《了不起的芯片》3、芯片的诞生之旅

秦天qintian0303

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一颗芯片的设计是一个复杂而耗时的过程，它涉及到多个方面的技术和知识。虽然每个芯片的设计都可能有所不同，但总体上可以将其划分为以下几个部分。

 

设计阶段
       设计的开始就是需求分析，一颗芯片的设计首先需要确定其所需的功能、性能、功耗、面积和可靠性等方面的需求。这是设计的起点，也是设计的指导思想。在需求分析阶段，需要考虑芯片的应用场景、市场需求、成本和竞争等因素，以确定芯片的设计目标和优先级。然后从电子学、逻辑学、系统学等角度进行架构设计，以实现指令集在硬件电路中的流转，根据需求决定用多少个核心，开放多少个接口。RTL（Register Transfer Level）是芯片设计的首要阶段。在这个阶段，设计师将根据需求分析的结果确定芯片的功能模块，并对每个模块进行RTL级别的设计。芯片的功能模块包括处理器核心、存储控制器、I/O接口、时钟和电源管理等。RTL描述是一种基于硬件描述语言（如Verilog和VHDL）的高层级别形式，它能够表达各种数字电路的行为和结构。设计师通过RTL级别的描述来定义芯片的逻辑功能和内部连接。布局布线是芯片设计过程中的一个非常重要的阶段。在这个阶段，设计师将把RTL级别的描述转换为门级别的电路，并对电路进行优化。综合的目的是实现对芯片的面积、延迟和功耗等方面的优化。布局布线的目标是确定芯片内部不同逻辑模块的位置，并确定电路的物理连接。这是一个非常关键的步骤，因为芯片的面积和性能直接取决于布局和布线的质量。接下来就是各种验证阶段了，在正式流片前都是需要进行验证的，整个设计过程中要提一下一个重要的工具——EDA，在现代芯片设计中，EDA已经成为必不可少的工具，而且它不仅可以提高设计效率和精度，还可以帮助设计人员在尽可能短的时间内完成设计，能够帮助设计人员检查和验证设计，从而减少设计缺陷和故障，提高设计可靠性。

 

制造阶段
       芯片的制造也是一个非常精细的过程，芯片制造涉及到许多复杂的工艺，包括光刻、薄膜沉积、离子注入等等。这些工艺需要高度专业化的知识和技能，以确保芯片的质量和性能。也需要投入大量的资金和资源，包括高度专业化的人员、精密的设备和工具、特殊的材料等等。这使得芯片制造成本非常高，需要高效的生产流程和管理，以确保生产成本和效率。目前高端制造市场基本是被台积电和三星垄断的，主要原因就是这重要的设备（光刻机）被限制。芯片行业的发展是不可限制的，除了设计，制造也是重中之重，不过依然任重道远。

 

封装与测试
       在最后出厂之前还要进行封装与测试，芯片封装成具有引脚的集成电路的主要目的是为了保护芯片，同时使其更易于焊接、安装、组装和测试，各式各样的封装。芯片的测试是为了确保其功能正常。

 

       一颗芯片从设计到制造，再到出厂，可以说涉及的工艺非常的复杂，才能呈现到使用者面前，不易且且可贵。

qwqwqw2088

哪个阶段都不容易

现在看，芯片的制造阶段是关键了，因为需要光刻机

秦天qintian0303

qwqwqw2088 发表于 2023-6-25 07:32 哪个阶段都不容易 现在看，芯片的制造阶段是关键了，因为需要光刻机

现在来看还是实物比较容易垄断 啊   

adlerxu

芯片的不易，还在于它不是靠人海战术，或者少数几个聪明人就可以办成的事情，是个复杂系统

秦天qintian0303

adlerxu 发表于 2023-6-25 11:48 芯片的不易，还在于它不是靠人海战术，或者少数几个聪明人就可以办成的事情，是个复杂系统

芯片的成功是人类各种技术的一次完美集合，结晶啊  

qzc飘曳

会用芯片就不错了，芯片内部就太微妙了 

zxy1969

大家一起努力，争取20年后不再被国外卡脖子。

秦天qintian0303

zxy1969 发表于 2023-6-27 14:08 大家一起努力，争取20年后不再被国外卡脖子。

有可能直接是量子芯片这个赛道直飞冲天