过去的半个世纪,得益于半导体芯片产业飞速发展,在摩尔定律的驱动下,计算力一直保持着大跨度的发展。尽管改变立体晶体管结构可为摩尔定律续命,但不断微缩的晶体管,特别是晶体管的特征尺寸逼近物理极限已是事实。各界纷纷预测,摩尔定律在不久的将来面临失效,半导体工艺升级带来的计算性能的提升将放缓,因新的替代材料和计算方式还未成熟,制程发展缓慢。
半导体产业链可分为核心产业链与支撑产业链。核心产业链完成半导体产品的设计、制造和封装测试,支撑产业链提供设计环节所需的软件、IP以及制造封测环节所需的材料、设备。半导体核心产业链主要有设计、制造和封测三个环节,形式有IDM和垂直分工两种。
芯片设计
芯片设计是芯片的研发过程,是通过系统设计和电路设计,将设定的芯片规格形成设计版图的过程。
晶圆制造
晶圆制造是指在制备的晶圆材料上构建完整的物理电路。过程包括掩模制作、切片、研磨、扩散、光刻、刻蚀、离子注入等核心工艺。
封装测试
封装测试是将生产出来的合格晶圆进行切割、焊线、塑封、切割成型,使芯片电路与外部器件实现电气连接,并为芯片提供机械物理保护,并利用集成电路设计企业提供的测试工具,对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。全球移动通信电子产品、高性能计算芯片(HPC)、汽车电子、物联网(IoT)以及5G等产品需求上升、高I/O数和高整合度先进封装迅速发展是带动IC封装测试市场上升的主要原因,封测行业市场有望迎来高增长。
相较于传统封装,先进封装作为制造的后道工序,正不断前移,持续压缩芯片体积、提高加工效率、提高设计效率,并减少设计成本。以晶圆级封装为例,产品生产以圆片形式批量生产,可以利用现有的晶圆制造设备,封装设计可以与芯片设计一次进行。这将缩短设计和生产周期,降低成本。此外,传统封装的封装效率(裸芯面积/基板面积)较低,存在很大改良的空间。芯片制程受限的情况下,改进封装便是另一条出路。先进封装技术通过以点代线的方式实现电气互联,实现更高密度的集成,大大减小了对面积的浪费。