一、半导体是电子产品的核心,信息产业的基石

从晶体管诞生，再到集成电路

计算机的基础是1和0，有了1和0，就像数学有了10个数字，语言有了26个字母，人类基因有了AGCT，通过编码和逻辑运算等便可以表示世间万物。1946年的第一台计算机是通过真空管实现了1和0，共使用了18800个真空管，大约是一间半的教室大，六只大象重。

通过在半导体材料里掺入不同元素，1947年在美国贝尔实验室制造出全球第一个晶体管。晶体管同样可以实现真空管的功能，且体积比电子管缩小了许多，用电子管做的有几间屋子大的计算机，用晶体管已缩小为几个机柜了。

把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构，这便是集成电路，也叫做芯片和IC。集成电路中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

集成电路发明者为杰克·基尔比（基于锗（Ge）的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于硅（Si）的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

1965年，戈登·摩尔（GordonMoore）预测未来一个芯片上的晶体管数量大约每18个月翻一倍(至今依然基本适用)，这便是著名的摩尔定律诞生。1968年7月，罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔从仙童（Fairchild）半导体公司辞职，创立了一个新的企业，即英特尔公司，英文名Intel为“集成电子设备（integratedelectronics）”的缩写。

电子产品的核心，信息产业的基石

以智能手机为例，诸如骁龙、麒麟、苹果A系列CPU为微元件，手机基带芯片和射频芯片是逻辑IC；通常所说的2G或者4G运行内存RAM为DRAM，16G或者64G存储空间为NANDflash；音视频多媒体芯片为模拟IC。以上这些统统是属于半导体的范畴。

半导体位于电子行业的中游，上游是电子材料和设备。半导体和被动元件以及模组器件通过集成电路板连接，构成了智能手机、PC等电子产品的核心部件，承担信息的载体和传输功能，成为信息化社会的基石。

半导体主要分为集成电路和半导体分立器件。半导体分立器件包括半导体二极管、三极管等分立器件以及光电子器件和传感器等。

集成电路可分为数字电路、模拟电路。一切的感知：图像，声音，触感，温度，湿度等等都可以归到模拟世界当中。很自然的，工作内容与之相关的芯片被称作模拟芯片。除此之外，一些我们无法感知，但客观存在的模拟信号处理芯片，比如微波，电信号处理芯片等等，也被归类到模拟范畴之中。比较经典的模拟电路有射频芯片、指纹识别芯片以及电源管理芯片等。数字芯片包含微元件（CPU、GPU、MCU、DSP等），存储器（DRAM、NANDFlash、NORFlash）和逻辑IC（手机基带、以太网芯片等）。

二、二、集成电路工序多、、种类多、、换代快、
投资大

简单的讲，电子制造产业包括：原材料砂子-硅片制造-晶圆制造-封装测试-基板互联-仪器设备组装。集成电路产业链主要为设计、制造、封测以及上游的材料和设备。

集成电路产业主要有以下特征：制造工序多、产品种类多、技术换代快、投资大风险高。

生产工序多：核心产业链流程可以简单描述为：IC设计公司根据下游户（系统厂商）的需求设计芯片，然后交给晶圆代工厂进行制造，这些IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上。完成后的晶圆再送往下游的IC封测厂，由封装测试厂进行封装测试，最后将性能良好的IC产品出售给系统厂商。

具体来说，可以细分为以下环节：

>IC设计：根据客户要求设计芯片

IC设计可分成几个步骤，依序为：规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作。规格制定：品牌厂或白牌厂的工程师和IC设计工程师接触，提出要求；逻辑设计：IC设计工程师完成逻辑设计图；电路布局：将逻辑设计图转化成电路图；布局后模拟：经由软件测试，看是否符合规格制定要求；光罩制作：将电路制作成一片片的光罩，完成后的光罩即送往IC制造公司。

>IC制造：将光罩上的电路图转移到晶圆上

IC制造的流程较为复杂，过程与传统相片的制造过程有一定相似主要步骤包括：薄膜→光刻→显影→蚀刻→光阻去除。薄膜制备：在晶圆片表面上生长数层材质不同，厚度不同的薄膜；光刻：将掩膜板上的图形复制到硅片上。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%；

>IC封测：封装和测试

封装的流程大致如下：切割→黏贴→切割焊接→模封。切割：将IC制造公司生产的晶圆切割成长方形的IC；黏贴：把IC黏贴到PCB上；焊接：将IC的接脚焊接到PCB上，使其与PCB相容；模封：将接脚模封起来；

产品种类多。从技术复杂度和应用广度来看，集成电路主要可以分为高端通用和专用集成电路两大类。高端通用集成电路的技术复杂度高、标准统一、通用性强，具有量大面广的特征。它主要包括处理器、存储器，以及FPGA(现场可编程门阵列)、AD/DA(模数/数模转换)等。专用集成电路是针对特定系统需求设计的集成电路，通用性不强。每种专用集成电路都属于一类细分市场，例如，通信设备需要高频大容量数据交换芯片等专用芯片；汽车电子需要辅助驾驶系统芯片、视觉传感和图像处理芯片，以及未来的无人驾驶芯片等。

技术更新换代快。根据摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，从而要求集成电路尺寸不断变小。

芯片的制程就是用来表征集成电路尺寸的大小的一个参数，随着摩尔定律发展，制程从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90纳米、65纳米、45纳米、32纳米、28纳米、22纳米、14纳米，一直发展到现在的10纳米、7纳米、5纳米。目前，28nm是传统制程和先进制程的分界点。

以台积电为例，晶圆制造的制程每隔几年便会更新换代一次。近几年来换代周期缩短，台积电2017年10nm已经量产，7nm将于今年量产。苹果iPhoneX用的便是台积电10nm工艺。除了晶圆制造技术更新换代外，其下游的封测技术也不断随之发展。

除了制程，建设晶圆制造产线还需要事先确定一个参数，即所需用的硅片尺寸。硅片根据其直径分为6寸（150mm）、8寸（200mm）、12寸（300mm）等类型，目前高端市场12寸为主流，中低端市场则一般采用8寸。晶圆制造产线的制程和硅片尺寸这两个参数一旦确定下来一般无法更改，因为如果要改建，则投资规模相当于新建一条产线。

投资大风险高。根据《集成电路设计业的发展思路和政策建议》，通常情况下，一款28nm芯片设计的研发投入约1亿元～2亿元，14nm芯片约2亿元～3亿元，研发周期约1～2年。对比来看，集成电路设计门槛显著高于互联网产品研发门槛。互联网创业企业的A轮融资金额多在几百万元量级，集成电路的设计成本要达到亿元量级。但是，相比集成电路制造，设计的进入门槛又很低，一条28nm工艺集成电路生产线的投资额约50亿美元，20nm工艺生产线高达100亿美元。

集成电路设计存在技术和市场两方面的不确定性。一是流片失败的技术风险，即芯片样品无法通过测试或达不到预期性能。对于产品线尚不丰富的初创设计企业，一颗芯片流片失败就可能导致企业破产。二是市场风险，芯片虽然生产出来，但没有猜对市场需求，销量达不到盈亏平衡点。对于独立的集成电路设计企业而言，市场风险比技术风险更大。对于依托整机系统企业的集成电路设计企业而言，芯片设计的需求相对明确，市场风险相对较小。