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去面试硬件,主管竟然问我,半导体芯片的代工和封测是什么意思?

08/20 16:00
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半导体行业里经常提到的“代工”“封测”其实是生产链上的两个不同阶段,分工很明确:


1. 芯片设计:画出“大脑蓝图”

芯片的第一步是设计。

设计公司(比如华为海思高通联发科AMD英伟达瑞芯微)不会自己建工厂,而是通过EDA工具(电子设计自动化软件Synopsys、Cadence、Mentor Graphics等)画出电路的逻辑图。简单来说,他们定义了芯片要做什么:能算多快、能耗多低、支持哪些接口。这一步就像建筑师画房子的设计图纸,决定了房子的结构和功能。

最终,设计公司会制作一份光掩膜版文件(Mask),这就是后续制作阶段的“照相底片”。


2.晶圆制造(代工):把设计“印”到硅片上

有了设计图,下一步要“造出来”。这就是晶圆制造环节,也叫晶圆代工(Foundry)

晶圆厂台积电中芯国际、华虹集团、三星代工等)用超洁净的无尘车间、上百道工序,把电路一点点刻在硅片上。工艺越先进,电路做的越小,芯片就越强大,比如3nm、5nm就是制造工艺的代号。代工厂的主要任务:把你的设计图“印刷”到硅片上,形成薄片

如果说设计是画蓝图,那晶圆制造就是盖房子的施工单位,而且还是全世界最贵的施工队——一条顶级生产线投资动辄上千亿人民币。

举个例子,比如瑞芯微的RK3588就是由瑞芯微电子负责设计的,瑞芯微是一家典型的无厂半导体(无晶圆厂)企业,总部位于中国福建福州,专注于 SoC 产品的结构设计、IP 集成与软硬件支持等工作(包括 AI 加速器、CPU/GPU、接口模块等)。

瑞芯微整个SoC的架构与设计,但其本身并无晶圆厂,晶圆制造(代工)阶段交由其他厂商完成。根据公开资料显示,RK3588是采用三星代工厂提供的8LPP(8 nm)制程来量产的。这意味着RK3588的晶圆生产是由三星的先进生产线完成,虽然不是采用EUV工艺,但属于成本合理、性能优秀的成熟8nm节点。


3.封装与测试(封测):芯片的“外衣”和“检查”

晶圆完成后,上面的密密麻麻分布着几十甚至上千颗裸芯片(Die)。但此时它们还不能直接使用。

裁切:先将晶圆切成一颗颗独立的裸芯片。

封装:给芯片穿上“外衣”,用树脂或陶瓷把它保护起来,同时引出金属引脚(BGA、QFN、SOP等不同形式)。封装决定了芯片能不能散热、能不能焊在电路板上。

测试:在出厂前要逐项测试电性能,淘汰掉不良品,保证交到客户手里的均为合格品。

这个阶段称为封测(OSAT,外包半导体封装与测试),代表企业有日月光、长电科技、华天科技、通富微电等。

类比来看,这一步就像汽车出厂前要装上外壳、加上轮胎,还要做接下来的碰撞测试和性能检测。

目前公开资料表明明确 RK3588 的封测合作方。但考虑到瑞芯微的以往合作模式,很可能是由国内主流 OSAT 厂商承担这部分工作。


4.整机应用:进入手机、电脑、汽车

最后,合格的芯片被交付给整机厂:手机厂商(苹果、小米、华为)电脑厂商(联想、戴尔)汽车厂商(特斯拉比亚迪)工控板厂(创龙科技)

他们把芯片焊接到主板上,与存储器电池传感器等其它部件组合起来,才形成了我们手中的智能终端或者里面的工控大脑。


5.总结:一条新兴的产业链

一句话总结半导体产业链:

设计:决定芯片能干什么

代工:决定芯片能力做多强

封测:保证芯片能用得住

整机:让芯片真正走进我们的生活

所以,当你拿起手机刷视频的时候,背后是全球无数工程师和厂商共同协作的成果。从一张设计图纸,到你手中的产品,每一步都极其复杂,却又环环相扣。

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