半導體的制造方法精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇半導體的制造方法范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：半導體；光刻；圖形；薄膜；沉積

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.038

0 引言

人來研究半導體器件已經超過135年[1]。尤其是進近幾十年來，半導體技術迅猛發展，各種半導體產品如雨后春筍般地出現，如柔性顯示器、可穿戴電子設置、LED、太陽能電池、3D晶體管、VR技術以及存儲器等領域蓬勃發展。本文針對半導制造技術的演變和主要內容的研究進行梳理簡介和統計分析，了解半導體制造技術的專業技術知識，掌握該領域技術演進路線，同時提升對技術的理解和把握能力。

1 半導體技術

半導體制造技術是半導體產業發展的基礎，制造技術水平的高低直接影響半導體產品的性能及其發展。光刻，刻蝕，沉積，擴散，離子注入，熱處理和熱氧化等都是常用的半導體制造技術[2]。而光刻技術和薄膜制備技術是半導體制造技術中最常用的工藝，下面主要對以上兩種技術進行簡介和分析。

2 光刻技術

主流的半導體制造過程中，光刻是最復雜、昂貴和關鍵的制造工藝。大概占成本的1/3以上。主要分為光學光刻和非光學光刻兩大類。據目前所知，廣義上的光刻（通過某種特定方式實現圖案化的轉移）最早出現在1796年，AloysSenefelder發現石頭通過化學處理后可以將圖像轉移到紙上。1961年，光刻技術已經被用于在硅片上制造晶體管，當時的精度是5微米。現在，X射線光刻、電子束光刻等已經開始被用于的半導體制造技術，最小精度可以達到10微米。

光學投影式光刻是半導體制造中最常用的光刻技術，主要包括涂膠/前烘、曝光、顯影、后烘等。非光學光刻技術主要包括極深紫外光刻（EUV）、電子束光刻（E-beam Lithography）、X射線光刻（X-ray lithography）。判斷光刻的主要性能標準有分辨率（即可以曝光出來的最小特征尺寸）、對準（套刻精度的度量）、產量。

隨著半導體行業的發展，器件的小型化（特征尺寸減?。┖图呻娐返拿芗忍岣撸瑐鹘y的光學光刻制造技術開始步入發展瓶頸狀態，其面臨的關鍵技術問題在于如何提高分辨率。

雖然，改進傳統光學光刻制造技術的方法多種，但傳統的光學投影式技術已經處于發展緩慢的階段。與傳統的投影式光刻技術發展緩慢相比，下一代光刻技術比如EUV、E-beam、X-ray、納米壓印等的發展很快。各大光刻廠商紛紛致力于研制下一代光刻技術，如三星的極紫外光刻、尼康的浸潤式光刻等。目前先進的光刻技術主要集中在國外，國內的下一代光刻技術和光刻設備發展相對較為滯后。

3 薄膜制備技術

半導體制造工藝中，在硅片上制作的器件結構層絕大多數都是采用薄膜沉積的方法完成。薄膜的一般定義為在襯底上生長的薄固體物質，其一維尺寸（厚度）遠小于另外二維的尺寸。常用的薄膜包括： SiO2， Si3N4， poli-Si， Metal等。常用的薄膜沉積方法分為化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition）和物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition）兩種?；瘜W氣相沉積利用化學反應生成所需的薄膜材料，常用于各種介質材料和半導體材料的沉積，如SiO2， poly-Si， Si3N4等[3]。物理氣相沉積利用物理機制制備所需的薄膜材料，常用于金屬薄膜的制備，如Al， Cu， W， Ti等。沉積薄膜的主要分為三個階段：晶核形成―聚集成束―形成連續膜。為了滿足半導體工藝和器件要求，通常情況下關注薄膜的一下幾個特性：（1）臺階覆蓋能力；（2）低的膜應力；（3）高的深寬比間隙填充能力；（4）大面積薄膜厚度均勻性；（5）大面積薄膜介電＼電學＼折射率特性；（6）高純度和高密度；（7）與襯底或下層膜有好的粘附能力。臺階覆蓋能力以及高的深寬比間隙填充能力，是薄膜制備技術的關鍵技術問題。我們都希望薄膜在不平整襯底表面的厚度具有一致性。厚度不一致容易導致膜應力、電短路等問題。而高的深寬比間隙填充能力則有利于半導體器件的進一步微型化及其性能的提高。同時，低的膜應力對所沉積的薄膜而言也是非常重要的。

4 結語

雖然，與不斷更新換代的半導產品相比，半導體制造技術發展較為緩慢，大部分制造技術發展已經趨于成熟。但是，隨著不斷發展的半導體行業，必然會對半導體制造技術的提出更高的要求，以滿足半導體產品的快速發展。因此，掌握和了解半導體制造技術的相關專利知識有利于推進該領域的發展。

參考文獻：

[1] Most of the classic device papers are collected in S.M Sze，Ed.，Semiconductor Devices：Pioneering Papers，World Sci. ， Singapore，1991.

篇(2)

關鍵詞：半導體；分銷商；營銷策略

半導體是現代科技產業的標志，大規模集成電路（Integrated Circuit，IC）出現大大改變了整個工業發展的進程，半導體器件被譽為現代工業的“血液”。從1958年第一塊集成電路在德州儀器（Texas Insmtments，TI）問世以來，半導體產業已經走過了近70年的風風雨雨。

隨著中國國民經濟的發展和現代化進程的加快，以Ic（集成電路，芯片）為主導的半導體行業市場規模不斷擴大，已經成為國民經濟的重要支柱行業之一。半導體行業處于電子行業的最上游，是整個行業受經濟波動影響最大的一個行業。

1半導體產業及其分銷商現狀

半導體器件主要是以硅為原料，制造出硅晶片，然后再加工成各種各樣集成電路，俗稱芯片?，F在幾乎所有的電子產品都有各種芯片的使用，半導體已經和人們的生活息息相關。大到飛機、航空母艦，小到身份證、交通卡，這些產品都離不開半導體產品的使用。常見的應用產品領域有：手機、PC、家電、醫療器械、電動自行車、照明、汽車電子、工業控制、機器人、新能源、航空航天等。

