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北京時(shí)間早上九點(diǎn)，在某Fab內(nèi)，剛開完早會(huì)的小陳（化名）已經(jīng)穿上潔凈服，準(zhǔn)備進(jìn)入12英寸凈化間，處理一批有疑問的產(chǎn)品。他是一位7年的資深工藝工程師，他每天面對(duì)的，是鏡面般光滑的硅片——晶圓。

從一粒沙開始

晶圓，是芯片制造的物理基底，是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的起點(diǎn)。它以超高純度的硅為原料，經(jīng)過拉晶、切片、拋光等步驟成為一片直徑300毫米、厚度不足1毫米的圓片。而正是這些看上去不起眼的圓片，承載著全球90%以上的芯片產(chǎn)能，也承載著各國(guó)在科技、產(chǎn)業(yè)與安全上的戰(zhàn)略布局。

“我們?cè)谝桓^發(fā)絲萬分之一的精度上雕刻納米電路，一點(diǎn)點(diǎn)偏差，就可能影響成千上萬個(gè)芯片的性能。”小陳介紹，這些圓片要經(jīng)過上百乃至數(shù)千次的工藝才能在上面形成億萬顆晶體管。目前一片12寸晶圓的價(jià)格從上千到一萬多美金。

晶圓制造的關(guān)鍵流程

從沙子到晶圓的旅程，遠(yuǎn)比想象復(fù)雜：

·提煉高純硅：將石英砂還原為多晶硅，純度高達(dá)“11個(gè)9（即，99.999999999%）”。

·拉制單晶：通過Czochralski法拉出單晶硅錠（ingot）。

·切片與拋光：用金剛線將硅錠切片，再化學(xué)機(jī)械拋光成鏡面。

·清洗與檢測(cè)：超純水沖洗后，使用光學(xué)/電子檢測(cè)系統(tǒng)確保無缺陷。

·材料摻雜：根據(jù)下游制程需求引入微量元素調(diào)整電性。

·前道制造工藝：經(jīng)過薄膜沉積，光刻，刻蝕，離子注入，研磨，金屬化等工藝形成一個(gè)個(gè)晶體管。

·后道封裝工藝：經(jīng)過研磨，貼片，引線鍵合，塑封等工藝形成終端可使用的集成電路。

上述這些工藝在不同產(chǎn)品下要重復(fù)幾十次。

200mm VS 300mm晶圓

多年來，半導(dǎo)體行業(yè)一直依賴200毫米和300毫米晶圓作為芯片生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。這兩種尺寸在半導(dǎo)體制造中占主導(dǎo)地位，但它們?cè)诠⿷?yīng)鏈中的用途不同。關(guān)于200毫米與300毫米晶圓技術(shù)的爭(zhēng)論不僅關(guān)乎尺寸，還關(guān)乎效率、成本和半導(dǎo)體制造商不斷變化的需求。從200 毫米到300毫米晶圓的轉(zhuǎn)變是由于需要在提高芯片產(chǎn)量的同時(shí)降低制造成本。更大的晶圓意味著每個(gè)晶圓的芯片更多，從而提高了規(guī)模經(jīng)濟(jì)。然而，過渡并不總是那么簡(jiǎn)單。雖然300毫米晶圓生產(chǎn)是大批量尖端半導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，但200毫米晶圓對(duì)于傳統(tǒng)工藝、功率器件和專業(yè)應(yīng)用仍然至關(guān)重要。同時(shí)，研究人員和行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者一直在探索450毫米晶圓的潛力。

從理論上講，轉(zhuǎn)向450毫米的類似轉(zhuǎn)變可以節(jié)省更多成本。盡管有這些潛在的好處，但該行業(yè)在采用更大晶圓方面進(jìn)展緩慢，主要挑戰(zhàn)是成本。過渡到450毫米需要全新一代的制造設(shè)備，就像轉(zhuǎn)向300毫米一樣。鑒于已經(jīng)在300毫米晶圓生產(chǎn)上投資了數(shù)十億美元，公司不愿進(jìn)行另一次昂貴的過渡。

