一顆芯片的誕生，可以分為芯片設計與芯片制造兩個環節。

芯片設計： 規劃“芯”天地

芯片設計階段會明確芯片的用途、規格和性能表現，芯片設計可分為規格定義、系統級設計、前端設計和后端設計4大過程。

規格定義，工程師在芯片設計之初，會做好芯片的需求分析、完成產品規格定義，以確定設計的整體方向。

系統設計， 基于前期的規格定義，明確芯片架構、業務模塊、供電等系統級設計，例如CPU、GPU、NPU、RAM、聯接、接口等。芯片設計需要綜合考量芯片的系統交互、功能、成本、功耗、性能、安全及可維可測等綜合要素。

前端設計，前端設計時，設計人員根據系統設計確定的方案，針對各模塊開展具體的電路設計，使用專門的硬件描述語言（Verilog或VHDL），對具體的電路實現進行RTL（Register Transfer Level）級別的代碼描述。代碼生成后，就需要嚴格按照已制定的規格標準，通過仿真驗證來反復檢驗代碼設計的正確性。之后，用邏輯綜合工具，把用硬件描述語言寫成的RTL級的代碼轉成門級網表（NetList），以確保電路在面積、時序等目標參數上達到標準。邏輯綜合完成后需要進行靜態時序分析，套用特定的時序模型，針對特定電路分析其是否違反設計者給定的時序限制。整個設計流程是一個迭代的流程，任何一步不能滿足要求都需要重復之前的步驟，甚至重新設計RTL代碼。

后端設計，后端設計是先基于網表，在給定大小的硅片面積內，對電路進行布局（Floor Plan）和繞線（Place and Route），再對布線的物理版圖進行功能和時序上的各種驗證（Design Rule Check、Layout Versus Schematic等），后端設計也是一個迭代的流程，驗證不滿足要求則需要重復之前的步驟，最終生成用于芯片生產的GDS（Geometry Data Standard）版圖。

芯片制造是一層層向上疊加的，最高可達上百次疊加。每一次的疊加，都必須和前一次完美重疊，重疊誤差要求是1~2納米。

芯片制作完整過程包括芯片設計、晶片制作、封裝制作、成本測試等幾個環節，其中晶片制作過程尤為的復雜。 精密的芯片其制造過程非常的復雜首先是芯片設計，根據設計的需求，生成的“圖樣”。

1、芯片的原料晶圓

晶圓的成分是硅，硅是由石英沙所精練出來的，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將些純硅制成硅晶棒，成為制造集成電路的石英半導體的材料，將其切片就是芯片制作具體需要的晶圓。

2、晶圓涂膜

晶圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種。

3、晶圓光刻顯影、蝕刻

該過程使用了對紫外光敏感的化學物質，即遇紫外光則變軟。通過控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑，使得其遇紫外光就會溶解。

這時可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

4、攙加雜質

將晶圓中植入離子，生成相應的P、N類半導體。具體工藝是是從硅片上暴露的區域開始，放入化學離子混合液中。

這一工藝將改變攙雜區的導電方式，使每個晶體管可以通、斷、或攜帶數據。簡單的芯片可以只用一層，但復雜的芯片通常有很多層，這時候將這一流程不斷的重復，不同層可通過開啟窗口聯接起來。

這一點類似多層PCB板的制作制作原理。 更為復雜的芯片可能需要多個二氧化硅層，這時候通過重復光刻以及上面流程來實現，形成一個立體的結構。

5、晶圓測試

經過上面的幾道工藝之后，晶圓上就形成了一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進行電氣特性檢測。

6、封裝

將制造完成晶圓固定，綁定引腳，按照需求去制作成各種不同的封裝形式，這就是同種芯片內核可以有不同的封裝形式的原因。

7、測試、包裝

經過上述工藝流程以后，芯片制作就已經全部完成了，這一步驟是將芯片進行測試、剔除不良品，以及包裝。

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責任編輯：李倩