1.1半導體行業現狀

全球半導體市場在2014年9.9%的高速增長后，2015年全球半導體市場出現下滑，根據美國半導體協會（SlA）公布的數據，2015年全球半導體市場銷售額3352億美元，同比下降0.2%。全球半體市場下滑的主要原因是PC銷售下降和智能手機增速放緩。受到國內“中國2025制造”、“互聯網+”等新世紀發展戰略的帶動，以及外資企業加大在華投資影響，2015年中國集成電路產業保持高速增長。根據中國半導體行業協會（CSIA）統計，2015年中國集成電路產業銷售額為3609.8億元，同比增長19.7%。對于整個產業來說，中國雖然目前是世界上最大的半導體購買國，但是國產半導體廠商所占的比例還很小，市場上主要還是以歐美、日本、韓國的廠商為主。

市場上歐美系的主要半導體廠商有：Intel（英特爾），Qualcomm（高通），Micron（美光），TI（德州儀器），Infmeon（英飛凌），ST（意法）等。日韓主要有Samsung（三星），SK Hynix（海力士），Toshiba（東芝），kenesas（瑞薩）等。臺系的主要有：MediaTek（聯發科），WINBOND（華邦半導體），HT（合泰）等。國產的本土供應商主要有：海思，清華紫光展銳，中興微電子，華大，大唐等。

1.2半導體產業渠道

對于半導體行業，其產業鏈有很多種分類方法，根據多年從業經驗，我認為以下分類是最具代表性和概括性的。半導體產業的一般渠道分類，傳統的供應鏈系統即：

0階渠道：半導體制造商 -->代工廠或終端客戶（電子產品制造商）

1階渠道：半導體制造商 -->授權分銷商 -->代工廠或終端客戶

2階渠道：半導體制造商 -->授權分銷商-->IDH-->代工廠或終端客戶

非授權渠道：半導體制造商 -->授權分銷商-->貿易商-->代工廠或終端客戶

1.3半導體分銷商簡介

普通消費者幾乎每天都離不開包含有半導體器件的電子產品，但是普通消費者也幾乎不會直接購買任何半導體器件，而是購買電子產品制造商的產品。可以說，半導體產品的直接購買者就是電子產品制造商，其銷售的流程是企業對企業（組織對組織）。

作為帶給產業最新元器件及半導體技術的忠實伙伴，分銷商在促進電子芯片行業的進步上也是功不可沒的。正是有了分銷商的不懈努力，不斷的將芯片廠商的最新產品和技術推向市場，才更進一步的推動了整個電子產業的繁榮，推動了很多產品在市場上的普及。半導體分銷商是電子業中的重要一環，分銷商連接了半導體廠商和電子產品制造商，充當了劑的角色。由于國際上電子信息產業發展的不平衡，國際上一些半導體廠商在進入中國的時候，為了避免風險，都不約而同的使用的/分銷制度。

半導體產業的終端客戶為電子產品制造商，終端客戶是由規模及采購量與實際營業額貢獻來分類，半導體制造商通常會為第一級大型客戶提供各項技術支援，投入現場應用工程師（FAE）、銷售/業務（sales）、客服人員/助理（CSR）等。

主要半導體分銷商的類型如下：

（1）授權分銷商，又稱授權分銷商、分銷商、店等，其英文名稱為Distributor。針對半導體全球品牌制造商來說，其授權分銷商，比較著名的公司有：艾睿（ARROW）、安富利（AVNET）、易絡盟（Elementl 4）、富昌（Future）、武漢力源（P&S）、大聯大（WPG）、易登（Edom）、全科（Alltek）、科通、北高智等。其中艾睿、安富利都是全球性的分銷商（Global Distributor），而易絡盟、富昌、武漢力源則是目錄分銷商（Online Distributor），大聯大、易登、全科、科通、北高智則是專注于亞洲的分銷商。這些授權分銷商組成了世界半導體大廠在中國市場絕大部分的半導體元器件的商業活動及交易。半導體制造商通常以簽訂合作協議及合同方式建立授權分銷商，知名分銷商通常也會為多個世界級大廠分銷各種產品，以達到投出產出的最大化。

（2）方案公司（IDH，Independent Design Housel，有些又被成為增值服務商（Value Added R.eseller，VAR），其主要為電子產品制造商設計應用方案，方案商主要和半導體制造商或者指定的授權分銷商合作，從方案設計至定單、交貨、技術支持、售后服務等提供一條龍服務，適合沒有自主研發能力的中小客戶或者需要外包研發的品牌電子產品制造商。

（3）貿易商。貿易商因規模小且專注于低買高賣從中獲取利潤，不會投入應用工程師等資源，通常面向的客戶多為中小型客戶，并專注于通用器件的交易，服務穩定性差，對市場價格以及品牌形象有較大的影響，是半導體制造商不愿合作的對象，所以通常為非授權渠道。

2半導體分銷商所面臨的新挑戰

隨著競爭越來越激烈，分銷企業內外環境不斷出現新的變化，市場利潤不斷攤薄，分銷商自身也要不斷研究自身的營銷策略。對分銷商來具體說，針對中國大陸的電子產品市場營銷有諸多挑戰。

2.1市場需求有向弱趨勢。

受宏觀經濟影響，2015年全球半導體市場出現增速下滑，比2014年增速同比下降0.2%，全球半導體銷售額為3352億美元。全球不少半導體廠商感到壓力。受此影響，2015-2016年業界出現了并購潮。2015年全球半導體并購交易額達到1200億美元，是2014年的3.2倍。例如著名的德國半導體廠商英飛凌Gnfineon）以30億美元收購國際整流器公司（IR），高通（Qual-comm）以470億美元收購恩智浦（NXP）。

