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(jì)技術(shù)，主要體現(xiàn)在加工設(shè)備，加工工藝，封裝測(cè)試，批量生產(chǎn)及設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力上。

人人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)摩爾定律，當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。有一段時(shí)間，人們說(shuō)摩爾定律失效了，英特爾自己都做不到了，也有人說(shuō)實(shí)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(jìn)步，都帶來(lái)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(qiáng)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(duì)半導(dǎo)體行業(yè)有印象的時(shí)候開(kāi)始，半導(dǎo)體行業(yè)最先進(jìn)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(gè)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(gè)電源適配器廠家仍然有不同的工藝技術(shù)，有時(shí)候線寬也只是一個(gè)商業(yè)宣傳噱頭，因?yàn)镮C電路上的每一個(gè)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(gè)宣傳，仿佛水平最高，實(shí)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(shí)際效果上要強(qiáng)于臺(tái)積電的16納米制程工藝，所以我們?cè)谠u(píng)價(jià)一個(gè)IC廠的制程工藝是否先進(jìn)的時(shí)候，線寬是一個(gè)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(guò)切割和封裝，測(cè)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(lái)會(huì)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(méi)有必然的聯(lián)系，7納米也可以用4英寸晶圓，但實(shí)際上IC工廠通常會(huì)采用那個(gè)時(shí)代最大的晶圓來(lái)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(jìn)步，但沒(méi)告訴你建造IC工廠的投資如何增長(zhǎng)。實(shí)際上每一代制程工藝的進(jìn)步，新建工廠所需投資都大幅度增長(zhǎng)。從70年代的幾千萬(wàn)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(tái)積電投資的7納米生產(chǎn)廠，投資額都已經(jīng)超過(guò)二百億美元。

這種天價(jià)的建設(shè)成本帶來(lái)兩種后果：第一，是小國(guó)或者新進(jìn)入IC行業(yè)的國(guó)家，已經(jīng)沒(méi)有經(jīng)濟(jì)實(shí)力追求最先進(jìn)的制程工藝了。臺(tái)灣和韓國(guó)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(méi)那么大的時(shí)候就進(jìn)入行業(yè)，經(jīng)過(guò)以廠養(yǎng)廠的良性循環(huán)，利用舊工廠的高利潤(rùn)才能撐得起對(duì)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(wú)力再追尋最先進(jìn)的制程工藝了。全世界最先進(jìn)的IC制程工藝只掌握在三家公司手中：三星、臺(tái)積電、英特爾。而目前唯一有可能趕上來(lái)的，就是中國(guó)。

第二個(gè)后果，就是如此高價(jià)的廠房，靠自家的產(chǎn)品一般都無(wú)法填滿產(chǎn)能，帶來(lái)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(jìn)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(méi)有工廠只有設(shè)計(jì)和市場(chǎng)部門的FABLESS企業(yè)，和為其它企業(yè)代工生產(chǎn)的FAB公司。臺(tái)積電是只有代工，沒(méi)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(chǎng)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(jì)的IC就夠。

沒(méi)有IC工廠的設(shè)計(jì)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(shuō)華為海思的芯片是臺(tái)積電代工的，所以華為海思不牛，這個(gè)觀點(diǎn)是錯(cuò)的。通訊行業(yè)霸主高通就沒(méi)自己的IC廠，所有產(chǎn)品都是臺(tái)積電或者三星代工生產(chǎn)的，你敢說(shuō)高通不牛？華為不止是手機(jī)CPU是自己設(shè)計(jì)，它的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中用的交換機(jī)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(jì)找FAB廠代工的。華為是核心電子元器件自主率最高的中國(guó)企業(yè)，當(dāng)然，它也有大量的電子元器件需要進(jìn)口。