芯片制造流程有哪些步驟？為什么分為硅片制造、芯片制造和封裝測(cè)試

集成電路英語(yǔ)：integrated circuit，縮寫(xiě)作 IC;或稱(chēng)微電路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶片/芯片(chip)在電子學(xué)中是一種將電路(主要包括半導(dǎo)體設(shè)備，也包括被動(dòng)組件等)小型化的方式，并時(shí)常制造在半導(dǎo)體晶圓表面上。

電路制造在半導(dǎo)體芯片表面上的集成電路又稱(chēng)薄膜(thin-film)集成電路。另有一種厚膜(thick-film)集成電路(hybrid integrated circuit)是由獨(dú)立半導(dǎo)體設(shè)備和被動(dòng)組件，集成到襯底或線路板所構(gòu)成的小型化電路。從1949年到1957年，維爾納·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默(Jeffrey Dummer)、西德尼·達(dá)林頓(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)都開(kāi)發(fā)了原型，但現(xiàn)代集成電路是由杰克·基爾比在1958年發(fā)明的。其因此榮獲2000年諾貝爾物理獎(jiǎng)，但同時(shí)間也發(fā)展出近代實(shí)用的集成電路的羅伯特·諾伊斯，卻早于1990年就過(guò)世。

據(jù)其透露，一些半導(dǎo)體廠商已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)將中國(guó)臺(tái)灣代工生產(chǎn)地點(diǎn)更改為“臺(tái)灣”，因?yàn)槿绻麡?biāo)明“中國(guó)”，則可能會(huì)被阻止對(duì)美國(guó)客戶的供應(yīng)，并被解釋為反映了實(shí)際美國(guó)客戶的要求。

報(bào)道稱(chēng)，自美中貿(mào)易沖突加劇以來(lái)，為避免使用中國(guó)產(chǎn)品而提供“原產(chǎn)地證明”的需求一直存在。但是，之前只是應(yīng)用范圍受到了一些限制。最近，連成品內(nèi)部的半導(dǎo)體都需要原產(chǎn)地證明是罕見(jiàn)的。

芯片的原料最開(kāi)始什么?或許有人會(huì)想，這么高級(jí)的東西可能原料會(huì)是比較稀缺的東西。如果你是這樣想，那首先恭喜你，你思考的方向已經(jīng)走遠(yuǎn)了。其實(shí)芯片的原料很簡(jiǎn)單，就是沙子，這種我們?nèi)粘Ｉ钪卸际煜さ臇|西?？赡芫蜁?huì)有人問(wèn)，那為什么我們有的是原料可就是制造不出來(lái)芯片呢?且聽(tīng)我慢慢道來(lái)。

我們先從制造流程說(shuō)起。芯片制造流程，分為硅片制造、芯片制造和封裝測(cè)試三個(gè)步驟。我們大多數(shù)都知道芯片的原料是沙子，那么沙子是如何變成芯片的呢?沙子里面最多的是二氧化硅，想要讓沙子變成芯片，就想要沙子里面提煉出來(lái)純度高的二氧化硅，我們通常把這種硅叫做——工業(yè)硅。但是這種硅的純度在98%以上，仍然還有其他雜質(zhì)。在全球的硅工業(yè)產(chǎn)能分布中，中國(guó)的工業(yè)硅生產(chǎn)占比達(dá)到78%，獨(dú)占鰲頭，其次是巴西的5%和美國(guó)的4%，但是這個(gè)提取工業(yè)硅的技術(shù)含量不高。

緊接著，我們看第二步——將工業(yè)硅的98%繼續(xù)提純達(dá)到芯片級(jí)別的高純度硅，純度要達(dá)到99.999999999%，高純度硅片的純度要到達(dá)11個(gè)9。相應(yīng)的技術(shù)含量就提高了幾個(gè)檔次，有數(shù)據(jù)分析平均100萬(wàn)個(gè)硅原料中最多只有一個(gè)雜志原子，這就意味著我們必須對(duì)自然界中的硅進(jìn)行反復(fù)提純，使用的方法一般是通過(guò)高溫下整形，多部進(jìn)化，然后在采用旋轉(zhuǎn)拉升的方式，得到一個(gè)圓柱體的單晶硅錠。在單晶硅錠的市場(chǎng)份額中，占據(jù)市場(chǎng)第一的是美國(guó)，其次是德國(guó)和日本，中國(guó)玩家沒(méi)有了身影。

