半导体制造范文第1篇

丰田生产体系（TPS）已经应用于芯片制造业，电子行业可能会因此发生巨变。

半导体制造业的成本挑战

半导体行业正在经历一场巨大的变化。它将分化成贫富两极; 每家厂商想获得利润变得极其困难。从来没有那么多的聪明人在为那么少的利润如此拼命地工作。

步入一家耗资数十亿美元兴建的芯片制造厂，你很可能会有这样的想法: 这个行业即将迎来大灾难。首先跃入眼帘的是两个篮球场大小的车间，堆满了把光刻图案投射到圆片上的设备。还会在旁边看到一只高大的箱子（又叫储料箱），里面摆满了等待这些设备来处理的晶圆。这些晶圆片价值1千万到1亿美元――但它们都是闲置库存。

为什么？一家芯片制造厂的50亿美元投资分摊到五年生产期，每天的成本算下来超过300万美元。传统观点认为，为了获得这么多的收入，就得让所有设备一直处于运转状态; 哪怕这意味着生产的闲置晶圆堆积如山。另外，为了证明搞这么大的规模是值得的，半导体产品每月产量至少要达到5000块到10000块晶圆。

导致成本如此高昂的最主要因素是摩尔定律。需要巨额资金，才能支撑让摩尔定律保持发展的持续不断的投资与淘汰周期。这种快速循环可以解释为什么半导体公司的宝贵生产线会在短短五年后变成鸡肋。

虽然英特尔和三星等业界巨头们从事大规模生产，因而能让这些巨额投资为自己创造效益，但比较小的公司（甚至有些国家）再也玩不起这游戏了。行业的大规模重组正在迫使它们进行合并或者外包生产，旨在获得足够大的规模来参与竞争。

几乎每个月都会传出有公司达成联盟和剥离资产的新闻，这恰恰证实了这种趋势。2006年，德州仪器公司宣布，它将与多家芯片代工厂合作，共同开发基于线宽（芯片的最小特征）长度不到65纳米的未来工艺技术。2003年和2006年，摩托罗拉和飞利浦这两家堪称行业典范的公司，分别完全把各自的半导体业务分离出来。2006年，LSI逻辑公司（现名为LSI Corp.）收购了杰尔公司，继续在苦苦挣扎。2006年，AMD公司收购了ATI技术公司，但其现金流和竞争力一直受到此影响。

批量生产的曙光

所有这些战略举动都旨在重现昔日的发展速度和盈利能力，但无一例外地遭到了失败。

不过，现在出现了一线希望，而这线希望居然来自与半导体行业毫不相干的丰田汽车公司。30多年来，丰田采用的生产体系让它得以提高质量、产能翻番、生产品种更广的车型，并且灵活改变产品组合。去年，丰田生产的汽车比其他任何一家公司都要多，超过了通用汽车公司。

更重要的是，丰田的批量生产方法带来了可观的利润。2005年，它赚到的利润比全球其他所有汽车生产商的利润总和还要多。不过，虽然许多学者和公司主管细细研究了丰田的工厂和生产方法，通用汽车公司甚至在加州与丰田开了一家合资企业，但还没有哪家厂商能够完全复制它取得的成功。

2007年年初，半导体业界不仅有机会仿效丰田的生产体系，还有机会把其原则运用到隶属集成设备制造商（IDM）的一家逻辑芯片制造厂。这家工厂通过遵循摩尔定律求得了生存，并且业务蒸蒸日上，总是处在技术和经营方面的前列。但摩尔定律把这家芯片制造厂的宝贵生产线变成了鸡肋，尽管其生产设备仍比较新。

短短七个月后，这家公司把每块晶圆的制造成本降低了12%，并把生产周期（空白硅圆片加工成嵌满逻辑芯片的成品晶圆所用的时间）缩短了67%。这一切是在没有投资新设备，或者改变产品设计或产品规格的情况下实现的。而这个短暂试验揭露的只是冰山一角。这些早期结果指明了半导体制造业的新经济――这会对行业带来持久而深远的影响，还会创造新的发展机会。

新的规则

这是运用了丰田生产体系（TPS）的原则和思想，它们最早由当时供职于哈佛商学院的Steve Spear和Kent Bowen在发表于《哈佛商业评论》的《破译丰田生产体系的DNA》一文作了描述。丰田的设计和重新设计严格遵照一套流程，分析当前的生产状态，对如何改进生产进行假设，并对预期结果作了高度明确。

这是基于反复试验的经验主义方法，这种方法长期以来没有引起许多丰田观察家的注意，他们通常掉入了一个陷阱: 把丰田公司的工具（如用来订购零部件的看板卡）与TPS的原则混同起来。

Spear和Bowen提炼出了TPS的四大规则，概括起来就是（1）高度明确活动; （2）清楚地定义材料和信息的转移; （3）确保每种产品和服务的流转路线简单而直接; （4）使用科学方法，查明及解决某个环节出现的问题。当我们列出这些规则时，客户们通常会抗议，声称自己“早已在这么做了。”但我们在审查客户的芯片制造厂时，细细分析一下，常常会发现情况大不相同。

以下是我们给出的一些规则。

第一条规则针对活动，阐明“所有工作的内容、次序、时间和结果都应当予以高度明确。”按照惯例，在这家芯片制造厂，维护技术员应当从上向下清洗蚀刻室，但是我们发现，他们有时从下而上清洗。如果一贯是这么做的，那这种次序不至于太糟糕，因为这种行为会成为新的设定点，可根据这个设定点作进一步的改进。但实际上，清洁方法会发生变化，不可预测。这项工作具有极强的随机可变性，无法从结果中学到什么。