2.2產品利潤逐年下降。

下游的眾多電子廠商，利潤微薄，已經處于微利階段。分銷商在競爭激勵的市場中，分到的利潤越來越微薄。

2.3庫存壓力越來越大。

電子產品的生命周期越來越短，不斷涌現新的創新產品，而且業界有不斷壓縮供應鏈長度和靈敏度的趨勢，這就要求分銷要有更充足、豐富的庫存才能滿足電子制造商的需求。另外，制造廠商的賬期要求也是逐漸加長，分銷商的貨款壓力也是不斷加大。

2.4市場變化快。

產業因為創新和消費者偏好變化比較快，而分銷市場更是競爭激烈，分銷商也在比拼各自適應市場的速度。

2.5獲得渠道資源難。

由于原廠不斷在并購重組，渠道管理也在跟著進行整合、優化，對分銷商來說，獲得優質的供應商資源的難度也越來越大。

總之，分銷商早已不是簡單的中g商。原廠和客戶對分銷商的技術支持要求也在不斷提高，分銷需要投入更多的人力、物力資源去建設技術隊伍、累積技術經驗，才能使適應市場變化。

3半導體分銷商的營銷對策的優化

本文基于經典的4P營銷理論：即產品（producc），價格（price），渠道（place），促銷（promotion）營銷組合對目前半導體廠商面臨的挑戰，提出營銷對策優化方案。

基于以上理論，和半導體企業面對的新的挑戰，筆者提出以下營銷對策來應對此挑戰。

3.1重構產品線組合。

采取按照市場中的客戶群分類的業務分類，加強專業領域的深耕，有針對性的深入開發整體解決方案（solution），最大限度挖掘客戶需求潛力和增加客戶粘性，以期增加銷售額。

根據不同客戶群進行分類，可以根據產品應用大類分為消費類市場、工業品市場、汽車電子市場。消費品市場的特點是研發速度快、器件供應量大、對器件的小型化要求高、供應鏈反應速度快，此市場利潤率低但銷售額比較大。工業品市場的特點是量相對比較小，研發周期相對比較長，產品生命周期也相對穩定且比較長，對供應鏈的要求沒那么高，此市場是利潤率高但銷售額相對比較小。汽車電子市場特點是研發周期超長、對產品的質量要求非常高、產品更新換代很慢、要求供應鏈要有持續的穩定性，此市場主要的特點是銷售低但是利潤豐厚。

針對這些細分領域，把業務和業務支持部門按照產品應用（Applica-tion）進行劃分，打破以前分銷商都是按照品牌或者產品線（ProductLine）進行劃分的架構。分銷商在每個領域形成一個業務組（Team），包含現場應用工程師（FAE）、銷售（Sales）、產品經理（Product Marketing）、業務助理（Assistant）、系統應用工程師（AE）。應用工程師針對每個市場研發對應的解決方案（Solution）和參考設計（Reference Design）；產品經理負責協調原廠資源、劃定市場及客戶范圍，并驅使銷售來尋找對應客戶銷售相關產品；業務助理和現場應用工程師負責協助銷售對客戶進行銷售

3.2豐富產品線價格檔次。

產業發展迅速，電子產品面臨快速降價的壓力，為了避免因為價格問題而失去客戶，應為客戶提供不同價格檔次的產品，維持的合理利潤空間。

由于不同類型的客戶對不同的產品定位不同，對元器件的需求也有所不同。對分銷商來說，要提供給客戶不同品質、不同價格檔次的產品供客戶選擇。這就要考慮產品的檔次搭配，對同一類型的產品考慮不同特色的產品線，以求最大限度滿足客戶需求，提供給客戶價格上的一站式服務。一般來說歐美、日韓半導體產業發達，擁有技術優勢，但是其產品定位比較高端，價格比較高。而臺系、國產的產品相對來說價格比較優惠，但是其技術不夠領先、產品質量可靠性也不是很高。

3.3拓展互聯網營銷渠道。

近年來，伴隨著電子產業的發展，互聯網商業也迅猛發展，電子商務已成為企業供應鏈中的重要一環。為了順應市場形勢變化，半導體分銷商也應該發展網絡營銷手段。例如可以大力發展元器件電商，提供給客戶小批量互聯網購買渠道，同時以在線技術培訓、在線技術研討會、專業網站宣傳等手段廣泛選擇企業產品，推廣產品解決方案。

3.4提升客戶服務體驗。

由于半導體產品高技術含量產品，客戶對芯片的需求，不但有質量、可靠性、功能性等硬件（Harware）方面要求，還要求配合相應的軟件的要求，例如開發工具、開發環境、開發軟件平臺、源代碼、算法等。因為快速的市場變化，這就要求電子產品制造商也要相應的提高研發速度、創新速度。半導體分銷商要緊跟客戶的步伐，提供客戶不單單是一個半導體硬件產品，還要提供對應軟件服務，以及對創新產品應用的市場敏銳度。

具體來說，半導體分銷商一方面要建立強大的軟硬件工程師支持團隊，隨時解決客戶客戶研發中出現的新問題、新需求；另一方面也要關注新興市場，透過各種渠道宣傳新產品、新應用，及時甚至是超前提出創新產品解決方案。例如汽車電子行業的高級駕駛員輔助系統（ADAS），目前市場的主流的技術通過攝像頭、圖像拼接技術來實現，未來隨著對汽車安全性要求的提高，就需要目前市場上剛剛興起的毫米波雷達技術來試產。這就需要半導體分銷商提前關注這個市場，宣傳這種技術，并推出自己特色的軟硬件解決方案，這樣才能在市場上搶得先機。

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關鍵詞：半導體 太陽能產業 質量流量控制器 銷售預測

1.背景

半導體產業是現代信息和電子工業的基礎，從1947年在美國的貝爾實驗室里科技史上第一支晶體管產品被開發，半導體產業已經經過了60多年的高速發展。當今的半導體產業發展正愈來愈體現出自身的鮮明特色，這對我國帶來了巨大挑戰，但同時也為實現產業升級提供了極好的歷史機遇。

