芯片是一个高精尖和专业化的产业,需要全球分工来协同完成,而美国在整个芯片产业梯队中处于领先地位并且垄断了核心技术。 芯片的生产过程可以分成三个步骤,分别是设计、制造和封测(封装和测试)。 1hr芯片设计 芯片的版图设计就像建筑工程里的施工图,按照图纸厂商就可以开始生产。产业链上游的芯片设计是知识密集型行业,需要经验丰富的尖端人才,这个领域的巨头企业有美国的高通、英伟达、超微等。 与设计阶段紧密相连的一个关键工艺是被称之为芯片之母的EAD(电子设计自动化)软件,这是芯片设计过程中必须使用到的软件,并且EDA软件的算法会直接决定芯片设计的优劣。 因此EDA软件也是芯片产业中最容易被卡脖子的关键领域,目前美国企业楷登电子(Cadence)、新思科技(Synopsys)和明导国际公司(Mentorgraphic)是EDA软件三大龙头企业,占据了全球78和中国77的市场份额。 2hr芯片制造 芯片的制造就是按照版图设计,通过上千的工艺步骤,从无到有在硅片上做出芯片(此时还是裸片)。 制造环节是投入巨大,进入门槛极高的一环。在这方面占据全球超一半产能的企业是中国台湾的台积电,目前台积电最先进工艺可将制程推进到5nm级别,而国内以中芯国际为代表的晶圆代工厂能实现量产的制程是14纳米。 在制造环节,想要将设计的电路从版图转移到硅片上,依靠的工艺是光刻,这就少不了另一个关键设备光刻机,其中最高端的EUV(极紫外线光刻机)只有荷兰的阿斯麦尔(ASMLHoldingN。V)能生产。 3hr封装测试 封测是芯片制造的最后一步,也就是芯片完成封装保护和性能测试,至此,一颗芯片制造完成。 国内封装业起步早、发展快,目前在全球已经具备一定的竞争力。2020年全球前十大封测企业中,中国大陆企业长电科技、通富微电和华天科技分别位列3、6、7名。 芯片生产环节及主要生产模式 图源:艾瑞研究院