晶圆制造投入大、门槛高，这种能力越来越稀缺，且越来越成为价值高地，对半导体产业新技术、新产品的演进方向产生深远影响。

　　在全球缺芯、叩问产能的形势下，在摩尔定律放缓的情况下，“制造”不仅是关键所在，更是命门——大量的市场需求、屈指可数的供应商、高筑的进入门槛、巨大的竞争壁垒，以及摩尔定律红利工艺节点所剩无多的情况下，制造越来越成为产业发展的关键。

　　IC Insights今年9月发布的报告显示，预计2021年晶圆代工市场总销售额将首次突破1000亿美元大关，达到1072亿美元，增长23%。

　　晶圆工厂的建设周期非常长，从宣布建厂到投入量产至少需要两年。通常晶圆厂每层面积可达3-4万平米甚至更多，相当于比6个橄榄球球场的面积还要大。而根据工厂的规模估算，每个工厂投入的金额至少是100-150亿美元。并且，投资100-150亿美元仅是起始投资，运营成本每年约为10-30亿美元。而在摩尔定律指挥棒下，一个工厂每年还要进行固定资产投入，约为30-50亿美元。

　　今年很多从业人员都感同身受，由于疫情、电子化加剧等因素带来的影响，特别是在汽车领域，芯片短缺现象非常明显，汽车产量下降，行业由此营收减少2000多亿美元，直观反映了芯片这一支柱产业对行业经济的重大影响。

　　再从芯片本身的生产流程来看，制造的价值在逐渐抬升。一块芯片的诞生之旅始于研究，来自企业和学术界工程师、科学家开发了革命性的制程和封装技术，经历电路设计、物理设计，转换成光罩模板，再到制造、晶片分拣、封装测试、成品出货，共需要六个步骤。

　　而第三步“制造”环节耗时最长，新一代制程技术的研发至少需要4-6年，且要达到大规模量产，良率90%以上。并且现在大规模制造所需要的最先进的逻辑电路制造技术，可能要在工厂经历5个多月，2000多道工序，制造变得越来越复杂。

　　在日前的2021 IEEE国际电子器件会议（IEDM）上，英特尔发布了多篇论文，这样的发文数量在往年并不多见。几篇论文主要聚焦于在封装、晶体管和量子物理学方面的关键技术突破，这些突破也表明了英特尔为继续推动摩尔定律演进，正在开足马力对前沿领域进行探索。

　　首先，一个重要的研究方向就是核心的微缩技术。英特尔的研究人员概述了混合键合互连中的设计、制程工艺和组装难题的解决方案，期望能在封装中将互连密度提升10倍以上。今年7月，英特尔宣布计划推出Foveros Direct，以实现10微米以下的凸点间距，使3D堆叠的互连密度提高一个数量级。为了使生态系统能从先进封装中获益，英特尔还呼吁建立新的行业标准和测试程序，让混合键合芯粒（hybrid bonding chiplet）生态系统成为可能。

　　英特尔制造、供应链和营运集团副总裁、战略规划部联席总经理卢东晖博士对与非网表示，制程节点之所以重要，其实还是摩尔定律的魅力。更高的组件密度，能带来更小的IP占用面积，让芯片功能更好、能耗更低、功效更高，从而实现更快速的运算，更高的动态范围，提高空闲时的能效，提高满负荷的最大速度。

　　从技术层面来看，标准封装到嵌入式多管芯互联桥接或 EMIB，封装中将包含更多模块或晶片，凸点间距会越来越小，从100微米凸点间距变为55微米甚至36 微米。英特尔的Foveros开始将芯片堆叠在一起，研究横向和纵向之间的互连，其凸点间距是50微米，这将使每平方毫米约有400个凸点。

　　在未来，英特尔想要做的是缩减到大约10微米的凸点间距，并达到每平方毫米10,000个凸点，这样就可以在两个芯片之间实现更多的互连，从而能够提供更小、更简单的电路。这样就可以实现一个更为简单的电路，不必做扇入（fan-in）和扇出(fan-out)，可以使用更低的电容，也可以降低该通道的功耗。