氣體質量流量控制器，即Mass Flow Controller（MFC），可以對氣體質量流量做精密控制。其作用是非常精確的控制進入腔體的載氣和反應氣體的單位時間內的流量，達成反應需要的混成比例，從而保證在晶圓表面生成需要的分布均衡和品質穩定的成分膜。目前，我國蓬勃發展的半導體產業、太陽能電池片制造行業以及LED制造領域都對質量流量控制器有著巨大的使用需求。而日本作為一個有幾十年半導體產業發展史的國家，對市場定量的預測有其獨到之處。本文主要目的在于借鑒日本市場的銷售預測方法對半導體產業中常用的MFC進行市場需求量預測。

2.日本Horiba公司簡介

株式會社堀場制作所（Horiba）是世界第六大測量測試設備的制造供應商，總部位于日本京都。Horiba的氣體質量流量控制器產品來自旗下Horiba/STEC子公司。Horiba公司從最初進入中國市場時只有小于20%市場份額年銷售量僅幾百臺質量流量控制器、銷售量完全不及同類型歐美廠商（主要有美國的Unit和Tylan，艾默生集團旗下的Brooks，荷蘭的Bronkhorst等）的MFC供應商，到2010年時已經年銷售量占到國內半導體及太陽能設備裝機MFC市場60%份額的舉足輕重的制造商。

3.日本市場的銷售預測方法和模型

日本企業對市場預測是基于獨特的市場情報獲取能力之上的，情報部門和銷售預測部門兩者相輔相成。信息收集是市場預測前的重要工作，日本企業的信息工作流程如下。

（1）客戶擴產計劃。準確計算出所需的設備，進而算出MFC準確的需求量，以量定價格。

（2）掌握已購設備的客戶的情況。準確估算每年的替換或維修需求量。

（3）宏觀的產業政策?？蓪撛诘男峦顿Y方向地區預先布局。

（4）競爭對手的詳細信息和企業情況。便于設定競爭策略，以展開進攻性或保守策略。

基于前期情報戰略提出的可供參考估算的市場預測量，銷售部門對生產部門提出的生產量需求只需借助常規方法即可。因為太陽能電池片市場的客戶多數為生產設備商，所以對生產量的需求預測采用“購買者意向調查法”。

先以各大太陽能行業的設備制造商為對象，按照他們的購買意向劃分不同等級，然后用相應的概率來描述其購買可能性大小。一般分為5個等級：“肯定購買”，購買概率是 100%，“可能購買”，購買概率是80%，“未確定”，購買概率是50%；“可能不買”，購買概率是20%，“肯定不買”，購買概率為0。

其次，向設備制造商說明本公司產品的性能、特點、價格，市場上同類競爭產品的性能、價格等情況，以便使購買者能準確地做出選擇判斷，并請被調查者明確購買意向， 即屬于5種購買意向中的哪一種。該工作在對客戶進行產品推介時進行，不作為孤立項目。

第三，匯總來自各大設備制造商的反饋信息，對購買意向調查資料進行綜合，列出匯總表，如表1所示。

從表1可以得知，“肯定購買”有多少家；“可能購買”有多少家；……“肯定不買”有多少家。最后，計算購買比例的期望值，再計算購買量的預測值。購買比例的期望值公式如下：

E=

* Pi：不同購買意向的概率值；

* Xi：不同購買意向的人數(戶數)。

購買量預測公式如下：Y=E?N

* E：購買比例的期望值；

* N：預測范圍內總人數(總戶數)。

4.日本相關預測方法對我國的借鑒作用

日本早于中國通過官民結合的形態迎來了泛半導體產業的繁榮。而這條政府重點規劃扶持、企業抓住機遇發展的道路對與日本工商業文化相近的中國來說，有很大的借鑒價值。日本企業的產業預測是以情報戰為先頭陣地來逐步推進的。國內企業一般不會把市場情報作為首要目標之一來推進市場銷售，而僅僅以銷售結果為單一目標進行市場活動。情報獲取如果較為精確，且對目標客戶的具體信息把握非常細致，以此為基礎的市場預測就變得非常簡單。

5.MFC在中國市場的銷售預測

5.1 太陽能市場的銷售預測

由于中國產業政策的支持力度比較大，國內的太陽能電池片制造和LED制造企業在近幾年得到了很大的發展。以太陽能電池片制造為例從2005年時的不足1GW的產能，到2012年的9.46GW的產能預計(見圖2)，行業迎來了一個跨越式的發展。同時也給相關的設備制造商帶來了重大機遇，而這些設備制造廠商也是質量流量控制器的主要用戶。

根據實際的太陽能設備MFC使用量估計，每25mW（25mW是一條標準的電池片生產線的標準產能，一般產線以此為單位來計算）會帶來3臺擴散爐（Diffusion）， 兩臺PECVD設備的需求，而每一個擴散爐帶來三個反應腔的需求，一個PEVCD帶來兩個反應腔的需求，每個反應腔又帶來四個MFC的需求，由此可知，最終25mw的標準產能將使用MFC總共達到64臺。

因此，2012年將近1GW的新增產能需求(真實的增長數字可能數倍于此)，會產生一個2500多臺新裝機MFC的市場容量。

5.2 半導體、LED及太陽能市場的銷售預測

在泛半導體、半導體及太陽能的銷售市場中，MFC一般作為設備的組件參與市場競爭。所以MFC銷售的預測，更多的是與產業設備在行業內已使用數量相聯系?？紤]到業內設備的實際技術水準和技術條件，以及其使用環境，備品備件市場的數量預測還是可期的。

以太陽能制程中的擴散爐為例，該設備產品在國內的銷售已有很長一段時間，設備上很多部件因為失效會進行更換，以保證設備的正常使用。在太陽能制程中，Horiba品牌的流量計市場占有率都在70%以上，所以基本上以Horiba的MFC作為考察對象，將市場上絕大部分的擴散爐設備上的該模塊視作一個隨機動態系統，這個系統也經歷產品從市場導入、成長成熟到衰減乃至消失的全部過程。模塊部件產品的不斷更換使設備本身的使用年限得以延長，而設備使用年限的不確定性和模塊部件的使用壽命或長或短也使這個系統帶有隨機性。

