說真的,半導體產業可以說是21世紀最重要的產業之一。
我們在生活中處處都能見到內含半導體的商品,比如,高鐵、網路、電腦,以及你我人手一支的手機等,都需要半導體。
而且,在半導體產業方面,台灣半導體業產值,在2019年時產值已達2.7兆台幣,居全球第二名,占台灣GDP約15%,是台灣不可或缺的經濟成長關鍵。
總之,不管你是不是業內人士,或是否要投資,既然生長在半導體大國的台灣,只認識護國神山台積電就太可惜了,你還該認識一下,這個改變人類生活的半導體產業。
但有關半導體產業的內容實在太多,若把全部內容擠在一篇文章,擔心大家會無法消化,以及關於半導體的導電特性是跟許多物理、化學性質有關,我想,不是本科系的人應該難以理解。
因此,這次就先來簡單科普一下甚麼是「半導體」,以及「半導體材料」,我會用白話的方式,讓大家對半導體材料,以及相關廠商大致上有個概念。
首先,甚麼是半導體?
用白話來說,你每天都會用手機或電腦打開Line、臉書等程式做各種事情,而這些電子產品為了瞬間應對你做出的每個動作,就要靠電子產品中積體電路的「電控開關」來達成邏輯運算。
所謂的「電控開關」顧名思義,就是以電流來控制開關,而人類為了操控電流是否流通,就需要導電或絕緣可以由外頭施加電壓來操控的物質,也就是介於導體和絕緣體之間的半導體。
半導體產業發展至今,我們可以將半導體材料分為三個世代。
第一代半導體是「元素半導體」,例如,鍺(Ge)和大家耳熟能詳的矽(Si),而所謂的矽其實就是沙子,在地球上隨處可見,是地殼中含量第二多的礦物,代表著矽幾乎是取之不盡用之不竭,這也代表著矽是成本較低廉的材料,且因矽基半導體的技術較成熟,矽被廣泛應用於各種積體電路和器件之中,例如,我們常聽到的CPU、記憶體等。
全球約90%的半導體器件都是用矽當基底材料,目前還沒有其他半導體材料可以撼動矽在市場上的地位。
大致認識矽之後,接著帶大家來認識一下矽的最大用途,也就是「矽晶圓」的製造流程。
(請見下圖)
半導體產業要製造產品,載體必定離不開晶圓(Wafer),而傳統半導體產業,若想製造出品質高又穩定的好產品,就要用「直拉法」製造出原子排列整齊的「單晶結構」晶圓當基底才行,因為單晶結構相比起多晶結構更加穩定,且更重要的是,導電性也更好。
而所謂的「直拉法」,就是目前大多晶圓廠用來把多晶結構的材料,製造成單晶結構晶棒的技術。
以矽來舉例,先將沙子(二氧化矽)還原成矽,並提純成99.999999999%純度的多晶矽後,將多晶矽溶解成液態,再將一根單晶矽棒當做「晶種」深入其中,一邊旋轉一邊向上拉起,就可以讓原本原子排列較雜亂的多晶結構,轉變為排列整齊、穩定可靠的單晶結構,進而製造出一根「單晶矽晶棒」。
當日本信越、嘉晶,以及近期併購世創電子,成為全球第二大晶圓廠的環球晶等晶圓廠商,用「直拉法」技術生產一根「單晶晶棒」後,就會用鑽石切割刀,從「晶棒」切割出晶圓,並透過打磨、拋光,製成拋光晶圓片(Substrate),接著,晶圓廠就可把晶圓片出貨至台積電、三星、英特爾等積體電路(IC)製造廠商加工,這就是晶圓製造的簡易流程。
矽晶圓代表公司:日本信越、環球晶(6488)、嘉晶(3016)、合晶(6182)、台勝科(3532)。
關於第二、三代半導體,以及製造晶圓和廠商的完整內容,有興趣的朋友可點擊下方連結,繼續閱讀完整文章。
【限時公開文章】如果晶圓代工是肥肉,半導體材料就是蛋白質?搞懂蛋白質優劣,才能將知識變現?
