正文卷 第178章【七大半导体材料】

    二楼书房。

    方鸿在文档里分别建立了半导体材料和半导体设备两大分类，而后再进一步进行细分，对应到要投的产业并做好资本开支的分配比例。

    半导体材料主要包括“晶圆制造材料”和“封装材料”两个大类别。

    其中晶圆制造材料又分为：硅片、掩膜版、光刻胶、抛光材料、特种气体、靶材等。

    各大材料的应用具体来看。

    硅晶环节主要是用到了硅片；清洗环节会用到高纯度的特种气体或者试剂；沉积环节会用到靶材；涂胶环节会用到光刻胶；曝光环节会用到掩膜版；显影刻蚀环节会用到高纯度试剂；薄膜生长环节会用到前驱体和靶材；抛光环节会用到抛光液和抛光垫。

    封装材料包括：封装基板、引线框架、键合丝、塑封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料和其它封装材料。

    其中贴片环节用到的是封装基板和引线框架；引线键合环节用到的键合丝；模塑环节用到的是硅微粉和塑封料；电镀环节用到了硅片、气体掩膜版等。

    可以说，每一个环节每一种材料都要对应一家企业，当然大公司也可能掌握多个环节、多种材料的研发与生产。

    方鸿建立好文档开始逐一编辑细化，把这些弄好了，到时候交给华煜，让他照着档桉规划的内容去执行。

    在众多半导体材料里面，其主要的才有七大类是最关键材料，分别为：硅片、特种气体、光掩模、湿电子试剂、抛光材料、光刻胶、溅射靶材。

    具体来看。

    硅片：

    硅材料其实广泛可取，平时的沙石里面的二氧化硅在经过纯化后可以制成98%纯度的硅，高纯度的硅则需要进一步提纯变成9个n或者11个n，也就是99.999999999%，小数点后面9个9或者11个9这种级别纯度的超纯材料。

    需要把这种超纯的多晶硅放在1400度的石英坩埚中融化，并在其中掺杂硼或者磷元素来改变其导电特性，再经过单晶生长制备成特定的单晶，然后经过切片等一系列的研磨抛光、外延、键合等流程工艺，那么半导体硅片材料就差不都做好了。

    ……

    特种气体：

    电子特气是集成电路平板显示器件、太阳电池、光纤光缆这些行业不可或缺的基础性的材料，根据电子特气所参与的工艺环节的不同还可以细分六大类：化学气相沉积、离子注入、光刻胶印刷、扩散、刻蚀、掺杂。

    ……

    光掩模：

    其主要是由透光的基板，有树脂或玻璃以及不透光的遮光膜，在光掩模的制造过程当中，它的直接材料成本占到了67%，而基板就占这个直接材料的90%，整个基板占到了其总成本的60%左右，其它的一些辅助材料占比小一些。

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    湿电子试剂：

    即高纯度的试剂，根据用途不同湿电子化学品可以分为超净高纯的试剂，及其以光刻胶配套试剂为代表的功能性化学品。

    湿电子化学品在各个流程中主要应用在清洗、光刻、刻蚀上，在光刻这道工序上主要应用在硅片前处理云胶、显影、剥离这些环节，在晶圆加工上主要是应用在高纯度的抛光清洗上，其中用到硫酸、双氧水、氨水、显影液等。

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    抛光材料：

    这是通过化学腐蚀或者机械研磨两种方式把晶圆表面进行平坦化工艺的总称。它的一个技术难点就是需要制成在0.35微米以下。

    诸如机械抛光在半导体的前道加工和后端制成上都有应用，如浅沟槽隔离、层间介质抛光、金属内介质抛光等。

    抛光系统的组成包括：抛光设备、抛光液、抛光垫等。其中像抛光垫是由一种疏松的多孔材料制成，一般如聚亚胺酯类，有一定的弹性能够吸收一定的抛光液，而抛光液是由磨料ph值调节剂、氧化剂、分散剂、表面活性剂混合而成。

