从去年开始，由于大家都知道的原因，毛衣战转变成了科技战。发生在中兴，华为等公司上的事件让芯片半导体行业进入大家的视野。一些曾经听都没听过的名词在耳边环绕，到底是什么意思也是一知半解。这周末想和大家简单说一下芯片是怎么制造的，那些耳熟能详的大公司到底是做什么的？
集成电路，半导体，芯片产业的重要程度已经不需多言。我们先来简单回顾一下整个半导体产业的历史。
半导体产业的起源在美国硅谷，硅谷汇集了各个领域的人才和资源，开发出了电脑这种跨时代的产品，带动了整个半导体的需求。半导体产业的第一次转移在1970-1980年代。当时的美国把芯片设计部分保留在自己国内，而将劳动密集型的芯片制造业移到海外以降低成本。美国忠诚的小弟日本以DRAM为入口，在美国的扶持下，成功造就了松下，索尼，东芝等企业。1980年代初，在广场协议后，半导体行业迎来了第二次产业升级。同样是在美国的扶持下，半导体制造产业从美国，日本转移到了韩国和台湾，也造就了三星，海力士，台积电等企业的崛起。
从历史来看，半导体产业的每次升级，背后都少不了美国，而且也涌现了一批超级巨头。可以预期的是，在即将到来的第三次产业转移中，谁掌握了高端IC制造，谁就掌握了整个行业的话语权，同样也会得到未来数十年的财富源泉。
半导体整个产业主要分为芯片前端设计，芯片后端制造，和芯片封装测试。
有的企业只做芯片设计，没有fab（晶圆厂），所以被称为fabless。这类企业的代表为：高通，博通，英伟达，华为海思等。
有的企业只做代工，也就是fab。不做设计，这类企业被称为foundry。代表企业为：台积电，中芯国际等。
当然也有巨头一手包办从设计，制造，到封装，销售。这类企业被称为IDM即垂直整合制造工厂。代表企业为：Intel，德州仪器等。
打开股票软件，输入芯片，会发现有芯片概念的公司有200家左右。虽然按一下F10就能大概清楚这家公司是干什么的。但是他的业务在芯片制造的哪一步骤，科技含量高不高却不清楚，中国现在到底是哪一环节被卡脖子了？这还需要从整个芯片的制造流程说起。
前端：芯片设计
造楼要有图纸，制造芯片当然也需要图纸。这部分环节包括了：规格制定，硬件描述，模拟，合成，电路模拟，布局环绕，检测，制成光罩。总之，这些芯片设计公司需要设计出一套符合要求的电路图，把这个电路图以光罩的形式送到代工厂让他们画在芯片上。
设计部分肯定是不会被卡脖子了，毕竟画图有电脑就行。相关的技术，人才中国也不会缺，最关键的还是在芯片制造。
后端-芯片制造 从沙子变成芯片（
1：硅片
芯片是制作在硅片上的。制作硅片首先要加工沙子。沙子在被送进熔炉加工后会形成98%纯度的冶金硅锭。然后再通过一系列的精炼加纯后，成为了纯度高达99.99999%的纯硅锭。再经过一些抛光，研磨后，变成了下图的样子。
接着进行切片，就得到了一张张硅片，也就是晶片。
2：制造
得到晶片后就可以真的来制作了。
1) 首先要将晶片清洗，烘烤脱水一下，这样可以增加芯片与光刻胶的粘附性。
2）接下来是涂光刻胶。通过旋转，离心，让光刻胶均匀覆盖在晶片的表面。
3）涂完光刻胶后，就是最重要的步骤：光刻。
光刻机开始工作，它会在最上方发射光源，透过光罩。光罩上就是设计公司画好的线路图。光穿过光罩，在透镜的指引下照射在晶片上进行曝光。透镜可以让光线聚集在需要曝光的地方，而遮挡住不需要曝光的地方。就这样，紫外线不断移动，在晶片上画出想要得到的图案(电路图)。
4)曝光完成后，光刻胶有一部分被曝光了，而有另一部分没有被曝光。被曝光的部分会变成水溶性，因此接下来要清洗掉水溶性的光刻胶。清洗完成后，会变成这样：
5）请注意，刚刚以上的步骤都是光刻机在晶片表面的光刻胶上进行作画，晶片本身是没有变化的。到了这个阶段，光刻胶已经在晶片上形成了图案，接下来就是刻蚀机发挥作用了。
晶片被送入刻蚀机后，表面有光刻胶的部分可以保护晶片不被刻蚀，而没有光刻胶的部分(上一步被冲洗掉了)会被刻蚀。
6) 刻蚀工作完成后，会在晶片上留下小小的细沟。清洗掉之前残留的光刻胶，我们就得到了一张刻有电路图的晶片了。
