芯片技术科普什么是芯片什么是芯片研发

芯片技术科普什么是芯片，什么是芯片研发什么是芯片；集成电路，英文为Integrated Circuit,缩写为IC顾名思义，就是把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路芯片一般是指集成电路的载体，也是集成电路通过设计、制造、封装、测试后的成果，一般是一种可以立虽然用的独立的整体“芯片”和“集成电路”这两个词常常混着使用，例如在平常讨论话题中，集成电路设计和芯片设计说的是一种意思，芯片行业、集成电路行业、IC行业往往也是一种意思实际上，这两个词有联络，也有区别集成电路实体往往要以芯片欧I形式存在，由于狭义的集成电路，是强调电路自身，例如简朴到只有五个元件连接在一起形成的相移振荡器，当它还在图纸上展现的I时候，我们也可以叫它集成电路，当我们要拿这个小集成电路来应用的时候，那它必须以独立的一块实物，或者嵌入到更大的集成电路中，依托芯片来发挥他的作用；集成电路更着重电路区I设计和布局布线，芯片更强调电路的I集成、生产和封装而广义的集成电路，当波及到行业（区别于其他行业）时，也可以包括芯片有关的多种含义

4、至强（Xeon）系列，重要应用于提供云计算，通过数据分析获得实时见解，提高数据中心生产力并轻松进行扩展

5、安腾（Itanium）系列，重要应用于为任务关键型应用程序和工作负载带来突破性性能、可靠性、可扩展性和可用性

6、凌动（Atom）系列，要应用于合用于移动设备和高能效服务器在小型封装中获得强大的性能和超长电池续航时间

7、Quark系列，重要应用于合用于物联网（IoT）设备在小巧外形中获得低功耗、集成的安全性和可扩展架构美国AMD半导体企业专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造多种创新的微处理器（CPU、GPU、主板芯片组、电视卡芯片等），以及提供闪存和低功率处理器处理方案，企业成立于1969年AMD致力为技术顾客一一从企业、政府机构到个人消费者一一提供基于原则的、以客户为中心的处理方案版权归作者所有，任何形式转载请联络作者Susin来自豆瓣来源处理器高通Qualcomm和联发科MediaTek.Inc高通创立于1985年，总部设于美国加利福尼亚州圣迭戈市高通一直以研发先行，不停突破移动科技的边界，通过“发明-分享-协作”的商业模式，为移动通信产业开创了全新也许，为生态伙伴的创新奠定基础高通的客户及合作伙伴既包括全世界著名日勺、平板电脑、路由器和系统制造厂商，也涵盖全球领先日勺无线运行商，高通致力于协助无线产业链上各方的组员获得成功中国台湾联发科技股份有限企业是全球著名IC设计厂商，专注于无线通讯及数字多媒体等技术领域其提供的芯片整合系统处理方案，包括无线通讯、高清数字电视、光储存、DVD及蓝光等有关产品芯片代工厂（Foundry）英特尔（Intel）＞三星（SAMSUNG）、台积电（TSMC）三星集团是韩国最大的跨国企业集团，三星集团包括众多的国际下属企业，旗下子企业有三星电子、三星物产、三星人寿保险等，业务波及电子、金融、机械、化学等众多领域台湾积体电路制造股份有限企业，中文简称台积电，英文简称tsmc,属于半导体制造企业成立于1987年，是全球第一家专业积体电路制造服务（晶圆代X foundry）企业，总部与重要工厂位于中国台湾省新竹市科学园区光刻机厂商ASML（荷兰）Nikon尼康（日本）Canon佳能（日本）上海微电子装备（中国）SUSS（德国）ABM,Inc.（美国）芯片制程工艺制程工艺是指IC内电路与电路之间的I距离制程工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展密度愈高的IC电路设计，意味着在同样大小面积日勺IC中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计微电子技术的发展与进步，重要是靠工艺技术的不停改善，使得器件的I特性尺寸不停缩小，从而集成度不停提高，功耗减少,器件性能得到提高芯片制造工艺在1995年后来，从500nm、350nm、250nm、180nm、150nm130nm90nm65nm45nm32nm28nm、22nm14nm10nm7nm,一直发展到未来的15nm以目前处理器改I制程工艺乘以

0.714即可得出下一代CPU的制程工艺，如10*

0.714=

7.14,即

7.14nm，目前日勺芯片中10nm是最先进日勺制程而目前10nm的I生产工艺，是垄断在英特尔、三星和台积电手里的华为麒麟970芯片，工艺制程是10nm由于虽然大陆第一日勺中芯国际，目前没有能力生产麒麟970芯片，因此必须交给台积电TSMC（台积电，中国台湾）、Intel（英特尔，美国）、Samsung（三星，韩国）、GlobalFoundries（格芯，美国）、UMC（联电，中国台湾）、SMIC（中芯国际，中国大陆）晶圆厂|IC20112012201320142015201620172018E2019E2020E28nm20nm16nm lOnm7nm5nmHMF22nm14nm lOnm7nm督,Sams^Global128nm14nm lOnm7nm5nm〜20nmFoundriel28nm gOnm14nm lOnm7nm、如UMC I一一rw14nmSMIC128nm14nm、、1990■2001450mm全球大晶圆厂制程演进情6IC况1Q20E排名公司总部台积电台湾1TSMC10,2007,

09643.7%

54.1%三星2Samsung伟国2,

9962.

