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semi_ecosystem [2022/02/14 12:51]
gongyusu [6. 集成设备制造商(IDMs)]
semi_ecosystem [2022/02/14 13:29] (当前版本)
gongyusu [下一步是什么?]
行 13: 行 13:
 如果您能够查看代表半导体行业的简单三角形内部,而不是一家制造芯片的公司,您会发现一个拥有数百家公司的行业,所有公司都相互依赖。 总体而言,它非常庞大,所以让我们一次描述生态系统的一部分。 (警告——这是一个非常复杂的行业的简化视图。) 如果您能够查看代表半导体行业的简单三角形内部,而不是一家制造芯片的公司,您会发现一个拥有数百家公司的行业,所有公司都相互依赖。 总体而言,它非常庞大,所以让我们一次描述生态系统的一部分。 (警告——这是一个非常复杂的行业的简化视图。)
  
-**半导体行业细分**+### 半导体行业细分
  
 半导体行业有七种不同类型的公司。每一个不同的行业部门都将其资源输送到下一个价值链,直到最终一家芯片工厂(“Fab”)拥有制造芯片所需的所有设计、设备和材料。从下往上看,这些半导体行业细分如下:​ 半导体行业有七种不同类型的公司。每一个不同的行业部门都将其资源输送到下一个价值链,直到最终一家芯片工厂(“Fab”)拥有制造芯片所需的所有设计、设备和材料。从下往上看,这些半导体行业细分如下:​
行 26: 行 26:
 下面的部分提供了这七个半导体行业领域的详细信息。 下面的部分提供了这七个半导体行业领域的详细信息。
  
-### 1. 芯片知识产权(IP)核心+#### 1. 芯片知识产权(IP)核心
   * 芯片的设计可能由一家公司拥有,或者……   * 芯片的设计可能由一家公司拥有,或者……
   * 一些公司将自己的芯片设计通过软件构件模块(称之为IP核)授权其他公司以获得广泛的使用   * 一些公司将自己的芯片设计通过软件构件模块(称之为IP核)授权其他公司以获得广泛的使用
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 {{ :​1_Chip-IP-cores-2.jpg |}} {{ :​1_Chip-IP-cores-2.jpg |}}
  
-### 2. 电子设计自动化(EDA)工具+#### 2. 电子设计自动化(EDA)工具
   * 工程师使用专门的电子设计自动化(EDA)软件设计芯片,这样可以在他们购买的任何IP核上添加他们自己的设计   * 工程师使用专门的电子设计自动化(EDA)软件设计芯片,这样可以在他们购买的任何IP核上添加他们自己的设计
   * 该行业主要由3家美国供应商主导——Cadence、Mentor(现在已属于西门子)和Synopsys   * 该行业主要由3家美国供应商主导——Cadence、Mentor(现在已属于西门子)和Synopsys
行 41: 行 41:
 {{ :​1_EDA-tools-2.jpg |}} {{ :​1_EDA-tools-2.jpg |}}
  
-### 3. 特殊材料和化学品+#### 3. 特殊材料和化学品
 到现在为止我们的芯片还在软件中,要把它变成有形的东西,我们必须在一个叫做“fab”的芯片工厂里进行实际生产。生产芯片的工厂需要购买特殊的材料和化学品:​ 到现在为止我们的芯片还在软件中,要把它变成有形的东西,我们必须在一个叫做“fab”的芯片工厂里进行实际生产。生产芯片的工厂需要购买特殊的材料和化学品:​
   * 硅晶圆 - 为了制造这些晶圆,他们需要晶生长炉   * 硅晶圆 - 为了制造这些晶圆,他们需要晶生长炉
行 51: 行 51:
 {{ :​1_materials-2.jpg |}} {{ :​1_materials-2.jpg |}}
  
-### 4. 用晶圆设备(WFE)制造芯片+#### 4. 用晶圆设备(WFE)制造芯片
   * 这些机器实际制造芯片   * 这些机器实际制造芯片
   * 全球有5家公司主导这个行业 —— Applied Materials、KLA、LAM、Tokyo Electron和ASML   * 全球有5家公司主导这个行业 —— Applied Materials、KLA、LAM、Tokyo Electron和ASML
行 58: 行 58:
 {{ :​1_Wafer-Fab-Equipment-2.jpg |}} {{ :​1_Wafer-Fab-Equipment-2.jpg |}}
  
