设想一下，如果没有了智能手机、电脑或互联网，世界会变成怎样？显而易见，缺失这些必需品的生活是无法想象的。然而，如果没有半导体作为推动众多科技发展的引擎，世界无疑便会陷入无法想象的境地。尽管半导体芯片在生活中很常见，但它们的起源、用途、意义等仍然鲜为人知。

时至今日，半导体世界仍有许多知识鲜为人知。作为现代科技的核心，芯片可谓是推动科技发展背后的隐藏力量，然而很少有人目睹这些先进设备是如何在工厂中被精心制造出来的。为了更深入地了解半导体产业和应用领域，本期半导体综述系列文章将深入探讨芯片生产工厂及属地，并探索其主要的应用领域。

01半导体是在哪里制造的？

正如本系列首篇文章所介绍的，不同公司运营的工厂负责处理半导体制造过程的不同方面。尽管这些工厂种类繁多，但以下是制造过程中每个阶段最常见的三种类型：

•晶圆制造厂：SK siltron、Sumco及信越化学工业株式会社(Shin-Etsu Chemical)等公司，负责生产作为半导体元件基板和基本材料的硅晶圆。晶圆生产的关键工序都在这些工厂运营的设施中完成，包括提纯原料硅、将提纯后的硅切割成薄晶圆，并进行抛光。在供应给半导体制造厂之前，这些晶圆还需要经历进一步的工序，如掺杂¹，以实现所需的特性和结构。

1掺杂：一种有意添加特定杂质以改变硅的电气性能的工艺。

•制造厂（Fab）：制造厂是具备专业性和高安全性设施的工厂，专注于集成电路²等半导体元件的制造。换句话说，制造厂主要负责半导体前端制造工序，因此，必须配备先进的设备，以进行氧化、光刻、蚀刻及沉积等关键工序。

2集成电路：将晶体管、电阻器和电容器等元件组装在同一半导体材料板上。

•组装和测试厂：这些工厂负责后端制造工序，主要包括封装及测试。封装旨在保护芯片免受损坏，并建立机械和电气连接；而测试则是确保产品的质量和可靠性。这些工厂通常由外包半导体组装和测试（OSAT）公司³运营，他们从客户处接收加工后的晶圆，并将其制造为成品半导体产品。

3外包半导体组装和测试(OSAT，Outsourced semiconductor assembly and test)：提供第三方半导体组装、测试与封装（ATP）服务的供应商。

不同工厂负责半导体制造过程中的不同环节

02各类半导体的设计和制造，分布在全球哪些地方？

全球半导体供应链覆盖各个地区，每个地区专门负责设计和制造流程的一个或多个阶段。因此，半导体芯片通常并非在同一个地点或国家完成制造，而是需要运往全球各地，以完成整个制造流程。

设计层面涉及产品规格和单个电路的物理布局，而美国在该层面，尤其是先进逻辑芯片方面，处于领先地位。与此同时，后期制造工序则主要由东亚国家主导。由于不同国家分别专攻特定类型芯片的生产，我们可以根据美国半导体行业协会（SIA）⁴的一份报告，来了解三种常见半导体类型生产地的分布情况。

4来源：此部分数据统计基于晶圆生产能力，来源于美国半导体协会于2024年5月发布的报告《半导体供应链中的新兴韧性（Emerging Resilience in the Semiconductor Supply Chain）》。该报告使用了美国商务部、国际半导体产业协会（SEMI）和波士顿咨询公司（BCG Analysis）的数据。

•存储器：韩国拥有包括SK海力士在内的领先的半导体存储器公司，在存储器领域产能方面处于领先地位。在DRAM生产能力方面，韩国也占据主导地位，并远超于最接近其的竞争对手。此外，韩国与日本同为NAND闪存⁵的生产大国，其中铠侠（Kioxia）等日本公司是该领域的重要参与者。