第二条规则阐明“每一种客户－供应商关系都必须是直接的，发送要求和得到回应的方式必须明确无误，非是即否”。比如说，如果一工人（姑且称之为Jane）操作的沉积工艺机器负责接收另一员工（姑且称之为Bill）供应的晶圆―Jane因而成了Bill的“客户”，就违反了这条规则。在井然有序的体系中，只有Jane需要晶圆时，Bill才发送晶圆给她。实际上，她需要晶圆时，他有时没有晶圆; 而另一些时候，她明明不用晶圆，他却会发送给她晶圆。那样，Jane只好把那些过剩晶圆扔到成本高昂的库存里面。

第三条规则阐明“确保每种产品和服务的流转路线都必须简单而直接”。如果一盒晶圆出现在了配备10个相同处理工具的车间，任何一个工具都可以用来处理这盒晶圆，就违反了这条规则。但是工人们应该使用哪一个工具呢？没有人能够随口而出，因为流转路线不是简单而直接的; 这个关键决策交给了车间操作人员。

如果一开始不知道直接的流转路线，以后要是有一批晶圆出现了瑕疵，就很难重新构建这条路线。更糟糕的是，要是不知道流转路线，整个体系就无法及时发现有缺陷的机器，从而防止瑕疵一再出现。瑕疵怎么出现，很快会被人忘记; 如果员工避开功能异常的机器、而不立即解决问题，也就错失了学习及改进的机会。丰田体系规定: 问题要由明确定义的行动者在本地、立即、彻底解决，而不是仅仅由碰巧在场的“专家”来解决。

第四条规则阐明“任何改进都必须在老师的指导下，按照科学的方法、在尽可能低的组织层面上进行”。 一名工人发现了更好的办法为客户提供所需的材料。他帮助客户从供应商获取材料，而不是像以前那样，让供应商把材料推送给客户。工人必须分析当前的生产状态，记入文档，并进行假设（包括对可以衡量、与实际结果进行对照的预期结果进行试验）。这种解决问题的机制调动了每个人，并且造就了致力于不断改进和组织学习的一批技术专家。

思想重塑

实现这些想法比想象的要困难; 这需要对思想进行某种调整。 我们研究了试图提高经营效率的多家公司。一开始，他们通常把TPS归在精益制造这个类别之下。但尽管许多精益制造方法大有好处，丰田体系却明显不同。

大多数半导体公司是在办公室和会议室，使用计算机模拟和电子报表来开展复杂的理论工作。他们通常致力于制订重大项目，有望获得“万无一失”的解决方案。虽然这种方法肯定会带来成效，但丰田不是这么做的。

TPS采用一种高度经验主义的方法来管理分多个步骤的制造过程。这种经验主义胜过模拟，因为没有哪种模拟模型足够复杂，从而能体现半导体制造过程所固有的复杂性。要真正了解制造过程，最快速的办法就是，在车间执行多次小规模、快节奏的科学试验。工厂就是实验室。这就是TPS的精髓: 通过快速、反复、试验的机制来解决问题。

这种试验在工厂车间的普通生产过程中进行，未必会得出最终、完美的方法来解决某个问题。TPS也不使用现成的“机械刻板”的方法，而是适应战略要素，比如成本、质量、灵活性，或者公司希望在某个特定时间强调的其他任何度量标准。就这个项目而言，应该把精力集中在缩短周期时间和成本上，这两个要素对这家芯片制造厂打开新市场来说很关键。

为了让这家公司的员工认同我们的计划，我们成立了一个项目小组，包括八名成员，代表重要职能部门，如制造管理、设备维护、财务、战略规划和工程技术部门，还包括车间人员。作为首项任务，小组制订了一个目标: 在头六个月内把成本削减12%、把周期时间缩短32%。另外，我们竭力构建一家学习型组织，那样我们离开后，仍能在很长时间内继续运作。

下一项任务是，对人员进行丰田体系和制造技术方面的培训。培训工作主要在制造厂车间进行，这与丰田的原则相一致。工厂管理层扮演了新员工的角色: 试图获得认证，以便在高级技术人员的指导下处理圆片。换句话说，他们充当的是学徒。 这种方法的基本前提是，每个人自己要有解决问题方面的直接经验，才好去指导、辅助或者教授别人解决问题。

虽然一开始这种学习方法遇到了相当大的阻力（及怀疑），但结果证明它非常有效。工厂的许多管理人员在体验了平常的一天对实际制造产品的人员来说到底是什么样后，觉得非常吃惊，也非常疲惫。

经过这些优化，这家制造厂把生产周期缩短了67%，把成本降低了12%。另外，产品数量增加了50%，生产量也提高了10%，这一切都没有追加投资。如果这家制造厂继续走组织学习这条道路，并且改进设备维护的不稳定性等方面，我们预计收到的成效还要大。

TPS的魔力

丰田生产体系可能会产生深远的影响，因为它带来的改进影响了工厂额外生产量的成本与平均单位成本之间的一般关系。这种关系构成了经济学家所说的规模经济曲线，而这条曲线适用于许多资本密集型行业，包括半导体和汽车制造业。

我们不妨详细分析这个概念。设想一下: 生产2000块的芯片成本平均为每块芯片20美元。如果产量提高到4000块芯片，平均单位成本降到每块芯片12美元。假如进一步提高到6000块芯片，每块芯片的成本就会降到10美元。这是诸多因素共同作用之下的结果，但主要因素还是经营效率和成品率的提高。

