这里讨论半导体产业从上游到下游到底在做些什么。先来看一下关联图：

半导体产业最上游是IC设计公司与硅晶圆制造公司，IC设计公司依客户的需求设计出电路图，硅晶圆制造公司则以多晶硅为原料制造出硅晶圆。中游的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封测厂实施测试与封装，即大功告成啰！ 我国 IC 设计与制造水平与国外差距较大， 赶超需要时间的积累。

半导体产业的最上游是硅晶圆制造。事实上，上游的硅晶圆产业又是由三个子产业形成的，依序为硅的初步纯化 → 多晶硅的制造 → 硅晶圆制造。

1、硅的初步纯化：

将石英砂(SiO2)转化成冶金级硅(硅纯度98%以上)。

2、多晶硅的制造：

将冶金级硅制成多晶硅。这里的多晶硅可分成两种：高纯度(99.999999999%，11N)与低纯度(99.99999%，7N)两种。高纯度是用来制做IC等精密电路IC，俗称半导体等级多晶硅；低纯度则是用来制做太阳能电池的，俗称太阳能等级多晶硅。

3、硅晶圆制造：

将多晶硅制成硅晶圆。硅晶圆又可分成单晶硅晶圆与多晶硅晶圆两种。一般来说，IC制造用的硅晶圆都是单晶硅晶圆，而太阳能电池制造用的硅晶圆则是单晶硅晶圆与多晶硅晶圆皆有。一般来说，单晶硅的效率会较多晶硅高，当然成本也较高。

在全球半导体材料产业链当中，我国一直扮演着追赶者的角色，而在硅晶圆，特别是大硅片（8英寸和12英寸）方面，由于起步较晚，技术底子薄，自给率非常低，主要依赖进口，这对于本土产业的发展显然是不利的，需要奋起直追。而纵观全球硅片市场，一直处于寡头垄断的状态，形成了日本信越化学、SUMCO（三菱住友株式会社）、中国台湾地区的环球晶圆、德国世创（Siltronic）和韩国LG五大供应商垄断的格局，占据着全球超过90%以上的硅片供应。其中，日本信越占27%，三菱住友占26%，环球晶圆占比约17%，德国Siltronic占比约15%，LG占9%。

IC设计的投入则是工程师们超强的脑力(和肝)，产出则是电路图，最后制成光罩送往IC制造公司！IC 设计处于价值链高端，毛利率高，但主要为欧美日韩企业垄断，国内只有华为海思的手机CPU设计有一席之地。

不过，要让理工科以外的人了解IC设计并不是件容易的事，简单来讲，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。

1、规格制定：

品牌厂或白牌厂(没有品牌的品牌厂)的工程师和IC设计工程师接触，并开出他们需要的IC的规格给IC设计工程师。

2、逻辑设计：

在设计软件的帮助下，工程师们终于完成了逻辑设计图了，所谓的「逻辑」设计图，就是指它是由简单的逻辑元件构成，而不是由半导体种类这篇提到的恶心的半导体电路元件所构成。什么是逻辑元件呢？像是AND Gate(故名思意，两个输入都是1的话，输出才是1，否则输出就是0，OR Gate(两个输入只要有一个输入是1，输出就是1)等。就是或与非三个逻辑关系)，

3、电路布局：

基本上，就是利用软件的帮助，把友善的逻辑设计图，转化成恶心的电路图。里面大部分都是我们在半导体种类是到的二极体和电晶体啰！

4、布局后模拟：

就是再经由软件测试看看，结果是不是和当初「规格制定」是一样的结果啰！

5、光罩制作：

电路完成后，再把电路制作成一片片的光罩就大功告成啰！完成后的光罩即送往IC制造公司。

虽然设计达到了一定的高度，但是芯片设计可能随时面临“工具危机”---设计软件，开发者可以随时取消对你的使用授权，我国自主化设计软件状况如何呢？很可惜，比操作系统还尴尬。

IC制造的流程较复杂，但其实IC制造就只做一件事而已：把光罩上的电路图转移到晶圆上，IC制造的步骤是这样子的：薄膜→光阻→显影→蚀刻→光阻去除，然后不断的循环数十次。