6.結語

日本在半導體產業上的發展以及日本與我國同源文化的特征，使其國內市場銷售預測的方法同樣適用于我國。近些年，隨著太陽能及其LED這種泛半導體產業在我國的不斷崛起，以及越來越多的海外廠商的現地化生產戰略方案，其制程中必備的MFC（氣體質量流量控制器）在中國的需求預測對這些廠商來說也越來越重要。本文對國內尚不多見的低端質量流量控制器(MFC)從海外成熟的市場預測入手，結合中國市場的實際狀況，對MFC的需求量進行預測，可以為廣大海外廠商即將開展的現地化生產戰略提供銷售量的預測準備。

參考文獻：

[1]靳曉宇，半導體材料的應用與發展研究[J].大眾商務，2009，（12）

[2]曹寶成，人類社會處于半導體時代[J].國際學術動態，2001，（02）

[3]王勝利，質量流量控制器控制原理分析[J].電子工業專用設備，1998，（04）

[4]邱善勤，中國半導體產業的狀況及發展趨勢[J],半導體行業，2007，（01）

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【關鍵詞】半導體制造 調度與仿真系統 MES系統 系統集成

1 生產線調度與仿真系統總體設計

由于半導體生產線制造活動十分復雜，而且在實際生產中往往對決策時間有較高的要求，因此考慮使用離散事件仿真技術設計實現模擬仿真調度。其基本原理是：在調度規則的指引下，建立仿真模型并在制造系統的仿真模型上試探性的經歷整個加工過程，記錄過程中各個對象的狀態變化以及導致狀態改變的事件，形成調度方案并統計性能事件。

結合半導體制造特點設計完成生產線調度與仿真系統，主要由數據庫子系統、仿真調度子系統和性能分析評價子系統這三個系統組成。數據庫子系統與企業MES系統相連，通過不斷更新為仿真系統提供實時仿真數據；仿真調度子系統用于建立半導體生產線模型并依據企業定制的調度方案對半導體生產線完成仿真，從而獲得可用于指導生產實際的調度結果；性能分析評價子系統根據仿真得出的調度方案輸出性能評價結果，以便分析評價之用。仿真調度子系統和性能分析評價子系統通過數據庫耦合達到交互信息的目的。（見圖1）

2 生產線調度與仿真系統與MES系統集成設計

2.1 生產線調度與仿真系統的數據獲取

企業MES數據庫記錄了生產線上產品和設備的全部信息，仿真系統從MES系統中抽取相關數據構建仿真數據庫，該數據庫主要包括實時信息和歷史信息。實時信息描述生產線上所有設備當前時刻狀態，在仿真過程中它描述了仿真的起始狀態，因此，在每次仿真開始前，需要將設備的實時狀態信息從MES系統中更新到仿真數據庫中。歷史信息主要記錄了仿真時涉及的產品和設備信息，包括產品的工藝流程、加工時間以及設備的設置、維修保養時間等相關信息?？紤]到仿真程序的效率，采用Access作為調度與仿真系統數據庫子系統的數據庫引擎，更好地滿足仿真的需求。

2.2 生產線調度與仿真系統數據接口實現

數據接口的實現主要包括兩部分：接口定義、接口實現。接口定義指的是將數據接口的功能通過方法聲明在代碼中羅列。接口實現指的是根據接口定義，對每一項功能進行具體的代碼實現。數據接口定義與數據庫的物理表一一對應，而接口實現則可看作為數據層在軟件層的軟表。接口實現類是作為對數據層數據的緩存。加載程序對軟表再加工，使之組織成基礎模型。

根據半導體生產企業實際調度特性在生產線調度與仿真系統內搭建6個生產模型：MiniFab、HP24Fab1、HP24Fab2、HP24Fab3、BL4、BL6，每個模型的生成都是由統一的建模程序來動態生成的，每個模型對應一個數據庫。不同結構的數據庫，在軟件層都有與之對應的一套數據接口定義，為了更便捷的抓取MES系統數據，仿真系統的6個模型設計采用同構數據庫，所以在此部分的實現只針對標準數據結構的代碼實現。

數據接口用作仿真模型對數據層的讀取與寫入，有數據軟表（即仿真模型內部表）以及加載算法。加載算法讀取當前模型標識，選取指定數據庫，將MES系統數據載入內部表；在寫入方面，也是先將MES系統數據寫入內部表，再寫入數據庫。載入過程發生在仿真模型開始仿真之前，寫入過程發生在仿真結束之后。加載流程見圖2。

FabLoader是工具類中用于加載模型的類，首先由它發起加載MES系統設備表的請求。TableSet類是數據表的集合，通過它可獲取當前模型數據中的任意表。TableSet通過GloabalVal查詢當前何種模型在運行，之后TableSet根據當前運行模型的標識，選擇對應的EquipmentTable生成實例，最后FabLoader得到該實例。FabLoader調用EquipmentTable的load方法生成Equipment實例，將其放入基礎模型，繼續加載模型其他部分。

3 結束語

通過生產線調度與仿真系統與MES系統的有效集成，實現了半導體生產的可視化管理，管理人員可事先確定用于生產實際指導的優化調度方案，并對設備的占用情況及瓶頸狀態的變化進行預測，提高設備利用率，達到提高產能的目標。該系統現已投入生產運行并取得了良好效果。

參考文獻

[1]趙奇.半導體生產調度與仿真研究[D].上海：上海交通大學，2007.

