從矽晶圓到IC

半導體和太陽能電池都是以矽為原料，但半導體矽晶圓的矽純度比太陽能矽晶圓高許多，半導體矽晶圓需要99.999999999%的矽純度，才能確保IC品質良好；太陽能矽晶圓則只需99.9999%的純度，即能製造太陽能電池。小數點後每個9的差異象徵更艱難的過程，在晶圓生產過程中，半導體用矽晶圓的難度比太陽能用高更多，價格也有一段差距。半導體的報廢晶圓可以回收再製，供太陽能使用，但太陽能用的矽晶圓無法供半導體使用。半導體IC可用微縮製程縮小體積，太陽能電池則必須維持在磁磚大小的體積。生產每單位太陽能電池所需耗費的矽晶圓面積，遠大於一顆半導體IC，使得矽材料源吃緊的情況更加惡劣。

什麼是矽晶圓

矽晶圓（wafer）用來製造積體電路(IC)的載板，在上面佈滿晶粒，將晶粒切開後得到晶片，將晶片經過封裝測試，製成積體電路。矽晶圓尺寸是它的直徑，目前較常見的有6、8、12英吋。矽晶圓的尺寸越大越貴，生產成本愈高，但能額外產出的晶片數量是好幾倍，例如：12吋晶圓的生產成本大約是6吋晶圓的「2倍」，但是12吋晶圓的「面積」是6吋晶圓的「4倍」(邊長2倍，面積4倍)，最後得到的晶片數目是4倍，大的矽晶圓成本雖然較高，但單位成本是降低的，一片矽晶圓可以產生上百或上千個相同的晶片，但大的矽晶圓製程技術與環境設備要求，也相對來說更為嚴苛。

矽晶圓的製造

將氧化矽純化轉換成98%以上純度的矽。接著拉晶，將高純度多晶矽融化，形成液態矽，一邊旋轉一邊緩慢的向上拉起。待矽原子凝固後，排列整齊的單晶矽柱便完成了，表面經過處理並切成薄圓片後的直徑。以鑽石刀將矽晶柱橫向切成圓片，圓片再經由拋光便可形成晶片製造所需的矽晶圓。

IC積體電路（Integrated Circuit）

將設計好的電路，以堆疊的方式組合起來，減少連接電路時耗費的面積。晶圓的上層是邏輯閘層，藉由將多種邏輯閘的組合，變成功能完全的IC晶片。再由上層線路將邏輯閘相連在一起。因為有太多線路連結在一起，單層無法容納所有線路，就需要多疊幾層，不同層的線路會上下相連以滿足接線的需求。利用金屬濺鍍、塗佈光阻、蝕刻、去除光阻製作IC，最後便會在一整片晶圓上完成很多IC晶片，接下來只要將完成的方形IC晶片剪下，便可送到封裝廠做封裝。

Intel 的簡易 IC 製造流程

目前全世界的矽晶圓，主要由 5 大廠商供應，包括日本信越半導體、日本勝高、台灣環球晶、德國 Silitronic、南韓 LG及其它小家廠商。

相關概念股：

環球晶(6488)全球大餅的 17% 產能(併購中德之後，成為全球第三大)

台勝科3532(主要為8吋和12吋矽晶圓)

合晶(6182)全球第 6 名矽晶圓大廠，正持續擴充 6、8 吋產能，將投入12吋晶圓製造

嘉晶3016(磊晶矽晶圓)

崇越科技5434(磊晶晶圓、矽晶圓、再生晶圓、太陽能矽晶圓)

中美晶5483(主要為太陽能矽晶圓，半導體矽晶圓部份主要為旗下環球晶產品)

漢磊3707(磊晶矽晶圓及矽磊晶)

尚志3579(太陽能矽晶片及矽晶圓研磨片)