-### 5. “无晶圆”芯片公司+#### 5. “无晶圆”芯片公司
   * 以前使用现成芯片的系统公司(苹果、高通、英伟达、亚马逊、Facebook等)现在设计自己的芯片。   * 以前使用现成芯片的系统公司(苹果、高通、英伟达、亚马逊、Facebook等)现在设计自己的芯片。
   * 他们创建芯片设计(使用IP核和他们自己的设计),并将设计发送给拥有“晶圆厂”的“制造厂”进行制造   * 他们创建芯片设计(使用IP核和他们自己的设计),并将设计发送给拥有“晶圆厂”的“制造厂”进行制造
行 67: 行 67:
 {{ :​1_fabless-2.jpg |}} {{ :​1_fabless-2.jpg |}}
  
-### 6. 集成设备制造商(IDMs)+#### 6. 集成设备制造商(IDMs)
   * 集成设备制造商(IDMs)设计、制造(在他们自己的晶圆厂)和销售他们自己的芯片   * 集成设备制造商(IDMs)设计、制造(在他们自己的晶圆厂)和销售他们自己的芯片
   * 他们不为其他公司生产芯片(这也正在发生改变)。   * 他们不为其他公司生产芯片(这也正在发生改变)。
行 77: 行 77:
 {{ :​1_IDMs-2.jpg |}} {{ :​1_IDMs-2.jpg |}}
  
-### 7. 芯片晶圆代工厂 +#### 7. 芯片晶圆代工厂 
-  * 铸造厂在他们的“晶圆厂”里为别人生产芯片。+  * 代工厂在他们的“晶圆厂”里为别人生产芯片。
   * 他们从各种制造商那里购买和整合设备   * 他们从各种制造商那里购买和整合设备
-  ​* 晶圆厂设备及专用材料和化学品+    ​* 晶圆厂设备及专用材料和化学品
   * 他们利用这种设备设计了独特的工艺来制造芯片   * 他们利用这种设备设计了独特的工艺来制造芯片
   * 但他们不设计芯片   * 但他们不设计芯片
   * 台湾的台积电(TSMC)是逻辑领域的领先者,三星(Samsung)位居第二   * 台湾的台积电(TSMC)是逻辑领域的领先者,三星(Samsung)位居第二
-  * 其晶圆厂专门生产模拟芯片、电源芯片、射频芯片、显示器芯片、安全军用芯片等。+  * 其晶圆厂专门生产模拟芯片、电源芯片、射频芯片、显示器芯片、安全军用芯片等。
   * 建造新一代芯片(3nm)制造工厂的成本为200亿美元   * 建造新一代芯片(3nm)制造工厂的成本为200亿美元
  
 {{ :​1_foundries-2-1.jpg |}} {{ :​1_foundries-2-1.jpg |}}
  
-晶圆厂+### 晶圆厂 
   * 晶圆厂是制造工厂的简称——制造芯片的工厂   * 晶圆厂是制造工厂的简称——制造芯片的工厂
-  * 集成设备制造商(IDMs)和铸造厂都有晶圆厂。唯一的区别是他们是制造芯片给别人用还是卖,还是制造芯片给自己卖。+  * 集成设备制造商(IDMs)和代工厂都有晶圆厂。唯一的区别是他们是制造芯片给别人用还是卖,还是制造芯片给自己卖。
   * 可以把Fab想象成一家图书印刷厂(见下图)   * 可以把Fab想象成一家图书印刷厂(见下图)
  
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 {{ :​4_Chip-fab-steps-2.jpg |}} {{ :​4_Chip-fab-steps-2.jpg |}}
  
-工厂的问题+### 工厂的问题
   * 随着芯片的密度越来越大(在一个晶片上有上万亿个晶体管),建造晶圆厂的成本也直线上升——现在一家晶圆厂的成本高达100亿美元   * 随着芯片的密度越来越大(在一个晶片上有上万亿个晶体管),建造晶圆厂的成本也直线上升——现在一家晶圆厂的成本高达100亿美元
   * 原因之一是制造芯片所需的设备成本已经飞涨   * 原因之一是制造芯片所需的设备成本已经飞涨
行 111: 行 112:
   * 工厂里有500多台机器(不都像ASML那么贵)   * 工厂里有500多台机器(不都像ASML那么贵)
   * 晶圆厂的建筑非常复杂。制造芯片的洁净室只是一套复杂的管道系统的冰山一角,所有这些管道系统都在正确的时间和温度向晶圆厂设备输送气体、电力和液体   * 晶圆厂的建筑非常复杂。制造芯片的洁净室只是一套复杂的管道系统的冰山一角,所有这些管道系统都在正确的时间和温度向晶圆厂设备输送气体、电力和液体
-  * 为了保持领先地位,要付出数十亿美元的成本,这意味着大多数公司已经退出了竞争。2001年有17家公司生产最先进的芯片如今只有两家——韩国的三星和台湾的台积电。 +  * 为了保持领先地位,要付出数十亿美元的成本,这意味着大多数公司已经退出了竞争。2001年有17家公司生产最先进的芯片如今只有两家——韩国的三星和台湾的台积电。
-  * 鉴于中国认为台湾是中国的一个省,这对西方来说可能是个问题+
  
