究竟什么是半导体？
文｜高捷资本，作者｜邢凯 ，编辑｜Rita
做一杯咖啡，18个月就可以上市，但做半导体，就像一场马拉松，18个月或许仅能做出来产品。无论是长期大量的资金投入，还是高技术门槛，这都不是一个追风的行业。从这个行业的开端，风投就如影随形。
高捷资本（ECC）三期基金发力AI底层基础，以及产业领域有现实意义场景的应用。半导体领域是我们关注的重点赛道。我们下注核心科技驱动的下一个十年，下注全球科技产业链分工上的中国力量。
硅谷的起源： 出走与裂变
要谈半导体，就离不开硅谷的起源。
上世纪50年代，“硅谷”的称号还未形成，在“硅谷教父”斯坦福大学教授Frederick Terman的推动下，各种风险投资项目成立，学生开始就地创业。
其中就有晶体管之父肖克利和他大名鼎鼎的“肖克利半导体实验室”，改变历史的晶体管就在此诞生。几年之后，人们发现硅比锗更适合于生产晶体管。于是，硅就替代了锗，这，便是“硅谷”的由来了。
在这个科学顶级殿堂中，以诺伊斯为首的八位青年风华正茂，但因不满肖克利只做基础研究而不做商业化落地，他们于1956年出走，并在当时年轻的投行分析师洛克的帮助下，获得了一家叫仙童（Fairchild）摄影器材公司130万美元的资助。
一年后，日后半导体行业的开山鼻祖---仙童半导体公司成立了，并很快获得了 IBM公司的第一张订单---用于电脑存储器上的100个硅晶体管。八位英才也以“仙童八叛徒” (Traitorous Eight)之名留史。
也就是说，从行业的一开始，风险投资就是重要环节。
仙童半导体公司被公认为是硅谷第一家具有现代化意味的初创企业。当仙童在60年代末左右分崩离析的时候，八叛徒中的一些人又开始创建其它公司。创办的公司名单包括但不限于，如今大名鼎鼎的Intel、AMD、KPCB风投、红杉资本以及国家半导体公司。
这种裂变式发展，让硅谷成为全球性创投圣地，而这些公司后来成长为全球性的行业龙头。可以说，仙童半导体公司是1970 年前后半导体浪潮的原点，造就了今天硅谷的科技基础，同时也奠定了半导体和风险投资的不解缘分。
Fairchildfounders in 1961，仙童八叛徒后排从左至右，Victor Grinich, Gordon Moore, Julius Blank, Eugene Kleiner,前排从左至右，Jay Last, Jean Hoerni , Sheldon Roberts, and Robert Noyce. Photo© Wayne Miller/Magnum Photos
大约一个甲子后， 2018年4月16日晚，美国商务部发布公告称，美国政府在未来7年内禁止中兴通讯向美国企业购买核心芯片等敏感产品。虽然下半年获得解禁，但也直接或间接导致了公司2018年净利润同比下降252.88%，创最近5年来最大降幅。
这是“中国芯”被叩痛的第一击，也开启了中国芯片行业的集体审视。一轮数十年对人才培养的缺乏、对产业规律的忽视以及政策导向失误的批判潮开始蔓延。
而今年的一系列“华为事件”更是让民族情绪达到顶峰。中国作为持续增长的全球第一大集成电路市场，集成电路自给能力居然只有不到20%，“缺芯之痛”亟待解决。
批判潮的另一面，是VC的关注风向转向。中国风险投资圈近几年经历了移动互联网发展的洗礼后，不论是行业还是机构都逐渐成熟。在AI、5G等逐渐成为流行概念后，机构们也愈发偏爱垂直领域的科技革新。这其中，芯片必然首当其冲，成为VC的新宠。
半个多世纪后，半导体行业与风险投资的缘分在中国被再次续写。
究竟什么是半导体？
半导体，顾名思义就是导电性介于导体和绝缘体之间的一类物体。通过杂质的掺入而改变材料的导电性能，这便是半导体技术的底层基础。
以此延展，这一特性可以用来制作出各类具备不同IV特性（电流电压特性）的晶体管。将成万上亿只晶体管集成在一起，并实现一定的电路功能，便形成了集成电路。粗略地讲，集成电路经过设计、制造、封装、测试后便形成了一颗完整的芯片，它通常是一个可以立即使用的独立整体。
对于半导体、集成电路和芯片的关系，一个通俗但或许不严谨的比喻是，“半导体是各种做纸的纤维，集成电路是一沓子纸，芯片就是书或者本子。”
