[汽车之家 新鲜技术解读] 伴随去年新冠疫情的全球爆发，居家办公成了蓝星各国的普遍操作，受此影响工厂减产/停产的新闻屡见不鲜。在新冠病毒为全球发展按下暂停键的数月之后，各车企逐步开工复产，不过相继曝出的芯片短缺、甚至因此停产的消息，令人揪心也影响着整车交易价格。
与此同时，汽车行业正向“新四化”快速转型，其中智能化、自动化又是车企、头部供应商的兵家必争之地。从整车生产到智能座舱与“自动驾驶”方案的商业化，这些都少不了芯片供应，背后是原料需求量的大幅上涨。当然也有好消息，比如，博世在德累斯顿的新晶圆工厂即将开始投产了，首批芯片将于7月下线，比预期提前了6个月。
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■很抢手的晶圆是个啥？
无论是电脑、手机、游戏机等消费类电子商品用的CPU，还是汽车、工业、通信等领域必不可少的各类半导体芯片，它们都是晶圆的衍生品。就像宫保鸡丁、左宗棠鸡、辣子鸡丁等不同菜品，佐料、做法各有不同，可少了鸡肉，再厉害的厨师也无计可施。
对半导体及其相关产业来说，晶圆是产品与技术发展的基础。不过晶圆生产可比“切鸡肉”门槛高多了，营造无尘环境是个基础条件，否则会影响晶圆的良品率，电子组件和电路也会带有缺陷。
一般情况下，无尘室的气压会比外界高，从而保证空气中的污染物不会被“吹”进无尘室内。生产所需的纯水、特殊气体等，会通过相应的管路输送到设备上，最大限度避免杂质沾染。
具备无尘条件后，可以聊晶圆制造了。通常说的晶圆又称硅晶圆，顾名思义，其原料是硅。不过硅在自然界中多以二氧化硅和硅酸盐的形态存在，说白了就是常见的岩石、砂砾。
生产晶圆的原料看上去司空见惯，可到了工厂里要经过提炼和提纯等步骤，才能成为真正的原料。就像从农贸市场或超市里买的鲜肉，到家都要水洗、除去筋膜一样，讲究的朋友还会给肉排酸，为的都是让原料更干净。重点是，全球能制造电子级硅的企业不到100家，其中95%的市场被晶圆厂垄断了，这可以说一个门槛。
继提炼和提纯步骤后，高纯度多晶硅会再次进行加热，融化后会顺着籽晶生长出单晶硅，工业上将这一步称为直拉法。产出的单晶硅棒还要对最外层进行研磨，这样才能保证切割出的晶圆直径一致。至此晶圆“样品”诞生了，接下来要加入砷、磷、硼等元素改变它的导电能力和特性了。别激动，这刚到加葱、姜、料酒腌制，离起锅烧油还有距离。
过程跟胶片时代在暗房里洗照片差不多，这个技术本身就不是谁都会的，况且晶圆生产还要用到光刻机。光刻机的性能，会影响到单位面积下晶圆的晶体管密度，并决定了一家企业能不能生产出高端芯片。
最终乍看是个镜面，实际上是大量芯片集合体的晶圆。通过检验、测试，再根据集成电路的不同用途进行切割、封装，才形成了不同的电子元件。目前，能生产12英寸（300mm）晶圆的厂家，主要用荷兰ASML的光刻机，光刻机有限的产能和高昂的价格本身就是门槛，更别说某些国家用光刻机“卡”别人脖子了。反过来说，晶圆工厂需要资本、技术、人员等方面的大手笔投入，“有钱人”造出来的稀罕物不抢手才怪呢。
■蜜汁操作真扎心 晶圆厂不爱跟车企玩
在半导体行业，供不应求是常态，而主流晶圆厂会生产直径200mm和300mm两种规格的晶圆。按照行业惯例，它们分别称为8英寸晶圆和12英寸晶圆。不过在产能安排上并非五五开，12英寸晶圆是主流，占全球晶圆总产能的80%。
对晶圆厂来说，芯片是最终产物，从晶圆上切芯片，与把蛋糕分成小块差不多，浪费的部分越少意味着利润越高。生产同一工艺的芯片，12英寸晶圆的产量比8英寸晶圆的多出2.385倍。借用IHS Markit的高级分析师Phil Amsrud话说，“从12英寸晶圆中获得的收益比从8英寸晶圆中获得的收益高出约50%”。