这时候晶片还是不导电的，所以还要在晶片里加入杂质，在细沟里填入铜，使其导电。所有的供需完成后，得到了这样的一张晶片。到此为止，整个芯片制造就算完成了。
3:封装测试
看到上图晶圆上一个个小方格了么，那就是后来的芯片。由于芯片实在太小了，无法一个个单独制作，封装测试的厂商在拿到晶圆后会将整个晶片进行切割，贴片再做成一个个芯片，经过测试和封装后，就可以交付给下游的厂商啦。
整个芯片制作流程差不多就是这样。虽然用文字描述得很简单，但其中技术的含量，工序的复杂是超过的人们的想象的。芯片制造是劳动密集型，技术密集型，资本密集型集于一身的产业，想要短时间超越难度可想而知。
其中，芯片的前端设计和最后的封装测试，相信对中国企业的发展无法构成阻碍。难点就在于芯片制造中的某些环节。
目前芯片制造材料还掌握在日本的手中。
而光刻机全世界也就日本和荷兰两大玩家。光刻机真是遏制中国半导体发展最关键的地方。如何提高芯片的性能？就是在有限的晶片上画出很多的电路。光刻机就像一支笔一样，只有笔尖越细，才能在纸上写更多的字。那你说，我没有细笔尖，那我的纸比别人大不行么？我同样可以写上很多字啊。理论上是可以的，但是这毫无意义。因为一个产品留给芯片的位置就这么一点，而且别人同样可以那一张更大的纸，用更细的笔吊打你。
先来了解一下目前世界上芯片制成工艺的水平（越小越高级）
28nm：大部分公司都能生产
14nm：中芯国际
12nm：台积电，三星，格芯
10nm：台积电，三星
7nm：台积电，三星，英特尔
5nm：台积电
3nm：台积电（预计2022年量产）
上述皆为有能力在该档次量产的公司。
前段时间，荷兰的ASML，也就是全球最高端的的光刻机厂商交付了一台DUV光刻机给中芯国际，这让中芯国际能够小规模生产7nm的芯片。而上半年，中芯国际向ASML订购的EUV光刻机却因为受阻挠，而迟迟无法交付。而现在其他主流晶圆厂都是采用EUV光刻机。EUV光刻机目前由ASML完全垄断，市场占有率100%。
DUV光刻机和EUV光刻机差别在哪里呢？
其实第一行就能明显看到，DUV光刻机的波长是193nm，而EUV光刻机的波长是13.5nm。
不需要了解波长是什么东西，光是看数据就能感受到，EUV光刻机的性能是高压水枪，而DUV光刻机就像玩具水枪。
如果中国无法得到EUV光刻机，那中国半导体行业将受到严峻的考验。因为DUV光刻机的极限是生产7nm-5nm的芯片，效率和良率更是差了EUV光刻机不是一点半点。而前段时间台积电的股东大会上，已经表示公司正在研究2nm和1nm以下的制程工艺。目前中芯国际与台积电的差距差不多是三代左右，在中芯国际能够量产7nm芯片的前提下，我们的窗口期大约为3-5年。如果EUV光刻机迟迟无法供货，那就会越来越落后。
中国有自己的国产光刻机么？国产光刻机一哥上海微电子可以生产90nm芯片的光刻机。前段时间传出上海微电子可以在2021年交付能制造28nm芯片的光刻机，我持怀疑态度。虽然28nm已经十分落后，但是光刻机其中的零部件中国自己还是无法生产，而且上海微电子据说研发费用只有6亿，要知道海外的公司可都是千亿万亿的研发费用，上海微电子想要生产28nm的光刻机实在是不太现实。
目前国产光刻机落后海外至少15年甚至20年。
看到这里会不会有一丝绝望。
但是国产自研绝对不能放弃，未来中国一定会在半导体行业加大投资。即使我们拿不到这台EUV，我们也绝不能停下我们的脚步。比如我们的北方华创，14nm先进制程的等离子刻蚀机已经正式进入生产线。我们的中微半导体等离子刻蚀设备、深硅刻蚀设备、MOCVD设备已经是世界一流水平，我们的晶盛机电在12英寸大硅片技术上也正在取得突破。中芯国际，更是承载着大家的希望，研发着7nm芯片。
中国半导体，绝对不会倒下！
本文旨在对芯片制造进行一个梳理，希望大家在投资芯片股的时候能有一个大概的逻辑。观察一下它在芯片制造中位于哪一环节，它每年的研发费用占比配得上一个半导体企业么？如果能对您有一丝丝的帮助，那就再好不过了。
本文来自：Steven 股动力投资俱乐部