集成电路产业发展特点

chip半导体集成电路产业发展特点-------------------集成电路发展特点-摩尔定律摩尔定律可以理解为：芯片上晶体管尺寸随着时间不断缩小的规律。1965年，Intel创始人之一戈登·摩尔提出“摩尔定律”称半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。1975年其在IEEE会议上进行修正：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍。后来更准确的时间是两者的平均:18个月。1960年以来，摩尔定律依然有效。集成电路发展特点

韩国三星半导体在其官微公布了3nm最新制程工艺，并称已经在韩国的华城工厂量产。这是迄今为止全球最先进的制程。较三星5nm制程而言，有较大的性能提升，比如：面积减少16%、功耗降低45%、性能提升23%。举例集成电路发展特点76mm3英寸4英寸4.9英寸6英寸12英寸100mm125mm150mm300mm197219761981198320028英寸200mm1992晶圆尺寸越来越大特征尺寸越来越小集成度越来越高单位功耗越来越低集成电路发展特点-芯片成品率相关影响因素晶圆成品率影响因素✓晶圆制造和处理✓机器异常/错误调整封装成品率影响因素✓晶粒测试✓芯片测试间金属线接

合质量及规格晶粒成品率影响因素✓粒子污染✓工艺维护✓工艺窗口芯片成品率

晶粒成品率

晶圆成品率封装成品率晶圆上晶粒总数完好晶粒数目完好芯片数目完好晶圆数目芯片总数晶圆总数××晶圆晶粒12英寸晶圆的直径是300毫米，把它代入公式可以算出约为621片芯片。但是存在良率等问题，所以实际能生产的芯片只有500片左右。12英寸晶圆的表面积大约是70659平方毫米，而麒麟9905G的芯片面积是113.31平方毫米芯片制程8英寸12英寸90nm-0.35um及以上3nm-90nm先进制程与成熟制程6英寸0.35um-1.2um及以上遵循规律晶圆越大，芯片衬底成本越低芯片制程水平越高，芯片尺寸越小芯片尺寸越小，单个晶圆可切割芯片数量越多①②③举例芯片大小影响因素应用环境、设计标准、生产制造及封装工艺等集成电路发展特点-芯片成品率相关影响因素半导体支撑产业-EDAEDA(ElectronicDesignAutomation,电子设计自动化):被誉为芯片设计之母，它是芯片领域被“卡脖子”的典型代表，目前的市场份额来看，国内和国际EDA市场由国际三巨头新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence）和西门子EDA绝对主导。合计占全球78%市场份额器件建模可测试设计

DFT布局规划

Floorplan时钟树综合

CTS工艺与器件仿真(TCAD)PDK开发与验证光掩模校准光掩模合成良率分析CPLD/FPGA设计工具版图验证版图设计与编辑系统仿真及原型验证版图设计封装仿真SI/PI分析电路仿真封装设计后端仿真布局布线逻辑综合功能和指标RTL编辑架构设计形式验证功能仿真EMC/EMI仿真SI/PI仿真晶圆制造SignoffPCB封装模拟设计数字设计系统计算光刻前端设计版图验证后仿真平板显示后端设计EDA应用编辑器版图布线ECO半导体支撑产业-EDA主要设计流程RTL设计RTL

Design模拟仿真Simulation逻辑综合

Logic

Synthesis形式验证

Form

Verification模拟仿真Simulation物理综合

Physical

Synthesis版图验证

Layout

Verification参数提取(RC提取)后端仿真Simulation版图设计IC

Mask

Design版图物理验证Layout

Verification后端仿真Simulation

设计规则检查DRC

门级电路对比验证VLS

电气规则检查ERC

可制造性设计DFM功能模拟

时序模拟

噪声模拟

功率模拟芯片半定制设计流程芯片全定制设计流程

时序模拟

噪声模拟

功率模拟门级网表

NetlistGDS

II格式文件电路原理图设计

Schematic

DesignGDS

II格式文件模拟仿真

SimulationHDL语言

布线布局规划

DRCLVSERC国内主要EDA企业：华大九天、芯愿景、概伦电子等有望迎来高速发展半导体支撑产业-IP半导体IP（IntellectualProperty）：一般也称为IP核。是指芯片中具有独立功能的经过验证可重复使用的电路模块，通常由第三方开发。按照开发完成度分为：软核一般指用硬件描述语言(HDL)形式提供给客户的代码文件，其中不涉及具体电路元件实现等功能，软核代码直接参与设计的编译流程，以HDL代码形式呈现；固核设计程度介于软核与硬核之间，用户可以根据需求重新定义性能参数，内部连线表可根据需求进行优化，最终以HDL门级电路网表呈现；硬核是设计阶段最终产品，基于半导体工艺的物理设计，同已有拓扑布局和工艺参数，提供给用户光掩模图和全套工艺文件。国内主要IP企业：寒武纪、芯原、华夏芯等半导体支撑产业-材料半导体材料是制作集成电路和半导体器件的基础材料。根据工艺过程，半导体材料可以分为：衬底湿电子化学品电子特气光刻胶光掩模溅射靶材抛光材料1、前道制造材料——晶圆制造环节2、后道封装材料——晶圆封装环节基板底部填充料引线框架塑封材料键合金丝粘晶材料锡球半导体支撑产业-材料·硅片半导体大尺寸硅片是主要发展方向，2020年300mm硅片出货面积占比68%硅片是目前产量最大、应用最广的半导体衬底材料，市场90%以上的半导体产品均用硅片制备公司名称注册地性质主要经营业务上海新昇中国控股

子公司300mm半导体硅片(抛光片、外延片)的研发、生产和销售新傲科技中国控股

子公司200mm及以下半导体硅片(外延片、SOI)的研发、生产和销售Okmetic芬兰控股

子公司200mm及以下半导体硅片(抛光片、SOI)的研发、生产和销售Okmetic日本日本控股

子公司Okmetic日本子公司，半导体硅片的进口和销售Okmetic美国美国控股

子公司Okmetic美国子公司，半导体硅片的销售Okmetic香港中国控股

子公司Okmetic香港子公司，半导体硅片的销售支持服务Soitec法国参股公司半导体硅片(主要是SOI硅片)的研发、生产和销售硅产业集团下半导体硅片公司原材料光刻胶是通过严格设计的不同排列组合，经过复杂、精密加工工艺制成，高品质的原材料则是光刻胶性能基础01配方应用需求、光刻过程等差异需要不同种类的光刻胶，具体通过调整光刻胶配方实现，其是光刻胶制造商的最核心壁垒。02质量控制光刻胶对感光灵敏度、膜厚的一致性需要保持在较高水平，光刻胶生产商不仅要配置齐全的测试仪器，还要建立一套严格的质量控制体系以保证产品质量稳定。03半导体支撑产业-材料·光刻胶光刻胶技术壁垒高，主要被日本厂商垄断，国内厂商具有一定ArF光刻胶生产能力技术难点晶圆制造环节设备退火炉、光刻机、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备等芯片封装环节设备划片机、裂片机、引线键合机、测试机、探针台、分选机等半导体支撑产业-设备在半导体制造设备中，薄膜沉积设备、光刻机、干法刻蚀设备、质量检测设备技术难度最高全球半导体设备市场集中度高，主要被美国、荷兰、日本制造商垄断半导体支撑产业-设备·光刻机光刻机是半导体产品生产线上最昂贵且最为复杂的核心设备，光刻机的精度水平决定芯片的集成度。为光学系统，其中光源、物镜是最关键的零部件，分别掌握光源波长和数