　　目前，手机的计算能力远远超过了20年前主流的数据中心，同时，汽车的电子化、家居的智能化等等，这些变化对芯片的要求只会越来越高。

　　“顺应这些趋势，紧随而来的就是大量的计算，而摩尔定律意义就是继续推进与加速计算功能优化”， 卢东晖博士表示，“用户正在寻求更高级别的定制以满足日益增长的特定市场需求，这未必需要最小和最先进的芯片，这意味着半导体公司可以优化制造来平衡客户的需求和晶圆成本，而将更多不同的节点或IP组合，在不同的制程或节点上混合集成，就可以为特定需求进行深度定制。”

　　卢东晖博士认同，先进封装绝对是将来的主流技术之一，并且晶圆制造与先进封装之间的界限正越来越变得不那么截然。他以IEDM发表的论文中一个重大突破举例，芯片封装原有的一些工序，所需要的洁净度是1万级，但是新技术需要100级。因为传统封装尺寸很大，1万级就意味着在一个洁净室里，每立方米大于0.5微米的颗粒数要低于1万，而100级的线倍。原有组装厂的洁净室环境是无法实现这一要求的，未来，封装厂的升级方向会逐渐向晶圆厂的要求靠近，先进封装厂跟晶圆厂的区别越来越小，例如现在新的先进封装必须要100级的洁净室，其实和晶圆厂的要求是一样。

　　芯片从单晶片集成SoC，正在向集成GPU、CPU、I/O等多晶片的方向发展。未来，在单独的IP层面/小芯片层面进行验证将成为趋势。

　　随着每个独立的IP占用更小的区块，一定空间内所能集成的区块/IP将会越来越多，这意味着可实现的IP功能更多，可复用的IP更多。可以预见的是，通过先进封装的提升，未来的半导体产品将越来越走向深度定制，这也是产业界致力于异构集成的真正原因。

　　卢东晖博士强调，未来，先进封装起到的将是重新架构的作用。这不同于传统的封装，只是在芯片装完之后防水半导体、防尘、满足散热要求等。

　　随着芯片的功能越来越多，仅集成在一个芯片上的成本非常高，有些功能模块可能不需要更新制程，有些功能模块可能需要非常先进的制程，所以最好的办法是把不同的功能模块根据自身技术分开，然后封装在一起，这样可以利用局部优化，来达到在封装层面上的重新架构。对用户而言，体验是一样的，依然还是一个芯片，但是对于制造商而言，这样可以更加优化成本，也可以更加优化电路设计。

　　并且在Intel 3之后，将会由FinFET进入Gate All Around（GAA）时代。根据英特尔今年定下的目标，到RibbonFET这个阶段，也是2024年之后，要重新夺回制程技术的领先地位。英特尔目前在酝酿的黑科技有哪些？

　　从最新公开的资料来看，3D CMOS是一个重要方向。通过GAA RibbonFET（Gate-All-Around RibbonFET）技术，英特尔希望堆叠多个（CMOS）晶体管，实现30%至50%的逻辑微缩提升，通过在每平方毫米上容纳更多晶体管，以继续推进摩尔定律的发展。

　　并且，为了克服传统硅通道限制，英特尔正探索用仅有数个原子厚度的新型材料制造晶体管，从而实现在每个芯片上增加数百万晶体管数量。在接下来的十年，实现更强大的计算。

　　越来越多的半导体产品正在从SoC向片上封装系统转变。未来，在不同制程节点上“混搭”独立的芯片或单元，并使用先进封装技术将它们集合在一起，已经成为显著趋势。

　　目前业界几家主流的制造商，虽然在命名方式上有所不同，台积电叫Chiplet小芯片/芯粒，英特尔叫3D packaging（3D封装）或advance packaging（先进封装），其实意义基本一致。未来的方向，首先先进封装确保了芯片设计不再局限于必须只用一种制程技术；其次，它可以给用户提供更大的定制化要求，满足未来多样化的产品需求。