58615.9%

15.9%格芯美国3GlobalFoundries1,4521,

25615.6%

7.7%联电台湾4UMC13971,

05732.2%

7.4%5中芯国际SMIC上海

84866926.8%

4.5%方塔半导体匕:6Tower Jazz300310-

3.3%

1.6%7世界先进V1S台湾

25822414.9%

1.4%8力积电PSMC台湾

25117841.2%

1.3%全球前十大晶圆代工厂营收排名1Q19华虹半导体上海9Hua Hong200221-

9.4%

1.M1%/S百万美元出百万美元东部高科怖国10DBHiTek

15813913.8%

0.8%合计18,06013,

73731.5%

96.7%注，.三星计入及晶园代工事业部之营收1System LSI.格芯计入业务收入2IBM,力积电仅计入晶网代工营收3,华虹半导体仅计算财务公开数字4数据来源各厂商，拓壤产业研究院整理，年月20203芯片也有它独特的地方，广义上，只要是使用微细加工手段制造出来日勺半导体片子，都可以叫做芯片，里面并不一定有电路例如半导体光源芯片；例如机械芯片，如MEMS陀螺仪；或者生物芯片如DNA芯片在通讯与信息技术中，当把范围局限到硅集成电路时，芯片和集成电路的交集就是在“硅晶片上的电路”上芯片组，则是一系列互相关联的芯片组合，它们互相依赖，组合在一起能发挥更大欧I作用，例如计算机里面的处理器和南北桥芯片组，里面的I射频、基带和电源管理芯片组什么是芯片研发芯片研发分为芯片设计和芯片生产两个环节

一、芯片设计前端设计（也称逻辑设计）

1.规格制定芯片规格，也就像功能列表同样，是客户向芯片设计企业（称为Fabless,无晶圆设计企业）提出日勺设计规定，包括芯片需要到达的详细功能和性能方面的规定

2.详细设计Fabless根据客户提出欧J规格规定，拿出设计处理方案和详细实现架构，划分模块功能

3.HDL编码（使用硬件描述语言VHDL,Verilog HDL,业界企业一般都是使用后者）将模块功能以代码来描述实现,也就是将实际的硬件电路功能通过HDL语言描述出来,形成RTL（寄存器传播级）代码

4.仿真验证仿真验证就是检查编码设计的对的性，检查的原则就是第一步制定的规格看设计与否精确地满足了规格中的所有规定规格是设计对欧I与否的黄金原则，一切违反，不符合规格规定的，就需要重新修改设计和编码设计和仿真验证是反复迭代的过程，直到验证成果显示完全符合规格原则仿真验证工具Synopsys日勺VCS,尚有Cadence的J NC-Verilogo

5.逻辑综合---------Design Compiler仿真验证通过，进行逻辑综合逻辑综合的成果就是把设计实现的I HDL代码翻译成门级网表netlist综合需要设定约束条件，就是你但愿综合出来的电路在面积，时序等目的参数上到达的原则逻辑综合需要基于特定的综合库，不一样的库中，门电路基本原则单元standard cell的J面积，时序参数是不一样样日勺因此，选用的综合库不一样样，综合出来的电路在时序，面积上是有差异的一般来说，综合完毕后需要再次做仿真验证这个也称为后仿真，之前的称为前仿真逻辑综合工具Synopsys曰勺Design Compiler0综合就是将RTL级verilog代码用Design Compiler工具转换/映射成用基础门级单元表达的J电路的过程Design Compiler软件就是做翻译的工作一一将代码翻译成实际电路，但又不仅仅是翻译这样简朴，它波及到电路的优化与时序约束,使之符合我们做制定的性能规定综合日勺一般流程1预综合过程；2施加设计约束过程；3设计综合过程；4后综合过程

6.STAStatic TimingAnalysis STA,静态时序分析，这也属于验证范围，它重要是在时序上对电路进行验证，检查电路与否存在建立时间setup time和保持时间hold time的I违例violation这个是数字电路基础知识，一种寄存器出现这两个时序违例时一，是没有措施对时采样数据和输出数据的I,因此以寄存器为基础的数字芯片功能肯定会出现问题STA工具有Synopsys肚I PrimeTime

