芯片，是现代化数字生活中不可缺少的硬件，你在某音上刷的每一条视频，在单位能遥控家中的监控，抑或是电脑前的每一次敲击，都有芯片在默默发挥着它的功能。

但是，要生产出芯片，却不是非常简单的事情。需要整个行业上下游产业链都高效运转，需要多达上百种职业角色的共同努力。

芯片从构想阶段开始，直到消费者能够使用，大体上可分为设计、制造和封装三个阶段。有一些大公司，掌握了设计、制造和封装的全套产业链技术，这些公司往往是行业中的巨无霸，如三星，英特尔等，我们把这类企业称为 IDM（垂直整合制造商）企业。但大多数公司往往无法有如此雄厚的资金与技术，只能专攻一个环节，如著名的高通公司，就仅仅是设计型公司，他们的芯片生产，只能委托给如台积电这样的制造企业进行芯片制造，委托给专业进行封装的工厂进行封装。

典型IDM厂商

典型代工厂商

但无论哪用无论采用哪种模式，在环节上依旧离不开设计、制造和封装三大基本流程模块。

设计环节

单单是在芯片设计环节，就已经非常繁琐。

繁琐的芯片设计流程

大体来讲分为前端设计与后端设计，两个环节之间并没有统一的界限。

前端设计环节大体上分为：HDL编码-仿真验证-逻辑综合-静态时序分析-形式验证。

后端设计环节大体上分为：可测性设计-布局规划-时钟树综合-布线-寄生参数验证-物理版图验证。下面简单地介绍一下。

在芯片的规格和目标确定之后，工程师就会用硬体描述语言（HDL）将芯片的功能以代码的方式表达出来。

硬体描述语言Verilog 范例

经过一系列的检查与修改之后，将HDL代码导入电子设计自动化工具（EDA），产生逻辑电路。

逻辑电路图举例

再经过一系列的验证和修改之后，将逻辑电路导入另外一套EDA工具，就会产生物理版图，可以将其简单理解为多层电路结构的俯视设计图。每一层电路物理版图都会对应一张光掩膜版，光掩膜版是由掩膜版厂家按照物理版图生产出来的带有图案的薄膜。

国产7纳米工艺有新进展了，芯片制造有非常不错的突破

近来一段时间，我们在芯片的国产化非常取得了非常不错的突破，尤其是以中芯国际为领导的国产芯片代工制造方面，可谓是好消息不断。 芯片 在去年年底的时候，中芯国际已经实现了14纳米工艺制程芯片的量产，并且12纳米工艺已经进入客户导入阶段，正当大家等待12

物理版图Layout举例

制造环节

芯片制造工厂拿到了光掩膜版之后，就开始它成本上千步骤的生产环节。芯片厂里的制造生产线是一个有着多种大型生产仪器设备的超净空间。生产线上是工人在进行着常规的手工操作，如异常晶圆处理等，但大部分操作都是由自动化系统完成，不需要人力的参与。生产线外是工程师对各种研发、生产数据的分析，尽最大可能提高芯片生产的良率。

芯片的制造可以理解为，利用基本工艺步骤的顺序搭配，在硅晶圆等材料上将平面的掩膜版结构制造出其对应的三维立体结构。这些基本工艺包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、平坦化、清洗等。

听上去很简单，但是在每一步工艺中，都有着几十到上百种参数需要调节得当，才能获得完美的工艺结果。有一个参数不恰当，都可能造成芯片报废。因此，制造难度相当大。

芯片制造环节中的光刻工艺示意图

芯片制造环节中的清洗步骤举例

封装与装配环节

随后进入封装环节。封装的目的是为了将芯片进行保护，并方便后续的装配过程。

首先，封装厂要对拿到的晶圆进行电性能测试，之后对晶圆进行分割与分拣，抛弃掉电性能测试不合格的芯片。

激光切割过程

计算机系统自动记录不合格芯片的位置，在拣选过程中只拣选合格的芯片

随后，分别经过粘贴、键合与塑料包封之后，就得到了不同形式封装结构，如下图所示：

上述形式的封装芯片有的可以直接进入零售市场，因为上面的插点和针脚已经形成，消费者只需将它插进相应的电路板替换原有的器件即可。

大多数情况下，上述过程由PCB级装配工厂完成，得到我们在日常生活中看到的形式：

总体而言，在三个环节中，设计与制造具有较高的技术门槛，封装环节相对简单。我国目前已经具备全产业链结构，目前在设计领域已经有了世界一流梯队的公司，如华为海思、紫光展讯，但是在制造领域并不掌握最先进的技术，和世界一流公司还有一定的差距。