Ngành bán dẫn là gì?
Bán dẫn là một thứ không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta, xung quanh các thiết bị điện tử. Ví dụ, các loại chip, màn hình, được sử dụng trong điện thoại, máy tính,… pin mặt trời, thiết bị LED chiếu sáng cũng là sản phẩm của bán dẫn. Đi sâu một chút thì sản phẩm ngành bán dẫn chia ra thành các loại chính sau:- Analog semiconductor: là các linh kiện bán dẫn được sử dụng để chuyển đổi và điều khiển các tín hiệu analog như ánh sáng, âm thanh, nhiệt độ, áp suất thành thông tin kỹ thuật số. Ví dụ như cảm biến CMOS máy ảnh, các loại cảm biến công nghiệp.
- Power semiconductor: là các thiết bị (hoặc linh kiện) được sử dụng để điều khiển hoặc chuyển đổi điện. Ví dụ như là IGBT, Mosfet, Diode,…
- Memory Semiconductor: là các thiết bị bán dẫn được sử dụng để lưu trữ thông tin, thường được tích hợp trong các thiết bị như RAM, SSD, SD Card.
- Logic Semiconductor: là các linh kiện bán dẫn được tích hợp, xử lý tính toán thông tin như CPU.
Hệ thống ngành công nghiệp bán dẫn
Ngành công nghiệp bán dẫn được tạo thành bởi 4 nhánh:
Các công ty sản xuất chất bán dẫn: Ví dụ như TSMC, Samsung, SMIC,…chủ yếu các công ty Đài Loan và Hàn Quốc, Trung Quốc.
Đây là những công ty gia công, sản xuất chất bán dẫn cho các công ty khác dựa theo thiết kế của họ. Gọi là gia công những không đơn giản vậy vì gia công bán dẫn khác với những ngành khác, phải chính xác ở mức độ nanomet, các công ty này có những quy trình riêng, khó mà bắt chước được. Những công ty này là công ty rất lớn vì phải có vốn đầu tư cho nhà máy, máy móc sản xuất: ví dụ máy quang khắc của ASML có giá trị lên đến 200 tr USD.
Các công ty thiết kế: như AMD, Qualcom, Nvidia…Như đã nói ở trên việc đầu tư 1 fab để tự sản xuất sẽ rất tốn kém, để tối ưu các công ty sẽ chuyên tâm vào thiết kế rồi nhờ các Fourndry gia công. Một số công ty tự thiết kế và có nhà máy gia công luôn như Intel, Samsung. Các công ty chip Hoa Kỳ rất mạnh ở lĩnh vực này.
Các công ty sản xuất thiết bị sản xuất: Chất bán dẫn được sản xuất qua rất nhiều công đoạn nhưng chia lớn ra thành công đoạn trước và công đoạn sau. Công đoạn trước là từ tấm wafer tạo các mạch trên đó bằng các quá trình lặp đi lặp lại Coater, Developer, Lithography, CVD, PVD, Etching, CMP, Cleaning (minh họa hình dưới: xanh dương là công đoạn trước, xanh lá là công đoạn sau), sau đó đến công đoạn sau là Wafer cutting (cắt wafer thành những die nhỏ), dicing (gắn chip vào chân đế), bonding, flip chip (nối dây từ chip ra chân đế),…Máy sản xuất công đoạn trước thường khó và rất đắt, chiếm đến 90% chi phí. Các công ty sản xuất thiết bị có thể kể đến 3 ông lớn như ASML (Hà Lan), Tokyo Electron (Nhật Bản), Applied Materials (Mỹ),…Ba công ty kể trên nắm đến hơn 40% thị phần ngành máy sản xuất. Chia theo quốc gia thì Mỹ chiếm 35%, Nhật Bản chiếm 31%, Hà Lan chiếm 22% thị phần.
Các công ty sản xuất nguyên vật liệu chất bán dẫn: Nguyên liệu cho ngành bán dẫn là wafer, các hóa chất như chất cản quang, mask, khí gas tinh khiết, các chất hóa học cho quá trình CVD, Etching, Cleaning, các kim loại cho quá trình PVD,…Các công ty trong lĩnh vực này chủ yếu là các công ty Nhật Bản như Sumco, Shinetsu, JSR, Dai Nippon Priting….và các công ty Nhật chiếm đến 60% thị phần. Một số chất thì chỉ có các công ty Nhật Bản mới có thể sản xuất được.
Về lĩnh vực thiết bị sản xuất chất bán dẫn
Nói ngắn gọn, thiết bị sản xuất bán dẫn là các máy móc được sử dụng để tạo ra các linh kiện bán dẫn. Khi tạo ra bán dẫn, chúng được tạo ra trên một tấm mỏng được gọi là wafer từ silic. Các mạch điện trên wafer này rất phức tạp và nhỏ, do đó cần có các thiết bị đặc biệt với công nghệ và tính năng cao. Các nhà sản xuất bán dẫn như Intel, Samsung, TSMC,…mua các thiết bị sản xuất bán dẫn từ các nhà sản xuất thiết bị này để sản xuất bán dẫn.Sau khi đọc giải thích này, có thể có người nghĩ rằng “Có lẽ các nhà sản xuất thiết bị sản xuất bán dẫn cũng có thể sản xuất bán dẫn được phải không?”
Tuy nhiên, thiết kế bán dẫn và thiết kế thiết bị sản xuất bán dẫn là hai điều khác biệt. Việc có thể sản xuất thiết bị không đồng nghĩa là có thể sản xuất bán dẫn. Ví dụ, nếu hỏi liệu một nhà sản xuất thiết bị bếp có thể tự làm ra các món ăn ngon như đầu bếp không, thì câu trả lời là không thể đúng không? Việc làm thiết bị, các dụng cụ được làm bởi các nhà sản xuất chuyên nghiệp, đầu bếp sẽ mua các dụng cụ, nguyên liệu từ nhiều nhà sản xuất khác nhau và sử dụng công thức riêng và kỹ thuật của mình để làm ra món ăn ngon.
Bán dẫn cũng tương tự như vậy, việc có thể sản xuất thiết bị không đồng nghĩa với việc có thể sản xuất bán dẫn. Bán dẫn không được hoàn thành trong một quy trình, mà sẽ đi qua nhiều quy trình khác nhau sử dụng nhiều thiết bị khác nhau bởi các nhà sản xuất khác nhau để tạo ra sản phẩm cuối cùng. Ngoài ra, ở mỗi quy trình, các nhà sản xuất bán dẫn sẽ sử dụng công nghệ và kiến thức riêng để xây dựng quy trình sản xuất. Vì vậy, các nhà sản xuất bán dẫn sẽ mua các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau và sau đó sử dụng công nghệ riêng để thiết kế và sản xuất bán dẫn.
Để sản xuất bán dẫn có hiệu suất cao, cũng cần phải có kỹ năng công nghệ cao trong thiết bị sản xuất. Nói ngược lại, nếu không có thiết bị, các nhà sản xuất bán dẫn sẽ không thể sản xuất bán dẫn được. Thông thường các nhà sản xuất thiết bị sẽ liên kết chặt chẽ với các nhà sản xuất bán dẫn cùng thử nghiệm công nghệ, tối ưu quy trình, thông số, điều kiện sản xuất.
#Cuộcchiếnbándẫn #chipbándẫn