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這種想法對于計算機硬件制造工藝來說，將是一次偉大的革命。如果能夠實現，將在很多方面得到應用，從能夠顯示可變圖像的“壁紙”到傳統的邏輯電路等。它將使得計算機硬件的制造和當前的軟件制造一樣成為一種開放的資源。用幾秒鐘就能在塑料等片基上制造出價格遠低于英特爾奔騰而功能毫不遜色的芯片的設想，已經成為杰科布森和他那些不知疲倦的學生的最大興趣和奮斗目標。

杰科布森小組目前的優勢在于“半導體墨水”合成方面的巨大進展。該小組已經找到一種合成大小在100個原子左右的無機半導體納晶懸浮液(墨水)的方法，使得打印可以在低于300℃的條件下完成，從而也使得基體材料的選擇范圍較大，其中包括一般的塑料薄片。這種墨水中的半導體微粒尺寸約200 nm，與英特爾奔騰芯片中的晶體管尺寸相近。

杰科布森墨水中的無機微粒和一般墨水中的顏料微粒尺寸相近，所以可用噴墨打印機來實現打印的工作，還可利用多層打印的方法制造復雜電路。重要的是，所有這一切都可以在工作臺上通過類似于印刷的方法來完成，不僅工作溫度低于300℃，不需要超凈車間和昂貴的加工系統，而且制造周期也非常之短。相比之下，傳統的晶體半導體材料如Si、CdSe和GaAs等的熔點都高于1000℃，為了避免在高溫下有害雜質進入，工作場所必須達到超凈水平。

人們預見到，用這種方法制造出來的具有識別功能的高智能化標志或標簽，可以有效地加速例如超市的貨款收付過程。類似的智能化標簽和通過邏輯電路實現的識別系統，將會有更加廣闊的應用前景。

目前，這項研究還在起始階段，實現在塑料基體上用打印的方法集成數以百萬計的晶體管并構成高效邏輯電路的目標仍然相當遙遠。杰科布森用陽文或陰文印章的辦法制成的簡單“芯片”其分辨率仍然較低，邏輯運算速度雖然比有機晶體管制成的電路要快一個量級，但是比起用傳統工藝制成的芯片仍然要慢得多。要真正實現和英特爾奔騰芯片并駕齊驅的目標，還有一段艱苦而漫長的路要走。

杰科布森的這項極富挑戰性的研究計劃給我們的啟示在于，人們應當重視從那些似乎要被淘汰的包括像印刷術這樣一些極其古老的技術中，發掘隱含的寶貴科技經驗并使之與新技術要求結合起來，就有可能用比較熟悉的手段和比較成熟的技術來完成某個具有極大創新意義的研究目標。杰科布森從古老的印刷術和印章以及近代噴墨打印技術中所繼承并發展的技術，應當認為是以上認識的一個典范?；A知識和技能的教育價值對社會持續發展的作用也由此充分地得到體現。

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關鍵詞：半導體專用設備 機械結構 系統化 模塊化 智能化

0.引言

科學技術的發展進步以及人們對產品質量要求的提高，在半導體專用設備設計中，為確保產品質量，提高設備綜合性能，采取有效措施做好方案設計是十分必要的。另外，當前產品更新換代步伐也在不斷加快，產品功能日益增多，性能復雜性增加，更新速度加快，在這樣的背景下，提高產品方案設計水平更具有緊迫性。但一些設計人員對此重視程度不夠，影響方案設計水平提高，跟不上時展步伐和對產品質量的要求。為轉變這種情況，設計人員要提高思想認識，重視計算機輔助產品的設計繪圖和設計計算，以促進產品設計水平提高，更好滿足半導體專用設計需要，為產品生產和應用打下良好基礎。下面將探討半導體機械結構不同的設計方案，并對其發展前景進行展望，希望能為方案設計和發展提供參考。

1.半導體專用設備中機械結構的方案設計

在計算機輔助產品設計的引導下，再加上設計人員技術水平不斷提升，當前半導體機械結構方案設計取得多種不同方案，并且每種方案具有自身顯著特點和優勢，具體來說，包括以下幾種，實際工作中應結合具體需要合理選擇。

1.1系統化設計方案。將方案設計看成由若干要素組成的系統，每個要素既獨立，又相互聯系，并具有層次性，方案設計時將所有要素結合起來，進而完成系統設計任務。機械結構設計應用系統化設計方案時，常用方法包括設計元素法、圖形建模法、構思-設計法、矩陣設計法、鍵合圖法。設計元素包括功能、效應、效應載體、形狀元素、表面參數，五個元素確定后，產品設計特征和特征值也已經被確定下來。圖形建模將設計劃分為信息交換和輔助方法兩個方面，實現系統結構、功能關系的圖形建模。構思-設計將產品設計分為構思和設計兩個方面，選擇合適的結構，然后得出結構示意圖。矩陣設計采用“要求-功能”邏輯樹描述要求功能間的關系，然后建立關聯矩陣，滿足所需功能的矩陣，提高方案設計水平。鍵合圖法將系統元件功能分為產生、消耗、轉變、傳遞能量形式，借助鍵合圖表達元件功能解，由鍵合圖產生設計方案，達到完成設計任務的目的。

1.2結構模塊化設計方案。定義設計任務時以功能化產品結構為基礎，引用已有產品解描述設計任務，從而在設計階段預測生產能力和費用，提高產品設計可靠性，節約方案設計和產品生產成本。功能產品結構分為產品、功能組成、主要功能組件、功能元件四個層次，并且每個模塊化結構具有標準化接口，具有系統化、集成化、層次化、互換性、兼容性特征，以縮短產品設計周期，節約產品設計成本。

1.3基于產品特征知識設計方案。用計算機能識別語言描述產品的特征，設計領域的知識和經驗，建立知識庫和推理機制，進而實現計算機輔助產品方案設計。常用設計方案包括編碼法、基于知識的混合型表達法、利用基于知識的開發工具、設計目錄法，具體產品設計時根據具體需要合理選用相應的方案。

1.4智能化設計方案。根據設計方法和理論，借助三維圖形軟件、智能化設計軟件、虛擬現實技術、多媒體、超媒體工具進行產品開發和設計。常用方法包括產品規劃-構思產品、開發-設計產品、生產規劃-加工和裝配產品。

