[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀]  伴隨去年新冠疫情的全球爆發(fā)，居家辦公成了藍(lán)星各國(guó)的普遍操作，受此影響工廠減產(chǎn)/停產(chǎn)的新聞屢見不鮮。在新冠病毒為全球發(fā)展按下暫停鍵的數(shù)月之后，各車企逐步開工復(fù)產(chǎn)，不過相繼曝出的芯片短缺、甚至因此停產(chǎn)的消息，令人揪心也影響著整車交易價(jià)格。

　　與此同時(shí)，汽車行業(yè)正向“新四化”快速轉(zhuǎn)型，其中智能化、自動(dòng)化又是車企、頭部供應(yīng)商的兵家必爭(zhēng)之地。從整車生產(chǎn)到智能座艙與“自動(dòng)駕駛”方案的商業(yè)化，這些都少不了芯片供應(yīng)，背后是原料需求量的大幅上漲。當(dāng)然也有好消息，比如，博世在德累斯頓的新晶圓工廠即將開始投產(chǎn)了，首批芯片將于7月下線，比預(yù)期提前了6個(gè)月。

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　　■很搶手的晶圓是個(gè)啥？

　　無論是電腦、手機(jī)、游戲機(jī)等消費(fèi)類電子商品用的CPU，還是汽車、工業(yè)、通信等領(lǐng)域必不可少的各類半導(dǎo)體芯片，它們都是晶圓的衍生品。就像宮保雞丁、左宗棠雞、辣子雞丁等不同菜品，佐料、做法各有不同，可少了雞肉，再厲害的廚師也無計(jì)可施。

　　對(duì)半導(dǎo)體及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)來說，晶圓是產(chǎn)品與技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。不過晶圓生產(chǎn)可比“切雞肉”門檻高多了，營(yíng)造無塵環(huán)境是個(gè)基礎(chǔ)條件，否則會(huì)影響晶圓的良品率，電子組件和電路也會(huì)帶有缺陷。

　　一般情況下，無塵室的氣壓會(huì)比外界高，從而保證空氣中的污染物不會(huì)被“吹”進(jìn)無塵室內(nèi)。生產(chǎn)所需的純水、特殊氣體等，會(huì)通過相應(yīng)的管路輸送到設(shè)備上，最大限度避免雜質(zhì)沾染。

　　具備無塵條件后，可以聊晶圓制造了。通常說的晶圓又稱硅晶圓，顧名思義，其原料是硅。不過硅在自然界中多以二氧化硅和硅酸鹽的形態(tài)存在，說白了就是常見的巖石、砂礫。

　　生產(chǎn)晶圓的原料看上去司空見慣，可到了工廠里要經(jīng)過提煉和提純等步驟，才能成為真正的原料。就像從農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)或超市里買的鮮肉，到家都要水洗、除去筋膜一樣，講究的朋友還會(huì)給肉排酸，為的都是讓原料更干凈。重點(diǎn)是，全球能制造電子級(jí)硅的企業(yè)不到100家，其中95%的市場(chǎng)被晶圓廠壟斷了，這可以說一個(gè)門檻。

　　繼提煉和提純步驟后，高純度多晶硅會(huì)再次進(jìn)行加熱，融化后會(huì)順著籽晶生長(zhǎng)出單晶硅，工業(yè)上將這一步稱為直拉法。產(chǎn)出的單晶硅棒還要對(duì)最外層進(jìn)行研磨，這樣才能保證切割出的晶圓直徑一致。至此晶圓“樣品”誕生了，接下來要加入砷、磷、硼等元素改變它的導(dǎo)電能力和特性了。別激動(dòng)，這剛到加蔥、姜、料酒腌制，離起鍋燒油還有距離。

　　過程跟膠片時(shí)代在暗房里洗照片差不多，這個(gè)技術(shù)本身就不是誰都會(huì)的，況且晶圓生產(chǎn)還要用到光刻機(jī)。光刻機(jī)的性能，會(huì)影響到單位面積下晶圓的晶體管密度，并決定了一家企業(yè)能不能生產(chǎn)出高端芯片。

　　最終乍看是個(gè)鏡面，實(shí)際上是大量芯片集合體的晶圓。通過檢驗(yàn)、測(cè)試，再根據(jù)集成電路的不同用途進(jìn)行切割、封裝，才形成了不同的電子元件。目前，能生產(chǎn)12英寸（300mm）晶圓的廠家，主要用荷蘭ASML的光刻機(jī)，光刻機(jī)有限的產(chǎn)能和高昂的價(jià)格本身就是門檻，更別說某些國(guó)家用光刻機(jī)“卡”別人脖子了。反過來說，晶圓工廠需要資本、技術(shù)、人員等方面的大手筆投入，“有錢人”造出來的稀罕物不搶手才怪呢。

■蜜汁操作真扎心 晶圓廠不愛跟車企玩

　　在半導(dǎo)體行業(yè)，供不應(yīng)求是常態(tài)，而主流晶圓廠會(huì)生產(chǎn)直徑200mm和300mm兩種規(guī)格的晶圓。按照行業(yè)慣例，它們分別稱為8英寸晶圓和12英寸晶圓。不過在產(chǎn)能安排上并非五五開，12英寸晶圓是主流，占全球晶圓總產(chǎn)能的80%。

　　對(duì)晶圓廠來說，芯片是最終產(chǎn)物，從晶圓上切芯片，與把蛋糕分成小塊差不多，浪費(fèi)的部分越少意味著利潤(rùn)越高。生產(chǎn)同一工藝的芯片，12英寸晶圓的產(chǎn)量比8英寸晶圓的多出2.385倍。借用IHS Markit的高級(jí)分析師Phil Amsrud話說，“從12英寸晶圓中獲得的收益比從8英寸晶圓中獲得的收益高出約50%”。