尤其是在歐美市場(chǎng)等參與者也加大了對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)的扶持力度的情況下，沒(méi)有人會(huì)再懷疑國(guó)產(chǎn)芯片的重要性。在國(guó)產(chǎn)化戰(zhàn)略、缺芯現(xiàn)狀的推動(dòng)下，再結(jié)合科創(chuàng)板紅利，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)走出迷霧，迎來(lái)關(guān)鍵時(shí)期。

“美國(guó)發(fā)明了半導(dǎo)體。三十多年前，美國(guó)占全球芯片產(chǎn)量的 40%。后來(lái)，我們的經(jīng)濟(jì)支柱——制造業(yè)被掏空，半導(dǎo)體制造走向海外?！卑莸?日在簽署“芯片法案”時(shí)發(fā)表演講稱(chēng)，“如今，這項(xiàng)法律將半導(dǎo)體(制造)帶回了美國(guó)……在未來(lái)幾十年中，我們將再次引領(lǐng)世界?！?

正如拜登提到的，“芯片法案”的核心在于幫助美國(guó)重新獲得在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)在全球半導(dǎo)體制造業(yè)中的份額從 1990 年的 37% 下降到 2020 年的 12%。同一時(shí)期，中國(guó)在該領(lǐng)域的份額從幾乎為零上升到 15%。

《紐約時(shí)報(bào)》稱(chēng)，該法案融合了經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全政策的內(nèi)容，主要包括兩方面計(jì)劃：一是向半導(dǎo)體行業(yè)提供約527億美元的資金支持，并為企業(yè)提供價(jià)值240億美元的投資稅抵免，鼓勵(lì)企業(yè)在美國(guó)研發(fā)和制造芯片;二是在未來(lái)幾年提供約2000億美元的科研經(jīng)費(fèi)支持，重點(diǎn)支持人工智能、機(jī)器人技術(shù)、量子計(jì)算等前沿科技。

根據(jù)美國(guó)國(guó)會(huì)發(fā)布的法案文件，“芯片法案”中對(duì)于2000多億美元的投入有著詳細(xì)的規(guī)劃與時(shí)間表。根據(jù)法案規(guī)定，美國(guó)將成立四大基金，分享政府為半導(dǎo)體行業(yè)提供的527億美元，其中500億美元被撥給“美國(guó)芯片基金"，獨(dú)占總金額的約95%份額。法案要求，“美國(guó)芯片基金"的資金將用于旨在發(fā)展美國(guó)國(guó)內(nèi)制造能力的半導(dǎo)體激勵(lì)計(jì)劃以及研發(fā)和勞動(dòng)力發(fā)展計(jì)劃。

半導(dǎo)體激勵(lì)計(jì)劃是“美國(guó)芯片基金”在2022至2026財(cái)年的重中之重，該計(jì)劃將花費(fèi)390億美元以支持芯片制造業(yè)的發(fā)展。2022財(cái)年，半導(dǎo)體激勵(lì)計(jì)劃投資190億美元，此后每財(cái)年投入50億美元。此外，法案還將為相關(guān)企業(yè)提供25%的投資稅收抵免。同時(shí)，法案明確了在2022財(cái)年將20億美元用于傳統(tǒng)成熟制程芯片的生產(chǎn)。

除半導(dǎo)體激勵(lì)計(jì)劃外，研發(fā)和勞動(dòng)力發(fā)展計(jì)劃也將獲得“美國(guó)芯片基金"110億美元的支持，在未來(lái)五年內(nèi)投向國(guó)家半導(dǎo)體技術(shù)中心(NSTC)、國(guó)家先進(jìn)封裝制造計(jì)劃以及其他研發(fā)和勞動(dòng)力發(fā)展項(xiàng)目。

在527億美元的預(yù)算中，“美國(guó)國(guó)防芯片基金”將獲得20億美元;“美國(guó)芯片國(guó)際技術(shù)安全與創(chuàng)新基金”將獲得5億美元，用以加強(qiáng)與外國(guó)政府合作伙伴的協(xié)調(diào)溝通;“美國(guó)芯片勞動(dòng)力和教育基金”將獲得2億美元，主要用于相關(guān)人才培養(yǎng)。

而約2000億美元的科研經(jīng)費(fèi)支持則將分配給美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)、商務(wù)部和能源部等機(jī)構(gòu)。其中，商務(wù)部將獲得分配100億美元給州和地方區(qū)域的權(quán)力，以在美國(guó)各地建設(shè)多個(gè)“區(qū)域技術(shù)中心”。

