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截至2019年，全球半導體行業(yè)的年度銷售收入已增長至5000億美元。預計在不久的將來它將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長，這主要是受益于5G通信、人工智能（AI）、自動駕駛汽車、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等行業(yè)的發(fā)展。目前，美國、中國臺灣、韓國和歐盟的公司主導著全球的半導體產(chǎn)業(yè)。 全球半導體行業(yè)市場銷售額統(tǒng)計（十億美元）  資料來源：維基百科、德勤 圖表制作：新材料在線? 半導體行業(yè)各地銷售額及預測(十億美元)  資料來源：pwc 圖表制作：新材料在線? 半導體行業(yè)的需求通常由顛覆性的新技術(shù)推動。現(xiàn)在，人工智能將有可能成為推動半導體行業(yè)又一個長達十年的增長周期的催化劑。預計到2022年，與人工智能相關(guān)的半導體市場將從目前的60億美元增長到超過300億美元，復合年增長率（CAGR）將近50％。 基于此，為了讓讀者更清晰的了解半導體產(chǎn)業(yè)鏈，下面將從5個方面為大家詳細分析。  01 半導體材料 半導體材料是導電能力介于導體和絕緣體之間的一類固體材料。 半導體材料以原料分類表  資料來源：維基百科、德勤 圖表制作：新材料在線? 半導體材料主要應用于晶圓制造與芯片封裝環(huán)節(jié)。由于半導體制造與封測技術(shù)的復雜性，從晶圓裸片到芯片成品，中間需要經(jīng)過氧化、濺鍍、光刻、刻蝕、離子注入、以及封裝等上百道特殊的工藝步驟，半導體技術(shù)的不斷進步也帶動了上游專用材料與設(shè)備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。 半導體制造材料和封裝材料分類表  資料來源：方正證券 圖表制作：新材料在線? 總體來看，根據(jù)我國半導體材料細分產(chǎn)品競爭力，目前我們把中國半導體材料產(chǎn)業(yè)分為三大梯隊。 第一梯隊：靶材、封裝基板、CMP拋光材料、濕電子化學品、引線框等部分封裝材料。 第二梯隊：電子氣體、硅片、化合物半導體、掩模版。 第三梯隊：光刻膠。 盡管市場和前景都十分具有吸引力，但短期內(nèi)國內(nèi)半導體材料企業(yè)在技術(shù)實力上仍需提高。 半導體部分材料市場占比  資料來源：CSIA、方正證券 圖表制作：新材料在線? 附部分半導體材料企業(yè)名錄    ...... 2 半導體設(shè)備 半導體集成電路制造過程及其復雜，需要用到的設(shè)備包括硅片制造設(shè)備、晶圓制造設(shè)備、封裝設(shè)備和輔助設(shè)備等。半導體設(shè)備核心裝備集中于日本、荷蘭、美國、韓國四個地區(qū)。 Gartner的數(shù)據(jù)顯示，列入統(tǒng)計的、規(guī)模以上全球晶圓制造設(shè)備商共計58家，其中日本企業(yè)最多，達到21 家，占36%；其次是歐洲的13家、北美10家、韓國7家，中國大陸4家（上海盛美、上海中微、 Mattson（亦莊國投收購）和北方華創(chuàng)，僅占不到 7%）。荷蘭ASML幾乎壟斷了高端領(lǐng)域的光刻機，市場份額高達80%。 半導體設(shè)備建設(shè)示意圖  圖表制作：新材料在線? 在半導體設(shè)備中，晶圓加工設(shè)備占主要地位，占比過半。此外光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備和薄膜設(shè)備占比也處于主要地位。 半導體生產(chǎn)設(shè)備市場份額占比  資料來源：千數(shù)網(wǎng)、 圖表制作：新材料在線? 附部分半導體設(shè)備企業(yè)名錄 ...... 03 設(shè)計及制造 對于一個半導體器件而言，材料晶格的缺陷（晶體缺陷）通常是影響元件性能的主因。目前用來成長高純度單晶半導體材料最常見的方法稱為柴可拉斯基法（鋼鐵場常見工法）。這種工藝將一個單晶的晶種（seed）放入溶解的同材質(zhì)液體中，再以旋轉(zhuǎn)的方式緩緩向上拉起。在晶種被拉起時，溶質(zhì)將會沿著固體和液體的接口固化，而旋轉(zhuǎn)則可讓溶質(zhì)的溫度均勻。 硅是如今最常用的半導體材料，從一開始的晶圓加工，到芯片封裝測試，直到出貨，通常需要6到8周，并且是在晶圓廠內(nèi)完成。 半導體材料工藝流程 圖表制作：新材料在線?
...... 04 半導體元器件 半導體元器件就是利用硅晶體、PN結(jié)、半導體金屬氧化物等材料做的元器件，是利用半導體材料的特殊電特性來完成特定功能的電子器件。 半導體的導電性介于良導電體與絕緣體之間，這些半導體材料通常是硅、鍺或砷化鎵，并經(jīng)過各式特定的滲雜，產(chǎn)生P型或N型半導體，作成整流器、振蕩器、發(fā)光器、放大器、測光器等元件或設(shè)備。常見的半導體元件有二極管、晶體管等。 附部分半導體元器件名錄 ...... 05 封裝與測試 半導體封裝是指將通過測試的晶圓按照產(chǎn)品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。 封裝過程為： 來自晶圓前道工藝的晶圓通過劃片工藝后被切割為小的晶片（Die），然后將切割好的晶片用膠水貼裝到相應的基板（引線框架）架的小島上，再利用超細的金屬（金錫銅鋁）導線或者導電性樹脂將晶片的接合焊盤（Bond Pad）連接到基板的相應引腳（Lead）,并構(gòu)成所要求的電路。 然后再對獨立的晶片用塑料外殼加以封裝保護，塑封之后還要進行一系列操作，封裝完成后進行成品測試，通常經(jīng)過入檢（Incoming）、測試（Test）和包裝（Packing）等工序。 最后入庫出貨。 封裝研究在全球范圍的發(fā)展是如此迅猛，而它所面臨的挑戰(zhàn)和機遇也是自電子產(chǎn)品問世以來所從未遇到過的。封裝所涉及的問題之多之廣，也是其它許多領(lǐng)域中少見的，它是從材料到工藝、從無機到聚合物、從大型生產(chǎn)設(shè)備到計算力學等一門綜合性非常強的新型高科技學科。 半導體封裝和測試主要步驟列表 資料來源：維基百科 圖表制作：新材料在線? 附部分測試與封裝企業(yè)名錄 |
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