SK海力士揭秘半導(dǎo)體全球生產(chǎn)基地及應(yīng)用領(lǐng)域
設(shè)想一下,如果沒有了智能手機(jī)、電腦或互聯(lián)網(wǎng),世界會變成怎樣?顯而易見,缺失這些必需品的生活是無法想象的。然而,如果沒有半導(dǎo)體作為推動眾多科技發(fā)展的引擎,世界無疑便會陷入無法想象的境地。盡管半導(dǎo)體芯片在生活中很常見,但它們的起源、用途、意義等仍然鮮為人知。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202410/463439.htm時(shí)至今日,半導(dǎo)體世界仍有許多知識鮮為人知。作為現(xiàn)代科技的核心,芯片可謂是推動科技發(fā)展背后的隱藏力量,然而很少有人目睹這些先進(jìn)設(shè)備是如何在工廠中被精心制造出來的。為了更深入地了解半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域,本期半導(dǎo)體綜述系列文章將深入探討芯片生產(chǎn)工廠及屬地,并探索其主要的應(yīng)用領(lǐng)域。
01半導(dǎo)體是在哪里制造的?
正如本系列首篇文章所介紹的,不同公司運(yùn)營的工廠負(fù)責(zé)處理半導(dǎo)體制造過程的不同方面。盡管這些工廠種類繁多,但以下是制造過程中每個(gè)階段最常見的三種類型:
?晶圓制造廠:SK siltron、Sumco及信越化學(xué)工業(yè)株式會社(Shin-Etsu Chemical)等公司,負(fù)責(zé)生產(chǎn)作為半導(dǎo)體元件基板和基本材料的硅晶圓。晶圓生產(chǎn)的關(guān)鍵工序都在這些工廠運(yùn)營的設(shè)施中完成,包括提純原料硅、將提純后的硅切割成薄晶圓,并進(jìn)行拋光。在供應(yīng)給半導(dǎo)體制造廠之前,這些晶圓還需要經(jīng)歷進(jìn)一步的工序,如摻雜1,以實(shí)現(xiàn)所需的特性和結(jié)構(gòu)。
1摻雜:一種有意添加特定雜質(zhì)以改變硅的電氣性能的工藝。
?制造廠(Fab):制造廠是具備專業(yè)性和高安全性設(shè)施的工廠,專注于集成電路2等半導(dǎo)體元件的制造。換句話說,制造廠主要負(fù)責(zé)半導(dǎo)體前端制造工序,因此,必須配備先進(jìn)的設(shè)備,以進(jìn)行氧化、光刻、蝕刻及沉積等關(guān)鍵工序。
2集成電路:將晶體管、電阻器和電容器等元件組裝在同一半導(dǎo)體材料板上。
?組裝和測試廠:這些工廠負(fù)責(zé)后端制造工序,主要包括封裝及測試。封裝旨在保護(hù)芯片免受損壞,并建立機(jī)械和電氣連接;而測試則是確保產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。這些工廠通常由外包半導(dǎo)體組裝和測試(OSAT)公司3運(yùn)營,他們從客戶處接收加工后的晶圓,并將其制造為成品半導(dǎo)體產(chǎn)品。
3外包半導(dǎo)體組裝和測試(OSAT,Outsourced semiconductor assembly and test):提供第三方半導(dǎo)體組裝、測試與封裝(ATP)服務(wù)的供應(yīng)商。
不同工廠負(fù)責(zé)半導(dǎo)體制造過程中的不同環(huán)節(jié)
02各類半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制造,分布在全球哪些地方?
全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈覆蓋各個(gè)地區(qū),每個(gè)地區(qū)專門負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造流程的一個(gè)或多個(gè)階段。因此,半導(dǎo)體芯片通常并非在同一個(gè)地點(diǎn)或國家完成制造,而是需要運(yùn)往全球各地,以完成整個(gè)制造流程。
設(shè)計(jì)層面涉及產(chǎn)品規(guī)格和單個(gè)電路的物理布局,而美國在該層面,尤其是先進(jìn)邏輯芯片方面,處于領(lǐng)先地位。與此同時(shí),后期制造工序則主要由東亞國家主導(dǎo)。由于不同國家分別專攻特定類型芯片的生產(chǎn),我們可以根據(jù)美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SIA)4的一份報(bào)告,來了解三種常見半導(dǎo)體類型生產(chǎn)地的分布情況。
4來源:此部分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)基于晶圓生產(chǎn)能力,來源于美國半導(dǎo)體協(xié)會于2024年5月發(fā)布的報(bào)告《半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的新興韌性(Emerging Resilience in the Semiconductor Supply Chain)》。該報(bào)告使用了美國商務(wù)部、國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)和波士頓咨詢公司(BCG Analysis)的數(shù)據(jù)。
?存儲器:韓國擁有包括SK海力士在內(nèi)的領(lǐng)先的半導(dǎo)體存儲器公司,在存儲器領(lǐng)域產(chǎn)能方面處于領(lǐng)先地位。在DRAM生產(chǎn)能力方面,韓國也占據(jù)主導(dǎo)地位,并遠(yuǎn)超于最接近其的競爭對手。此外,韓國與日本同為NAND閃存5的生產(chǎn)大國,其中鎧俠(Kioxia)等日本公司是該領(lǐng)域的重要參與者。
5NAND閃存:一種無需供電便可儲存數(shù)據(jù)的非易失性存儲芯片。
?邏輯芯片:中國臺灣在全球邏輯半導(dǎo)體6生產(chǎn)領(lǐng)域擁有無可爭議的主導(dǎo)地位,這主要?dú)w功于全球半導(dǎo)體制造巨頭——臺積電(TSMC)。在10納米(nm)及以下邏輯芯片產(chǎn)能方面,中國臺灣的市場份額高達(dá)69%;在10納米至22納米區(qū)間邏輯芯片產(chǎn)能方面,也同樣處于行業(yè)前列。而在28納米及以上的邏輯芯片生產(chǎn)領(lǐng)域,則是中國內(nèi)地的市場份額更為突出。
6邏輯半導(dǎo)體:一種被視為電子設(shè)備“大腦”的半導(dǎo)體芯片,能夠處理信息并進(jìn)行計(jì)算,執(zhí)行多種任務(wù)。
? 分立、模擬及其他芯片(DAO):此類芯片適用于多元領(lǐng)域,因此,其生產(chǎn)遍布全球各地。盡管日本和中國生產(chǎn)的DAO芯片數(shù)量最為龐大,各自占據(jù)了25%的市場份額。但在全球范圍內(nèi),歐洲國家和美國同樣也對此類多元化應(yīng)用的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)作出了重要貢獻(xiàn)。
03SK海力士在韓國哪些地方生產(chǎn)半導(dǎo)體存儲器產(chǎn)品?
