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本站之前梳理了芯片如何从沙子变成现实世界中能控制万物互联的关键的元器件。先导阅读：零基础学习芯片制造。

之后又分析了目前全球经历“缺芯潮”的六大原因，从产业周期、疫情蔓延、供应链后端产业结构调整等多方面入手，从不同侧面理解为何芯片缺货，交付周期加长，甚至成本价格上升。先导阅读：如何理解“缺芯潮”？谁买不到芯片？



一、集成电路制造流程：设计、制造、封测

在《如何理解“缺芯潮”？谁买不到芯片》一文中，已经梳理半导体产品的官方分类：分立器件、光电子器件、传感器，以及集成电路（IC）。通常人们所指的芯片，即集成电路，那么，集成电路的制造流程分那几步呢？

集成电路（IC）制造过程在业界分为三个部分，即IC设计、IC制造、IC封测。



依据企业在上述三个过程中的介入程度，可以将半导体行业的企业分为三大类：Fabless, Foundry, IDM (Integrated Device Manufacture)。

• Fabless，涵盖IC设计，无工厂芯片供应商，只负责芯片设计和销售，不生产制造。例如，华为、苹果、高通；
• Foundry，涵盖IC设计和制造，也称“代工”，只负责制造、封装或测试其中一个环节，不负责设计，可以同时为多家设计公司提供服务。例如，UMC；
• IDM，涵盖IC设计、制造和封测，全称Integrated Device Manufacture，集成厂模式，集设计、制造、封装、测试多个产业链环节于一身。例如，三星、德州仪器。

二、行业战略地图概览

为了进一步了解企业在每个流程上的角色，本篇依据制造工艺流程，梳理了半导体产业地图，涵盖每个环节的中间产品及相应的企业。


本篇涉及的专有名词，整理如下。

• CMP：Chemical Mechanical Polishing，是集成电路生产制造过程中实现晶圆表面平坦化的核心技术， GMP工艺融合了机械抛光和化学抛光。点击获取详情;


• 光刻胶：利用光化学反应，经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上。光刻胶主要包括印制电路板（PCB）光刻胶专用化学品（光引发剂和树脂）、液晶显示器（LCD）光刻胶光引发剂、半导体光刻胶光引发剂和其他用途光刻胶四大类。点击获取详情;


• 光掩模版：光刻工艺所使用的图形母版，也称“光罩”，即Photo Mask。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形，并通过曝光将图形转印到产品基板上，是光刻工艺中最重要的耗材之一。通常，制程越短，光罩层数越多。点击获取详情;


• 湿电子化学品：指主体成分纯度大于99.99%，杂质和微粒浓度符合严格要求的化学试剂，主要由上游酸、碱、醇、酮等为原料，经过预处理、过滤、提纯等工艺生产得到的高纯度半导体化学品材料，按功能途径可大致分为清洗剂、研磨液、光刻胶配套试剂、蚀刻液、显影液、掺杂试剂、电镀液等。点击获取详情;


• 显影：显影方式有很多种，广泛使用的是喷洒方法，此外还有涂胶显影等。总而言之，就是通过某种方式，使得线路的形状，“粘”在衬底（substratte）上。点击获取详情;


• 干法蚀刻：简言之，铺上不同的薄膜，使用某种技术，将多余的薄膜移除，剩下设计图中的线路于衬底（substrate）上。该过程可通过干法蚀刻，或是湿法完成。由于需要处理的芯片的关键尺寸（笔者推断为制程）越来越小，业界逐渐倾向干法蚀刻，较大关键尺寸仍然用湿法，并且倾向于使用湿法蚀刻的清洗工艺。点击获取详情;


• PVD：Physical Vapor Deposition,，物理方法实现薄膜沉积，例如溅射、蒸发;


• CVD：Chemical Vapor Deposition，化学方法实现薄膜沉积，用于沉积氧化硅、氮化硅、多晶硅膜层，还可细分PECVD、LPCVD、ICPCVD。MOCVD：Metal-Organic Chemical Vapor Deposition 有机金属化学气相沉积。PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 等离子增强化学气相沉积;


• 引线缝合机：也称焊接机，属于传统封装，应用于基础芯片封装环节;


• 特种气体：应用于沉积、光刻、刻蚀、热处理、掺杂等晶圆制造的各个环节。主要的气体大类为氟碳类 (刻蚀、清洗为主)、单质类 (稀释，绝缘， 氧化)、掺杂类 (砷烷、磷烷等)、光刻类 (惰性气体混合气)、CVD类 (硅烷、锗烷等);