扩大工厂规模的主要原因是，充分利用在较高产量的情况下可以实现的较低单位成本，这就是规模经济。如果工厂总的资本成本和经营成本增加幅度小于产量的增加幅度，就能实现规模经济。

记得“不可能不劳而获”那句老话吗？到了某个阶段，如果不以更快的速度增加成本，就无法提高产量。就拿前面那个例子来说: 如果把芯片产量提高到7000块，结果可能是每块芯片的成本上升到11美元。产量提高到8000块，每块芯片的单位成本可能会升到16美元。之所以会出现这种上升，是因为管理层往往随着工作流程的复杂而增多; 另外由于增加了产品种类，管理层面临的负担也随之加大。

实施TPS不但可以在特定产量的情况下降低单位成本，还能减少芯片制造厂为了确保成本效益而要生产的最低单位数量。也就是说，TPS把整条成本曲线往下移，同时让曲线变宽。

在过去的40年间，要移动规模曲线，惟一的办法就是遵循摩尔定律，这种办法势必需要投入数额庞大的资金。遗憾的是，这种投资使曲线往下移的同时，还会使曲线往右移动。结果就是，让生产确保成本效益的最低产量增加了。这一切意味着，TPS不但可以降低最低成本，还能降低有效生产产量。如果出现这种情况，从商业角度来看，之前被会计师否定的许多优秀技术想法会突然变得具有吸引力。

新的经济模式

如今有了半导体制造业的新经济，如果生产芯片时产量小得多，也有可能实现盈利。这种影响对生产大量高性能芯片的制造厂来说也许不是很重要，但这批制造厂占整个市场的份额会不断减少。这倒不是因为对这些芯片的需求会萎缩。恰恰相反，用户会以更快的速度需要所用芯片具有快速投入市场、成本较低等特点的产品，比如消费类电子产品。

如今，竞争正向新的领域转移。现在重要的是生产品种繁多的产品，每种产品的量比较小，而且可能要求上市时间很短。这些不断发展的市场包括手机和MP3播放器市场，它们受时尚潮流的影响很大。另外就是成千上万的这种芯片: 它们日益出现在我们的家庭、办公室和汽车中，以及日常生活的每个角落。

经常听见半导体行业的主管们渴望找到行业的下一大增长点，就像上世纪90年代的个人电脑以及之前的小型计算机。下一个杀手级应用也许不是某一个，而是成百上千个，没有一个需要只有规模最庞大、技术最先进的芯片制造厂才能提供的原始性能。下一批杀手级应用需要的也许是新的商业模式，而TPS之类的体系有望使这成为可能。

纵观历史，减少了工厂最小有效规模的商业模式都改变了整批行业: 小钢铁厂能够有效生产小批量钢铁，炼钢业因而发生了改变; 由于接连出现越来越小的电脑，先是处理工资的大型机，最终出现了个人电脑，商业计算因而发生了改变; 由于出现了完全自动化的一小时胶片冲洗机，随后被数字照相所取代，照相胶片冲洗发生了改变。因为这些改变为客户提供了全新的工作方式，而不是单单让现有的商业模式稍稍得到改进，于是我们称之为颠覆性改变。商业模式免不了成为促进颠覆的动因（不过这些模式常常伴随某一项新技术的诞生和发展。）

丰田的生产体系已经改变了汽车行业。五十年前，汽车业推出的车型数量要少得多，那是因为规模曲线很高――某一款车得卖掉好多辆，才能确保成本效益。比如在上世纪50年代，雪佛兰公司每年销售的Impalas有150万辆，当初认为这个数字很高，但算不上很惊人。如今，汽车业认为每年卖掉25万车就很了不起，许多车型的销售量只有这个数字的五分之一到十分之一。

之所以出现这种变化，是由于汽车工厂的最小经济规模有所下降。有些公司比另一些公司更顺利地完成了这次转型。

要做的不止这些。为了完全得益于制造方面取得的进步，还要重组产品开发及设计、采购、营销、服务及贵公司的其他方面。也就是说，你必须创建一种新的商业模式。

半导体制造范文第2篇

根据IMS Re search的研究报告，全球能源分立式元件与模块市场由2006年的125亿美元增加到2007年的136亿美元，增长了9.3％。功率半导体元件和模块市场在未来5年的年平均增长率预期为8％～9％。随着油价上涨与环境保护需求增长相结合的影响，能源效率已成为所有半导体公司最关心的主要问题。为了在各种不同应用中实现更高效率或更优越的能源管理产品与技术，如马达控制、电源、运算设备、消费类电子、照明设备及汽车，功率半导体成为改善燃料效率与降低排放的关键，也构成了半导体产业的新挑战。

便携式设备与壁电源应用的产品中有基本的能源限制。便携式的能源损耗在要求更高的效率与功能时已造成两倍的损失，然而由数据存储器、伺服器等所消耗的能源也大约占美国能源消耗的1.5％，ADI公司研发副总裁兼技术总监Samuel Fuller表示：“更高的能效只有通过更进一步降低能源消耗来实现。”

人们只专注于能效，而不是功率，在过去这会导致大量的能源浪费。但现在人们开始注意架构上的改变(如多核处理)及材料的改善(如高k材料)，从而可以节省更多的能源。Fuller表示：“很多能源的损失要追溯到来源，如果我们可以降低这些损失，便可以节省更多的能源。”

