晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。国内晶圆生产线以 8英寸和 12 英寸为主。 晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工1 片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小，加工及测量设备越来越先进，使得晶圆加工出现了新的数据特点。同时，特征尺寸的减小，使得晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大，而随着洁净的提高，颗粒数也出现了新的数据特点。

晶片是用来干嘛的?为什么日常生活中会用到晶片呢?晶片这么重要吗?晶圆又是什么呢?在过去，需要将电晶体、二极体、电阻、电容等电子元件焊接成电路，并将这个能执行简单逻辑运算的电路装置在电子产品上，才能够让电子产品顺利运作，然而手工焊接不仅成本高且耗时，效果也不理想。后来德州仪器的工程师–杰克·基尔比，便想到如果能够事先设计好电路图，然后照电路图将所有电子元件整合在矽晶元上，便能解决手工焊接的难题，而这就是全世界第一个“集成电路”也就是我们常听到的IC(IntegratedCircuit)的由来。

集成电路发明后，技术也开始高速发展，一个晶片从原本仅能塞不到五个电晶体，到后来可以塞下数亿个电晶体。而电晶体缩得越小，除了更低的能耗、延迟以及更高的效能外，也让随之缩小，电子产品也能越来越小。如今这些优点正反应在电子产品上，让生活越来越方便。

晶圆代工是什么?

晶圆代工(Foundry)是半导体产业的一种商业模式，指接受其他无厂半导体公司(Fabless)委托、专门从事晶圆成品的加工而制造集成电路，并不自行从事产品设计与后端销售。

据中国台湾媒体报道，受半导体市场持续下行影响，近期晶圆代工成熟制程再掀降价潮。有设计业者透露，明年首季晶圆代工成熟制程价格降幅最高超10%，是此轮晶圆代工报价修正以来的最大幅度，不仅愿意降价的厂商增加，更一改先前仅特殊节点价格松动态势，有朝全面性降价发展的状况。

新的结构旨在让英特尔的芯片代工业务像其他第三方圆晶代工厂一样运作，在平等的基础上接受英特尔内部和外部芯片公司的订单。

目前全球芯片制造产业中，以8寸、12寸这两种规模为主，至于那些6寸、4寸晶圆，因为利用率太低，慢慢的在淘汰了。

其中12寸主要用于14nm及以下的先进芯片，而8寸则主要用于28nm及以上工艺的成熟芯片。

按照之前的预计，8寸晶圆慢慢的要给12寸晶圆让步，一是因为12寸的晶圆利用率更高，可以降低成本，另外一方面则是芯片向先进工艺慢慢前进，所以8寸晶圆会慢慢减少。

但让人没有想到的是，2020年底开始的缺芯大潮，是从成熟工艺开始的，于是各大晶圆企业们，不断的扩产8寸晶圆的产能，满足成熟工艺的需求。

按照国际半导体产业协会(SEMI)的数据，2020年初至2024年底全球将增加25条新的8吋晶圆生产线，用来满足模拟IC、电源管理IC、显示驱动IC、功率元件MOSFET、微控制器(MCU)与感测器等产品的需求。

而到2024年时，全球8吋晶圆厂月产能将达690万片规模，增加21%，创历史新高。

而在2022年，全球有5个8英寸及以下晶圆厂在建设，而8寸晶圆的产能在2022年会增长5%，2023年增长3%，2024年增长2%。

晶圆是制造芯片的基本材料，半导体集成电路最主要的原料是硅，因此对应的就是硅晶圆。硅在自然界中以硅酸盐或二氧化硅的形式广泛存在于岩石、砂砾中，硅晶圆的制造有三大步骤：硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。

硅的提纯是第一道工序，需将沙石原料放入一个温度超过两千摄氏度的并有碳源的电弧熔炉中，在高温下发生还原反应得到冶金级硅，然后将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢反应，生成液态的硅烷，然后通过蒸馏和化学还原工艺，得到了高纯度的多晶硅。

晶圆企业常用的是直拉法，如上图所示，高纯度的多晶硅放在石英坩埚中，并用外面围绕着的石墨加热器不断加热，温度维持在大约一千多摄氏度，炉中的空气通常是惰性气体，使多晶硅熔化，同时又不会产生不需要的化学反应。

为了形成单晶硅，还需要控制晶体的方向，坩埚带着多晶硅熔化物在旋转，把一颗籽晶浸入其中，并且由拉制棒带着籽晶作反方向旋转，同时慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。

