先从半导体开始，半导体是导电性介于导体（金属）与绝缘体（石头）之间的物质，包括硅、锗。由于硅有较大的缝隙能掺杂杂质，可用来制造重要的半导体电子元件—晶体管，晶体管的主要功能有放大信号、开关，晶体管就像数据讯号的收音机，收音机的原理是将微弱的讯号放大，用喇叭放出来，而晶体管能将讯号的电流放大，让电流以特定方式通过。

数亿个晶体管装在一张长宽约半公分大的芯片上，这片芯片就是大家耳熟能详的『集成电路』，俗称 IC（Integrated Circuit），所以，芯片是集成电路的简称，也可以说是载体。

因应智能时代来临，科技将改变人类生活模式，上文先大致介绍半导体是什么，接着再详细说明整个产业概况以及未来运用。

以下本文将分成四大部分:

• 半导体制程：4 大步骤一目了然
• 集成电路分类：依功能区分 4 大类
• 半导体产业链营运模式：各种模式的利与弊
• 半导体运用领域：未来将用在这 6 大领域

半导体制程：4 大步骤一目了然

1. IC 设计：

预先规划芯片的功能，功能包含算术逻辑、记忆功能、 浮点运算、 数据传输，各功能分布在芯片上各区域，并制作所需的电子元件，工程师使用硬件描述语言（HDL）设计电路图，在将 HDL 程序码放入自动化电子设计工具（EDA Tool），计算机把程序码转换成电路图。

2. 晶圆制造：

将硅纯化、溶解成液态，从中拉成柱状的硅晶柱，上面有一格一格的硅晶格，将晶体管放置在硅晶格上，硅晶格的排列是安装电子元件的重要关键，硅晶柱拉起的速度、温度影响硅晶柱的质量，尺寸越大，技术难度就越高，12 吋晶圆厂也相对 8 吋晶圆厂制程更加先进，制程是技术，但良率才是最关键 Know-how，晶圆厂使用钻石刀将整条硅晶柱切成薄片，经过抛光后就变成『晶圆』，也就是芯片的机板，灰尘对这些晶圆造成严重的威胁，故制造人员进入无尘室之前，皆需穿戴防尘衣、清洗身体采去预防措施，晶圆制造比手术室干净十万倍。

3. 光刻制作：

一大张电路设计图，缩小并压印到硅晶圆上，靠的就是光学原理。

IC 设计图以电子束刻在石英片上，成为光罩，将光罩上的设计图缩小至晶圆上，与洗相片原理相同，『光罩』如同照相底片，而『晶圆』就像照片纸，预先将晶圆涂上一层光阻（相片感光材料），透过紫外光照射与凸透镜聚光效果，将光罩上的电路结构缩小并烙印在晶圆上，光罩上图形的细致度是影响芯片质量的关键。

光刻制程结束后，工程师在晶圆上加入离子，透过注入杂质到硅的结构中控制导电性与一连串的物理过程，制造出晶体管。 待晶圆上的晶体管、二极管等电子元件制作完成后，将铜倒入凹槽中形成精密的接线，使许多的晶体管连起来。

4. 封装与测试：

晶圆完成后送到封装厂，会切割成一片一片的裸晶，由于裸晶小而薄，非常容易刮伤，故将裸晶安装在导线架上，外面装上绝缘的塑胶体或陶瓷外壳，印上委托制造公司的标志，最后进行芯片测试，将不良品挑出，芯片就此完成。

集成电路（IC）分类：依功能区分 4 大类。

1. 存储器 IC：

主要是用来储存资料的原件，

通常用于计算机、电视游乐器、电子辞典等等。象是 DRAM、SRAM、NAND Flash 皆属于存储器 IC。

2. 逻辑 IC：

主要是处理数位讯号（0 与 1）为主，产品包含中央处理器（CPU）、微处理器（MPU）、图形处理器（GPU）。

3. 微元件 IC：

主要的功能在于负责 CPU 的周边设备以及其它零部件的沟通任务，擅长处理复杂的逻辑运算，以数位或文字资料为主，

4. 类比IC：

主要处理有关类比信号的 IC，因能耐高压、耐大电流，所以主要运用在电源供应器、数位类比转换器等，半导体产业链营运模式：各种模式的利与弊，早期半导体公司多是从 IC 设计、制造、封装、测试一手包办，由于摩尔定律的关系，芯片设计日趋复杂、花费也越来越高，单独一家半导体公司无法负荷从上游到下游的高额研发、制作费用，到了 1980 年末期，半导体产业逐渐走向专业分工模式，创造更大的利润和提升产品稳定性。

摩尔定律：
由 Intel 创始人之一 Gordon Earle Moore 提出，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

依业务性质半导体行业主要分为以下 4 种经营模式：

1. 整合制造商（IDM） 模式：

集结芯片设计、制造、封装、测试、销售等多个产业链环节，需要雄厚的营运资本才能支撑此营运模式，故目前仅有少数大厂能维持。

2. 代工厂（Foundry） 模式：

只需负责制造、封装、测试其中环节，可以同时为多家设计厂商服务，但受限于供应商的竞争，需特别留意客户机密技术外泄情形，代工厂的主要竞争力来自于规模化生产、生产管控。

3. 无厂 IC 设计商（Fabless）模式：

只负责芯片电路设计、销售，将生产、封装、测试外包，起初资金规模不大，进入门槛相对低。

4. 芯片设计服务提供商（Design Service）模式：

为芯片设计公司提供相对应工具、电路设计架构、咨询服务等，不设计、销售芯片，而是贩售智慧财产权—设计图，又称硅智财（SIP）。

半导体运用领域：未来将用在这 6 大领域

根据国际半导体产业协会说法，半导体未来主要运用在智慧运输、智慧医疗、智慧数据、智慧制造、绿色制造和先进制造。而运输、工业制造是最主要的两大动能。智慧车辆驾驶辅助安全系统等级越来越高，藉由后端 AI 芯片运算，从接收感测讯号，经由运算分析，再传达至车辆动力系统，可完成安全回避和抵达目的地的需求，实现全自动化驾驶愿景。工业制造从数字化演进成全自动生产，引入物联网系统到生产管理系统中，推动工业智慧制造新时代，带动整体半导体市场需求。

在未来 5G、AI 与半导体产业息息相关，5G 时代来临带动整个半导体周边商品，如 5G 智能型手机市场需求近 2 亿台，将带起另一波换机潮，而 AI 智能需透过大量运算效能，使晶圆技术需不断推陈出新，以适应科技变化快速，未来半导体产业有望另创高峰。