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半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對現(xiàn)代化社會的建立與維護(hù)至關(guān)重要，涉及國家安全和戰(zhàn)略部署，因此，全球相關(guān)國家都出臺了半導(dǎo)體的支持政策，這造成半導(dǎo)體供應(yīng)在朝區(qū)域化的方向發(fā)展。

美國增強對于半導(dǎo)體和芯片領(lǐng)域投資規(guī)模;歐盟更注重提升半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)綜合競爭力;日本也在針對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行建設(shè)。

半導(dǎo)體國產(chǎn)化的浪潮聲勢正好，而國外、國內(nèi)半導(dǎo)體玩家眾多，半導(dǎo)體行業(yè)本身分支也多，對于不在此行業(yè)的人來說，難免隔霧看花，今天我們就簡單介紹一下，芯片的分類以及產(chǎn)業(yè)圖譜，讓大家對于我國“戰(zhàn)斗”在前線的行業(yè)人員有一個了解，芯片和半導(dǎo)體的關(guān)系是什么?芯片從業(yè)者們在干什么?

芯片、半導(dǎo)體以及集成電路

芯片是一種集成電路，而集成電路占半導(dǎo)體行業(yè)的80%以上。半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間，且導(dǎo)電性可控的材料。我們比較常聽到的，是用半導(dǎo)體所制作成的產(chǎn)品，主要分為：集成電路、分立器件、光電器件和傳感器。集成電路是一種微型電子器件或部件，也可以理解為“由半導(dǎo)體材料制成的一個超大規(guī)模電路的一個集合，讓電容，晶體管，電阻等器件工作在硅片(或者其他介質(zhì))上”。

因此，可以說集成電路是由半導(dǎo)體材料制成的芯片，而芯片則是半導(dǎo)體材料上集成了多個電子元件的微型電子器件。它們共同構(gòu)成了現(xiàn)代電子設(shè)備和計算機(jī)系統(tǒng)的核心。

芯片的分類

現(xiàn)代社會發(fā)展快速又多樣，芯片的架構(gòu)、種類隨之增多。按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，可將其分為不同的類型，比如數(shù)字集成電路(大規(guī)模IC-CPU、GPU，微處理器-MCU、MPU、DPS)、模擬集成電路、存儲器(DRAM、SRAM)等。

芯片的制造過程

芯片的制造工序繁多，簡單可以概括為三大步驟：設(shè)計(集成電路)——流片(芯片)——封裝(可運用)。

上游產(chǎn)業(yè)：原材料及機(jī)器設(shè)備

芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為半導(dǎo)體核心產(chǎn)業(yè)，涵蓋芯片生產(chǎn)制造所需的原材料以及機(jī)器設(shè)備，對于技術(shù)的要求極高。

中游產(chǎn)業(yè)：半導(dǎo)體制造

芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中游為半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，包含設(shè)計、制造、封測等一系列環(huán)節(jié)。

下游產(chǎn)業(yè)：半導(dǎo)體應(yīng)用

芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈下游涉及到方方面面。

根據(jù)IBS《Design Activitiesand Strategic Implications》數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內(nèi)芯片設(shè)計成本日益增高。

我國目前要攻克的難點，主要集中在“設(shè)計”環(huán)節(jié)。關(guān)于芯片設(shè)計，有一個很知名的理論——摩爾定律：當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。10nm-7nm-5nm-3nm，工藝不斷接近原子極限，靠縮小物理尺寸提高集成度已經(jīng)愈發(fā)艱難，摩爾定律顯著放緩，該如何續(xù)寫摩爾定律的傳奇?

