晶圆(Wafer)是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。也有称晶元或硅晶片的。
晶圆的主要原材料是硅,当年,美国“硅谷”的兴起也是从半导体产业起步,因此才有了“硅谷”的称号。
硅是一种常见的物质,我们日常到处可见的沙子,就富含二氧化硅。这些沙子,经过多次提纯,高温整形后,然后采用旋转拉伸的方式,变成一个圆柱体,单晶硅锭。单个的硅锭的重量约为100千克。
单晶硅锭就是晶圆的最初形态,经过横向切割,会产生许多圆柱形的硅片,经过抛光后,平整如镜,这就是晶圆。
单晶硅锭和晶圆
经常会看到有些以尺寸表示的晶圆厂,如12英寸晶圆厂,8英寸晶圆厂,那么这个12英寸指导是什么?12英寸指的是晶圆的直径,差不多相当于300mm,晶圆尺寸越大,制造难度越高,切割出来的芯片也会更多。随着芯片尺寸越来越小,一块晶圆上可以切割出数千个芯片。12英寸目前是市场的主流,将近七成的晶圆产能为12英寸,8英寸的产能逐渐减少。
芯片制作流程
接下来就是包括光刻,制作晶体管,晶圆切割,测试,封装等一系列复杂工序,最后得到芯片成品。
以上整个流程可见图示:
芯片制作流程
全球著名晶圆厂商
在半导体行业,不同的企业有不同的运营模式:有一些专门从事芯片的设计开发及销售,被称为Fabless,像高通,华为,博通,展讯等,它们没有自己的制造工厂,需要将芯片制造业务外包给专业的生产工厂,就是晶圆代工厂,被称为Foundry,像台积电,中芯国际等都是这类芯片代工厂。其中台积电是全球最大的芯片代工商。