B体育芯片,是所有电子设备的“大脑”,手机、电脑、家用电器、汽车..都离不开芯片。当前火热的AI、物联网、VR、大数据、云计算也都离不开芯片的支撑。因此,中国芯片技术,才不会受制于人,像中兴事件才不会重演。如果你是ic从业者或者ic相关专业学生,那么如何进行芯片设计,芯片的生产制造工艺流程是怎样的,以及芯片封装、芯片测试等等,都应该有所了解。
美国处罚中兴事件,让芯片行业成为全民关注的热点,许多芯片国产化概念股也随之水涨船高,甚至频现涨停。当然芯片概念火热的背后,反应的是ZG国民对国家未来信心满满,以...[查看全部]
芯片有多重要?还记得曾经闹得沸沸扬扬的斯诺登事件吗B体育,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。
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。
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。
一颗芯片的制造工艺非常复杂,一条生产线道工序。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B体育。
芯片,指的是内含集成电路的硅片,一个2厘米见方大小的芯片却能包含几千万个晶体管。一颗芯片的诞生B体育,可以分为设计与制造两个环节。其中,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。
目前我国芯片设计业的产品范围已经涵盖了几乎所有门类,且部分产品已拥有了一定的市场规模,但我国芯片产品总体上仍然处于中低端。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,还无法与国外产品展开竞争。但从近几年的产业发展来看,技术差距正在逐步缩小B体育。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。
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线.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。
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:设计人员产品的应用场合,设定一些诸如功能、操作速度、接口规格、环境温度及消耗功率等规格,以做为将来电路设计时的依据。
2.设计描述和行为级验证:功能设计完成后,可以依据功能将SOC 划分为若干功能模块,并决定实现这些功能将要使用的IP核。
3.逻辑综合:确定设计描述正确后,可以使用逻辑综合工具(synthesizer)进行综合。
4.门级验证(Gate-Level Netlist Verification):门级功能验证是寄存器传输级验证。主要的工作是要确认经综合后的电路
5.布局和布线:布局指将设计好的功能模块合理地安排在芯片上,规划好它们的位置。布线则指完成各模块之间互连的连线。
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,就可产出想要的IC?芯片,然而,没有设计图,拥有再强大的制造能力也无济于事。
一颗芯片的制造工艺非常复杂,一条生产线道工序。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B体育,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。
有说法认为,集成电路是比航天还要高的高科技。该业内人士表示,这种说法也不无道理,“航天的可靠性估计也就4个9、5个9的样子(X个9表示在软件系统一年时间的使用过程中,系统可以正常使用时间与总时间之比)。现在硅晶圆材料的纯度就要6个9以上。”
半导体设备技术壁垒较高,行业呈现高集中度特点,国际前十大半导体设备厂占据绝对市场优势,主要集中于美国,日本及荷兰,而国内厂商处于起步阶段,产业相对薄弱。由于技术和资金上的壁垒制约,使得国内半导体设备国产化率偏低,产能远不能满足自身需求,且国内企业生产的设备以中低端为主。
比如,荷兰ASML在全球半导体光刻机设备领域市场占比超过80%,其生产的TWINSCAN系列是目前世界上精度最高、生产效率最高、应用最广泛的高端光刻机,被全球各大半导体厂商所采用。
大体而言,目前我国的芯片产业,芯片设计水平与国际基本相当,封装技术水平有4至5年差距,
工艺差距在3年半左右。其次,芯片行业本身具有高投入、长期发展、回报周期长的特征,普通芯片制造企业的投资都要达到数百亿级之巨。因此,一般的企业难以承受。而且芯片行业的发展遵循着“摩尔定律”,技术更新非常快。而每一次更新,都是一次巨大的投资。
这种投入大、回报周期相对较长的行业特点,使得芯片产业成为高风险产业,一般社会资本都不愿进入。这种高风险,又使得芯片行业产生所谓“大者恒大”的行业特征,很容易形成自然垄断,后来者发展难度极大。这也就意味着,中国的“强芯”之路必然是一场持久战。