中国芯片技术

世界芯片技术概况

一枚小小的芯片有多重要？是否还记得曾经闹得沸沸扬扬的斯诺登事件，当时人们普遍有个疑问：为什么美国能够做到监听、监视全世界？原因就在于，美国的信息网络科技力量异常强大，全世界都高度依赖美国的信息网络技术，而芯片就是其中的关键技术。美国政府对于核心芯片技术的控制从来就没有停止过。

目前，全球芯片仍主要以美、日、欧企业产品为主，高端市场几乎被这三大主力地区垄断。在高端芯片领域，由于国内厂商尚未形成规模效应与集群效应，所以其生产仍以“代工”模式为主。

中国芯片设计制造技术概况

据中商产业研究院发布的《2018-2023年中国集成电路产业市场前景及投资机会研究报告》数据显示，2017年中国集成电路产业全年产业规模达到5430.2亿元，同比增长20.2%。预计2018年中国集成电路产业规模将超6000亿元，达到6489.1亿元，同比增长19.5%。

上述芯片数据不可以说不靓丽。然而美国对中兴下的一纸禁令，如一盆凉水，让国人看到中国芯片技术受制于人。站在中美贸易摩擦的风口浪尖，中兴成了美国打击中国信息技术产业的“活靶子。面对中美贸易战的再度升级，中国芯片技术发展如何，芯片如何设计，芯片的生产制造工艺流程、芯片封装、芯片测试等等，我们都应该有所了解。

一份由半导体协会和工信部中国电子信息产业发展研究院公布的2017年国内十大集成电路设计/制造行业的最新排名报告显示，在国内前十大集成电路设计企业当中，华为海思半导体以361亿元销售额排名第一；清华紫光展锐以110亿元排名第二；中兴微电子以76亿元排名第三。随后的还有华大半导体、智芯微电子、汇顶科技、士兰微电子、敦泰科技(深圳)有限公司、格科微电子和中星微电子。

芯片设计位于半导体产业的最上游，是半导体产业最核心的基础，拥有极高的技术壁垒，需要大量的人力、物力投入，需要较长时间的技术积累和经验沉淀。目前，国内企业在 CPU 等关键领域与国外企业仍有较大的技术差距，短时间内实现赶超具有很大难度。但从近几年的产业发展来看，技术差距正在逐步缩小。同时，在国家大力倡导发展半导体的背景下，逐步实现芯片国产化可期。

芯片设计流程

集成电路设计的流程一般先要进行软硬件划分，将设计基本分为两部分：芯片硬件设计和软件协同设计。

芯片硬件设计包括：1．功能设计阶段；2．设计描述和行为级验证；3．逻辑综合；4．门级验证（Gate-Level Netlist Verification）；5．布局和布线。

1.电路设计，依据电路功能完成电路的设计。

2.前仿真，电路功能的仿真，包括功耗，电流，电压，温度，压摆幅，输入输出特性等参数的仿真。

3.版图设计（Layout），依据所设计的电路画版图。一般使用Cadence软件。

4.后仿真，对所画的版图进行仿真，并与前仿真比较，若达不到要求需修改或重新设计版图。

5.后续处理，将版图文件生成GDSII文件交予Foundry流片。

芯片生产制造流程

一颗芯片的制造工艺非常复杂，一条生产线大约涉及50多个行业、2000-5000道工序。就拿代工厂来说，需要先将“砂子”提纯成硅，再切成晶元，然后加工晶元。晶元加工厂包含前后两道工艺，前道工艺分几大模块——光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入；后道工艺主要是封装——互联、打线、密封。其中，光刻是制造和设计的纽带。

其中许多工艺都在独立的工厂进行，而使用的设备也需要专门的设备厂制造；使用的材料包括几百种特种气体、液体、靶材，都需要专门的化工工业。另外，集成电路的生产都是在超净间进行的，因此还需要排风和空气净化等系统。总之，中国芯片技术想要达到如此高的标准，道阻且长。