芯片制造的ip是什么意思-几张图看懂半导体行业

来源：内容整理自半导体行业观察者（ID：icbank）semiwiki，谢谢。

去年有关半导体行业的文章有很多：芯片短缺、CHIPS 法案、我们对台湾和台积电、中国的依赖等等。

尽管人们对芯片和半导体的讨论如此之多，但很少有人了解该行业的结构。 我发现理解复杂事物的最好方法是逐步将它们绘制成图表。 这里有一个关于该行业如何运作的快速图解教程。

半导体生态系统

我们看到的社会现象是一切都在经历数字化转型。 半导体（处理数字信息的芯片）几乎无处不在：计算机、汽车、家用电器、医疗设备等。 半导体公司今年将销售价值 6000 亿美元的芯片。

如下图所示，这个行业看起来很简单。 半导体生态系统中的公司制造芯片（左侧三角形）并将其出售给公司和政府机构（右侧）。 然后，这些公司和政府机构将芯片设计成系统和设备（例如 iPhone、PC、飞机、云计算等）芯片制造的ip是什么意思，并将其出售给消费者、企业和政府。 包含芯片的产品的收入价值数十亿美元。

然而，鉴于其规模，该行业对大多数人来说仍然是个谜。 如果你认真思考半导体行业，你可能会想象到工厂洁净室（芯片工厂）里穿着兔子服的工人拿着 12 英寸晶圆。 然而，这是一家一次操纵一个原子的材料的企业，其工厂的建设成本高达数十亿美元。 （顺便说一句，该芯片上有两万亿个晶体管。）

如果你能够观察代表半导体行业的简单三角形的内部，而不是一家制造芯片的公司，你会发现这是一个拥有数百家公司的行业，所有公司都相互依赖。 总的来说，它是巨大的，所以让我们一次一小部分地描述这个生态系统。 （警告 – 这是一个非常复杂的行业的简化视图。）

半导体行业细分

半导体行业有七种不同类型的公司。 每个不同的行业部门都将其资源沿着价值链向上输送到下一个部门，直到最终的芯片工厂（“Fab”）拥有制造芯片所需的所有设计、设备和材料。 从下到上看，这些半导体行业细分领域是：

芯片知识产权 (IP) 核

电子设计自动化 (EDA) 工具

专业材料

晶圆厂设备 (WFE)

“无晶圆厂”芯片公司

集成器件制造商 (IDM)

芯片代工

以下部分提供了有关这七个半导体行业领域的更多详细信息。

芯片知识产权 (IP) 核

电子设计自动化 (EDA) 工具

如今，随着逻辑芯片变得越来越复杂表情包设计，所有电子设计自动化公司都开始插入人工智能辅助工具来自动化并加速流程

特种材料和化学品

到目前为止，我们的芯片还处于软件阶段。 但为了将其变成有形的东西，我们必须在称为“晶圆厂”的芯片工厂中实际生产它。 制造芯片的工厂需要购买专门的材料和化学品：

晶圆制造设备 (WFE) 制造芯片

“无晶圆厂”芯片公司

集成器件制造商 (IDM)

他们有自己的“工厂”芯片制造的ip是什么意思，但也可能使用代工厂

目前流片新型领先芯片（3nm）的平均成本为 5 亿美元

芯片代工

他们使用这种设备设计了独特的工艺来制造芯片

但他们不设计芯片

台湾台积电逻辑领先，三星排名第二

其他晶圆厂专门生产模拟、电源、射频、显示器、安全军事等芯片。

建设新一代芯片（3nm）制造工厂耗资200亿美元

很棒的

就像作者使用文字处理器来写书一样，工程师使用电子设计自动化工具来设计芯片

作者与专门从事其类型的出版商签订合同，然后将文本发送到打印机。工程师选择适合其芯片类型（存储器、逻辑、射频、模拟）的晶圆厂

印刷厂购买纸张和墨水。工厂购买原材料； 硅、化学品、气体

印刷厂购买印刷机械、印刷机、粘合剂和修边机。晶圆厂购买晶圆厂设备、蚀刻机、沉积、光刻、测试仪、包装

书籍的印刷工艺采用胶印、照相、脱模、晒图、制版、装订、印后加工。 芯片是通过复杂的工艺制造的，使用蚀刻、沉积和光刻来操纵原子。 将其视为原子级胶印。然后切割晶圆并封装芯片

同一本书的工厂生产了数百万册。同一芯片的工厂生产了数百万册。

虽然这听起来很简单，但事实并非如此。 芯片可能是有史以来制造的最复杂的产品。 下图是制造芯片所需的 1,000 多个步骤的简化版本。

晶圆厂问题

保持领先需要花费数十亿美元，这意味着大多数公司已经退出。 2001年，有17家公司生产了最先进的芯片。 如今只有两家——韩国的三星和台湾的台积电。

下一步是什么——技术

制造密度更大、速度更快、功耗更低的芯片变得越来越困难，那么接下来会发生什么呢？

下一步是什么 – 商业

英特尔等集成设备制造商 (IDM) 的商业模式正在迅速变化。 过去，垂直整合拥有巨大的竞争优势，即拥有自己的设计工具和工厂。 今天吉祥物，这是一个缺点。

下一步是什么——地缘政治

控制 21 世纪的先进芯片制造很可能就像控制 20 世纪的石油供应一样。 控制这个制造业的国家就可以扼杀其他国家的军事和经济实力。

这个曾经只对技术人员感兴趣的行业现在已成为大国竞争的最大领域之一。