流片与晶圆代工产业
流片与晶圆代工产业
关于“流片”
流片是什么？
流片(tape-out)是指通过一系列工艺步骤在流水线上制造芯片，是集成电路设计的最后环节，也就是送交制造。
流片即为"试生产"，是把电路设计变成ASIC芯片的过程。即Fabless厂商设计完电路后，在所有检查和验证都正确无误的情况下，将最后的GDSII文件交由Foundrv厂先生产一部分样品芯片(通常为数十片或上百片不等)，以检验每一个工艺步骤是否可行，以及电路是否具备所需的性能和功能。
tape是"磁带"的意思。早期进行芯片设计，都是以磁带来存储芯片设计数据的，因此称为tape-out。虽然目前多以电子文档提交数据，但这一称呼沿用至今。
tape-out是一个统称。细分来看，还有base tape-out、metal tape-out 和all-layer tape-out之分。
芯片制造包括多个工艺步骤，在制造时需要分层进行。其中，在FEOL工序生产的为baselayer(一般为晶体管等半导体器件)，在BEOL工序生产的为metal layer (一般为金属布线层等)。
首次流片时，需要依次对所有的层进行生产加工。样片经测试后，如果发现需要进行很小的设计升级，或修正设计中的小错误，ECO阶段也许只需修改布线层就能实现，此时的tape-out被称为metal tape-out。但如果芯片必须进行重新设计、重新综合、布局布线，那芯片的所有层基本都会发生变化。base tape-out或all-layer tape-out意味着更长的周期和更高昂的成本。
流片成功or失败?
流片的目的是发现芯片在实际应用时存在的问题并进行解决。并非所有的流片都会成功。
如果样片测试成功，或通过小的修改即符合预期，就可以大规模地制造芯片，投入量产。反之，如果测试失败，可不是简单回头修改修改软件，等待再次流片这么简单。流片的成本是十分高昂的,如果连续两次以上流片失败，公司很可能会考虑取消该芯片的制造计划。因为继续下去投入的人力、物力和资金过多,即使最后流片成功也挽回不了损失。因此在流片之前,对设计的正确性进行充分的验证是非常必要的。
随着芯片密度的提高和设计复杂性的增加,对“流片"一次性成功的需求越来越迫切。一旦流片失败，轻则资金打水漂，重则公司直接倒闭。何降低流片？
为了减轻流片费用，MPW应运而生。
多项目晶圆(Multi Project Wafer, 简称MPW)就是将多个使用相同工艺的集成电路设计放在同一晶圆上流片，制造完成后，每个设计可以得到数十枚芯片样品，这一数量对于原型设计阶段的实验、测试已足够。
对于MPW流片，所有MPW项目参与者按照芯片面积分摊所产生的费用，仅为full mask流片费用的5%~10%，极大地降低了产品开发风险。MPW为小批量生产提供了有效的途径。
全球晶圆代工产业逐渐向中国大陆转移
晶圆，指制造集成电路芯片的衬底，由于是圆形，所以称晶圆。按照直径分类，包括4、5、6、8、12英寸等规格。
中国大陆是全球最大且增速最快的集成电路市场之一，在市场需求、国家政策、资本投入的驱动下，全球晶圆代工产业逐渐向中国大陆转移。
2016年至2020 年，全球新增投产的晶圆厂为62座，其中有26座建设于中国大陆，占全球总数的42%。
根据所包含的集成电路生产环节的不同，集成电路行业的经营模式，可分为垂直整合模式（IDM模式）、晶圆代工模式（Foundry模式）和无晶圆厂模式（Fabless模式）。
晶圆代工行业处于产业链中游。整个集成电路行业以及中游，均呈现垂直化分工格局。
晶圆代工行业市场规模
根据Frost & Sullivan的统计，2015年至2020年，按照销售额口径，全球晶圆代工市场规模从456亿美元增长至677亿美元，年均复合增长率为8.2%。2017年至2022年，中国大陆晶圆代工市场规模预计从355亿元增长至771 亿元，年均复合增长率为16.78%。
2020年全球晶圆代工行业市占率前五名企业分别为，台积电（61.9%）、联华电子（9.3%）、格罗方德（8.7%）、中芯国际（国内NO.1）（5.4%）和力积电（2.4%），其市场集中度达87.7%。其他主要参与主体还有，世界先进（台湾）、华虹半导体（国内NO.2）、华润微、晶和集成（国内NO.3）。
主要制程节点对比
参考文献链接