Intersil运算电源管理应用工程资深经理Bogdan Duduman也持相同的看法。他相信未来的产品将不断地对更低的成本及增加效率提出挑战。他指出，对更多的电源或更高效率的电源总是有可实现的技术，但都还没有达到满足成本要求的地步。

除了在电源管理方面宏观的观察，微观到元件部分，对制造者也提出了挑战。例如，新世代的移动电话使能源有效率的应用成为必要，为电源管理硬件设计师制造了新的难题。移动装置集合了多重功能，其多种电话配备多重模式以及多模操作促进了对多模功率放大器的需求。Skyworks公司线性产品生产总经理Beth Logan表示，利用单一装置实现多种模式的方案到现在仍不存在。目前的方案是借用多重功率放大器，但其效率极低。

RFMD公司策略行销经理Kevin walsh提出，电池技术也需要改变。他主张电池转换到更高的容量是不理想的，因为这会降低工作电压，制造商必须调整功率放大器使之工作在较低的电压，这对实现高效率的电源管理不是一件好事。

电源管理集成

对所有这些挑战，半导体公司正努力开发解决方案，而集成电源管理功能到芯片中是一个可行的方案。

Allegro Microsystems公司IC事业部策略行销总监Steven Lutz说：“我们看到集成电源管理功能到IC中是一种趋势。在过去，低成本的电源管理IC已被大量使用，但随着提高能效的考虑，更高效能的电源管理IC现在已有更多应用，例如马达控制。”

RFMD公司的walsh说：“人们也了解到在系统中有功率放大器的好处，而不只是单纯增加了成本。一些公司也正在研究集成在IC上的其他架构，例如降压转换器、降压升压状态。”

skyworks公司也热衷于集成，以降低在转换时的能源损失。Logan表示：“现在许多测量的应用将不同供应商的零部件组合起来，这样效率低且成本高。Skyworks在整个设计上有完整的概念，且可以集成分立元件的功能，以获得系统级的设计。与其他产品相比较，还能实现电路板面积上的大幅缩小。”例如，skyworks在它的测试测量方案中将电源管理功能集成到前端模块中。该方案将省电功能插入前端模块，可以协助在睡眠模式下进一步节省能源。睡眠模式电路的作用是协助前端在待机时使电流尽可能低于1μA。“这些分立元件的实际寿命大大延长，它们之间的协作只在需要时才会发生。”

系统级集成

系统级集成是另外一种可以改善电源效率的方法。RFMD公司与半导体方案供应商、参考设计工程师等的合作非常密切，而不是给他们一些固定的选择，该公司要持续不断的提供策划，提供一个更动态的方案来设计产品。

RFMD公司的Walsh解释说：“当我们开始一个新计划时，不仅仅是考虑特定功率放大器的问题，而是整个系统级电源管理的问题。我们评估问题，诸如前端的损失、频率带宽的要求等，尝试找出前端或应用将会怎样，从而对系统有一个更完整的认识。”

RFMD企业公关总监Ben Thomas说：“我们乐于看到更高级系统集成的趋势，而不是从不同的厂商购买分立元件再将它们组合在一个平台上，我们集成所有的零件、模块、前端，这时关于功率放大器与前端的知识对完整的系统级方案将会有帮助。”

CREE电源部门的Paul Kirestead指出，为了实现系统级的电源管理，传统硅半导体工艺将受到先进且集成的模拟与数字设备的挑战。分立式电源必须采用更多的外来设备、制造工艺与材料来改善内部的电源密度与热特性。

能实现取代吗?

除了考虑电源如何能更有效的使用之外，包括半导体公司、研究机构与大学等在内的组织也在持续地寻找电源管理更优越的取代品或下一步要实现的目标。然而一个概念从实验室/研发(原型)阶段到商业实现通常要花约10年～15年的时间。ADI公司的Fuller说：“考虑到我们目前的状况，如果要去改革开关、转换和调控，现有的CMOS晶体的替代品必须已经实现才行，但事实上它还不存在，因此还存在一个潜在的差异。”

这是很严峻的挑战，且在电源管理和芯片设计中需要更多的创新。“必须了解什么是高效电源管理的关键因素?如何得到改善?我相信参与这一设计的每个人都有所贡献。”

Fuller还表示，一些制造商正在考虑3D结构的CMOS工艺。堆叠CMOS器件是一种选择，在高浓度端或许可以实现额外的电容。同时有些制造商也在考虑如更慢的处理器这类措施，实际上却是徒劳无功的。

减少损耗：应用

最直接地开发更好的电源管理芯片的方法是降低芯片的消耗。半导体公司已开始尝试满足持续低电流、低功率操作的需求。

LED背光

照明造成大部分能源的消耗，各家公司也在寻找传统低效率电灯的替代品，而LED的兴起使之成为候选者之一。同时，由于尺寸与能效的优势，在显示器产业中由CCFL转向LED背光也是一个趋势。

CREE公司的目标是提供更便宜、亮度更高且更高效率的方案。背光，特别是笔记本电脑和TV的LCD是其最主要的应用，其次是工 业及车用。由于LED节省能源的好处，也将为其带来更多家庭消费类产品的应用。

CREE业务开发总监Mark McClear：“目前的应用大部分已经商业化，但我们期望更多的在家庭中应用。”像许多其他技术一样，LED技术发展到成熟阶段还要花一段时间，不只是技术本身，也包括价格。“顾客购买产品不只会考虑技术上的先进性，更重要的是经济意义即性价比的考虑。”