在市場(chǎng)應(yīng)用需求推動(dòng)下，晶圓制造業(yè)產(chǎn)能逐步向中國(guó)轉(zhuǎn)移，包括SK海力士、英特爾、三星在內(nèi)的傳統(tǒng)芯片大廠紛紛在中國(guó)設(shè)廠，以保持自己產(chǎn)品在全球市場(chǎng)的成本競(jìng)爭(zhēng)力。另一方面，本土晶圓廠也快速成長(zhǎng)，2018年開(kāi)始，本土企業(yè)晶圓廠產(chǎn)能以超過(guò)50%的年增速高速提升。數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè)產(chǎn)能的全球占比從1980年的42%已降至2018年的12.8%;中國(guó)大陸晶圓產(chǎn)能占比從2011年的9%提升至2018年的13%，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了反超。

在自主研發(fā)方面，中國(guó)芯片企業(yè)長(zhǎng)期在關(guān)鍵領(lǐng)域主要依賴(lài)進(jìn)口，在政策、資金的加持下，我國(guó)芯片技術(shù)水平明顯提升，芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了全面發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)空白被逐步填上。

國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了放緩跡象。

“坦白講，國(guó)內(nèi)消費(fèi)電子市場(chǎng)需求，我們現(xiàn)在看到已經(jīng)掉了30%，今年到年底最終會(huì)掉多少，大家心里都沒(méi)有數(shù)，很有可能是斷崖式下跌。”張聿指出，因?yàn)楹芏嗷鹩袃扇甑耐顿Y周期，其中，近兩年在泡沫期募集的一些基金，現(xiàn)在還在投資期。他建議企業(yè)家趕快融資，不要太糾結(jié)估值。

實(shí)際上，這種產(chǎn)業(yè)調(diào)整已經(jīng)傳導(dǎo)到一二級(jí)資本市場(chǎng)當(dāng)中。

云岫資本合伙人兼CTO趙占祥表示，今年開(kāi)始，半導(dǎo)體行業(yè)的二級(jí)市場(chǎng)分化很?chē)?yán)重，護(hù)城河不夠深的上市企業(yè)PE(市盈率)達(dá)20-30倍，如果護(hù)城河比較高的企業(yè)達(dá)上百倍PE;一級(jí)市場(chǎng)上，過(guò)去半導(dǎo)體市場(chǎng)處于泡沫期時(shí)，企業(yè)融完資上輪估值翻1-2倍，如今估值則處于上輪翻一倍再打個(gè)六折狀態(tài)。

A股市值第一的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)韋爾股份(603501.SH)投資方——中芯聚源董事總經(jīng)理王蓓蓓指出，她注意到，目前一級(jí)市場(chǎng)依然火爆，但是否為“虛熱”仍未知;而二級(jí)市場(chǎng)已出現(xiàn)“冰”：部分芯片設(shè)計(jì)企業(yè)出現(xiàn)始料未及的PE值下滑，但半導(dǎo)體設(shè)備、材料板塊仍處于高位。

實(shí)際上，盡管過(guò)去幾年，中國(guó)向半導(dǎo)體行業(yè)投資上千億美元，但作為全球最大的芯片進(jìn)口國(guó)，中國(guó)對(duì)全球半導(dǎo)體的依賴(lài)度仍超過(guò)90%，部分領(lǐng)域的芯片國(guó)產(chǎn)化率不足10%。

據(jù)海關(guān)總署公布的數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)進(jìn)口集成電路總額達(dá)4325.5億美元，同比增長(zhǎng)23.6%，遠(yuǎn)超過(guò)進(jìn)口石油。但2022年一季度，中國(guó)集成電路進(jìn)口量下跌9.6%，同時(shí)平均單價(jià)卻比一年前上漲了26%。在美元加息通脹、中國(guó)逆勢(shì)降息下，國(guó)外芯片價(jià)值越來(lái)越高。

有行業(yè)人士指出，中國(guó)沒(méi)有出現(xiàn)半導(dǎo)體的全面國(guó)產(chǎn)替代的核心原因在于，純PPT企業(yè)獲得融資，缺乏經(jīng)驗(yàn)的公司卻能得到地方補(bǔ)貼，晶圓廠進(jìn)行低水平重復(fù)建設(shè)、低端環(huán)節(jié)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)序、行業(yè)人才缺口較大等。