1、薄膜：

镀上金属(实际上不一定是金属)，在晶圆片表面上生长数层材质不同，厚度不同的薄膜；可以使晶体表面的化学性质以及电学性质不活泼的层间绝缘，在集成电路的表面上形成的作为表面覆盖膜的绝缘膜;从而达到稳定器件特性的目的;实现有源器件的功能。

2、光阻：

在晶圆上涂上一层光阻(感光层)，目前国产半导体光刻胶技术与国外先进技术差距非常大。由于极高的行业壁垒，全球光刻胶行业呈现寡头垄断格局，长年被日本、欧美专业公司垄断。目前前五大厂商占据了全球光刻胶市场87%的份额，行业集中度较高。其中，日本JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率加和达到72%。

3、光刻：

用强光把芯片设计图印在晶圆上。这样的话，除了「电路」该出现的部分，其余光阻的部分是不是都照到光了？“光刻”是指在涂满光刻胶的晶圆（或者叫硅片）上盖上事先做好的光刻板，然后用紫外线隔着光刻板对晶圆进行一定时间的照射。原理就是利用紫外线使部分光刻胶变质，易于腐蚀。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%；

目前全球最先进5NM光刻机已量产，而我国刚实现量产的光刻机为90nm，能够生产的集成电路为14nm，距国际先进水平是5nm还有很长的路要走！！！目前正在进行65纳米整机考核。65纳米到32纳米的具体技术分析：光刻机技术在90纳米是一个技术台阶，迈过90纳米那么很容易做到45纳米，也就是你可以做65纳米的光刻机，那么对65纳米的进行升级可以做到45纳米。45纳米又是一个技术台阶。迈过45纳米的那么就可以升级到22纳米比较容易。22纳米也是一个台阶。迈过22纳米的，升级到14纳米不难，但10纳米又是一个技术台阶。

4、蚀刻：

把没有光阻覆盖的薄膜冲蚀，“刻蚀”是光刻后，用腐蚀液将变质的那部分光刻胶腐蚀掉（正胶），晶圆表面就显出半导体器件及其连接的图形。然后用另一种腐蚀液对晶圆腐蚀，形成半导体器件及其电路。我国的7nm蚀刻机已实现量产，5nm的蚀刻机也通过了台积电的验收，发展水平比光刻机好得多。

5、光阻去除：

把上面的光阻去除，留下的薄膜部分就是电路图了！

在这个过程中，用到光刻和蚀刻，刻蚀相对光刻要容易。光刻机把图案印上去，然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案（或者没有图案）的部分，留下剩余的部分。很简单吧！当然，实际的过程没那么简单。实际的情形是光罩是由好几十层构成的，而每层需要的材质也不一样。也就是说，薄膜那一层需用不同的材质。譬如说，SiO2。

芯片封测环节： 半导体制造的最后环节。属于劳动密集型，技术含量最低，封测相对而言壁垒较低，国内发展较快。 在长电科技收购完星科金朋之后，其全球排名已上升至第三位。

这一片片的晶圆完成品就被送往IC封测厂，实行IC的封装与测试。

封装：

封装的流程大致如下：切割→黏贴→焊接→模封。CPU很大一个，但仔细看，中间那个金属部分才是CPU裸晶(又称晶粒，即未封装前的IC)的真正大小喔！其余的部分就是所谓的印刷电路板-PCB啰！

切割：

第一步就是把IC制造公司送来的一片片晶圆切割成一颗颗长方形的IC啰！

黏贴：

把IC黏贴到PCB上

焊接：

故名思义，把IC的小接脚焊接到PCB上，这样才和大PCB(如主机板)相容喔！

模封：

故名思义，就是把接脚模封起来。最近很hot的题材-BT树脂，就是用在这里喔！

有感觉吗？来看个图就较清楚了：如下图，中间的是晶粒，往外接到PCB（印刷电路板）上。

总的来说，我国半导体产业中，IC设计和封测勉强有一席之地，而设计软件、硅晶圆和IC制造则落后太多，需奋起直追！！！！！！！！