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一、半導體是電子產品的核心,信息產業的基石

從晶體管誕生，再到集成電路

計算機的基礎是1和0，有了1和0，就像數學有了10個數字，語言有了26個字母，人類基因有了AGCT，通過編碼和邏輯運算等便可以表示世間萬物。1946年的第一臺計算機是通過真空管實現了1和0，共使用了18800個真空管，大約是一間半的教室大，六只大象重。

通過在半導體材料里摻入不同元素，1947年在美國貝爾實驗室制造出全球第一個晶體管。晶體管同樣可以實現真空管的功能，且體積比電子管縮小了許多，用電子管做的有幾間屋子大的計算機，用晶體管已縮小為幾個機柜了。

把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構，這便是集成電路，也叫做芯片和IC。集成電路中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。

集成電路發明者為杰克·基爾比（基于鍺（Ge）的集成電路）和羅伯特·諾伊思（基于硅（Si）的集成電路）。當今半導體工業大多數應用的是基于硅的集成電路。

1965年，戈登·摩爾（GordonMoore）預測未來一個芯片上的晶體管數量大約每18個月翻一倍(至今依然基本適用)，這便是著名的摩爾定律誕生。1968年7月，羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾從仙童（Fairchild）半導體公司辭職，創立了一個新的企業，即英特爾公司，英文名Intel為“集成電子設備（integratedelectronics）”的縮寫。

電子產品的核心，信息產業的基石

以智能手機為例，諸如驍龍、麒麟、蘋果A系列CPU為微元件，手機基帶芯片和射頻芯片是邏輯IC；通常所說的2G或者4G運行內存RAM為DRAM，16G或者64G存儲空間為NANDflash；音視頻多媒體芯片為模擬IC。以上這些統統是屬于半導體的范疇。

半導體位于電子行業的中游，上游是電子材料和設備。半導體和被動元件以及模組器件通過集成電路板連接，構成了智能手機、PC等電子產品的核心部件，承擔信息的載體和傳輸功能，成為信息化社會的基石。

半導體主要分為集成電路和半導體分立器件。半導體分立器件包括半導體二極管、三極管等分立器件以及光電子器件和傳感器等。

集成電路可分為數字電路、模擬電路。一切的感知：圖像，聲音，觸感，溫度，濕度等等都可以歸到模擬世界當中。很自然的，工作內容與之相關的芯片被稱作模擬芯片。除此之外，一些我們無法感知，但客觀存在的模擬信號處理芯片，比如微波，電信號處理芯片等等，也被歸類到模擬范疇之中。比較經典的模擬電路有射頻芯片、指紋識別芯片以及電源管理芯片等。數字芯片包含微元件（CPU、GPU、MCU、DSP等），存儲器（DRAM、NANDFlash、NORFlash）和邏輯IC（手機基帶、以太網芯片等）。

二、二、集成電路工序多、、種類多、、換代快、
投資大

簡單的講，電子制造產業包括：原材料砂子-硅片制造-晶圓制造-封裝測試-基板互聯-儀器設備組裝。集成電路產業鏈主要為設計、制造、封測以及上游的材料和設備。

集成電路產業主要有以下特征：制造工序多、產品種類多、技術換代快、投資大風險高。

生產工序多：核心產業鏈流程可以簡單描述為：IC設計公司根據下游戶（系統廠商）的需求設計芯片，然后交給晶圓代工廠進行制造，這些IC制造公司主要的任務就是把IC設計公司設計好的電路圖移植到硅晶圓制造公司制造好的晶圓上。完成后的晶圓再送往下游的IC封測廠，由封裝測試廠進行封裝測試，最后將性能良好的IC產品出售給系統廠商。

具體來說，可以細分為以下環節：

>IC設計：根據客戶要求設計芯片

IC設計可分成幾個步驟，依序為：規格制定→邏輯設計→電路布局→布局后模擬→光罩制作。規格制定：品牌廠或白牌廠的工程師和IC設計工程師接觸，提出要求；邏輯設計：IC設計工程師完成邏輯設計圖；電路布局：將邏輯設計圖轉化成電路圖；布局后模擬：經由軟件測試，看是否符合規格制定要求；光罩制作：將電路制作成一片片的光罩，完成后的光罩即送往IC制造公司。