McClear预测从传统照明方案转换到新的照明方案将会花上几年时间，而系统级的改变则是必须的。“人们使用灯泡已经有很多年了，这些新产品将LED、驱动器、光学、热管理集成到一个产品中。即使LED提供了一种更高能效的选择，仍需要时间让人们熟悉和接受它。”

笔记本电脑的节能

从CCFL转换到LED的一个关键因素是怎样使LED工作在最佳状态。Allegro公司的方案致力于解决这一问题。其产品可供笔记本电脑背光使用(A8500、A8503)，为系统提供多重点流感应的功能，允许在电流通道中有更佳的显示效果与高精度，它也是一种升压转换器，能将电池的输入转换到更高电压以驱动LED。同时不断监测电流状况以使所需的电流与匹配相符而不至于让很多电能漏流到电流感应IC中。

这类产品采用一个线性电流感应单元来有效地控制LED。Allegro事业部总监(行政管理)Vijay Mangtani的疑问是：“根据定义，每个线性电流感应单元都有些电力损耗，所以问题是，如何将电力损耗降至最小，并且不能以牺牲准确度为代价?”要通过提高输出电压到刚好能够维持LED在可完全控制的状态，一个稳定的电流监控可有效满足这一功能。

Intersil公司提供给笔记本电脑的解决方案要能满足核心调节器的效率要求。根据Intersil笔记本电脑电源产品资深应用经理Matt Harris介绍，在笔记本电脑的应用中，对核心调节器的要求是根据一个快速(即刻)的反映来快速转换。其RQ调节器是一个频率调节器，特性位置由负载单独控制，当负载改变时导致非常快的类似线性的回应，与传统的调节器比较，其脉冲调节位置是由时钟信号来控制的。

伺服器

在伺服器市场中，电源管理的发展蓝图是不同的。Intersil公司的Duduman相信，伺服器部分主要由不断改变的电脑规格来驱动。“这是典型的，没有太多的空间让我们去改变。实际上我们可以为改善提出一些建议，但大部分仍取决于那些有较大功耗的部分来采取措施。我们要打破这些限制并不容易。对于我们所在的产业，只能通过大集团例如结合OEM来发动一项大行动。”他相信，到最后，制造商必须提出解决方案，不仅是可行(更高效率)的，还要更具成本效益。“对此，我们的方案将是利用一些原有技术提供给台式电脑和伺服器。”

Allegro公司专项技术的特定目标是在伺服器上实现更优越的电源管理，A11egro实施的一项独特技术能感应磁场，而不是通过霍尔效应感应器的使用来直接测量电流。“这种作法让我们在这个架构上有效地降低了电力损耗，如果每一个伺服器有6W的热损耗，而在一个资讯中心有10个伺服器，基本上可以节省60W来冷却能源。”Allegro的Mangtani做出上述阐述。该公司预期，测量一个系统里有多少电流是由个别部分流出的也是一种趋势。以这些特别的霍尔效应电流感应IC，例如ACS7112和ACS7154，该公司在这个潜在市场中已处于有利位置。

更先进的制造工艺

除改善产品本身之外，制造工艺及材料也是可以提高效率的领域。ADI公司的作法是不断采用更先进的制造工艺。该公司的eXtra快速互补双极型晶体管(XFCB)工艺允许轨对轨的电路模式，在功率放大器上实现最低的能源损耗。该公司相信其XFCB与CMOs工艺技术将在电源管理类领域中占据重要地位并向模拟设备应用扩展。

Skyworks公司拥有的技术如GaAs、HBT、SiGe、BiCMOS、PHEMT等，都是为了制造更高效率的产品。skyworks资深产品行销经理Wes Boyd说：“这些技术让我们开发出低插入损耗、高效率的产品。我们专有的HBT技术是独一无二的，因为它结合双极型晶体管与双极型场效应管(BiFET)制造工艺用于基于GaAs工艺的产品。当我们能够将两者结合在一种工艺上，就可以在同一颗芯片上实现低睡眠电流和电源关断模式，从而实现低成本、节省空间且高效的设备。”

另一方面，RFMD公司正在改进生产材料。RFMD公关总监BenThomas相信，GaN材料的开发能够显著增加芯片的效率，从冷却和能源损耗的角度出发对产品提出进一步的改善。该公司还表示，市场对GaN材料的需求是很大的，因为有广泛的市场需求。“无论怎样，在RF的领域，不管是高功率、高线性等，都会有GaN的应用。虽然它还在初期阶段，但我们也在推进大规模商业化的进程。通过GaN的应用，有线电视混合放大器能实现更高的线性、更低的扭曲以及非常好的电流损耗。”

CREE公司的Paul Kire stead说，其电源产品小组应用碳化硅(SiC)材料来生产分立的电源元件和芯片供电源模块应用。这些元件比硅材料有更低的损耗系数，而且有助于在相关的元件中将损耗降至最小，同时减少冷却系统所需的能源。

CREE公司生产sic接面屏障肖特基二极管来取代在电源功率因数校正(PFC)电路中传统的硅二极管，在反向器电路里的飞轮二极管用作太阳能的反向器与各种其他马达控制和功率转换电路。这些二极管具有零逆转恢复损耗，可以改善电路整体效率在1％～2％之间，等同于在电源应用中10％～30％的损耗改善。由于崩溃电场强度、热传导性以及SiC内部能阶改善的优点，该公司预测它是一种潜在的可取代硅在高效能开关中应用的材料。随着Sic成本的不断下降及产品应用的不断扩大，Sic将有望渗透到传统硅分立元件市场。

