兵家必爭之地！全球瘋搶台積電…晶圓、晶片為何是戰略物資？

台股交易量約有7成由電子股貢獻，其中又以IC產業為領頭羊，但你真正認識晶圓和晶片嗎？讓台灣被全世界看見的晶片，是怎麼做出來的，又有哪些企業是一定要認識的IC龍頭？

大家都知道台積電是護國神山，和世界第一名的晶圓代工廠，不過，你知道晶圓和晶片到底是什麼，又有多重要嗎？

認識晶圓和晶片之前，先認識半導體

地球上的各種物質和材料具有不同的導電性，導電效果好的稱為「導體」，無法導電的稱為「絕緣體」，介於導體和絕緣體之間的就是「半導體」。

在半導體中加入某些雜質，就能改變和控制半導體的導電性，並將它做成電子元件，例如在矽裡加入微量的砷、磷或硼，就能製成電晶體，而電晶體是晶片最重要的元件之一。由於矽的物理性質穩定，是最常被使用的半導體材料，近年又研發出第 2 代半導體砷化鎵、磷化銦，和第 3 代半導體氮化鎵、碳化矽、硒化鋅等。

• 導體-導電效果好，如：金、銀、銅、鐵、鋁、鉻……

• 半導體-導電效果介於導體和絕緣體之間，如：矽、鍺、砷……

• 絕緣體-完全不導電，如：橡膠、玻璃、陶瓷、塑膠……

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晶圓是用沙子做成的，你相信嗎？

自然界中的矽，通常是以二氧化矽或矽酸鹽等型態，存在於沙子、土壤和岩石之中，而且矽是地殼中含量僅次於氧的元素，換句話說，自然界裡到處都有晶圓的原料。但要取得可以使用的矽，必須用高溫還原二氧化矽，把純矽提煉出來。

矽不是金屬，物理性質比較接近於碳，外觀是深灰色晶體狀，反光的時候帶有藍色，所以看起來像是金屬。

晶圓和晶片到底是什麼呢?

晶圓(Wafer)是以半導體製成的圓片，過去主要以矽為原料，故也常稱為矽晶圓。經過一連串加工程序，就能在晶圓上刻出電路，再切割成許多相當於指甲大小的晶片(Chip)，就像是一次做好一大塊蛋糕或一大片披薩，再切片販售。

晶片的正式名稱是「積體電路」(Integrated Circuit)，簡稱為 IC，是一種集合電晶體、二極體、電阻器、電容器等元件的小型化電路，主要用來處理數位訊號、邏輯運算和儲存資料，簡單來說，就像是電子產品的大腦。一片晶片可以容納數億個電晶體，可想而知，晶片製造是多麼精密的技術。

*沒有晶片，世界會滅亡！

所有的電子產品都需要晶片，包括電腦及周邊設備、通訊產品、消費性電子、汽車工業等。由於人類對電子產品的依賴度越來越高，而且晶片生產的速度跟不上需求的增加，因此晶片近年來被各國視為「戰略物資」。

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矽谷的名字是這樣來的！

最早發明電晶體的，是美國貝爾實驗室的威廉．蕭克利(William Shockley)、約翰．巴丁(John Bardeen)和華特．布拉頓(Walter Brattain)，3 人還因此獲得諾貝爾物理獎。蕭克利在加州山景市附近創立了美國第一家半導體公司，後來旗下員工開枝散葉，相繼在當地成立快捷半導體(Fairchild Semiconductor)、英特爾(Intel)、AMD 等知名的科技公司。由於矽是半導體的主要原料，當地便有了矽谷(Silicon Valley)的稱號。

晶圓和晶片是如何製造的？

1. 從沙子裡提煉出純矽

2. 將矽製成矽晶棒（過程稱為「長晶」）

3. 將矽晶棒切片、研磨、拋光，做成晶圓

4. 設計 IC 電路／利用光罩技術將電路複製到晶圓上

5. 經過測試後進行切割、封裝，成為晶片

6. 晶片再經過測試，就可以組裝到印刷電路板上，再安裝至電子產品內

晶圓為什麼有不同尺寸？N 奈米又代表什麼?

晶圓的尺寸指的是它的直徑大小，就跟蛋糕一樣。早期的技術只能做出 2～4 吋的晶圓，隨著技術進步，逐漸發展出 6 吋、8 吋、12 吋、18 吋，甚至 20 吋以上的晶圓。晶圓越大可以製造出越多晶片，讓生產成本降低，但相對需要的技術層級也越高，才能維持一定的良率。

至於我們常聽到的 N 奈米，指的是晶片內電晶體的閘極長度，也就是電晶體電流通道的長度，通道越短，耗電量越低，性能就越好。10 奈米以下稱為先進製程，12 奈米以上則稱為成熟製程，目前台積電已經領先全球研發出 7 奈米、5 奈米、3 奈米製程。

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