[汽車之家 新鮮技術解讀] 伴隨去年新冠疫情的全球爆發，居家辦公成了藍星各國的普遍操作，受此影響工廠減產/停產的新聞屢見不鮮。在新冠病毒為全球發展按下暫停鍵的數月之后，各車企逐步開工復產，不過相繼曝出的芯片短缺、甚至因此停產的消息，令人揪心也影響著整車交易價格。
與此同時，汽車行業正向“新四化”快速轉型，其中智能化、自動化又是車企、頭部供應商的兵家必爭之地。從整車生產到智能座艙與“自動駕駛”方案的商業化，這些都少不了芯片供應，背后是原料需求量的大幅上漲。當然也有好消息，比如，博世在德累斯頓的新晶圓工廠即將開始投產了，首批芯片將于7月下線，比預期提前了6個月。
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■很搶手的晶圓是個啥？
無論是電腦、手機、游戲機等消費類電子商品用的CPU，還是汽車、工業、通信等領域必不可少的各類半導體芯片，它們都是晶圓的衍生品。就像宮保雞丁、左宗棠雞、辣子雞丁等不同菜品，佐料、做法各有不同，可少了雞肉，再厲害的廚師也無計可施。
對半導體及其相關產業來說，晶圓是產品與技術發展的基礎。不過晶圓生產可比“切雞肉”門檻高多了，營造無塵環境是個基礎條件，否則會影響晶圓的良品率，電子組件和電路也會帶有缺陷。
一般情況下，無塵室的氣壓會比外界高，從而保證空氣中的污染物不會被“吹”進無塵室內。生產所需的純水、特殊氣體等，會通過相應的管路輸送到設備上，最大限度避免雜質沾染。
具備無塵條件后，可以聊晶圓制造了。通常說的晶圓又稱硅晶圓，顧名思義，其原料是硅。不過硅在自然界中多以二氧化硅和硅酸鹽的形態存在，說白了就是常見的巖石、砂礫。
生產晶圓的原料看上去司空見慣，可到了工廠里要經過提煉和提純等步驟，才能成為真正的原料。就像從農貿市場或超市里買的鮮肉，到家都要水洗、除去筋膜一樣，講究的朋友還會給肉排酸，為的都是讓原料更干凈。重點是，全球能制造電子級硅的企業不到100家，其中95%的市場被晶圓廠壟斷了，這可以說一個門檻。
繼提煉和提純步驟后，高純度多晶硅會再次進行加熱，融化后會順著籽晶生長出單晶硅，工業上將這一步稱為直拉法。產出的單晶硅棒還要對最外層進行研磨，這樣才能保證切割出的晶圓直徑一致。至此晶圓“樣品”誕生了，接下來要加入砷、磷、硼等元素改變它的導電能力和特性了。別激動，這剛到加蔥、姜、料酒腌制，離起鍋燒油還有距離。
過程跟膠片時代在暗房里洗照片差不多，這個技術本身就不是誰都會的，況且晶圓生產還要用到光刻機。光刻機的性能，會影響到單位面積下晶圓的晶體管密度，并決定了一家企業能不能生產出高端芯片。
最終乍看是個鏡面，實際上是大量芯片集合體的晶圓。通過檢驗、測試，再根據集成電路的不同用途進行切割、封裝，才形成了不同的電子元件。目前，能生產12英寸（300mm）晶圓的廠家，主要用荷蘭ASML的光刻機，光刻機有限的產能和高昂的價格本身就是門檻，更別說某些國家用光刻機“卡”別人脖子了。反過來說，晶圓工廠需要資本、技術、人員等方面的大手筆投入，“有錢人”造出來的稀罕物不搶手才怪呢。
■蜜汁操作真扎心 晶圓廠不愛跟車企玩
在半導體行業，供不應求是常態，而主流晶圓廠會生產直徑200mm和300mm兩種規格的晶圓。按照行業慣例，它們分別稱為8英寸晶圓和12英寸晶圓。不過在產能安排上并非五五開，12英寸晶圓是主流，占全球晶圓總產能的80%。
對晶圓廠來說，芯片是最終產物，從晶圓上切芯片，與把蛋糕分成小塊差不多，浪費的部分越少意味著利潤越高。生產同一工藝的芯片，12英寸晶圓的產量比8英寸晶圓的多出2.385倍。借用IHS Markit的高級分析師Phil Amsrud話說，“從12英寸晶圓中獲得的收益比從8英寸晶圓中獲得的收益高出約50%”。
