新聞說的「晶圓代工」是什麼？幫別人做晶片是什麼生意

新聞常說的「晶圓代工」（英文叫 foundry），就是幫別的公司把晶片做出來：晶片是客戶設計的，代工廠照著客戶的設計圖，在晶圓上一層一層做出來，做好交給客戶，自己不賣晶片。

新聞也常說「代工廠擴產」「客戶下單」「代工價格調漲」。要讀懂這些，得先知道做晶片這門生意是怎麼分工的。

做晶片的公司，分成哪幾種？

差別在「設計」和「製造」由誰來做。大致分三種，用餐廳來想比較好懂：

• IC 設計公司：只設計晶片（IC 是晶片的正式名字），自己沒有晶圓廠。像一個只設計菜單的餐飲品牌：食譜和招牌都是自己的，菜交給別人煮。英文叫 fabless，意思就是「沒有廠」。
• 晶圓代工廠：專門幫別人做晶片，自己不設計、也不賣晶片。像一間中央廚房：接很多品牌的單，照每一家的食譜煮好交回去，自己不開店。
• IDM：整合元件製造商，自己設計，也有自己的晶圓廠。像自己開店、自己煮的餐廳，從菜單到廚房都自己來。

IDM 的好處是設計和製造可以一起調整；代價是廠要自己蓋、自己養。IC 設計公司不用蓋廠，可以把錢和人都放在設計上；代價是要跟代工廠排時間、排產能。

為什麼要分工？自己做不就好了？

因為晶圓廠非常貴。蓋一座先進的晶圓廠，要蓋建築、買很多台很貴的機台，從動工到開始生產要以年來算，花的錢是只有很大的公司才拿得出來的規模。

機台買來之後，不管有沒有在用，每天都在折舊（晶圓廠為什麼 24 小時不停？）。所以一座廠要一直排滿貨，才划得來。可是一家公司自己的晶片，常常填不滿一整座廠。

代工廠的做法，是把很多家的單集中起來：這一家的晶片少了，還有別家的，機台就一直有事做。就像中央廚房：一個品牌一天賣不了幾百份，把十幾家的單放在一起，爐子才能一直開著。

早年做晶片的公司，多半自己設計、自己做。後來每一代的廠越蓋越貴，自己蓋得起的公司越來越少，設計和製造就慢慢分給不同的公司。現在三種都還在，而且常常一起合作：有些 IDM 會把一部分晶片交給代工廠做，也有自己有廠的公司，用多出來的產能幫別人做。所以新聞上的同一家公司，有時不只一種身分。

代工廠怎麼做別人設計的晶片？

1. 先給規則：每一代製程，代工廠會給設計公司一套「設計規則」：線最細可以畫多細、兩條線最近能靠多近，還有在電腦上模擬用的電晶體特性。設計公司照著規則畫，畫完用電腦檢查有沒有違規。就像中央廚房先講好鍋子多大、火力多強，食譜要照這個寫。
2. 交出設計：設計確定之後，交出去做成光罩，也就是印電路用的底片，這叫下線。
3. 開始做：投片之後，晶圓在廠裡走幾百道步驟，要幾週到幾個月。新產品第一次做的那幾批叫試產，先找出問題，做穩了才大量生產。
4. 交出晶圓：做完、量過的晶圓，送到下一段。

代工廠最在乎哪幾件事？

• 良率：做出來的晶片，好的佔幾成。好的少，客戶每一顆好晶片就變貴，答應的數量也可能來不及（新聞說的「良率」是什麼？）。
• 交期：答應客戶哪一天交多少。晶圓一做就是幾個月，中間哪台機台停下來，後面的時程就跟著晚。客戶特別趕的那一批，常會標成急件，每一站都排最前面。
• 保密：客戶交來的設計，是它最值錢的東西。同一座廠裡，可能同時在做好幾家互相競爭的公司的晶片，每一家的設計都不能被別家看到、拿去用。只做代工、自己不賣晶片，還有一個好處：不會跟客戶搶生意，客戶比較放心把設計交出來。
• 每一代製程：客戶想要更快、更省電的晶片，代工廠就得一直開發下一代的作法（新聞說的「2 奈米」，是什麼東西 2 奈米？）。舊幾代也多半還在做：很多晶片用舊幾代的作法就夠了，又穩又便宜（成熟製程）。所以代工廠常常同時提供好幾代，讓客戶挑。

晶圓做好，就交給客戶了嗎？

還沒。做好的晶圓上，是一顆顆還沒切開的晶片。接下來要先把每一顆測過、切開、裝進外殼、再測一次，這一段叫封測，常由專門的封測廠來做（封裝是什麼？晶片做好了為什麼還要包起來）。封測好的晶片，才交到客戶手上，裝進手機、電腦、車子或家電。

所以一顆晶片從設計到出貨，常常經過好幾家公司：設計公司、代工廠、封測廠，各做一段。

下次看到新聞，可以這樣讀

• 「代工廠擴產」：蓋新廠，或在原本的廠裡多放機台，一個月能做的晶圓變多。蓋廠要以年來算，所以今天說的擴產，常常要過一段時間才做得出貨。
• 「客戶下單」「客戶砍單」：設計公司向代工廠訂的晶圓變多或變少。下了單，也要幾週到幾個月才拿得到。
• 「代工價格調漲」：代工廠向客戶收的錢變高，多半是說一片晶圓多少錢。設計公司每一顆晶片的成本，也跟著變高。
• 「產能滿載」：機台排得滿滿的，新的單要排隊等。

在 fab24hr 裡

主線「晶片的一生」的主角，是一顆虛構的助聽器晶片「螢火」：一家做助聽器的小公司，第一次自己設計的晶片。序章「下線」，設計交給晶圓廠，做成一套光罩。第一幕在研發線試產；第 4 章「提早兩週」，客戶公司的創辦人沈小姐和 Leo 打視訊來，年底要上架，想先風險投片，你要給建議。第二幕在量產廠，那就是一座接客戶訂單的晶圓廠：卡在蝕刻機裡的急件 H-2417，批號牌上寫的客戶就是這家小公司，機台一停，客戶就一直打來問。第三幕在封測廠：第 12 章「出貨前一晚」，你是封測廠的客戶窗口，明天第一批要出貨，客戶問什麼都要答得出來。遊戲裡的公司、晶片、人物和數字都是虛構的；晶圓代工是什麼、為什麼會分工，照公開的一般資料寫。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。