也有公司在研究将MEMS用于电源产品。“MEMS能实现极低损耗、高功率的放大器，在开关时可协助降低损耗。在第一阶段我们可看到MEMS作为开关的替代品，而进一步的应用如取代其他的分立元件还要在数年之后才能实现。我们目前把重点放在IP的开发上，且在这一主题上做进一步的研发。预期第一个MEMS产品大概在2010年问世。”RFMD的销售经理GarethEdwards解释说。

降低能源损耗

除此之外，有些公司也在为更好地利用内部能源而努力。例如飞兆半导体在公司内实施一系列绿色演练，目的在于为员工树立一个“典范”。这些演练包括各种加速马达的安装、设备关机指南、再生能源的使用等。飞兆公司全球销售部门总监Claudia Innes表示，在2004年～2007年，这些措施帮助公司减少能源损耗比例约为43％。

CREE公司也采用类似的作法。该公司在美国Durham办公室的主要区域以LED照明方案取代传统照明，其目的是为降低能源损耗。

半导体制造范文第3篇

1月，奥巴马宣布在北卡罗来纳州成立电力电子半导体先进制造业创新中心。2月奥巴马宣布，在底特律成立轻型金属材料先进制造业创新中心，在芝加哥成立数码科技和数据管理技术先进制造业创新中心。至此，连同2012年8月在俄亥俄州成立的增量制造（3D打印）先进制造业创新中心，美国已拥有4家部级先进制造业创新中心。美国奥巴马政府2013年提出要成立15所部级先进制造业创新中心，预计今年还会成立更多的美国部级先进制造业创新中心。

国家先进制造创新中心的设想源于美国智库布鲁金斯学会“先进工业系列”研究项目。该研究指出，先进制造业事关国家长远竞争力，是一个国家最具战略性的创新，是发达国家经济发展的原动机。研究确定了先进制造业所涉及的17个领域，提出了以国家投资牵引，政府部门内部竞标，民间机构一比一资金配套，组建“国家先进制造业创新中心”的基本模式。

美国媒体指出，“国家先进制造业创新中心”是德国模式的美国翻版，德国已建成60余所此类中心。奥巴马在2013年宣布“国家先进制造业创新中心”计划时称，设立先进制造业创新中心，是学习德国经验，扶持美国制造业和鼓励企业在本土投资。中心将把公司、大学、其他学术与培训实体与联邦机构聚在一起，共同投资技术领域，促进在美国的投资和生产。他说，“我不希望下一个能创造许多就业的重大发现、研究和技术落入德国、中国或日本手里。我希望它发生在美国。”

以最早成立的增量制造创新中心为例，成立时政府投入3000万美元，民间机构投资3900万美元。民间机构包括80家公司、9所研究性大学、6个社区学院和18个非赢利机构。大学和制造商团队将携手开发3D打印程序的新工具、新用途和新理解。其中一个获得资金支持的项目是与洛克希勒·马丁等巨头共同研发航空、医疗等领域零部件的3D打印制造。

电力电子半导体先进制造业创新中心整合了18家公司、6所大学和联邦政府机构的力量。轻质金属材料先进制造创新中心由60个世界领先的高强度钢材制造厂商、大学和实验室组成。数码科技和数据管理技术先进制造业创新中心由73个企业、大学、非盈利组织和试验室组成。

必须指出，美国“国家先进制造业创新中心”均定位在制造业的最高端。以电力电子半导体先进制造业创新中心为例，就定位在处于最前沿的第三代半导材料领域。

半导体制造范文第4篇

现实中，这种植入芯片提高作战能力的设想并非第一次出现，而脑神经与芯片连接，比国际空间站与一节火车对接要复杂得多，毕竟脑机接口技术要链接的是两种绝然不同的物质。

不过，最近进行的一项实验中，研究人员应用定向进化方法创造了制造二氧化硅的酶，而二氧化硅是用于制造半导体和计算机芯片的材料。也就是说，未来，就像科幻小说那样，向大脑植入以DNA为基础的人造智能芯片，就像现在接种疫苗一样简单。

至少，它可以让已准确“运行”50年的“摩尔定律”继续生效。1965年，英特尔创始人之一戈登?摩尔就计算技术作出一项预言，也就是至今仍然有效的“摩尔定律”，内容是电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍，计算机的处理速度也将提升一倍。如今，大多数专家预计这种增长速率将在2020年前放缓，但这种创造硅半导体的全新方法可望继续保持这种速率，甚至可能予以加速。

人工干预的进化

不久前，刊登在《美国国家科学院院刊》上的研究报告对此作了详细解读，来自加州大学圣巴巴拉分校和其他地区的研究人员已经掌握了进化过程，用于制造能够产生新型半导体结构的酶。

“它看起来像是自然选择，但我们做的其实是人工选择。”加州大学圣巴巴拉分校荣誉教授，该报告作者之一丹尼尔?莫尔斯在一次访谈中说。具体做法是让取自海绵动物的一种酶突变，形成多种突变体，“我们从百万种突变的DNA中选出能够制造半导体的一个”。

在此前一项研究中，莫尔斯和研究小组的其他成员曾经发现了硅蛋白——一种海绵动物用于构建它们的硅骨骼的天然酶。碰巧的是，这种矿物同样被用于制造半导体计算机芯片。“于是我们就想，是否可以通过基因工程改变酶的结构，使之可以制造通常活生物体不会制造的其他矿物质和半导体？”莫尔斯说。

为了使之成为可能，研究人员分离出携带硅蛋白编码的DN段并大量复制，然后在DNA中定向引入数百万种突变。在此过程中，偶尔会出现硅蛋白突变体，它们能够生成不同的半导体——这种工艺完全是自然选择的翻版，只不过所费时间更短，而且受到人工选择的定向干预，并非适者生存的结果。