三、2021年车用芯片产能，只能支撑中国和美国的需求

首先需要了解8寸晶圆和12寸晶圆的应用领域，这也是目前用的最多的晶圆规格。相对12寸而言，8寸晶圆的应用领域较为平均，最多用于汽车芯片；与12寸晶圆的应用领域比较丰富，最多应用于智能手机芯片。


如图所示，8寸晶圆主要应用于汽车领域，比例33%，其次是工业测控，比例27%；12寸晶圆最多应用于智能手机，占比32%，其次是PC/平板等，比例20%。目前，全世界产能匮乏的是8寸晶圆的产量。麦肯锡数据表明，当前平均每辆传统汽车中的半导体成本约为350美元，其中有118美元是功率器件的成本；每辆纯电动汽车中的半导体成本约为704美元，其功率器件成本为387美元。（李晋，2021）

其次，本篇在《国际电子商情》上找到全球8寸晶圆产品预估，经过部分数据加工、填补缺失等操作，评估出单一芯片企业的每月总产能，并乘以应用于汽车芯片市场的比例系数33%，每辆车消耗芯片1700片为基本假设。另外，由公开资料（12寸晶圆可产出640块die）、晶圆尺寸、50%良率假设估算出8寸晶圆的有效芯片数量约为80块（搜狐-半导体行业观察，2015； 腾讯网-EDA365电子论坛，2021）。


最后，对于模型总梳理。第一，依据上述公式，估算出目前的产能，每年可供应新能源车343.85万辆。第二，公开资料显示，美国2019年上半年新能源车的销量111.75万台（腾讯网-车东西，2019）。第三，中国2020年全年新能源车销量117.7万辆（张祥、孙豪杰，2020）。基于上述资料，估算中国与美国2021年需求新能源汽车347.7万辆，换言之，目前芯片产能所能支持的新能源车的数量（即343.85万辆/年），于全世界而言是产能不足的，因为仅仅能覆盖中美两国。

本篇用于计算总产能的所有样本企业，如下图所示。


上述数据部分数据是估算的，现实依据请见参考文献[6]-[9]，具体估算方式请点击“下载全文/下载数据”：

第一篇下载为SpreadSheet，内容为8寸晶圆产能梳理，将各厂家在各地工厂产能合并，统计出整体8寸晶圆产能。其中，部分厂家数据未找到，本篇有科学的估计方法，详情请见工作底稿。文章提到的产能可以覆盖中美两国新能源车需求，采用的是截止到今年上半年的产量估计，换言之，读者（行业参与者、相关者）要充分估计行业在应对媒体报导时候的反应。不同行业应对媒体的敏感度不同，也会产生不同的作用。产品展示如下。



另一篇也是SpreadSheet，主要以2021年世界人工智能大会（WAIC），以及同期的消费电子品展览、工业品展览（新国际博览中心）为支点，选取部分中间工业产品，例如，机械臂、pin针生产商等企业名单，以供读者参阅及触达相应资源。本篇报导行业产能旨在完成以下目的，一是能深入理解整个电子元器件、设备和终端产品产业链上的关系，二是能够赋能行业，本站以提供咨询、筛选等方式，建立第一道质控关卡。




参考文献

[1] 李晋（2021），汽车芯片供需剖析+盘点24类车用零部件供应商（附表格），国际电子商务，2021.
[2] 搜狐-半导体行业观察（2015），一片晶圆可以切多少个芯片？（附计算器），搜狐，2015.
[3] 腾讯网-EDA365电子论坛（2021），一片晶圆究竟能生产多少个芯片？，腾讯网，2021.
[4] 腾讯网-车东西（2019），15张表看懂全球新能源车市场：中美欧差别竟如此之大！，腾讯网，2019.
[5] 张祥、孙豪杰（2020），新能源汽车产业2020年回顾与未来展望，CEEP-BIT，2020.
[6] 李晋（2021），晶圆供需深度剖析+盘点全球90余家8英寸晶圆厂产能(附表)，国际电子商情，2021.
[7] 搜狐-ittbank（2020），全球前十大晶圆代工厂营收排名出炉！，搜狐，2020.
[8] 网易-爱集微APP（2021），【芯观点】欧洲半导体产业：补不上的短板，走不出的困境，网易，2021.
[9] 国际电子商情-经济日报（2021），获中芯国际2.5万片/月产能力挺，兆易创新NOR Flash增产全球30%，国际电子商情，2021.