全球供應(yīng)鏈下的地緣屬性

半導(dǎo)體的全球流通路徑堪稱現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的奇跡。一塊最終應(yīng)用于蘋果智能手機(jī)的芯片，其旅程可能穿越涉及多個(gè)國(guó)家：

·德國(guó)：提供石英砂與氣體摻雜材料；

·日本：信越化學(xué)和SUMCO出產(chǎn)硅晶圓基底；

·中國(guó)臺(tái)灣：臺(tái)積電完成大規(guī)模制程加工；

·荷蘭/日本/美國(guó)：提供半導(dǎo)體制造設(shè)備；

·韓國(guó)：完成高端封裝（如HBM）；

·中國(guó)：最終組裝于消費(fèi)終端。

·全球晶圓制造高度集中，少數(shù)企業(yè)占據(jù)了70%以上的市場(chǎng)。

晶圓上的AI競(jìng)爭(zhēng)：高帶寬挑戰(zhàn)與精度極限

隨著AI芯片對(duì)HBM、Chiplet等架構(gòu)需求暴漲，晶圓制造從材料端起便必須滿足更高要求。NVIDIA的H100、B200等GPU使用的HBM晶圓，其厚度公差小于2微米，良率不低于99%。一個(gè)晶圓上的微粒、摻雜誤差或應(yīng)力破壞，都可能導(dǎo)致整片晶圓報(bào)廢。

“晶圓現(xiàn)在不僅是工藝問題，更是系統(tǒng)集成與熱力結(jié)構(gòu)的核心�！币晃粐�(guó)內(nèi)封裝企業(yè)研發(fā)總監(jiān)表示。他坦言，AI時(shí)代下的晶圓需求，已不再是傳統(tǒng)代工廠能單獨(dú)解決的技術(shù)命題。

“我們做的是看不見的基礎(chǔ)。別人看手機(jī)、看AI模型，我們看晶圓良率�！毙￡愓f。他的一天，是全球數(shù)十萬半導(dǎo)體一線工程師的縮影。晶圓制造的高門檻、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)，背后依賴的是工程師對(duì)細(xì)節(jié)極致的執(zhí)著。

國(guó)家戰(zhàn)略：從全球制造到自主可控

在美國(guó)，《CHIPS法案》向本土晶圓廠投入超500億美元，用于吸引臺(tái)積電、英特爾在本地設(shè)廠；在日本，JASM項(xiàng)目和Rapidus計(jì)劃試圖重塑晶圓生態(tài)；而在中國(guó)，滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份、天岳先進(jìn)等企業(yè)正在從硅棒、拋光片到SOI晶圓全面推進(jìn)國(guó)產(chǎn)替代。

據(jù)市場(chǎng)研究和技術(shù)咨詢公司Yole Group的最新報(bào)告，到2030年，中國(guó)大陸將以30%的全球晶圓代工產(chǎn)能份額超越中國(guó)臺(tái)灣（23%），成為全球最大代工中心。2024年中國(guó)大陸以21%的全球代工產(chǎn)能份額位居第二，僅次于中國(guó)臺(tái)灣（23%）。韓國(guó)以19%的份額排名第三，日本（13%）、美國(guó)（10%）和歐洲（8%）緊隨其后。

一塊圓片，一場(chǎng)博弈

晶圓沒有聲音，卻在推動(dòng)整個(gè)科技世界悄然運(yùn)轉(zhuǎn)。一位晶圓制造設(shè)備商說：“這行沒有‘996’，只有‘24×7’。我們追求的不是更快，而是更準(zhǔn)、更穩(wěn)�！睆臐崈羰业絿�(guó)家政策，一塊晶圓凝聚的不只是電子，而是知識(shí)、資本與信任。未來的晶圓制造，不僅要更薄、更快、更智能，還要更綠色、更可控。在全球產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的格局上，晶圓的每一次迭代，都是技術(shù)與戰(zhàn)略博弈的前沿陣地。

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