熔化的多晶硅会粘在籽晶的底端，按籽晶晶格排列的方向不断地生长上去。用直拉法生长后，单晶棒将按适当的尺寸进行切割，然后进行研磨，再用化学机械抛光工艺使其至少一面光滑如镜，这时候晶圆片就制造完成了。

晶圆制造厂把这些多晶硅融解，再在融液里种入籽晶，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成。

晶圆加工属于晶圆制造领域，按照厂商类型可分为IDM和Foundry模式，IDM属于重资产模式，为IC设计—IC制造—IC封测一体化垂直整合，主要企业为三星等，Foundry模式厂商相较IDM仅具备IC制造和封测能力，剥离了设计业务。就作用而言，晶圆专业代工厂商降低了IC产业的进入门槛，激发了上游IC设计厂商的爆发，以及产品设计和应用的创新，继而加速了IC产品的开发应用周期，拓展了下游IC产品应用。

对单晶裸片进行初步加工得到晶圆，接下来将光罩上的电路图刻蚀到晶圆上，主要工序皆由晶圆代工厂完成。主要包括扩散、薄膜生长、光刻、刻蚀、离子注入、抛光等工序，对应设备主要有扩散炉、氧化炉、CVD/PVD设备、清洗设备、光刻机、刻蚀系统、离子注入机、抛光机等。作为半导体生产流程的直接生产，晶圆加工步骤众多，设备要求极高，虽然国内具备完整生产能力，受限于高端设备和技术封锁，高端产品仍未突破，其中光刻、离子注入和抛光(抛光垫)等工艺设备国内尚未突破。

半导体行业的生产模式分为IDM和Fabless +Foundry，IDM集IC设计、制造与封装测试为一体,属于重资产模式，对于企业的资金要求极高，Fabless +Foundry模式将晶圆制造生产部分委任给Foundry可降低Fabless设计的准入门槛，降低资金投入，有助于企业技术快速突破。

晶圆生产成本投资额中，晶圆设备通常占比总晶圆项目投资额8成左右，以国内最大的代工厂中芯国际为例，其12英寸SN1项目的总投资额中生产设备购置及安装费占比80.9%。从台积电单片晶圆成本来看，主要成本是折旧费用，占比近5成，除此之外专利费用也是较大成本占比。总体来看，晶圆生产中设备及技术专利等占据主要成本。

全球半导体行业持续高景气，中国已成为全球最大的半导体市场，A股相关的半导体上市公司2022年一季报以报喜为主，这个行业，国产替代才起步，适合今后N多年跟踪，因此，有必要着手研究研究和跟进了解，为今后投资搞清华来龙去脉。

今天做一下半导体材料--晶圆制造材料的笔记：

在半导体产业链中，半导体材料位于产业上游，是整个半导体行业的基础，通常可分为晶圆制造材料和封装材料。由于封装材料细分领域众多，且影响力相对有限，今天文章不作摘记。

晶圆制造材料，主要包括硅片、光刻胶及配套试剂、掩膜版、电子特气、湿电子化学品、溅射靶材、CMP研磨垫及研磨液等，其中以硅片市场占比最大。

硅，是最主要的元素半导体材料，包括单晶硅、多晶硅、硅片、硅外延片、非晶硅薄膜、微晶硅薄膜等，可直接或间接用于制备半导体器件。目前硅片主要尺寸为6英寸(150mm)及以下，8英寸(200mm)及12英寸(300mm)硅片，12英寸硅片性价比更优。

沪硅产业，主营8、12英寸半导体硅片生产，目前已实现28nm以上所有节点的产品认证以及64层3D NAND产品验证。最新动态是上海新昇拟15.5亿元设合资公司，投建300mm半导体硅片扩产项目。

立昂微，国内第二大半导体硅片供应商，6/8英寸硅片产线近年早已实现大规模出货，12英寸硅片于2021年底达到15万片/月的产能规模，产品最高可满足14nm工艺要求。

中环股份，目前8、12英寸硅片均已实现量产，产能达到70万片/月、15万片/月。

光刻胶，又称光致抗蚀剂，是一种对光敏感的混合液体。光刻胶可以通过光化学反应，经曝光、显影等光刻工序将所需微细图形从掩模版转移到待加工基片上。光刻胶的技术壁垒最高，目前国产化率很低，与国外技术差距很大。