半導體產業(semiconductor industry)是從事半導體以及半導體元件設計製造的產業。該產業萌發於 1960年左右;由於應用技術的發展,半導體元件的製造在當時已經成為一項勢在必行的業務。半導體行業是電子工業幕後推手,於 2011年,全球電子產品的年銷售額為 218’000’000’000美元;2018年,半導體行業的年度銷售收入已經增長到 481’000’000’000美元以上。預計到 2020年,消費性電子產品的年銷售額將達 2’900’000’000’000美元。
雖然半導體行業自 21世紀(西元 2000年)以來 的年平均增長率約為 13%,卻面臨高度的靈活性和創新的挑戰,以不斷適應製程技術快速變化;因此導致顯著的製程技術週期性波動。許多嵌入半導體元件(如:混合集成電路…等)的產品僅擁有非常短的生命週期。半導體產業被廣泛認為是整個電子產業·價值鏈的關鍵驅動力和技術推動者。
半導體
半導體(semiconductor)是一種電導率(electrical conductivity)介於在絕緣體(insulator)至電導體(electrical conductor)之間的物質(matter)或材料(material)。半導體材料以原料分為:
晶圓
晶圓(wafer)是最基礎的半導體元件(element),為圓柱狀半導體·晶體的薄切片,用於積體電路(integrated circuit)製程中作為載體·基片,也適用於製造太陽能電池。晶圓按其直徑分為 3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸…等規格,近來已發展出 12英寸甚至研發更大規格。
晶片
晶片(chip)是將電子電路製造在半導體的積體電路,又稱:薄膜(thin-film)積體電路。一張晶圓可以透過製程技術(如:蝕刻、微技術)同時製造許多晶片。
打線技術
打線技術(wire bonding)是一種積體電路封裝產業中的製程之一,利用線徑 15~50微米的金屬線材將晶片(chip)及導線架(lead frame)連接起來的技術,使微小的晶片得以與外面的電路接通。
積體電路封裝
積體電路封裝(integrated circuit packaging)是半導體元件製造的最後階段,簡稱:封裝製程。封裝製程之後再進行積體電路性能測試。元件的核心:晶片(chip)被固著(mount)在一個支撐物(leadframe)之內,這個封裝可以防止物理損壞(如:碰撞和劃傷)以及化學腐蝕(corrosion),並提供對外連接的引腳(leads),便於將晶片安裝在電路系統。
CoWoS
CoWoS是一種先進的半導體封裝技術,主要針對 7奈米以下的晶片。CoWoS為 CoW和 WoS合稱。CoW就是將晶片堆疊在晶圓上(Chip-on-Wafer)、WoS就是基板上的晶圓(Wafer-on-Substrate)。CoWoS又分成 2.5D與 3D版本的封裝體系技術,其差別在於堆疊的方式不同。2.5D封裝是部分晶片堆疊在基板上,而 3D封裝則是全部晶片都堆疊在基板上,其中 2.5D封裝是目前主流且可量產的技術。
§ CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)產能吃緊!
圖解 CoWoS封裝…
https://money.udn.com/money/story/5612/7405380(2023/08/30)
§ 台積電的 CoWoS技術
https://iknow.stpi.narl.org.tw/Post/Read.aspx?PostID=20673 (2024/04/30)
印刷電路板
印刷電路板(printed circuit board,PCB|printed wire board,PWB),是電子元件的支撐體(基板),在這其中有金屬導體作為連接電子元器件的線路連接。
焊接
波焊(wave soldering)
回流焊接
回流焊接(reflow soldering)是表面黏著技術(surface-mount technology|SMT)將電子元件黏接至印刷電路板(printed circuit board|PCB)上最常使用的方法。回流焊接是利用焊膏(由焊料和助焊劑混合而成的混合物)將多個電子元件連接到接觸墊上之後,利用回焊爐、紅外加熱燈或熱風槍…等,透過控制加溫過程來熔化焊膏以達到接合目的。另一種方式則是透過通孔插裝(throu-hole technology|THT)來連接電子元件。通孔插裝為將電路板上既有的孔洞填入焊膏,將接腳插入焊膏並把電子元件嵌至板上進行軟釺焊(反之稱為硬焊)。由於波焊接(wave soldering)較簡單且便宜,所以回流焊接基本上不會運用在通孔插裝的電路板上。