從一堆沙子，到一個精密的芯片，這中間究竟經歷了什么環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)又需要什么樣的技術呢？
1.從砂子到硅片。
在自然界中，獲取成本最低的半導體就是硅。而硅料的提取是熔煉砂子。提到這里可能有朋友想到“光伏電池片用的也是硅片”。沒錯，生產芯片和生產光伏電池片在硅片制作環(huán)節(jié)是非常相似的，都是需要先熔煉取硅，然后做切割、研磨等工藝，因此，你可能會看到一些光伏產業(yè)鏈的股票也伴有半導體概念，比如高測股份。
總結來說，砂子到硅片需要經過熔煉、切片、研磨、蝕刻、拋光等過程，最終形成一片片的晶圓（所謂晶圓，就是圓形的高純度硅片）。
硅料領域主要有TCL中環(huán)，切片領域主要有高測股份，拋光領域主要有華特氣體、鼎龍股份等。
好了，此時你得到了一片片處理好的高純度硅片，接下來我們就需要我們需要在晶圓上雕刻電路，形成能用的芯片。在下面的工藝流程中，大致可以分為前端工藝、后端工藝和測封。前端工藝指的是設計，后端工藝指的是制造。
2.前端設計
遙想當年在沒有計算機輔助的情況下，電路設計都是許多人趴在一張大紙上畫。現(xiàn)在有了計算機，人們可以利用計算機像寫代碼一樣去設計芯片。芯片的功能是由設計決定的，比如CPU和GPU，二者在電路設計上就不同，GPU在硬件電路設計上就比CPU更適合大規(guī)模運算。我們常聽說的手機CPU是幾核的，也是設計層面的東西。
設計IC的軟件叫EDA。EDA是面向電子設計領域的基礎工具，包括電路設計、版圖設計、版圖驗證、性能分析等，是集成電路產業(yè)的戰(zhàn)略基礎支柱之一。國內最著名的做EDA的企業(yè)就是華大九天。
EDA用的編程語言叫Verilog。1986年，硬件描述語言Verilog問世，Verilog HDL是一種硬件描述語言，以文本形式來描述數(shù)字系統(tǒng)硬件的結構和行為的語言，用它可以表示邏輯電路圖、邏輯表達式，還可以表示數(shù)字邏輯系統(tǒng)所完成的邏輯功能。1987年，VHDL問世， Verilog HDL和VHDL是世界上最流行的兩種硬件描述語言。得益于這些硬件描述語言的出現(xiàn)，它們進一步推動了集成電路設計水平的提升，使得可以設計出更復雜更精細的芯片。如果你讀計算機專業(yè)，基本上都會有硬件語言設計這門課，反正我當年是被折磨的不輕哈哈。
在EDA領域，我們也是被卡脖子的。國內有非常多優(yōu)秀的IC設計公司，比如華為海思、紫光國微，景嘉微等，但因為設計工具EDA受限而處處受制于人。EDA是我國芯片設計領域最卡脖子的環(huán)節(jié)，華大九天EDA的全球占有率只有1%左右（2020年數(shù)據(jù)），因此在這一塊我們也是道阻且長。
3.后端制造
在芯片設計完成之后，接下來就是制作了。首先，在光刻之前，我們會先生產一塊掩模板，掩模板上刻畫著我們設計好的電路，然后在晶圓片上涂上一層光刻膠，用特定的紫外線透過掩模板照射在涂有光刻膠的硅片上，就會在硅片上形成與掩模板上一樣的電路圖。光刻膠也是我們被卡脖子的領域，國內做光刻膠比較有名的公司比如彤程新材。
以上過程由于是通過光把電路刻在硅片上，因此叫做“光刻”，而完成上述過程的機器就叫光刻機。
在光刻完成之后，我們會把裸漏出來的硅片腐蝕掉（此時其他部分被光刻膠保護著，并不會被腐蝕掉），腐蝕出來一條條的“溝壑”，用于后續(xù)的填充。
在腐蝕出溝壑之后，洗去光刻膠，我們會對芯片進行離子注入、氣相沉淀和電鍍。
離子注入是往晶圓片上注入離子，改變硅片的電學性能。國內離子注入設備企業(yè)有萬業(yè)企業(yè)。
氣象沉淀是讓晶圓片表面形成一層膜。國內氣相沉淀設備企業(yè)有凱美特氣。
電鍍則是上銅，畢竟最后導電的還得是銅線。
4.測封
經理上述工藝，最終會形成裸片。裸片還不能直接用，還需要測試封裝、做引腳、包裝，最后才能形成可用的芯片。
以上基本就是芯片生產全流程了。