5NAND闪存：一种无需供电便可储存数据的非易失性存储芯片。

•逻辑芯片：中国台湾在全球逻辑半导体6生产领域拥有无可争议的主导地位，这主要归功于全球半导体制造巨头——台积电（TSMC）。在10纳米（nm）及以下逻辑芯片产能方面，中国台湾的市场份额高达69%；在10纳米至22纳米区间逻辑芯片产能方面，也同样处于行业前列。而在28纳米及以上的逻辑芯片生产领域，则是中国内地的市场份额更为突出。

6逻辑半导体：一种被视为电子设备“大脑”的半导体芯片，能够处理信息并进行计算，执行多种任务。

• 分立、模拟及其他芯片（DAO）：此类芯片适用于多元领域，因此，其生产遍布全球各地。尽管日本和中国生产的DAO芯片数量最为庞大，各自占据了25%的市场份额。但在全球范围内，欧洲国家和美国同样也对此类多元化应用的半导体器件生产作出了重要贡献。

03SK海力士在韩国哪些地方生产半导体存储器产品？

目前，SK海力士在韩国运营着四家半导体存储器生产工厂。为了满足对存储器产品日益增长的需求，公司计划在未来扩建更多工厂，以提高其在韩国国内的生产力。

现有工厂
SK海力士在利川总部运营着三家工厂：M10、M14和M16。其中，最新建成于2021年的M16工厂主要专注于生产DRAM产品。此外，在清州地区，公司运营着一家名为M15的工厂，旨在增强其在NAND闪存业务领域的实力。

未来工厂
龙仁半导体集群计划于2027年竣工，新工厂将帮助SK海力士提高面向AI的存储器产品产量。该项目集群占地415万平方米，相当于约580个足球场，将涵盖四个最先进的半导体制造厂和一个半导体合作综合体。此外，公司还计划在清州投资约5.3万亿韩元（合40亿美元）用于建设M15X工厂，以提高包括旗舰产品HBM⁷在内的下一代DRAM的生产力。

7高带宽存储器（HBM）：一种高价值、高性能产品，通过硅通孔（TSV）连接多个DRAM芯片，从而大幅提升数据处理速度。

SK海力士在韩国拥有DRAM和NAND闪存生产基地，并计划建设面向AI的存储器工厂

04半导体存储器应用领域有哪些？

从清晨被智能手机上的闹钟唤醒开始，半导体存储器就在人们的日常生活中扮演着重要角色。这些先进的存储解决方案是现代科技的基础，它们在日常生活中随处可见，如下列举一些示例：

家居
无论是浏览社交媒体、玩游戏还是进行任何手机操作，都离不开半导体存储器来储存数据并确保运行顺畅。家中的笔记本电脑和智能电视也需要内部存储空间来储存和检索数据，并学习使用模式。随着端侧AI（On-Device AI）存储芯片的技术进步，许多家用电器都具备了定制化功能，这些功能增强了安全性、加快了处理速度，同时降低了功耗。

汽车及公共交通
驾车上班途中，人们可以享受到由存储器驱动的高级驾驶辅助系统（ADAS）带来的便利，如车道偏离预警，以及先进的信息娱乐技术等。在信号灯前等待时，信号灯控制系统会利用存储器来管理交通流量，以确保交叉路口的安全。而选乘公共交通工具时，地铁和列车控制系统均需要存储器来维持精确的时间表，按时管理列车运行。同时，公交车跟踪和管理系统也需要依赖存储器来监控公交车及其到站时间。

医院
在进行年度体检时，人们会发现医院里的医疗成像设备，如磁共振成像（MRI）和计算机断层（CT）扫描仪等，均使用存储器来储存诊断所需的图像。记录心率和血压数据的患者监护系统，以及储存患者的病史、测试结果及保存医生开具诊断书的电子健康记录系统，也都依赖存储器。

教室
AI革命对教育领域也产生了深远影响，目前教师和学生均能够从一系列由半导体存储器支持的AI工具中受益。对于教师来说，AI应用可以助其在课程规划、评分等方面提升工作效率；而学生则可以使用这些工具进行研究、写作辅助，并获得其他个性化支持。

半导体存储器被广泛应用于全球多项关键技术中

封面图片来源：拍信网