>IC制造：將光罩上的電路圖轉移到晶圓上

IC制造的流程較為復雜，過程與傳統相片的制造過程有一定相似主要步驟包括：薄膜→光刻→顯影→蝕刻→光阻去除。薄膜制備：在晶圓片表面上生長數層材質不同，厚度不同的薄膜；光刻：將掩膜板上的圖形復制到硅片上。光刻的成本約為整個硅片制造工藝的1/3，耗費時間約占整個硅片工藝的40～60%；

>IC封測：封裝和測試

封裝的流程大致如下：切割→黏貼→切割焊接→模封。切割：將IC制造公司生產的晶圓切割成長方形的IC；黏貼：把IC黏貼到PCB上；焊接：將IC的接腳焊接到PCB上，使其與PCB相容；模封：將接腳模封起來；

產品種類多。從技術復雜度和應用廣度來看，集成電路主要可以分為高端通用和專用集成電路兩大類。高端通用集成電路的技術復雜度高、標準統一、通用性強，具有量大面廣的特征。它主要包括處理器、存儲器，以及FPGA(現場可編程門陣列)、AD/DA(模數/數模轉換)等。專用集成電路是針對特定系統需求設計的集成電路，通用性不強。每種專用集成電路都屬于一類細分市場，例如，通信設備需要高頻大容量數據交換芯片等專用芯片；汽車電子需要輔助駕駛系統芯片、視覺傳感和圖像處理芯片，以及未來的無人駕駛芯片等。

技術更新換代快。根據摩爾定律：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，從而要求集成電路尺寸不斷變小。

芯片的制程就是用來表征集成電路尺寸的大小的一個參數，隨著摩爾定律發展，制程從0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90納米、65納米、45納米、32納米、28納米、22納米、14納米，一直發展到現在的10納米、7納米、5納米。目前，28nm是傳統制程和先進制程的分界點。

以臺積電為例，晶圓制造的制程每隔幾年便會更新換代一次。近幾年來換代周期縮短，臺積電2017年10nm已經量產，7nm將于今年量產。蘋果iPhoneX用的便是臺積電10nm工藝。除了晶圓制造技術更新換代外，其下游的封測技術也不斷隨之發展。

除了制程，建設晶圓制造產線還需要事先確定一個參數，即所需用的硅片尺寸。硅片根據其直徑分為6寸（150mm）、8寸（200mm）、12寸（300mm）等類型，目前高端市場12寸為主流，中低端市場則一般采用8寸。晶圓制造產線的制程和硅片尺寸這兩個參數一旦確定下來一般無法更改，因為如果要改建，則投資規模相當于新建一條產線。

投資大風險高。根據《集成電路設計業的發展思路和政策建議》，通常情況下，一款28nm芯片設計的研發投入約1億元～2億元，14nm芯片約2億元～3億元，研發周期約1～2年。對比來看，集成電路設計門檻顯著高于互聯網產品研發門檻。互聯網創業企業的A輪融資金額多在幾百萬元量級，集成電路的設計成本要達到億元量級。但是，相比集成電路制造，設計的進入門檻又很低，一條28nm工藝集成電路生產線的投資額約50億美元，20nm工藝生產線高達100億美元。

集成電路設計存在技術和市場兩方面的不確定性。一是流片失敗的技術風險，即芯片樣品無法通過測試或達不到預期性能。對于產品線尚不豐富的初創設計企業，一顆芯片流片失敗就可能導致企業破產。二是市場風險，芯片雖然生產出來，但沒有猜對市場需求，銷量達不到盈虧平衡點。對于獨立的集成電路設計企業而言，市場風險比技術風險更大。對于依托整機系統企業的集成電路設計企業而言，芯片設計的需求相對明確，市場風險相對較小。