晶圓為何能成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
11月2日凌晨,一則來自安世半導(dǎo)體(Nexperia)中國公司的公告函在科技圈引發(fā)關(guān)注。公告直指其荷蘭母公司單方面決定,停止向東莞的封裝測試工廠供應(yīng)“晶圓”。這一“左手?jǐn)喙┯沂帧钡钠嫣夭僮?,瞬間將一個高度專業(yè)的名詞——“晶圓”推到了聚光燈下。
在半導(dǎo)體這條產(chǎn)業(yè)中,“晶圓”究竟扮演著什么角色?它為何能成為整條產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?我們?nèi)粘Kf的“芯片”和它又是什么關(guān)系?
從沙子到“畫布”
如果說芯片是現(xiàn)代工業(yè)的“糧食”,那么晶圓就是培育糧食的“黑土地”。這片“黑土地”的“土壤”,其實(shí)來自于地球上最常見的物質(zhì)之一——沙子(主要成分:二氧化硅)。
點(diǎn)“沙”成“硅”
沙子里有硅,但是純度很低,而且是二氧化硅(SiO2)。我們不能隨便抓一把沙子就拿來提煉硅。通常,會選用含硅量比較高的石英砂礦石。
▲高純石英砂礦石
第一步,脫氧、提純。
將石英砂原料放入熔爐中,加熱到1400℃以上的高溫(硅的熔點(diǎn)為1410℃),與碳源發(fā)生化學(xué)反應(yīng),就可以生成高純度(98%以上)的冶金級工業(yè)硅(MG-Si)。
▲冶金級工業(yè)硅
隨后,通過氯化反應(yīng)和蒸餾工藝,進(jìn)一步提純,得到純度更高的硅。
硅這個材料,不僅可以用于半導(dǎo)體芯片制造,也可以用于光伏行業(yè)(太陽能發(fā)電)。
▲光伏板
在半導(dǎo)體芯片行業(yè),對硅的純度要求更加變態(tài),是99.9999999%到99.999999999%,也就是9~11個9。這種用于半導(dǎo)體制造的硅,學(xué)名電子級硅(EG-Si),平均每一百萬個硅原子中最多只允許有一個雜質(zhì)原子。