　　据市场调查公司Yole，全球先进封测行业的市场规模将继续增长，预计从2020年的260亿美元增长到2025年的380亿美元，年均复合增速达到8%。先进封装将成为全球封测市场的主要推动力和提升点，同时，先进封装相较于传统封装具有更高的附加值，也已经成为晶圆制造的价值高地。

　　英特尔在IEDM 2021上披露的突破性进展，显示出实现半导体价值高地的路径还包括：在300毫米的晶圆上首次集成氮化镓基（GaN-based）功率器件与硅基CMOS，以及利用新型铁电体材料作为下一代嵌入式DRAM技术的可行方案。此外半导体，还展示了首例常温磁电自旋轨道（MESO）逻辑器件，这表明未来有可能基于纳米尺度的磁体器件制造新型晶体管；同时还有300毫米量子比特制程工艺流程，该量子计算工艺不仅可持续微缩，且与CMOS制造兼容，也是未来研究的一个重要方向。

　　小编认为关于半导体行业未来10年的发展前景，可以先了解一下半导体的行业现状再做分析，下面是小编找到的一些数据。

　　先看半导体行业的发展脉络，全球半导体产业重心向亚太，尤其中国大陆转移的趋势以及中美科技竞争要求国内本土关键技术厂商对相关技术和市场影响追赶国际先进水平。双重趋势为孕育半导体关键环节国内龙头厂商的壮大提供了历史性的机遇。

　　全球半导体产业分为IDM模式和代工模式。设计-制造-封测的代工模式使得半导体产业轻资产与重资产得以分离，设计公司专注于轻资产的产品定义，代工厂和封测厂专注于重资产的生产制造。在逻辑芯片中代工模式发展快速，而在存储、模拟射频和功率领域仍以IDM模式为主。主要是因为逻辑芯片生产工艺标准化，摩尔定律驱动性能提升和成本下降，而存储芯片类似于大宗商品，设计较为简单，制造规模化优势明显，模拟射频和功率半导体高端产品设计需要和制造工艺紧密结合。

　　设计产品种类多。电子产品主要由传感器、存储器、处理器、通信组件等四个部分组成，分别对应着数据的感知、存储、计算、传输。此外，还需要模拟芯片和功率半导体。

　　半导体产品主要分为四类b体育，即集成电路、光电子器件、敏感器件和分立元件。其中，集成电路是一种微型电子器件或部件，采用一定的工艺把电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互联，制作在一小块或几小块半导晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内。

　　再看下半导体行业的产业链架构，人们通常把导电性差的材料，比如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体；把导电性比较好的金属，比如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。半导体，则是导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，大部分电子产品的核心元器件都与半导体有着极为密切的关联。半导体行业上游主要为半导体材料和设备，中游为集成电路、分立器件、光电子器件和传感器的设计、制造和封测，下游主要应用于PC、医疗、电子、通信、物联网b体育、信息安全、汽车和新能源工业。

　　目前国内集成电路及封测行业规模稳定增长。据CSIA数据显示，2021H1我国集成电路产业销售额达到4102.9 亿元，同比增长15.9%；封装测试业销售额为1164.7亿元，同比增长7.6%。近年来，随着我国集成电路产业及封装测试产业的发展和国产化进程的加快，对半导体材料的需求量也逐渐提升。

　　全球半导体设备单季度销售额从2019Q2开始稳定提升，2021Q2单季度销售额高达249亿美元，仍保持环比提升趋势。根据SEMI估计，2017-2020年间全球投产62座半导体晶圆厂，其中26座位于中国大陆，占比高达42%。随着国内晶圆厂的陆续投产，叠加全球贸易环境不确定性，刺激国产材料替代进程，我国半导体材料企业将迎来发展的黄金期。

　　从半导体材料来看，至2020年全球市场规模在539.0亿美元，较2019年同比增长2.2%。从长期维度来看半导体材料的市场一直随着全球半导体产业销售而同步波动。虽然半导体芯片存在较大的价格波动，但是作为上游原材料的价格相对较为稳定，因此我们也可以看到半导体材料整体并无巨幅波动，且保持稳定增长的趋势。此外看到当前半导体市场由于5G时代到来，进而推动下游电子设备硅含量的大增，带来的半导体需求的快速增长，直接推动了各个晶圆厂商的扩产规划。而芯片的制造更是离不开最上游的材料环节，因此我们有望看到全球以及中国半导体材料市场规模的飞速增长。