定向进化

为了弄清哪些硅蛋白DNA的突变形式能够导致所需的半导体生成，DNA需要通过一个细胞的分子机器进行表达。“问题是，尽管二氧化硅相对无害于活细胞，我们想要生成的一些半导体则带有毒性，”莫尔斯说，“因此我们不能使用活细胞，必须采用合成的细胞替代物。”

作为人工合成的细胞替代物，研究小组利用塑料珠表面在水中形成的微小囊泡。一种不同形式的海绵动物DNA被涂在数百万微珠表面，浸在水里，水里则添加了DNA酶表达所需的化学物质。

接下来，塑料珠“细胞”被封闭在油里，作为人工制作的细胞膜。塑料珠再被置于一种溶剂中，其中含有变异酶开始在塑料珠表面合成半导体矿物质过程中所需的化学物质（硅和钛）。

经过一段时间的等待，让酶完成材料的制造工作，然后使塑料珠穿过激光束，激光束旁边的感应器会自动识别出那些携带所需半导体(二氧化硅或二氧化钛)的塑料珠。随后，那些表面成功合成了半导体的微珠被破碎，以便发生突变的DNA可被分离并确认其效能。

各种形态的二氧化硅如今被用于计算机芯片的生产，而二氧化钛则用于制造太阳能电池。利用生物酶和定向进化制造这些材料是首要目的。

当然，上述成果并不意味着研究人员已可以让细胞自行制造计算机芯片，但它的确预示着以新工艺制造半导体的发展方向。

人机合一有多远

完全可以想象，基于此而产生的DNA计算技术一旦成熟，那么真正的“人机合一”就会实现。因为大脑本身就是一台自然的DNA计算机，只要有一个接口，DNA计算机通过接口可以直接接受人脑的指挥，成为人脑的外延或扩充部分，而且它以从人体细胞吸收营养的方式来补充能量，不用外界的能量供应。

无疑，DNA计算机的出现将给整个世界带来巨大的变化。它在研究逻辑、破译密码、基因编程、疑难病症防治以及航空航天等领域的应用具有独特优势。如果DNA计算机变为现实，那么在人体甚至在细胞内运行的计算机研制就成为可能，它能够充当监控装置，发现潜在的致病变化，还可以在人体内合成所需的药物，治疗癌症、心脏病、动脉硬化等疑难病症，甚至在恢复盲人视觉方面，也将大显身手。

半导体制造范文第5篇

这也是迄今为止，中国国内投资最大的电子信息产业项目海――意半导体在无锡的半导体项目一期工程总投资为20亿美元。

而且，一期工程的“马到成功”，让海力士有了庆功的底气。据了解，伴随着海――意半导体项目一期工程的竣工，一个高达百亿美元的庞大增资计划已经呼之欲出。

但中国在成为半导体投资重地的同时，投资过热的情况也频频发生。比如常州纳科、南通绿山、昆山德芯几个半导体项目或搁浅，或进展艰难。已有人将之称为中国半导体业后遗症。

中国的巨大市场

中国芯片业发展前景很广阔，关键在于中国有很大市场，应用领域很广。据有关研究机构的数据，全球芯片市场年增长率为10%左右，而中国芯片市场年增长率则在20%以上。

目前，中国是全球第二大芯片消费市场，第一大消费市场是美国。但由于中国芯片产业发展较晚，缺技术，缺产品，中国芯片市场的90%以上依赖进口。资料显示，按照销售额算，国产芯片的国内市场占有率不到20%。有机构认为，如果去掉国产芯片出口部分，国产芯片国内市场占有率不到10%。

2004年中国进口芯片为600亿美元，是当年石油和石油制品进口额的1.3倍；2005年进口芯片788亿美元，比2004年增长34.9%。

正是在这种情况下，国际芯片制造业加紧向中国转移。

在过去的几十年里，国际芯片制造加工业经历了两次产业转移：20世纪80年代，从美国转移到了日本，造就了日立、东芝、富士通、NEC等世界顶级的芯片制造商；20世纪90年代，韩国与中国台湾成为芯片加工制造的主力，并成就了台积电、三星等芯片巨头。

而目前，芯片加工制造业有向中国转移的趋势。

2006年7月5日，美国知名半导体企业LSI Logic宣布将其ZSP数字信号处理器部门以1300万美元现金及股份的价格出售给芯原股份有限公司。芯原股份有限公司2001年于开蔓群岛注册成立，其总部位于中国上海，是一家标准意义上的中国公司。而随着LSI Logic将ZSP业务转售完成，又一项半导体业务东迁至中国。

根据粗略统计，仅2006年年初以来，将产品线卖给中国企业，或者将生产线搬迁至中国的项目就有：意法半导体10亿美元投资深圳建立封装测试厂；韩国现代半导体2.3亿美元肖建新厂；海力士-意法半导体公司一期工程在无锡正式竣工投产；三星电子在苏州新增一条半导体组装线，等等若干大项目。与此同时，一批新兴企业投资的项目更加不胜枚举。

业内普遍观点认为，半导体产业正在进行细分化裂变。产业巨头将业务线向附加值更高端领域发展，而将增值相对较低的制造和后端封装测试工作向发展中国家，尤其是中国转移。

即使单纯从运输成本考虑，芯片制造搬迁到中国也是必然趋势。

投资的鱼目混杂

据统计，目前中国国内只有大约58家的芯片生产厂实现量产，其中8英寸10个厂，12英寸的只有一个厂。大部分生产线只能生产微波炉等低档家电应用的芯片。而面对80%芯片依靠进口的局面，中国半导体制造工厂的建设热情肯定不会低下来。