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    光刻胶：

    这是由溶剂、树脂、光引发剂和单体与其它助剂构成，光刻胶在应用上可以理解成是在一些物体上喷漆使用的胶带一样的性质，只不过光刻胶是微米级乃至纳米级的工艺。

    光刻胶在制程工艺内部大规模集成电路制造的一个过程中，光刻和刻蚀技术是最重要的工艺，而且因为尺度小，在制作过程中有重复十多次的光刻、刻蚀、烘焙、涂胶等一系列工艺过程，通过这一系列的过程把电路印至到硅片上，就让光刻胶的应用变得非常重要了。

    随着半导体制程不断提升，从微米级到纳米级的演进，光刻胶的波长也从紫外宽谱延伸到了g线(436nm)、i线(365nm)、krf(248nm)、arf(193nm)和euv(13.5nm)的制程。

    相应的光刻胶成分也要发生变化，因为像曝光波长越短对光刻胶的技术水平要求就越高，其所适应的集成电路的制程就会越先进，不同光刻波长所应用的光刻胶成分也是不同的。

    ……

    溅射靶材：

    在溅射的过程当中，高速的离子束轰击目标材料，也就是轰击靶材，把金属离子剥离沉积在硅片上的过程，是沉积电子薄膜的原材料。

    ……

    方鸿编辑材料内容，一览这些半导体材料，这些都得投钱搞啊！

    这会儿国家大基金都还没有成立，要到2014年去了。

    但方鸿显然不可能浪费四年，半导体这个行业最典型的一大特征就是更新升级快，因为摩尔定律之下大约每隔18个月，下一代产品的性能会提升一本，成本会下降一半。

    所以国内为啥总是追不上？

    就是因为你好不容易追上了，结果发现是人家淘汰的技术了，这还不是最要命的，要命的是人家淘汰的技术你都还达不到，没有国家的扶持补贴，企业自己去搞，砸进去的钱根本收不回来，百分百的血本无归，自然没人会干。

    就如同貔貅一样，砸钱只进不出。

    方鸿决定要搞半导体，那是要对这个超级吞金兽做好长期金融输血支持的心理准备，五年乃至十年不赚钱都无所谓，没办法，这是补课代价必须要交付的学费。

    可一旦完成全产业链，前面投入所有的成本都会连本带利收回来，只需要看看十年后仅国内对于芯片进口规模需求就知道了。

    买芯片花的钱比全年进口石油的钱都要多。

    方鸿休息了片刻，马上又在文档里建立了一个子类——eda软件。

    eda是电子设计自动化的简称，它主要应用在芯片的设计和制造的领域中来，是以计算机为工具，采用硬件描述的语言表达方式来对数据库计算数学、图论、图形学以及拓扑逻辑优化理论进行科学有效的融合，辅助完成超大规模集成电路芯片的设计、制造、封装、测试等整个流程的计算机软件的一个统称。

    eda主要在设计和制造领域应用比较多，随着芯片的制程工艺越来越复杂，eda软件的应用也变得越来越重要，它能够极大程度的提高芯片的设计效率。

    其实eda软件本身的市场规模并不大，目前全球市场规模也三四十亿美元的样子，对比半导体产业规模零头都不算。

    但eda软件在半导体领域的重要性是真的到了没有它就玩不转的程度，原因就是如果想要设计一款芯片，假设不采用eda软件的结果就是导致成本大幅提升。

    比如，在当下想要设计一款消费级的处理芯片，采用当前最先进的eda软件来设计，成本大概在4000万美元左右，但是如果不采用eda软件，那成本将高达77亿美元。

    4000万美元对77亿美元！

    也就是说有了eda软件的加入，它的一个技术的迭代，足以让整个设计的效率提升接近200倍。

    由此可见，如果没有eda软件，任何新的芯片成本，尤其是消费级芯片，那是根本无法承受的。

    这就是eda软件的重要性和不可或缺性，它市场规模小，但没它就是玩不转，可见eda软件对整个芯片制造是起到了提纲挈领的作用。

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