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太陽能價格已到最低點?研究:電池「瘦身」後成本可再降!(01/28/2020 TechNews科技新報)
作者 Daisy Chuang
得益於技術愈來愈成熟、裝置量大幅攀升,近年來太陽能價格正不斷下滑,發電成本已經開始可以跟傳統火力發電一較高下,不過太陽能電池的價格已降至最低點了嗎?最近美國麻省理工與美國國家再生能源實驗室(NREL)發現,若太陽能電池能再「瘦」一點,成本還會持續降低。
過去幾年來,太陽能價格可以用暴跌來形容,為近年來成本降幅最大的再生能源技術,根據彭博能源財經(BNEF)資料,1977 年到 2015 年間,太陽能電池發電成本已從每瓦 76 美元最高點降至 0.3 美元,近年更因為裝置量攀升而持續下滑,過去高不可攀的太陽能技術,現在已親民許多了。
BNEF 2019 年能源展望更指出,到 2050 年時,世界一半電力將來自風力與太陽能,這都是因為每度電均化成本(LCOE)快速下降。不過技術成本降幅的空間永遠有限,要再降低成本的難度愈來愈高,除非要開發另一種太陽能技術。
目前太陽能主流技術為矽晶電池,是由矽料、矽晶圓、電池片、模組等廠商串起的龐大產業鏈,其中結晶矽為關鍵原料,矽晶圓廠熔融結晶矽後,可製成單晶矽晶棒或是多晶矽晶碇,切片後成為矽晶圓,再由中游的電池廠商將矽晶圓進行處理,成為太陽能電池,最後在經過模組廠串接電池並封裝於模組板中。
目前太陽能矽晶圓厚度約為 160 微米,但麻省理工與 NREL 科學家指出,如今矽晶太陽能正以 30% 速度持續成長中,技術也日新月異,透過製程改進,若將矽晶圓「瘦身」至 100 微米、甚至是 40 微米,有望將矽使用量降低四分之三,這樣一來太陽能成本還會更便宜。
過去雖然也有廠商想要挑戰更薄的矽晶圓,但因為太薄的電池存有脆又易碎、效率低的問題,因此最後不了了之,但研究人員表示,現在的設備技術以及新的太陽能結構研究有辦法跨越這些挑戰。
科學家研究包含鈍化發射極觸點(PERC)等在內的四種不同太陽能結構,發現若將矽晶圓厚度縮減至 40 微米並用新工藝製造電池,幾乎不影響性能。麻省理工博士後 Zhe Liu 表示,在矽晶圓厚度研究中,我們發現在某一範圍內,太陽能效率不會變,因此成本就有下降的空間。
雖然對於廠商來說,研發新的厚度、更換設備這些事情無疑是耗時又昂貴的過程,但新技術不僅有機會降低成本,也能讓產業繼續向前走。Liu 表示,透過目前的技術,厚度應可降至 100 微米,且新型的裂紋檢測等也有助於縮小矽晶圓的厚度。
科學家認為,未來若成功研發矽晶體生長技術,就不需要再切割矽晶棒或是矽晶碇,也有助於太陽能電池瘦身,厚度甚至有機會降至 15 微米。
針對這項研究,亞利桑那州立大學助理研究科學家 Andre Augusto 表示,製造太陽能成本支出最多的部分為矽料和矽晶圓,因此在產業快速擴張的情形下,薄矽片不僅可以解決矽晶源供應問題,製造出更多的太陽能電池,且薄電池更耐熱,也有其他的優勢。
完整內容請見:
http://technews.tw/2020/01/28/solar-panel-costs
更多相關訊息請見:
For cheaper solar cells, thinner really is better
http://news.mit.edu/2020/cheaper-solar-cells-thinner-0127
New Energy Outlook 2019
https://about.bnef.com/new-energy-outlook/
Solar PV power cost from 1977 to 2015
https://www.researchgate.net/figure/Solar-PV-power-cost-from-1977-to-2015-Source-Bloomberg-New-Energy-Finance-15_fig4_321943289
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經濟部國際貿易局 公告
公告自即日起CCC2804.61.20.00-6項下之「太陽能級矽晶棒」及CCC2804.61.90.00-1項下之「太陽能級矽晶碇」申請以我國為原產地之原產地證明書,其重要製程指矽原料經高溫熔料與晶體成長並控制電阻之過程,且其產品電阻值應小於或等於15 ohm-cm。
相關資料請至經濟部國際貿易局網頁(http://www.trade.gov.tw/Pages/Detail.aspx…)查詢。
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IC設計逐檔技術大分析!飆漲之後輪到封測接棒?華邦電、旺宏抓不住的股性,不要看隔日沖外資?櫃買市場重返月均線要挑戰前高壓力?2021/08/03【老王不只三分鐘】
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06:51 費半終於突破前高,不過道瓊來到前高壓力後還是過不去,美股四大指數不太同調耶?
15:12 港股持續反彈,上周四出現了跳空缺口,趨勢改變了嗎?
17:57 陸股也是連續反彈來到十日均線,但小編知道,要突破季均線才會翻多吧?
21:31 台股繼續朝著月均線壓力反彈,櫃買也重新站上所有短期均線了,這邊可以買股票了嗎?
32:21 上周五直播董哥預測聯電外資大賣,結果外資大買11萬張,抱歉,這邊要先家法了!
38:39 華邦電昨天大漲,今天怎麼又大跌啊?記憶體晶片族群可以說說嗎?
