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最近，因为一系列事情，大家对国内芯片产业的关注度日益增加。

那么，什么是芯片？如何制造芯片？涉及到多少高科技？我国的芯片产业现状如何？又会有哪些挑战？

芯片的本质是半导体加集成电路，它是一种把电路小型化并制造在一块半导体晶圆上，一种具有特殊功能的微型电路。为什么这个东西叫芯片呢？片是因为形状，而芯的意思是电子设备的心脏、大脑、中枢，所以管它叫芯片。正是这个名字，很多人对芯片有误解，认为只有像电脑里CPU那种才是芯片。电脑中的CPU属于逻辑芯片，可以逻辑控制，有运算能力。但是芯片还有很多类型，比如5G、Wi-Fi、蓝牙这种通信芯片，还有像内存、优盘里的存储芯片，还包括手机里陀螺仪那种传感芯片等等。

为什么芯片一定要是半导体？在半导体之前，人类只能用机械控制电，但是有了半导体之后，人类才可以直接用电来控制电，控制能力得到质的飞跃。20世纪初，量子力学的发展让人类发现了半导体这种关键材料。只靠施加电压变化，就能实现它在半导体和绝缘体之间的切换，这才把人类从电气时代带进了电子时代。

通过半导体，人类终于可以实现用电这个高级物理形式来控制电这个高级能量形式，处理信息的能力大大提升了。所以，芯片必须是半导体材料，这个本质也是芯片开启信息时代的根本原因。

芯片还有一个本质就是集成电路。以前人类组装单独的器件是焊接起来，现在的技术就像是微雕，在一个非常小的东西上，直接刻画出这些线路。这个非常小的东西就是半导体衬底，刻刀就是光刻机，只不过这把刀不是金属，而是激光，非常非常细。

现在已经能刻出纳米尺寸，可以在一块一厘米见方的芯片里，集成100多亿个晶体管，它的复杂程度真的远超你的想象。

在这里我们转发一下央视新闻的一个科普：

别看芯片的体积小，但制造难度非常大，其制作过程不亚于在指甲盖上建造一座城市。我们一般看到的芯片是这样的↓

但是在显微镜下，如同街道星罗棋布，无数的细节令人惊叹不已。

原来，指甲盖大小的芯片，上面却有数公里的导线和几千万甚至上亿根晶体管。

为了让这些纳米级的元件“安家落户”，芯片在投入使用前，要经历上百道工序的纳米级改造……

一、复杂繁琐的芯片设计流程

芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠的芯片制造流程后，就可产出必要的 IC 芯片。然而，没有设计图，拥有再强的制造能力都没有用，因此，接下来要针对 IC 设计做介绍。

在 IC 生产流程中，IC 多由专业 IC 设计公司进行规划、设计，像是华为海思、联发科、高通、AMD等知名大厂，都自行设计各自的 IC 芯片，提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为 IC 是由各企业自行设计，所以 IC 设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一家企业的价值。然而，IC设计工程师们在设计一颗 IC 芯片时，究竟有哪些步骤?

设计第一步，订定目标

在 IC 设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后再进行设计，这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC 设计也需要经过类似的步骤，才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。

规格制定的第一步便是确定 IC 的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是察看有哪些协议要符合，像无线网卡的芯片就需要符合 IEEE 802.11 等规范，不然，这做出来的芯片将无法和市面上的产品兼容，使它无法和其他设备连线。最后则是确立这颗 IC 的制作方法，将不同功能分配成不同的单元，并确立不同单元间连结的方法，如此便完成规格的制定。

设计完规格后，接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规划，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在 IC 芯片中，便是使用硬件描述语言(HDL)将电路描写出来。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，用这些代码就可轻易地将一颗 IC 的功能都表达出来。接着就是检查这些代码功能的正确性并持续修改，直到它满足期望的功能为止。