2.半導體專用設備中機械結構的方案發展前景

上述不同設計方案各有自身特點和優勢，并具有一定聯系。隨著技術發展和設計理念更新，半導體機械結構設計水平將進一步取得發展和進步，對產品生產和制造發揮積極作用。

2.1各方案的特點。上述不同設計方案各有自身特點，滿足半導體設計需要，產品設計時應結合具體需要合理選擇不同方案。系統化設計方案將方案設計由抽象到具體進行層次劃分，制定每一層設計目標和方法，將各層次有機聯系在一起，推動整個方案設計系統有序進行，并確保系統設計有規律和方法可以遵循，促進方案設計水平提高。結構模塊化設計對不同模塊進行組合，進而完成整個方案設計任務。半導體機械產品的某些組成部分功能明確，結構穩定，通過劃分模塊進行設計更有利于完成設計任務。并且一個實體可完成多種功能，設計的關鍵內容是結構模塊劃分和選用，設計人員需具備豐富的專業知識，并注重總結經驗，才能有效完成模塊化設計任務。產品方案設計無法采用純數學演算方案，通常根據產品特征進行形式化描述，根據設計人員的專業知識和經驗進行推理決策，然后才能完成設計任務，更好滿足產品使用功能需要。智能化設計常用三維圖形軟件和虛擬現實技術，直觀形象，有利于用戶積極參與。但該方案系統性差，在零部件結構、形狀、尺寸、位置確定時，要求設計軟件具有較高的智能化程度，并且設計人員需要豐富的經驗和專業技術知識。此外，這些方案并不完全孤立，不同方法又相互聯系，模塊化設計蘊含系統化思想，基于產品特征知識設計方案需應用系統化和模塊化方法。通過不同思想和方法的合理應用，有利于簡化設計流程，節約成本，確保產品設計質量。

2.2方案設計發展。隨著信息技術和網絡技術發展，異地協同設計方法出現，用戶對產品“功能需求-設計-加工-成品”成為可能，為促進該目標實現，首先就要實現產品設計的三維可視化。由此帶來的結果是，三維圖形軟件、智能化設計軟件、多媒體技術、虛擬現實技術、超媒體工具越來越多的被應用到方案設計中，推動方案設計發展與進步，促進產品設計水平進一步提升。

2.3方案設計前景。目前，半導體機械結構方案設計朝著計算機輔助實現、智能化設計、滿足異地協同設計制造需求方向邁進。有關方案設計的計算機實現方法起步較晚，技術尚未成熟，有待進一步研究和提升設計水平。為解決這些問題與不足，綜合應用上述四種方法，提高方案設計水平是一種有效方法和途徑，它包括機械設計、系統工程理論、人工智能理論、網絡技術等多種理論和技術，這是今后需改進和完善的地方。同時還要注重總結經驗，提高設計人員綜合技能，加強交流與合作，進一步提高方案設計水平，推動半導體設計和產品質量提高。

3.結束語

綜上所述，機械結構設計是半導體專用設備設計和生產的一項重要工作，對后續工作產生重要影響。隨著設計經驗總結和技術更新，方案設計水平將進一步提升。另外，設計人員還要善于總結經驗，注重技術創新，加強國際交流合作，吸收最先進的設計成果，更好指導結構方案設計工作，推動半導體結構設計水平和綜合性能提升。

參考文獻：

[1]程建瑞，王作義.半導體設備市場的新挑戰與新機遇[J].電子工業專業設備，2014（2），81-84

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人們偏向選擇這個法庭進行知識產權訴訟，是因為它可以發出禁令，阻止產品進入美國。持有美國知識產權重要組合并有經濟實力主張這些權利的國內和國外醫療器械公司，可以將ITC知識產權訴訟作為一個強大有力而具有競爭力的武器，以捍衛它們在美國的市場占有率。即便是精通知識產權(IPR)和專利保護的公司（比如藥物開發商和專業級醫療器械制造商）可能也沒有準備好應對復雜的消費醫療電子市場。例如，典型的藥物涂層支架可能使用了幾十個專利。另一方面，一個復雜的血糖監測儀可能使用了成千上萬個專利，而這些專利涵蓋的范圍很廣，從用戶界面、軟件，到電池、內存、電源管理系統、集成電路(ICs)，再到無線網或互聯網連接，等等。UBMTechInsights對每個行業的約1,000個專利家族進行的一項分析（優先權日在2008年之前的專利）顯示，制藥和半導體公司曾采取截然不同的方法來保護知識產權。制藥公司關注每項發明所覆蓋的范圍（每個專利家族的全球專利中位數為8），平均在7個國家或地區申請保護其在多個國家的創新變革。有的行業研發投資巨大，引進新產品的步伐由于安全和監管問題而放緩；制藥公司試圖牢牢保住其在這種行業的市場地位，最大限度地增加其在這種行業銷售產品的機會。相比之下，憑借狂熱的創新勢頭和引進新產品，半導體行業的公司已將其知識產權保護應用到范圍更廣的發明，但對專利提交申請的國家更具選擇性。他們的策略是創造專利“叢林”以阻礙競爭對手。