这其中难免鱼目混珠。就以来华投资者为例，有些人原来在某行业、某企业工作，感到这个行业能赚钱，就带三五个人回来搞，这一类公司基本以失败为主。第二类是晶圆代工型的企业，它自己并不具备完整的品牌和技术开发、设计能力，失败可能性也大。

目前，纳科在常州建设8英寸晶圆代工厂和阜康国际在北京林河工业区建设8英寸晶圆代工厂因资金问题先后陷入停工境遇后，最近又有一家在烟台兴建12英寸晶圆生产线的企业――美国森邦集团被指在华涉嫌欺诈。

事实上，很多规模上不去，或者资金短缺的项目会陆续停掉，中国第一轮半导体制造业的后遗症开始病发。

一些地方投资建设的小规模半导体制造工厂即使建成投产，其收回投资的机会也非常渺茫。

拥有核心知识产权和巨大产能的欧美、日本和中国台湾，出于政治目的，对中国芯片产业的发展一直给予限制。

由于缺乏资金、合作伙伴和制造经验，未来几年，半数以上甚至60%的中国半导体厂将走向失败。

而中国涉足液晶面板制造的几个样本，大家都已经看到了，大部分处于技术、资金样样缺的状态，当国外面板大厂已经开始上七代八代线的今天，中国收购过来的五代线还没有真正实现赢利。仅此而言，芯片产业是否需要快速发展，还是一个值得探究的命题。

甚至有专家不认同存在芯片产业转移规律，理由为，芯片生产中的固定成本，主要是材料和生产设备的摊销，不论国外线还是国内线，这个固定成本是很一致的，基本与成品率，芯片面积大小成线性关系，中国人力资源质优价廉的优势不能得到发挥。

制造芯片的最主要原料是石英，十分廉价。但它变为芯片产品后，其价值便会陡升，一个贵一点的芯片可以卖到100美元左右。芯片产业可以带动包括化工、材料、设备制造、电子等在内的庞大产业链，因而芯片产业在国民经济发展中还扮演着“倍增器”的角色。在中国，每1元人民币的芯片产值可以带动10元电子产品产值，并创造100元国内生产总值，因此它对一个地区乃至一个国家的经济发展有着重要战略意义。

但另一方面，笔者认为各地纷纷投产芯片生产线是政绩工程，因为建设芯片生产线投资庞大，政绩易于彰显，使得各地方政府都热衷引进，消耗大量政府投资，严重削弱了对芯片产业其他环节的扶持力度。而国内芯片生产线普遍存在产能过剩的问题，是因为他们的主要接单在国外（一般占60%-70%），和技术一样，生产线的利用率也是受限于人，而国内的芯片设计企业还很少，不能有效利用起国内生产线的产能。

资金的致命门槛

半导体是一个永远都“缺钱”的行业，芯片制造行业以三高，即高投入、高风险、高利润著称。

在2006年7月上旬，号称在常州投资7亿美元建设的 8英寸晶圆代工厂――纳科（常州）微电子有限公司项目，现在已处于搁浅状态。同时，曾经号称投资6亿美元，选址北京林河工业区建设8英寸晶圆代工厂的阜康国际，目前也处于停工状态。

这两大项目都是由于资金出现问题而搁置下来的。全球半导体设备与材料产业协会中国市场研究经理倪兆明对此表示：除了技术和商业环境外，资金将是未来中国半导体厂的主要杀手。

中科院计算所所长李国杰院士则指出：“以目前国际市场价格，建设一条全新的芯片生产线至少要10亿美元。”

而目前中国很多项目初期启动资金只有几千万美元，而且制造设备大部分采用收购国外大厂淘汰下来的二手设备上线。一位业内人士透露：常州纳科项目从一开始建设初衷就是因为获得了一批英特尔的低价二手设备。半导体芯片加工技术更新换代极快，这种因陋就简的思路发展，可能为未来中国产业发展埋藏下定时炸弹。

据业内人士介绍，芯片制造行业的资金投入约有70%用于设备支出，因而具有典型的规模经济特征。而设计规模越大，技术水平越先进，投入在设备上的资金规模也越大，因而在投产的前几年多会处于亏损状态。

从国际上看，半导体厂没有一家前5年能赚钱。比如台积电实现盈利花了6年，电则用了9年。

反之，中芯国际2002年亏损约9235万美元，创下中国大陆发展晶圆制造业以来最大的亏损数字。此前，这一纪录是华虹NEC创造的7亿元人民币的亏损。

有人或许会说，中芯国际就是国际上半导体业界的一匹黑马，但须知，数十亿美元的巨额投资才托起了中芯国际，使之名列全球半导体代工业第三名。这是很难复制的。

而且，芯片业是典型的资金、技术密集型产业，一旦上了12英寸生产线，企业必须不断跟踪半导体高端技术，不断投入大量的研发人员和资金，正如中芯国际人士提到，芯片加工的设备不仅昂贵，而且随着产业的快速升级，整个生产线都必须更新换代。这一特性，决定了为赶超和保持行业领先地位，中芯国际今后还必须不断扩张，加大产能和更新换代。

然而在盈利前景尚不明朗的情况下，面对一条芯片生产线需要至少十几亿美元的投资额度，即使如中芯国际，扩大产能也明显面临不小资金压力。