　　半导体晶圆制造过程繁琐且复杂，对于的材料大类的设计也超过了9种，在2019年期间，整个半导体材料521亿美元的市场规模之中，半导体晶圆制造材料占据了约63%，达到了328亿元。其中光刻胶占比约为5.3%，光刻胶辅助材料6.9%，合计占整体晶圆制造环节材料成本的12.2%。

　　看到中国半导体光刻胶市场，在2015年光刻胶市场约为17.8亿元，而至2020年中国半导体光刻胶市场整体已经增长至约27.4亿元，且至2021年有望达到整体31亿人民币的市场规模。

　　根据SEMI和VLSI数据，2020年全球半导体封装设备市场规模为38.8亿美元，同比增长34%，占整个半导体设备市场规模约5%，中国半导体封装设备市场规模近年来小幅增长，2018年9.2亿美元，2019年9.4亿美元，2020年增长到10.4亿美元。封装过程步骤较多，所需的设备类型也较多，主要包括贴片机、划片机/检测设备、引线焊接设备、塑封/切筋成型设备等。细分到各个产品种类来看，贴片机占比最大，达到30%；划片机/检测设备占比28%；引线%；塑封切筋成型设备占比18%；电镀设备占比1%。

　　政策方面，上世纪70-80年代，日本政府启动超大规模集成电路开发项目（VSLI），支持国内半导体产业的发展。政府牵头促进芯片企业与相关设备生产企业、上游相关材料企业配合，共同研发，形成制造、设备、材料技术的良性融合，避免了企业之间的重复研究，提高了本土企业竞争力。依据战略性贸易政策理论，对于一国的战略性新兴产业，特别是当产业属于不完全竞争市场时，政府应当采取积极的产业政策扶持国内企业，弥补本国企业在竞争中的劣势地位，从而扩大本国厂商在国际市场上所占的市场份额。半导体硅片行业属于典型的寡头垄断市场，并且处于半导体产业链的上游，关系到我国半导体产业链发展的安全性与独立性。有鉴于此，我国政府出台多项产业政策以扶持半导体硅片行业发展。最新2020年7月国务院出台的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》文件，在国家集成电路产业投资基金鼎力支持的背景下，继续对国家鼓励的集成电路企业大力减免企业所得税。

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　　摩尔时代集成电路产业的垄断性，使得包括中国在内的后发国家在追寻摩尔定律往更小、更密、更快的方向发展，追赶美国等先进国家地区极其困难。此外，集成电路进入10nm工艺后，传统技术理论逐步失效，单纯靠减小线宽、增加器件密度、提高运算速度的摩尔定律遇到了瓶颈，发展滞缓。

　　智能手机、人工智能、仿生机器人、物联网、MEMS等应用的飞速发展，对集成电路的要求复杂化。集成电路要求定制化、集成化、可升级、低功耗、低成本，甚至需要植入生物体等，而非简单的更小、更密、更快，都对集成电路的技术发展提出了新的要求。摩尔定律已经无法适应新形势的发展，产业界最近几年提出了“超越摩尔定律”，进入后摩尔时代，产业发展思路发生改变，并为后进国家提供了弯道超车的机会。