制造一块小小的芯片，涉及50多个学科、数千道工序。包括设计、制造和封装三大环节。在此基础上又延伸出上游的材料、EDA（Electronics Design Automation设计辅助工具）、检测服务等细分行业，并最终应用至无数品类的硬件终端。
高捷资本对半导体早期公司的筛选标准
1. 有确定且大量的应用端需求
批量生产导致成本摊薄，这句真理在芯片行业更加凸显。 动辄2-3年的研发周期和百万级别的流片费用，要求了产品必须具有明确且大量的终端应用。
最近报会的很多芯片设计公司，正是借助着近期智能家居终端、TWS耳机等应用端上亿颗/年的强需求而成功。
芯片投资的风险很多在技术层面，但产品定位失误，市场针对性不明确带来的后果也许更加难以估量。
2. 创始团队经历过完整的产品周期product life cycle
技术和产品一定是不同的，产品初样和量产又有质的区别。特别是在化合物半导体和先进半导体光源（如VCSEL）等领域，技术壁垒或许更多地体现在工艺控制和良率稳定性上。这必然要求创始团队拥有完整的产品周期经验。工艺的壁垒往往更高，需要多年的试错、改良、产品化的摸索。
“只有真正走过一遍，才知道哪里是弯路、哪里是捷径”，无数创始人表达过类似观点。这样的护城河往往更宽更深。
3. 具备持续研发和迭代能力
大部分芯片的生命周期并不久，特别是在消费电子领域。 芯片公司的通常策略是通过相对低毛利但走量的产品A支撑现金流，而同时必定不断地研发迭代产品B。
产品A在一个周期后经历红海厮杀，当毛利空间达到临界点被战略性放弃。同时产品B继续承担起营收重任，并把公司综合毛利维持在相对稳定的水平。因此迭代能力和持续战斗力就显得尤为重要。
目前，高捷资本三期基金在半导体领域的战略布局已逐渐形成，投资矩阵涵盖了先进存储、VCSEL、DSP、高性能ADC、高端检测服务、大尺寸化合物外延、物联网连接芯片等数个细分赛道。
其中，先进存储芯片有博维逻辑、VCSEL芯片有瑞识科技，DSP芯片有国防科技大团队的毂梁微，高性能数模转换器ADC芯片有天易合芯、LED驱动芯片及无线充芯片公司美芯晟、以及半导体产业链上下游的 高端检测服务公司胜科纳米，大尺寸化合物外延片生产商唐晶量子、以及半导体设备公司悦芯科技等。
项目之间已形成协同效应。 比如外延片生产商唐晶量子和VCSEL芯片生产商瑞识科技，为上下游企业。
【钛媒体作者介绍：高捷资本（ECC）是国内最早 的一批投资人创立的风险投资机构。我们专注 投资硬科技领域的早期高成长期企业，管理团队有累计超过50年 的投资经验，实现近20个 项目的成功退出，累计基金管理规模超过30亿元 人民币，管理过多支人民币及美元基金，实现了丰厚的回报。公司在北京、深圳和美国硅谷设有办公室。】
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半导体包含哪些产品
半导体产品涵盖了从基本的二极管、晶体管到复杂的集成电路和微处理器。这些产品在电子设备中扮演关键角色，包括用于放大和开关电流的晶体管，整流和稳压的二极管，以及用于存储和处理数据的存储器件如DRAM和闪存。集成电路，如微处理器和通信芯片，是现代电子技术的核心，实现复杂的数据处理和通信功能。半导体制造和封装技术的进步使这些产品更加高效、小型化，推动了整个电子行业的发展。
半导体器件
晶体管
晶体管是半导体技术的核心组件，广泛应用于放大和开关电路。主要类型包括场效应晶体管（FET）和双极型晶体管（BJT）。场效应晶体管以其高输入阻抗和低功耗特性，在数字电路和模拟电路中占据主导地位。例如，金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是现代集成电路的基础。双极型晶体管则因其高速开关能力和高电流承载能力，在功率放大和高频应用中仍然重要。
二极管
二极管是最基本的半导体器件，主要用于电流的单向导通。常见类型包括整流器二极管和稳压管。整流器二极管通常用于将交流电转换为直流电，而稳压管则用于保持稳定的电压水平，防止电路过压。这些二极管的关键参数包括正向电流、反向击穿电压、功耗和开关速度。
光电子器件
光电子器件是半导体技术的一个重要分支，主要包括发光二极管（LED）和光敏器件。LED以其高效率、长寿命和可靠性，在照明和显示技术中得到广泛应用。光敏器件如光电二极管和光电晶体管，在自动控制和通信系统中发挥着重要作用。
存储器件
