先從半導體開始，半導體是導電性介于導體（金屬）與絕緣體（石頭）之間的物質，包括硅、鍺。由于硅有較大的縫隙能摻雜雜質，可用來制造重要的半導體電子元件—晶體管，晶體管的主要功能有放大信號、開關，晶體管就像數(shù)據(jù)訊號的收音機，收音機的原理是將微弱的訊號放大，用喇叭放出來，而晶體管能將訊號的電流放大，讓電流以特定方式通過。
數(shù)億個晶體管裝在一張長寬約半公分大的芯片上，這片芯片就是大家耳熟能詳?shù)摹杭呻娐贰?，俗稱 IC（Integrated Circuit），所以，芯片是集成電路的簡稱，也可以說是載體。
以下本文將分成四大部分:
· 半導體制程：4 大步驟
· 集成電路分類：功能區(qū)分 4 大類
· 半導體產(chǎn)業(yè)鏈營運模式：各種模式的利與弊
· 半導體運用領域：未來應用 6 大領域
2. 晶圓制造：
將硅純化、溶解成液態(tài)，從中拉成柱狀的硅晶柱，上面有一格一格的硅晶格，將晶體管放置在硅晶格上，硅晶格的排列是安裝電子元件的重要關鍵，硅晶柱拉起的速度、溫度影響硅晶柱的質量，尺寸越大，技術難度就越高，12 吋晶圓廠也相對 8 吋晶圓廠制程更加先進，制程是技術，但良率才是最關鍵 Know-how，晶圓廠使用鉆石刀將整條硅晶柱切成薄片，經(jīng)過拋光后就變成『晶圓』，也就是芯片的機板，灰塵對這些晶圓造成嚴重的威脅，故制造人員進入無塵室之前，皆需穿戴防塵衣、清洗身體采去預防措施，晶圓制造比手術室干凈十萬倍。
3. 光刻制作（光罩）：
一大張電路設計圖，縮小并壓印到硅晶圓上，靠的就是光學原理。
IC 設計圖以電子束刻在石英片上，成為光罩，將光罩上的設計圖縮小至晶圓上，與洗相片原理相同，『光罩』如同照相底片，而『晶圓』就像照片紙，預先將晶圓涂上一層光阻（相片感光材料），透過紫外光照射與凸透鏡聚光效果，將光罩上的電路結構縮小并烙印在晶圓上，光罩上圖形的細致度是影響芯片質量的關鍵。
光刻制程結束后，工程師在晶圓上加入離子，透過注入雜質到硅的結構中控制導電性與一連串的物理過程，制造出晶體管。 待晶圓上的晶體管、二極管等電子元件制作完成后，將銅倒入凹槽中形成精密的接線，使許多的晶體管連起來。
4. 封裝與測試：
晶圓完成后送到封裝廠，會切割成一片一片的裸晶，由于裸晶小而薄，非常容易刮傷，故將裸晶安裝在導線架上，外面裝上絕緣的塑膠體或陶瓷外殼，印上委托制造公司的標志，最后進行芯片測試，將不良品挑出，芯片就此完成。
1. 存儲器 IC：
主要是用來儲存資料的原件，
通常用于計算機、電視游樂器、電子辭典等等。象是 DRAM、SRAM、NAND Flash 皆屬于存儲器 IC。
2. 邏輯 IC：
主要是處理數(shù)位訊號（0 與 1）為主，產(chǎn)品包含中央處理器（CPU）、微處理器（MPU）、圖形處理器（GPU）。
3. 微元件 IC：
主要的功能在于負責 CPU 的周邊設備以及其它零部件的溝通任務，擅長處理復雜的邏輯運算，以數(shù)位或文字資料為主。
4. 類比IC：
主要處理有關類比信號的 IC，因能耐高壓、耐大電流，所以主要運用在電源供應器、數(shù)位類比轉換器等，半導體產(chǎn)業(yè)鏈營運模式：各種模式的利與弊，早期半導體公司多是從 IC 設計、制造、封裝、測試一手包辦，由于摩爾定律的關系，芯片設計日趨復雜、花費也越來越高，單獨一家半導體公司無法負荷從上游到下游的高額研發(fā)、制作費用，到了 1980 年末期，半導體產(chǎn)業(yè)逐漸走向專業(yè)分工模式，創(chuàng)造更大的利潤和提升產(chǎn)品穩(wěn)定性。
※摩爾定律：
由 Intel 創(chuàng)始人之一 Gordon Earle Moore 提出，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。
1. 整合制造商（IDM） 模式：
集結芯片設計、制造、封裝、測試、銷售等多個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，需要雄厚的營運資本才能支撐此營運模式，故目前僅有少數(shù)大廠能維持。
優(yōu)勢：a.在設計、制造等環(huán)節(jié)最優(yōu)化 b.可先實驗并推行新技術
劣勢：營運成本高
代表：Samsung、Intel
2. 代工廠（Foundry） 模式：
只需負責制造、封裝、測試其中環(huán)節(jié)，可以同時為多家設計廠商服務，但受限于供應商的競爭，需特別留意客戶機密技術外泄情形，代工廠的主要競爭力來自于規(guī)?；a(chǎn)、生產(chǎn)管控。
優(yōu)勢：a.不承擔設計電路、商品銷售等風險 b.獲利相對穩(wěn)定
劣勢：a.仰賴實體資產(chǎn)，資金需求大 b.需大量資本維持工藝水平
代表：臺積電、聯(lián)電、日月光、矽品
3. 無廠 IC 設計商（Fabless）模式：
只負責芯片電路設計、銷售，將生產(chǎn)、封裝、測試外包，起初資金規(guī)模不大，進入門檻相對低。
優(yōu)勢：a.無龐大實體資產(chǎn)，創(chuàng)始規(guī)模小 b.企業(yè)運行費用低
劣勢：a.無法做到上下游整合 b.需進行品牌塑造，并承擔銷售風險
代表：高通、聯(lián)發(fā)科
4. 芯片設計服務提供商（Design Service）模式：
為芯片設計公司提供相對應工具、電路設計架構、咨詢服務等，不設計、銷售芯片，而是販售智慧財產(chǎn)權—設計圖，又稱硅智財（SIP）。
優(yōu)勢：a.無龐大實體資產(chǎn)、規(guī)模較小 b.不必負擔銷售風險
劣勢：a.容易形成壟斷 b.技術門檻高，累計技術時間長
代表：ARM、新思科技、Imagination
根據(jù)國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會說法，半導體未來主要運用在智慧運輸、智慧醫(yī)療、智慧數(shù)據(jù)、智慧制造、綠色制造和先進制造。而運輸、工業(yè)制造是最主要的兩大動能。智慧車輛駕駛輔助安全系統(tǒng)等級越來越高，藉由后端 AI 芯片運算，從接收感測訊號，經(jīng)由運算分析，再傳達至車輛動力系統(tǒng)，可完成安全回避和抵達目的地的需求，實現(xiàn)全自動化駕駛愿景。工業(yè)制造從數(shù)字化演進成全自動生產(chǎn)，引入物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)到生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，推動工業(yè)智慧制造新時代，帶動整體半導體市場需求。
在未來 5G、AI 與半導體產(chǎn)業(yè)息息相關，5G 時代來臨帶動整個半導體周邊商品，如 5G 智能型手機市場需求近 2 億臺，將帶起另一波換機潮，而 AI 智能需透過大量運算效能，使晶圓技術需不斷推陳出新，以適應科技變化快速，未來半導體產(chǎn)業(yè)有望另創(chuàng)高峰。
