(xiàn)在加工設(shè)備，加工工藝，封裝測試，批量生產(chǎn)及設(shè)計創(chuàng)新的能力上。

人人都聽說過摩爾定律，當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。有一段時間，人們說摩爾定律失效了，英特爾自己都做不到了，也有人說實際上IC行業(yè)發(fā)展比摩爾定律更快了。不論如何，全球半導(dǎo)體企業(yè)一直投入巨資研究新的制程工藝，其標(biāo)志就是集成的半導(dǎo)體元件的線寬。每一次制程工藝的進步，都帶來更小的線寬，更小的功耗，更高的工作頻率，能夠集成更多的元件，有更強的性能。

線寬：注意，1毫米=1000微米=1000000納米，一千倍的關(guān)系。從我對半導(dǎo)體行業(yè)有印象的時候開始，半導(dǎo)體行業(yè)最先進的制程工藝從幾十微米到幾微米,再到幾百納米,130納米,65納米,45納米,28納米,20納米,16納米,14納米,10納米,直到今年三星就要量產(chǎn)的7納米(中間可能還有個別其它的線寬)，每隔兩三年就更新一代，但是基于這些線寬，各個電源適配器廠家仍然有不同的工藝技術(shù)，有時候線寬也只是一個商業(yè)宣傳噱頭，因為IC電路上的每一個晶體管都是由多種半導(dǎo)體材料搭建而成，每種材料的形狀和線寬都可能不同，廠家選擇最窄那個宣傳，仿佛水平最高，實際上也許不那么高，比如網(wǎng)上有很多討論，英特爾的20納米制程工藝在實際效果上要強于臺積電的16納米制程工藝，所以我們在評價一個IC廠的制程工藝是否先進的時候，線寬是一個重要的參考，但不是唯一的。

晶圓（Wafer）：晶圓是圓柱形的單晶硅切割成的圓形硅薄片，所有的IC都是在晶圓上加工而成的，然后經(jīng)過切割和封裝，測試，就是芯片成品，顯然，晶圓越大，能在晶圓上制造的IC就越多，成本就越低，所以在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的近幾十年里，晶圓的尺寸不斷加大，從4英寸、6英寸、8英寸發(fā)展到現(xiàn)在的主流12英寸，未來會有更大的晶圓，原理上講，用多少納米線寬的制程工藝和晶圓的尺寸沒有必然的聯(lián)系，7納米也可以用4英寸晶圓，但實際上IC工廠通常會采用那個時代最大的晶圓來降低成本。

投資和行業(yè)：摩爾定律只告訴你了IC工藝如何進步，但沒告訴你建造IC工廠的投資如何增長。實際上每一代制程工藝的進步，新建工廠所需投資都大幅度增長。從70年代的幾千萬美元，到幾億美元，十幾億美元，幾十億美元，上百億美元，而最近三星，英特爾和臺積電投資的7納米生產(chǎn)廠，投資額都已經(jīng)超過二百億美元。

這種天價的建設(shè)成本帶來兩種后果：第一，是小國或者新進入IC行業(yè)的國家，已經(jīng)沒有經(jīng)濟實力追求最先進的制程工藝了。臺灣和韓國都是舉政府之力全力支持，并且從幾十年前IC工廠所需投資還沒那么大的時候就進入行業(yè)，經(jīng)過以廠養(yǎng)廠的良性循環(huán)，利用舊工廠的高利潤才能撐得起對新廠房的投入。而投入稍微不足，便一步落后步步落后，如今歐洲和日本的IC企業(yè)都已經(jīng)無力再追尋最先進的制程工藝了。全世界最先進的IC制程工藝只掌握在三家公司手中：三星、臺積電、英特爾。而目前唯一有可能趕上來的，就是中國。

第二個后果，就是如此高價的廠房，靠自家的產(chǎn)品一般都無法填滿產(chǎn)能，帶來的后果就是自家產(chǎn)品的成本飆升。為了填滿產(chǎn)能，攤平成本，所有掌握最先進工藝的廠家都必須為其它公司代工。這就導(dǎo)致了IC行業(yè)分化為沒有工廠只有設(shè)計和市場部門的FABLESS企業(yè)，和為其它企業(yè)代工生產(chǎn)的FAB公司。臺積電是只有代工，沒有自己品牌IC產(chǎn)品的。三星和英特爾都有自己品牌的IC產(chǎn)品，但也為其它企業(yè)代工。世界上也有一些IC企業(yè)，在特定的行業(yè)里市場占有率高，而IC工廠的制程工藝并不高，成本也不高，這些企業(yè)是不用給別家代工的，自己生產(chǎn)自己設(shè)計的IC就夠。

沒有IC工廠的設(shè)計企業(yè)有很多，比如華為海思、AMD、NVIDIA、高通、MTK、博通，等等等等。網(wǎng)上有人說華為海思的芯片是臺積電代工的，所以華為海思不牛，這個觀點是錯的。通訊行業(yè)霸主高通就沒自己的IC廠，所有產(chǎn)品都是臺積電或者三星代工生產(chǎn)的，你敢說高通不牛？華為不止是手機CPU是自己設(shè)計，它的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中用的交換機芯片，路由器芯片，和電源管理等等很多芯片都是自己設(shè)計找FAB廠代工的。華為是核心電子元器件自主率最高的中國企業(yè)，當(dāng)然，它也有大量的電子元器件需要進口。