由于比制藥行業的監管和安全批準制度寬松，對半導體技術使用的廣泛，消費醫療器械行業的專利環境可能會與半導體行業具有更強的相似性。隨著侵權解決數量與侵權解決價值不斷增加，往往被貶為“專利蟑螂”的不實施專利實體(NPE)也在醫療器械行業更加活躍。PatentFreedom是一家致力于幫助企業有效應對由NPE威脅的公司，其于2010年1月1日確定了18個具有醫療器械、制藥及生物技術知識產權組合的NPE，這些組合已經涉及14訟。與此形成對照的是，無線領域有194起NPE訴訟，半導體領域為841起。在這些領域中，NPE具有行之有效、組織有序的業務模式，從其專利組合中獲利。這些數字并不一定能反映全面的情況，但它們的確預示著：隨著半導體和無線技術成為更重要的基礎技術，醫療器械行業將會出現大量訴訟。顯然，消費電子、半導體行業公司和NPE積極的知識產權文化將對醫療器械行業產生越來越大的影響。因此，醫療器械公司必須更加戰略性地利用其IP資產，途徑之一即在管理知識產權時采取“生命周期”方略。醫療器械公司遵循這一方略是為了建立、增強、管理和保護知識產權，優化其收益潛力。第一步是描繪競爭和技術格局，評估實力、弱點、機會和威脅。然后，制定與企業經營目標一致的知識產權戰略。一旦戰略生效，即可通過創新和收購建立合適的專利組合，評估各方面因素，比如技術水平、市場影響、使用證據和提出主張時所用的語言等。IP生命周期的最后關鍵階段是通過精心策劃和實施的IP計劃讓專利組合發揮作用。這是許多半導體和消費電子公司表現非常出色的地方。一項有效的計劃包括選擇適當的專利和合適的目標產品，同時也將業務目標和戰略考慮在內。基于行業、產品和技術等綜合知識對目標產品進行前期研究和分析，最終必能取得成功。有效的IP計劃離不開技術和專利分析的共同支持，可以幫助企業在競爭激烈的市場（如醫療器械行業）實現戰略目標。它可以作為建立有利商業交易和建立有利競爭地位的基礎。這種IP計劃可以弱化競爭對手的業務發展勢頭，或者削弱其業務合作伙伴的信心。通過迫使重新設計產品，它可以阻止競爭產品進入市場或推遲面市。這種IP計劃還可以通過專利許可費讓競爭產品處于明顯的成本劣勢地位。半導體和消費電子產品公司尤其擅于通過IP計劃來實現這些目的。在與醫療器械市場密切相關的無線技術領域中，主要參與者之間已經歷過激烈的爭斗。RIM解決了兩個接近十億美元的專利訴訟，接著花費數億美元購得專利，以避免進一步的訴訟。高通(Qualcomm)和諾基亞最近通過專利許可和商業交易解決了多年的訴訟。之前，高通通過商業協議和支付890萬元解決了與博通(Broadcom)的糾紛。即使是蘋果這個消費類電子產品的寵兒，也不能幸免于高昂的知識產權訴訟成本。諾基亞蘋果對3G技術專利構成侵權，而蘋果則宏達，聲稱宏達侵犯20余項專利。在所有情況下，解決侵權問題所追求的既有財務目標，也有戰略目標。醫療器械市場跟消費電子和半導體市場發展面臨的另一個相似之處就是中國崛起成為創新中心。由于成本壓力，醫療器械的生產向中國轉移，當地的專業服務機構已經發展到了服務國內和國際兩個市場。

雖然中國的醫療技術專利申請量不到美國的四分之一，但現在中國的醫學研究人員與美國數量相近（140萬），所以我們可以期待，源于中國的創新數量將在不久的將來急劇增長。事實上，2010年，聽診類（探聽身體內部聲音的設備）器械中，有超過120項專利是在中國授予的，而美國的申請和授予數量僅為30。正如消費電子和半導體產業那樣，中國的醫療器械公司將基于當地市場的成功迅速征服世界舞臺，加快創新步伐，降低價格水平。那么，醫療器械制造商又該如何有效管理創新以保護其知識產權，捍衛其市場地位，反駁競爭對手的專利侵權指控呢？答案之一即：將以專利為目的的產品技術分析（如產品拆解和半導體反向工程(RE)）運用到整個IP生命周期中來幫助企業制定商業戰略和決策。專業的產品拆解可以詳細、循序漸進地分解、分析和揭示電子產品（如醫療器械）的如下方面：集成電路(IC)含量系統架構系統指標器件指標物料清單(BOM)對醫療器械制造商而言，產品拆解可以提供如下方面的重要啟示：誰是醫療器械的新興電子元器件供應商？減少物料清單和制造成本的最佳方式是什么？如何以最佳方式將如無線連接這樣的新技術整合到新的醫療產品中？為在新興低成本環境中占據競爭優勢，需要具有怎樣的最佳設計、采購和制造策略？國內和國外市場新進參與者的競爭優勢是什么？憑借產品拆解所得的信息資料，醫療器械市場參與者可以做出更好的業務決策，包括競爭定位、技術選擇、研發策略、知識產權地位和市場機會等。當需要更深入地了解一個特定的器件如何工作、知識產權如何產生時，半導體反向工程(RE)是一個合法且行之有效的方法：根據市場上的其他半導體設備使用基準問題測試一個半導體器件確定可能會影響市場動態的芯片級技術發展趨勢和關鍵創新技術確定是否對競爭對手的半導體實施發明專利權半導體反向工程技術包括半導體結構分析（該分析揭示了結構和制造的具體信息以及各種材料的元素組成）和電路提?。ㄉ婕鞍研酒瑢訉硬痖_以研究其設計和功能）。通過完整的電路提取可以得到足夠信息，目的是實質性地描繪芯片功能的藍圖。這種先進的技術分析特別有用，既有利于收集在先技術的證據促使侵權指控無效，也有利于支持針對市場份額構成威脅的競爭者而提出的主張。使用反向工程來生成使用專利技術的證據是成功主張專利的關鍵，因此也是創新回報最大化的關鍵。我們在消費電子領域看到的許多趨勢（包括產品創新的快速增長、在亞洲經營的公司間的激烈競爭、戰略性應用知識產權以實現業務目標）也已經出現在醫療器械行業。由于機構醫療成本較高，對使用無線和其他半導體技術進展的個人健康解決方案的需求不斷增加，消費醫療器械領域正成為對許多相關業務具有影響的消費電子市場。可以預計的是，半導體公司、電子公司和NPE在過去20年中形成的競爭性IP“文化”和管理實踐會在醫療器械領域得到積極應用。以專利為目的的產品技術分析（產品拆解和先進的半導體反向工程技術）是用于鞏固競爭情報和知識產權舉措的途徑之一。醫療器械行業中的競爭企業，特別是那些先前經驗在于制藥業的企業，需要未雨綢繆，采取嚴格的技術情報方法和積極的知識產權管理政策，并將其作為支持企業目標結構化的IP生命周期的一部分。在這種競爭格局中，充分利用企業的知識產權資產才是商業成功之道。通過高級專利評估可以分析專利資產是否能給企業帶來更多收益，如與技術/應用領域相關的專利布局，確定相關或適用市場等等。

作者：Bill Betten