大家都搶當台積電股東,但真正了解「半導體」的人又有多少?

【為什麼我們挑選這篇文章】半導體產業在台灣撐起令人驕傲的一片天,半導體相關個股更是許多台灣人抱在懷中呵護的金雞母。在眾多投資者當中,多數的人或許會知道半導體是手機內的某種零件,手上還握有幾張台積電的股票,但是真正了解半導體是什麼的人又有多少?(責任編輯:郭俐伶)

本文經  狄驤的資本主義求生筆記 授權轉載

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什麼是「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,什麼是半導體?

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

而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:元素半導體

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)。

第二、三代半導體:化合物半導體與寬能矽半導體

關於第二、三代半導體,例如網路射頻元件中定會用到的砷化鎵 (GaAs),和將成為未來趨勢的氮化鎵 (GaN) 和碳化矽 (SiC),以及製造晶圓和廠商的完整內容,可以點 這裡。

12/14 編按:完整版文章原為付費訂閱計畫文章,TechOrange 僅得授權轉載部分內容,原文 目前限時免費開放中,有興趣的讀者可以趁機會於時限內前往閱讀完整版。

作者介紹:狄驤

早年為媒體工作者,同時也是兩岸資深投資人。

筆者認為:資本主義這個大賭場裡,只有兩種人,一種是吃人的莊家,一是被坑的散客。如果我們八字不好,無法成為吃人的莊家,那麼,至少要當一個不被坑殺的聰明賭客。這是身在資本主義世界的每個投資者,都應該要奉行的江湖鐵則。目前專職寫作,著作曾多次登上博客來網路書店 [商業理財類] 暢銷排行榜第一名。

(本文經 狄驤的資本主義求生筆記 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈 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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