目前,SK海力士在韓國運(yùn)營著四家半導(dǎo)體存儲器生產(chǎn)工廠。為了滿足對存儲器產(chǎn)品日益增長的需求,公司計(jì)劃在未來擴(kuò)建更多工廠,以提高其在韓國國內(nèi)的生產(chǎn)力。
現(xiàn)有工廠
SK海力士在利川總部運(yùn)營著三家工廠:M10、M14和M16。其中,最新建成于2021年的M16工廠主要專注于生產(chǎn)DRAM產(chǎn)品。此外,在清州地區(qū),公司運(yùn)營著一家名為M15的工廠,旨在增強(qiáng)其在NAND閃存業(yè)務(wù)領(lǐng)域的實(shí)力。
未來工廠
龍仁半導(dǎo)體集群計(jì)劃于2027年竣工,新工廠將幫助SK海力士提高面向AI的存儲器產(chǎn)品產(chǎn)量。該項(xiàng)目集群占地415萬平方米,相當(dāng)于約580個(gè)足球場,將涵蓋四個(gè)最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造廠和一個(gè)半導(dǎo)體合作綜合體。此外,公司還計(jì)劃在清州投資約5.3萬億韓元(合40億美元)用于建設(shè)M15X工廠,以提高包括旗艦產(chǎn)品HBM7在內(nèi)的下一代DRAM的生產(chǎn)力。
7高帶寬存儲器(HBM):一種高價(jià)值、高性能產(chǎn)品,通過硅通孔(TSV)連接多個(gè)DRAM芯片,從而大幅提升數(shù)據(jù)處理速度。
SK海力士在韓國擁有DRAM和NAND閃存生產(chǎn)基地,并計(jì)劃建設(shè)面向AI的存儲器工廠
04半導(dǎo)體存儲器應(yīng)用領(lǐng)域有哪些?
從清晨被智能手機(jī)上的鬧鐘喚醒開始,半導(dǎo)體存儲器就在人們的日常生活中扮演著重要角色。這些先進(jìn)的存儲解決方案是現(xiàn)代科技的基礎(chǔ),它們在日常生活中隨處可見,如下列舉一些示例:
家居
無論是瀏覽社交媒體、玩游戲還是進(jìn)行任何手機(jī)操作,都離不開半導(dǎo)體存儲器來儲存數(shù)據(jù)并確保運(yùn)行順暢。家中的筆記本電腦和智能電視也需要內(nèi)部存儲空間來儲存和檢索數(shù)據(jù),并學(xué)習(xí)使用模式。隨著端側(cè)AI(On-Device
AI)存儲芯片的技術(shù)進(jìn)步,許多家用電器都具備了定制化功能,這些功能增強(qiáng)了安全性、加快了處理速度,同時(shí)降低了功耗。
汽車及公共交通
駕車上班途中,人們可以享受到由存儲器驅(qū)動的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)帶來的便利,如車道偏離預(yù)警,以及先進(jìn)的信息娛樂技術(shù)等。在信號燈前等待時(shí),信號燈控制系統(tǒng)會利用存儲器來管理交通流量,以確保交叉路口的安全。而選乘公共交通工具時(shí),地鐵和列車控制系統(tǒng)均需要存儲器來維持精確的時(shí)間表,按時(shí)管理列車運(yùn)行。同時(shí),公交車跟蹤和管理系統(tǒng)也需要依賴存儲器來監(jiān)控公交車及其到站時(shí)間。
醫(yī)院
在進(jìn)行年度體檢時(shí),人們會發(fā)現(xiàn)醫(yī)院里的醫(yī)療成像設(shè)備,如磁共振成像(MRI)和計(jì)算機(jī)斷層(CT)掃描儀等,均使用存儲器來儲存診斷所需的圖像。記錄心率和血壓數(shù)據(jù)的患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng),以及儲存患者的病史、測試結(jié)果及保存醫(yī)生開具診斷書的電子健康記錄系統(tǒng),也都依賴存儲器。
教室
AI革命對教育領(lǐng)域也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,目前教師和學(xué)生均能夠從一系列由半導(dǎo)體存儲器支持的AI工具中受益。對于教師來說,AI應(yīng)用可以助其在課程規(guī)劃、評分等方面提升工作效率;而學(xué)生則可以使用這些工具進(jìn)行研究、寫作輔助,并獲得其他個(gè)性化支持。
半導(dǎo)體存儲器被廣泛應(yīng)用于全球多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中
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