47:35 IC設計還是繼續幫我們追蹤下去!
01:12:49 IC封測這族群好像是最近一周反彈比較強勢的,為什麼啊?
01:23:47 貨櫃航運好像就是那樣了?還要繼續每集講嗎?
本集談及個股有以下:2303聯電、2344華邦電、2337旺宏、2408南亞科、3443創意、5269祥碩、2363矽統、4919新唐、3545敦泰、4961天鈺、3141晶宏、5272笙科、5351鈺創、6485點序、6411晶焱、2458義隆、3169亞信、6494九齊、6233旺玖、3530晶相光、3041揚智、2436偉詮電、3711日月光投控、3264欣銓、6525捷敏-KY、6223旺矽、2329華泰、2369菱生、2449京元電子、8150南茂、8110華東、6147頎邦、2615萬海、2603長榮、2609陽明
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台股又見萬八,萬海又見跌停!航運跌破十日均線果然都破底,止跌翻多關鍵在?IC設計強勢大漲,完整逐檔分析!矽晶圓靠投信續買噴出創新高!2021/07/13【老王不只三分鐘】
02:46 董哥真的很厲害,不要看單一K棒真的很重要,道瓊居然又噴出了,快創新高了耶!
10:54 港股連續反彈站回五日均線,這就是止跌訊號了吧?
13:29 陸股死守前低支撐跟季均線後也反彈上來,站上所有短期均線該翻多囉?
16:24 台股今天創下歷史新高,但萬八依舊失敗,櫃買還爆了一根歷史天量,小編覺得好嚇人!
24:53 先來講今天最弱的航運好了,散裝航運真的是跟著貨櫃三雄一起跳水耶!
33:27 記憶體族群的華邦電終於突破區間拉出長紅!但為什麼旺宏漲不上去啊?
42:44 IC設計如同董哥上周五說的,延續強勢直到本周,可以繼續幫我們分析一下嗎?
59:47 矽晶圓族群全面噴出創高,董哥有說過就是看十日均線跟投信,粉絲留言說真的滿好用的耶!
01:09:51 貨櫃三雄全部跌停,這是海盜船嗎?長榮跟萬海上周說了跌破十日均線就轉弱,回頭來看真的超有幫助!
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MSCI爆大量定多空!為什麼疫情肆虐但美股創新高?矽晶圓噴出!面板接棒就靠低基期?鋼鐵強勢迎來長多?聰明買法不追高!櫃買達陣等幅測距!2020/12/01【老王不只三分鐘】
02:01 美國科技股指數都已經創高了,但是道瓊跟S&P 500都還沒,該怎麼看?
09:06 疫情這麼嚴重,為什麼股市沒有跟3月那時一樣大跌,反而還大漲?
24:19 港股昨天收了長黑,這波結束了嗎?
26:09 陸股守住10日均線真的反彈了,看來還是很強勢
29:48 回到台股,一根長黑又一根長紅,MSCI爆量4千億看起來好可怕啊~~~
38:35 櫃買市場為什麼可以逆勢大漲創高?
49:56 面板今天超強,我被前密友打臉了...
01:07:01 鋼鐵類股大漲之後回檔休息,該怎麼觀察?
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矽晶棒 在 ASML from sand to computer chips! | 【Did you know? 從沙子 ... 的推薦與評價
Did you know? 從沙子到電腦晶片! 】 石英砂含有高百分比的矽,為了製造晶片,矽必須經過淨化、溶解、結晶,並作成長圓柱體,稱為 矽晶棒 (Ingot)。 ... <看更多>
矽晶棒 在 [問題] 有沒有懂矽晶圓的? - 看板Mdhs2th-308 的推薦與評價
網路上的資料:
「晶圓」的原始材料是「矽」,地殼表面有著取之不盡用之不竭的二
氧化矽,二氧化矽礦石經由電弧爐提煉,鹽酸氯化,並經蒸餾後,製成了
高純度的多晶矽,其純度高達 0.99999999999。晶圓製造廠再將此多晶矽
融解,再於融液內摻入一小粒的矽晶體晶種,然後將其慢慢拉出,以形成
圓柱狀的單晶矽晶棒,由於矽晶棒是由一顆小晶粒在熔融態的矽原料中逐
漸生成,此過程稱為「長晶」,矽晶棒再經過研磨、拋光、切片後,即成
為積體電路工廠的基本原料----矽晶圓片,這就是「晶圓」。國內自1997
年起已有廠家生產八英寸(200mm)晶圓片,未來將會生產十二寸晶圓。
我的問題是,矽晶圓在長晶過程應該是需要很穩定的環境,不容許有地震
之類的外部因素影響。那,例如發生921大地震後,那些長到一半的矽晶
棒怎麼辦,還能重製嗎?還是只能報廢?
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 140.115.34.106
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