 {{ :​4_companies-at-leading-edge.jpg |}} {{ :​4_companies-at-leading-edge.jpg |}}
  
-下一步是什么-科技+### 下一步是什么? 
 + 
 +#### 科技
   * 现在越来越难制造出密度更大、速度更快、耗电更少的芯片,那么下一步会是什么呢?​   * 现在越来越难制造出密度更大、速度更快、耗电更少的芯片,那么下一步会是什么呢?​
   * 逻辑芯片设计者将多个专门的处理器放在一个芯片中,而不是让一个处理器完成所有的工作   * 逻辑芯片设计者将多个专门的处理器放在一个芯片中,而不是让一个处理器完成所有的工作
行 123: 行 125:
   * 晶圆设备制造商正在设计新的设备,以帮助晶圆厂生产更低功耗、更好性能、最优面积成本和更快上市时间的芯片   * 晶圆设备制造商正在设计新的设备,以帮助晶圆厂生产更低功耗、更好性能、最优面积成本和更快上市时间的芯片
  
-下一步是什么-业务 +#### 业务 
-  * 像英特尔这样的集成设备制造商(idm)的商业模式正在迅速改变。在过去,垂直整合有一个巨大的竞争优势,即拥有自己的设计工具和晶圆厂今天,这是一个劣势。 +  * 像英特尔这样的集成设备制造商(idm)的商业模式正在迅速改变。在过去,垂直整合有一个巨大的竞争优势,即拥有自己的设计工具和晶圆厂今天,这可能是一个劣势。 
-  * 铸造厂具有规模经济和标准化他们可以利用整个生态系统的创新,而不是自己发明专注于制造业 +  * 铸造厂具有规模经济和标准化他们可以利用整个生态系统的创新,而不是自己发明,他们可以专注于制造业 
-  * AMD已经证明,从IDM模式向无晶圆厂代工模式转变是可能的英特尔正在。他们将使用台积电作为他们自己芯片的代工厂,也将建立他们自己的代工厂+  * AMD已经证明,从IDM模式向无晶圆厂代工模式转变是可能的英特尔正在这个过程中。他们在建立自己的代工厂的同时,也将使用台积电作为他们自己芯片的代工厂
  
-下一个是什么-地缘政治 +#### 地缘政治 
-  * 在21世纪控制先进的芯片制造很可能就像在20世纪控制石油供应一样控制这种制造业的国家可以扼杀其他国家的军事和经济实力。 +  * 在21世纪控制先进的芯片制造很可能就像在20世纪控制石油供应一样控制这种制造业的国家可以扼杀其他国家的军事和经济实力。 
-  * 确保芯片的稳定供应已成为国家的头等大事(以美元计,中国最大的进口额是半导体,超过石油) +  * 确保芯片的稳定供应已成为国家的头等大事(以美元计,中国最大的进口额是半导体,超过石油) 
-  * 如今,美国和中国都在迅速地试图将各自的半导体生态系统与对方解耦;中国正投入1000多亿美元的政府激励措施来建设中国的晶圆厂,同时试图创造晶圆厂设备和电子设计自动化软件的本土供应 +  * 如今,美国和中国都在迅速地试图将各自的半导体生态系统与对方解耦中国正投入1000多亿美元的政府激励措施来建设中国的晶圆厂,同时试图创造晶圆厂设备和电子设计自动化软件的本土供应 
-  * 过去几十年,美国将大部分晶圆厂迁往亚洲今天,我们正在鼓励将晶圆厂和芯片生产带回美国 +  * 过去几十年,美国将大部分晶圆厂迁往亚洲今天,正在鼓励将晶圆厂和芯片生产带回美国 
-  * 一个以前只技术人员感兴趣的行业,现在是大国竞争中最大的一块。+  * 一个以前只技术人员感兴趣的行业,现在是大国竞争中最大的一块。