很多人把希望寄托于chiplet技術(shù)。Chiplet技術(shù)是把一些預(yù)先生產(chǎn)好的實現(xiàn)特定功能的芯片裸片(die)通過先進(jìn)的封裝技術(shù)集成在一起形成一個系統(tǒng)級芯片，而這些基本的裸片就是Chiplet。

使用Chiplet技術(shù)，減小了產(chǎn)生制造缺陷的概率，提高了小芯片晶粒的良率，從而降低單晶粒成本，另外，因可以靈活采用不同工藝集成，也降低了部分模塊被迫采用先進(jìn)工藝帶來的成本問題，且一個項目的chiplet可直接復(fù)用到另一個項目，節(jié)省項目開發(fā)周期和成本。

Chiplet技術(shù)正朝向IP芯片化、集成異構(gòu)化、集成異質(zhì)化發(fā)展，但考慮到DIE、封裝、PCB因材質(zhì)不同導(dǎo)致熱膨脹產(chǎn)生差異， Chiplet封裝上板后的產(chǎn)品將面臨較大的良率及可靠性問題，需要特定的應(yīng)力仿真EDA工具以評估系統(tǒng)應(yīng)用風(fēng)險。

什么是EDA?

EDA 全稱是電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation)，狹義的EDA是指利用計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD等)軟件，來完成超大規(guī)模集成電路(VLSI)芯片(IC)的功能設(shè)計、綜合、驗證、物理設(shè)計(包括布局、布線、版圖、設(shè)計規(guī)則檢測等)等流程的設(shè)計方式。

而廣義的EDA是指用于輔助完成超大規(guī)模集成電路芯片設(shè)計、制造、封裝、測試整個流程的計算機(jī)軟件。

國產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)表示，中國集成電路設(shè)計銷售額2021年達(dá)5047.93億元，同比增長19%。中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路設(shè)計分會(ICCAD)的數(shù)據(jù)顯示，2015年中國芯片設(shè)計公司數(shù)量僅為736家，2021年已增長至2,810家，CAGR達(dá)25.02%。國內(nèi)集成電路設(shè)計占比不斷提升，2021年集成電路設(shè)計占比更是高達(dá)43%，這些數(shù)據(jù)都表明，對于國產(chǎn)EDA的需求很大。

在國產(chǎn)EDA行業(yè)中，除了華大九天等深耕單個領(lǐng)域的老牌企業(yè)外，還出現(xiàn)了一些新興的企業(yè)，如芯瑞微(PhySim)。芯瑞微以其多物理場仿真軟件和提供chiplet一站式解決方案的服務(wù)而備受關(guān)注。

這些新興企業(yè)的涌現(xiàn)豐富了國產(chǎn)EDA行業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)，推動了行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。它們積極應(yīng)對著國內(nèi)芯片設(shè)計與制造的挑戰(zhàn)，不斷提升技術(shù)能力，為國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。隨著國內(nèi)芯片需求的不斷增長，這些企業(yè)有望在國內(nèi)市場中發(fā)展壯大，并在全球舞臺上展現(xiàn)實力。

結(jié)語

半導(dǎo)體行業(yè)作為關(guān)鍵領(lǐng)域，在科技迅猛發(fā)展的時代具有重要性。我國半導(dǎo)體行業(yè)正面臨技術(shù)攻堅戰(zhàn)，無數(shù)芯片從業(yè)者默默耕耘，努力在全球競爭中占據(jù)主動地位。政府出臺政策措施支持發(fā)展，優(yōu)化行業(yè)環(huán)境，增強競爭力。教育和科研取得成績，高校和研究機(jī)構(gòu)培養(yǎng)專業(yè)人才，產(chǎn)學(xué)研合作推動技術(shù)創(chuàng)新。然而，行業(yè)仍面臨競爭激烈、技術(shù)更新快的挑戰(zhàn)。我們需保持冷靜、堅定信心，依靠科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)提升實力，以應(yīng)對困難和問題。只有如此，我們才能在未來競爭中立于不敗之地。我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展已取得成果，但仍需努力。我們應(yīng)以嚴(yán)謹(jǐn)、穩(wěn)重、理性的態(tài)度，推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)邁向新高峰，實現(xiàn)科技強國目標(biāo)。