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兵家必爭之地!全球瘋搶台積電…晶圓、晶片為何是戰略物資?

兵家必爭之地!全球瘋搶台積電…晶圓、晶片為何是戰略物資?

【我們想讓你知道】

大家都知道台積電是世界第一名的晶圓代工廠,也是台灣最驕傲的護國神山,不過,你真的知道晶圓和晶片到底是什麼、又有多麼的重要嗎?為何沒有晶片世界會滅亡?全台瘋搶台積電不是沒理由的,一篇文看懂台灣 IC 龍頭有哪些!


文 / Money 錢

台股交易量約有 7 成由電子股貢獻,其中又以 IC 產業為領頭羊,但你真正認識晶圓和晶片嗎?讓台灣被全世界看見的晶片,是怎麼做出來的,又有哪些企業是一定要認識的 IC 龍頭?

大家都知道台積電是護國神山,和世界第一名的晶圓代工廠,不過,你知道晶圓和晶片到底是什麼,又有多重要嗎?

認識晶圓和晶片之前,先認識半導體

地球上的各種物質和材料具有不同的導電性,導電效果好的稱為「導體」,無法導電的稱為「絕緣體」,介於導體和絕緣體之間的就是「半導體」。

在半導體中加入某些雜質,就能改變和控制半導體的導電性,並將它做成電子元件,例如在矽裡加入微量的砷、磷或硼,就能製成電晶體,而電晶體是晶片最重要的元件之一。由於矽的物理性質穩定,是最常被使用的半導體材料,近年又研發出第 2 代半導體砷化鎵、磷化銦,和第 3 代半導體氮化鎵、碳化矽、硒化鋅等。

  • 導體-導電效果好,如:金、銀、銅、鐵、鋁、鉻……
  • 半導體-導電效果介於導體和絕緣體之間,如:矽、鍺、砷……
  • 絕緣體-完全不導電,如:橡膠、玻璃、陶瓷、塑膠……

科普時間:晶圓是用沙子做成的,你相信嗎?

自然界中的矽,通常是以二氧化矽或矽酸鹽等型態,存在於沙子、土壤和岩石之中,而且矽是地殼中含量僅次於氧的元素,換句話說,自然界裡到處都有晶圓的原料。但要取得可以使用的矽,必須用高溫還原二氧化矽,把純矽提煉出來。

矽不是金屬,物理性質比較接近於碳,外觀是深灰色晶體狀,反光的時候帶有藍色,所以看起來像是金屬。

晶圓和晶片到底是什麼呢?

晶圓(Wafer)是以半導體製成的圓片,過去主要以矽為原料,故也常稱為矽晶圓。經過一連串加工程序,就能在晶圓上刻出電路,再切割成許多相當於指甲大小的晶片(Chip),就像是一次做好一大塊蛋糕或一大片披薩,再切片販售。

晶片的正式名稱是「積體電路」(Integrated Circuit),簡稱為 IC,是一種集合電晶體、二極體、電阻器、電容器等元件的小型化電路,主要用來處理數位訊號、邏輯運算和儲存資料,簡單來說,就像是電子產品的大腦。一片晶片可以容納數億個電晶體,可想而知,晶片製造是多麼精密的技術。

*沒有晶片,世界會滅亡!

所有的電子產品都需要晶片,包括電腦及周邊設備、通訊產品、消費性電子、汽車工業等。由於人類對電子產品的依賴度越來越高,而且晶片生產的速度跟不上需求的增加,因此晶片近年來被各國視為「戰略物資」。

科普時間:矽谷的名字是這樣來的!

最早發明電晶體的,是美國貝爾實驗室的威廉.蕭克利(William Shockley)、約翰.巴丁(John Bardeen)和華特.布拉頓(Walter Brattain),3 人還因此獲得諾貝爾物理獎。蕭克利在加州山景市附近創立了美國第一家半導體公司,後來旗下員工開枝散葉,相繼在當地成立快捷半導體(Fairchild Semiconductor)、英特爾(Intel)、AMD 等知名的科技公司。由於矽是半導體的主要原料,當地便有了矽谷(Silicon Valley)的稱號。

晶圓和晶片是如何製造的?

  1. 從沙子裡提煉出純矽
  2. 將矽製成矽晶棒(過程稱為「長晶」)
  3. 將矽晶棒切片、研磨、拋光,做成晶圓
  4. 設計 IC 電路/利用光罩技術將電路複製到晶圓上
  5. 經過測試後進行切割、封裝,成為晶片
  6. 晶片再經過測試,就可以組裝到印刷電路板上,再安裝至電子產品內

晶圓為什麼有不同尺寸?N 奈米又代表什麼?

晶圓的尺寸指的是它的直徑大小,就跟蛋糕一樣。早期的技術只能做出 2~4 吋的晶圓,隨著技術進步,逐漸發展出 6 吋、8 吋、12 吋、18 吋,甚至 20 吋以上的晶圓。晶圓越大可以製造出越多晶片,讓生產成本降低,但相對需要的技術層級也越高,才能維持一定的良率。

至於我們常聽到的 N 奈米,指的是晶片內電晶體的閘極長度,也就是電晶體電流通道的長度,通道越短,耗電量越低,性能就越好。10 奈米以下稱為先進製程,12 奈米以上則稱為成熟製程,目前台積電已經領先全球研發出 7 奈米、5 奈米、3 奈米製程。

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本文由 Money錢 173 期 授權轉載
(圖:shutterstock,僅示意 / 責任編輯:Ting;內容純屬參考,並非投資建議,投資前請謹慎為上)

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