7.形式验证这也是验证范围，它是从功能上STA是时序上对综合后的网表进行验证常用的就是等价性检查措施，以功能验证后的HDL设计为参照，对比综合后的网表功能，他们与否在功能上存在等价性这样做是为了保证在逻辑综合过程中没有变化原先HDL描述的电路功能形式验证工具有Synopsys的I Formalityo前端设计的成果就是得到了芯片日勺门级网表电路后端设计也称物理设计l.DFTDesign ForTest,可测性设计芯片内部往往都自带测试电路，DFT的目H勺就是在设计的时候就考虑未来的测试DFT的常见措施就是，在设计中插入扫描链,将非扫描单元如寄存器变为扫描单元有关DFT,有些书上有详细简介，对照图片就好理解一点DFT工具Synopsys的DFT Compiler

2.布局规划FloorPlan布局规划就是放置芯片的宏单元模块，在总体上确定多种功能电路的摆放位置,如IP模块，RAM,I/O引脚等等布局规划能直接影响芯片最终的面积工具为Synopsys的I Astro

3.CTSClock TreeSynthesis,时钟树综合，简朴点说就是时钟时布线由于时钟信号在数字芯片的全局指挥作用，它的分布应当是对称式的连到各个寄存器单元，从而使时钟从同一种时钟源抵达各个寄存器时，时钟延迟差异最小这也是为何时钟信号需要单独布线日勺原因CTS工具，Synopsys日勺Physical Compiler

4.布线PlaceRoute这里欧I布线就是一般信号布线了，包括多种原则单元基本逻辑门电路之间的走线例如我们平常听到日勺

0.13um工艺，或者说90nm工艺，实际上就是这里金属布线可以到达的最小宽度，从微观上看就是MOS管的沟道长度工具Synopsys Astro

5.寄生参数提取由于导线自身存在的电阻，相邻导线之间的互感，耦合电容在芯片内部会产生信号噪声，串扰和反射这些效应会产生信号完整性问题，导致信号电压波动和变化，假如严重就会导致信号失真错误提取寄生参数进行再次的分析验证，分析信号完整性问题是非常重要的工具Synopsys的Star-RCXT

6.版图物理验证对完毕布线口勺物理版图进行功能和时序上的I验证，验证项目诸多，如LVSLayoutVs Schematic验证，简朴说，就是版图与逻辑综合后的I门级电路图的I对比验证;DRC DesignRule Checking设计规则检查，检查连线间距，连线宽度等与否满足工艺规定，ERC ElectricalRule Checking电气规则检查，检查短路和开路等电气规则违例；等等工具为Synopsys的Hercules实际日勺后端流程还包括电路功耗分析，以及伴随制造工艺不停进步产生的I DFM可制造性设计问题物理版图验证完毕也就是整个芯片设计阶段完毕，接着就是芯片制造了物理版图以GDS II的文献格式交给芯片代工厂称为Foundry在晶圆硅片上做出实际的电路，再进行封装和测试，就得到了芯片芯片生产芯片生产首先必须具相称高原则的专业技术和高精尖设备，仅仅是必须用到时光刻机，就必须依赖高价进口目前，可以制造并发售新进光刻机的企业中，来自荷兰的ASML就垄断了大部分市场一台光刻机就要一亿美元，并且每年也就生产几台而已，想要买到并不轻易由于对资金和技术均有相称高的I门槛，导致包括华为在内的行业巨头，想要制造芯片也并不轻易真正自主生产芯片的I,也只不过只有英特尔、三星、台积电等屈指可数的I几家因此，不仅是华为，即便是高通、苹果的芯片也无法做到完全自主生产华为麒麟芯片使用日勺构造是ARM的构造，对于芯片来说，想要大批量的生产，那么就需要将其设计出来，因此说想要离开ARM的架构也是非常的难，对于制造来说，一种芯片就需要相称高的制造水准，芯片自身就非常的精密，因此说就是需要光刻机来制造电脑处理器Intel和AMDIntel是美国一家以研制CPU为主及I企业，是全球最大的个人计算机零件和CPU制造商IntelCPU总共有7个系列，详细如下

1、酷睿（Core）系列，重要应用于管理3D、高zhi级视频和dao照片编辑，玩复杂游戏，享有高辨别率4K显示

2、飞跃（PenTIum）系列，重要应用于借助功能丰富日勺处理器，加紧便携式2合1电脑、笔记本电脑、台式机和一体机日勺速度

3、赛扬（Celeron）系列，要应用于借助可靠时性能和高价值，支持基本日勺消费者应用程序、高清视频和音频以及网页浏览。