存储器件是数据存储技术的核心，包括动态随机存取存储器（DRAM）和闪存。DRAM以其高速性能优势，在计算机系统中作为主内存广泛使用。闪存以其非易失性和高密度特性，在移动设备和固态硬盘中占据主导地位。这些存储器件的关键参数包括存储容量、读写速度、功耗和寿命。
在设计半导体器件时，材料选择、制造工艺和电气性能是关键考虑因素。例如，硅材料因其成本效益和成熟的制造工艺，在半导体器件中占主导地位。然而，随着技术的发展，其他材料如砷化镓在特定应用中显示出优异的性能。在选择半导体器件时，除了上述技术参数外，还需要考虑成本、尺寸和可靠性。
集成电路
微处理器
微处理器是现代计算设备的大脑，负责处理指令和控制其他硬件。它们的性能通常由核心数量、时钟速度（通常在GHz范围内）、功耗（从几瓦到数十瓦不等）和制程技术（例如7纳米、5纳米）来衡量。高性能微处理器在功耗和散热方面面临挑战，需要高效的散热解决方案。
存储芯片
存储芯片是数据存储的关键组件，包括静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）。SRAM以高速和低延迟为优势，但其成本较高，容量较小。DRAM则提供更大的存储容量和较低的成本，但速度较慢，功耗较高。存储芯片的关键参数包括存储容量（从几MB到几GB不等）、访问时间（纳秒级）和功耗（几毫瓦到几瓦不等）。
通信芯片
通信芯片用于处理无线或有线通信信号，关键在于支持不同的通信标准，如5G、Wi-Fi、蓝牙等。这些芯片的性能指标包括传输速度（Mbps或Gbps）、频率范围、能效比（以每比特能耗来衡量），以及支持的通信标准和协议。
模拟芯片
模拟芯片在数字和模拟信号之间转换，包括模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。它们的性能关键在于转换速度（每秒采样数）、精度（位数）、功耗（通常在毫瓦级）和噪声水平（通常以信噪比表示）。模拟芯片在信号处理和传感器接口中发挥着重要作用。
混合信号芯片
混合信号芯片结合了模拟和数字电路，能够处理模拟信号并在数字系统中使用。这类芯片在手机、消费电子和汽车电子中尤为重要。它们的关键参数包括集成程度、功耗、尺寸（通常以mm²计）和成本。混合信号芯片需要精密的设计来确保模拟和数字部分的互不干扰。
集成电路的设计和制造是高度复杂且成本昂贵的过程，需要高级材料（如硅、砷化镓）和先进的制造技术（如深紫外光刻）。随着技术的发展，集成电路的尺寸持续缩小，性能持续提高，但同时也面临着成本、设计复杂度和物理限制的挑战。
半导体制造与封装
制造工艺
半导体制造工艺是一系列复杂且精密的步骤，主要包括光刻、刻蚀和离子注入等环节。光刻技术用于在硅晶片上创造微小的电路图案，其精度可以达到几纳米级别，直接影响着芯片的性能和集成度。刻蚀过程则用于去除多余的材料，形成电路结构。离子注入是改变硅晶片上特定区域电性的关键步骤。
这些过程的关键参数包括精度（纳米级）、吞吐量（晶片/小时）、成本（每个晶片的成本可能从几十美元到几百美元不等），以及所需的洁净室等级。制造工艺的先进程度直接决定了芯片的性能、功耗和成本效益。例如，7纳米和5纳米工艺能够制造出更小、更快、功耗更低的芯片，但其研发和制造成本极高。
封装技术
封装技术是将制造好的芯片安装到可以与外部电路连接的封装中。主要封装形式包括球栅阵列（BGA）、四边扁平封装（QFP）和薄小型封装（TSOP）。BGA封装提供了较高的引脚密度和较好的热管理能力，适合高性能应用；QFP封装适用于较大的集成电路，如微处理器；TSOP封装则用于存储器芯片，特点是体积小、成本低。
封装技术的关键参数包括引脚数量、尺寸（从几毫米到几十毫米不等）、散热能力和机械稳定性。封装的成本也是一个重要因素，不同类型的封装在成本上可能有显著差异。此外，封装技术还需要考虑到芯片的可靠性和耐用性，确保在不同的环境条件下都能稳定工作。
半导体制造和封装技术的不断进步推动了电子产品的小型化和性能提升，但同时也带来了增加的技术复杂性和成本。随着技术的发展，新型封装技术如3D封装正在成为趋势，这将进一步提升集成电路的性能和功能密度。
文章来源：中国出海半导体网
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