芯片设计-圆晶代工-封装测试,构成了芯片的一条完整产业链。打个通俗的比喻,芯片设计环节就像房地产的图纸设计,圆晶代工就是施工建房,封测就是将毛坯房变为精装房。

1.芯片行业产业链
集成电路产业链通常由芯片产品生产、芯片产品销售以及终端电子产品设计制造三个环节组成,进一步地,芯片产品生产分为芯片设计、晶圆代工、芯片封测(封装、测试)等三个部分。
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(1)芯片设计
芯片设计的两个核心工具IP核和EDA,二者也是芯片设计公司的上游供应商。
芯片设计行业是典型的技术密集型行业,是芯片行业整体中对科研水平、研发实力要求较高的部分,芯片设计水平对芯片产品的功能、性能和成本影响较大。因此,芯片设计的能力是一个国家在芯片领域能力、地位的集中体现之一。
(2)晶圆代工
晶圆制造过程主要包括7个相互独立的关键步骤,分别为热处理(氧化/扩散/退火)、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、金属化、化学机械抛光,最后量测合格的芯片才会进入封测环节。
全球芯片代工由中国台湾主导,台积电绝对垄断,全球市占率高达56.21%,良品率在90%以上。
(3)封装测试
①封装:将晶圆片进行切割、焊线、封装,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。
②测试:对封装完毕的芯片进行功能和性能测试,测试合格后,芯片成品即可使用。
封装环节价值占封测比例约为80%-85%,测试环节价值占比约15%-20%。在半导体产业链中,前两个环节中国都处于劣势,毕竟技术和资金壁垒高,先发优势明显,而封测的附加价值相对低,劳动密集度高,相应的进入壁垒就低,因此封测是国产化最高的环节。

2.芯片行业的运营模式
IDM、Fabless和Foundry分别代表着半导体芯片行业的三种运营模式,是依据其生产设计及制造能力不同而划分的。
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(1)IDM模式
回顾全球半导体历史,IDM模式开创了先河,像英特尔这样既设计又制造的就叫IDM。该模式为集成电路产业发展较早期最为常见的模式,但由于对技术和资金实力均有很高的要求,因此目前只为少数大型企业所采纳,如英特尔、三星、德州仪器、意法半导体等。
(2)Fabless模式:无晶圆制造的设计公司
Fabless是无生产线设计公司的简称,只搞设计的无晶圆厂半导体公司,生产交给像台积电这样的代工厂去做。
主要的优势:资产较轻,初始投资规模小,创业难度相对较小;企业运行费用较低,转型相对灵活。主要的劣势:与 IDM 相比无法与工艺协同优化,因此难以完成指标严苛的设计。
这种模式企业的典型代表有:高通、海思、联发科、博通等。
(3)Foundry模式:晶圆代工厂
随着1987年台积电的成立,一种全新的商业模式晶圆代工诞生,以台积电为代表的Foundry厂取得巨大成功。这种产业模式不用承担市场或产品设计缺陷等决策风险,缺点是投资规模较大,维持产线稳定运行的费用较高,而且需要持续投入以提高工艺水平,以保证不被市场淘汰。这类企业典型代表为:台积电、中芯国际、格罗方德等。
至此,主流的IDM模式被划分为Foundry(代工)+Fabless(设计)。 经过几十年的发展,Foundry越来越强大,Fabless越来越独立。


来源:飞鲸投研