　　基于上述技术特点，后摩尔时代与摩尔时代相比，集成电路产业发展具有如下趋势。

　　（1）“超越摩尔定律”与摩尔定律，不构成替代及竞争，两者应用领域不同，协同发展。

　　（2）集成电路的发展从摩尔时代单纯依靠电子产业，转而涉及更多横向产业，如新材料、光学、生物学、热学等，产业的发展从单一追求深度向同步追求广度发展。

　　（3）摩尔时代，集成电路应用单一，主要是计算和存储，个别龙头企业可垄断全行业；而后摩尔时代，应用场景剧增及碎片化，应用差异大，需要众多差异性的企业。

　　（4）后摩尔时代，大量新应用，使得集成电路技术创新从追求更小、更密、更快的单一创新，转向更广泛的创新，得以避开传统竞争领域的专利障碍。

　　（5）后摩尔时代，可以在门槛相对较低的微米尺寸以及较小尺寸的晶圆上实现流片，对晶圆工厂的要求大大降低，从而降低了集成电路产业化的门槛。

　　我国是全球举足轻重的集成电路消费大国和生产大国，但产业链发展不均衡，晶圆制程成为制约我国集成电路产业发展的瓶颈。晶圆制程发展方向探究。晶圆制程是制约我国集成电路产业发展的瓶颈，在晶圆制程选择上，传统摩尔时代追求更小、更密、更快，小纳米的12寸晶圆制程，但目前具有较大风险。

　　从全球晶圆厂产能建设情况来看，12寸晶圆厂是目前主流建设方向。一条12寸线要发挥作用，从建设到生产运转，到批次良率稳定，至少需要5年以上的打磨的，所以才有集成电路产业10年磨一剑的说法。对于12寸晶圆厂这种投产周期5年以上，资金上百亿，运行精度高，需要数百名专业工程师维护的项目，众多环节中出现一个纰漏，就会带来整条线的停工或良率下降。

　　12寸晶圆厂对人才技术经验要求高，国内在建的12寸线，将严重缺乏有经验的工艺工程师。丰富经验的工程师是半导体行业发展最奇缺的人才。如果能进入国内8寸晶圆厂积累技术经验，再提升技术及管理能力，相信有丰富工艺经验的工程师及管理人员能加入12寸晶圆厂后，更快速学习掌握新知识技能。

　　写在最后：集成电路产业正在从摩尔时代迈入后摩尔时代，急需大量的人才加入。国之重器，必须认清形势，才能加快发展。”中国芯“必将落在青年一代身上，青年一代也必将大有可为。

　　如果你是材料、电子、化学、物理，机械，计算机，自动化，机械等相关理工科专业毕业的大学生，欢迎找半导体行业相关工作。结合自己的职业规划，找对行业再努力拼搏三五年，相信你会成为抢手的半导体技术人才。

　　个人认为半导体行业会越来越好的。不仅仅像中芯国际，华力，长江存储，京东方这样的制造大厂，同时还有北方华创，中微等机台制造商，更有国外LAM,SCREEN等这种实力雄厚的厂商。我们国内呈追赶趋势，国外的先进技术领着世界往更快更高更强的半导体世界发展。

　　就业前景不会差。现在很需要这样的人才。不过需要甄别哪些是可以加入的公司，哪些就是赶赶风口，赚到投资就跑路的。

　　至于填报，微电子，机械，电气，计算机，甚至采购，财务，法务等，都会在半导体厂发光发热。运营一个半导体厂需要的是方面的人才。不仅仅是微电子才有机会。关键一点，学好英语很重要。

　　首先澄清一点，现在2020年，摩尔定律还能坚持20年，然而单位成本急剧增加，手机计算能力增加能够提供的回报递减。

　　未来半导体发展是否还能为客户创造新的价值，新的摩尔定律在存储b体育和特定应用加速。

　　未来的半导体新商机在哪里？智能➕衣食住行，大的系统性社会架构改变：智能驾驶，智能互联，智能社交。然而需要将量产的低成本拓展到更多的应用场景，前提是投资回报可以负担，对于碎片化和需要系统性的商业模式改变的市场，单个公司乃至行业投入很困难，需要各个要素条件的成熟和完备，包括客户需求，政府支持，技术成本，商业模式，竞争压力等。需要在整个体系中不同的玩家做好各自的职责。

　　在技术满足需求方面，中国有着分层多样的市场，而美国有着丰富多样的技术积累，过去是两边的对接，但是当下的脱钩形势下，需要中国有大量的科技工作者发展出自己的核心技术，从而先满足自有的存量和显性需求，同时满足增量和隐性需求。