設(shè)想一下，如果沒有了智能手機、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。

時至今日，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，不同公司運營的工廠負責(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)歷進一步的工序，如摻雜¹，以實現(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，制造廠主要負責(zé)半導(dǎo)體前端制造工序，因此，必須配備先進的設(shè)備，以進行氧化、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：這些工廠負責(zé)后端制造工序，主要包括封裝及測試。封裝旨在保護芯片免受損壞，并建立機械和電氣連接；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)鏈覆蓋各個地區(qū)，每個地區(qū)專門負責(zé)設(shè)計和制造流程的一個或多個階段。因此，半導(dǎo)體芯片通常并非在同一個地點或國家完成制造，而是需要運往全球各地，以完成整個制造流程。

設(shè)計層面涉及產(chǎn)品規(guī)格和單個電路的物理布局，而美國在該層面，尤其是先進邏輯芯片方面，處于領(lǐng)先地位。與此同時，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：此部分數(shù)據(jù)統(tǒng)計基于晶圓生產(chǎn)能力，來源于美國半導(dǎo)體協(xié)會于2024年5月發(fā)布的報告《半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的新興韌性（Emerging Resilience in the Semiconductor Supply Chain）》。該報告使用了美國商務(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，這主要歸功于全球半導(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，能夠處理信息并進行計算，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。

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，公司計劃在未來擴建更多工廠，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)，公司運營著一家名為M15的工廠，旨在增強其在NAND閃存業(yè)務(wù)領(lǐng)域的實力。

未來工廠
龍仁半導(dǎo)體集群計劃于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。該項目集群占地415萬平方米，相當于約580個足球場，將涵蓋四個最先進的半導(dǎo)體制造廠和一個半導(dǎo)體合作綜合體。此外，公司還計劃在清州投資約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）：一種高價值、高性能產(chǎn)品，通過硅通孔（TSV）連接多個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、玩游戲還是進行任何手機操作，都離不開半導(dǎo)體存儲器來儲存數(shù)據(jù)并確保運行順暢。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)進步，許多家用電器都具備了定制化功能，這些功能增強了安全性、加快了處理速度，同時降低了功耗。

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，以及先進的信息娛樂技術(shù)等。在信號燈前等待時，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，地鐵和列車控制系統(tǒng)均需要存儲器來維持精確的時間表，按時管理列車運行。同時，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間。

醫(yī)院
在進行年度體檢時，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）和計算機斷層（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行研究、寫作輔助，并獲得其他個性化支持。

半導(dǎo)體存儲器被廣泛應(yīng)用于全球多項關(guān)鍵技術(shù)中