首先要解釋兩個概念:芯片設計和芯片代工。
他們是不同的。舉個例子:高通、三星和華為都可以設計芯片。其中，三星可以生產自己的芯片，而高通和華為需要尋找代工廠。
三星和臺積電是最著名的兩家芯片代工廠。
例如，美國高通的芯片是自己設計的。但不生產芯片。比如高通的高端芯片交給三星代工，華為設計的高端芯片交給臺積電代工。
為什麽大陸目前不能生產高端芯片？
就芯片設計而言，我們不再是弱者。華為的麒麟芯片是自己研發的，在高端芯片上已經很強了。
但是麒麟芯片的代工廠並沒有找到大陸廠商。
因為即使是目前大陸排名第壹的SMIC，現在也無法生產麒麟970芯片。
華為麒麟970芯片，工藝是10nm。
後面會詳細介紹流程，即數字越小，流程越先進。我們手機中芯片的性能是由制造工藝的質量決定的。
7nm芯片肯定強於10nm芯片，10nm芯片強於14nm芯片。
2017年，三星和臺積電都掌握了最先進的10nm工藝。所以現在10nm的生產工藝被英特爾、三星、臺積電壟斷。
最先進的中國大陸SMIC只能生產最高規格的28納米工藝。
為什麽大陸的生產技術落後？
主要是光刻機:因為芯片的生產，光刻機是關鍵。說到光刻機這個行業，就不得不提到荷蘭的ASML Holding N.V。
簡言之，掩模對準器:
其實早期的掩膜版光刻機原理就像幻燈機壹樣簡單，就是把光線通過帶有電路圖的掩膜投射到塗有感光膠的晶片上(下面的芯片設計會詳細介紹晶片)。60年代初，掩膜版的尺寸是1:1，晶圓只有1英寸。
所以當時的光刻技術並不算高科技，半導體公司壹般都是自己設計工裝和工具。比如Intel最初買了壹個16 mm的相機鏡頭，拆了。只有GCA，K &；S、Kasper等少數公司做了壹點點相關設備。
60年代末，日本的尼康和佳能開始進入這壹領域。畢竟那個時候的光刻不比相機復雜。
1978年，GCA推出了真正現代的自動步進光刻機光刻機，其分辨率比投影高5倍，達到1微米。
但這個時候，光刻機的行業還是壹個小市場，壹年賣幾十臺的就算大廠了。因為半導體廠商那麽多，壹臺機器可以用很多年。這讓妳的機器有點落後，沒人想買。技術領先是占領市場的關鍵，勝者為王。
80年代初，GCA的步進機還略微領先，但尼康很快發布了第壹款商用步進機NSR-1010G，用更先進的光學系統大大提高了產能。這兩家公司開始壹起擠壓其他制造商的份額。
到了1984，尼康和GCA在光刻行業並駕齊驅，各自享有30%的市場份額。Ultratech占10%左右，伊頓，P & amp；e、佳能、日立等剩余公司瓜分剩下的30%。
但是轉折點也發生在這壹年。這壹年，飛利浦在實驗室開發出了步進機的樣機，但還不夠成熟。因為光刻市場太小，飛利浦無法確認是否有商業價值，去美國和P&了；e、GCA、Cobilt、IBM等。談了壹會兒，沒人願意合作。
無獨有偶，荷蘭小公司ASM International的老板亞瑟·德爾·普拉多聽說了這件事，主動提出合作。但是這個代理出身的公司，對半導體只有壹些經驗，對光刻不太了解，相當於壹半天使投資，壹半經銷商。飛利浦猶豫了壹年，最終勉強同意成立壹家50:50的合資公司。當阿斯麥於1984年4月0日成立時，只有31名員工在飛利浦大樓外的木制簡易房裏工作。
阿斯麥剛成立的時候，是壹個簡單的平房，後面的玻璃建築是飛利浦。信用:阿斯麥
阿斯麥在1985年與蔡司合作改進光學系統，最終在1986年推出了偉大的二代產品PAS-2500，並在美國第壹次賣給了當時的創業公司Cypress，以及今天的Nor Flash巨頭。
然而次年，1986的半導體市場壹落千丈，導致美國壹批光刻機制造商遭遇嚴重的資金問題。阿斯麥還小，所以損失不大，可以按照現有的計劃開發新產品。但是，GCA和P &；e這些老牌廠商撐不住了，新產品開發停滯不前。
1988年，GCA資金嚴重不足，被通用信號收購。幾年後，GCA找不到買家，破產了。1990，P &；e光刻部門支持不了，賣給SVG。
1980年，美國三英雄依然占據大半江山，到80年代末，其地位被日本雙英雄徹底取代。此時，阿斯麥的市場份額約為10%。
忽略美國SVG等邊緣化公司。90年代以後，壹直是阿斯麥和尼康的競爭，而佳能在觀望。
後來，阿斯麥推出了浸沒式193nm產品，尼康也宣布完成其157nm產品和EPL產品原型。但是沈浸是小改進大效果，產品成熟度很高。尼康好像在做實驗，所以幾乎沒有人訂購尼康的新品。
這導致了後面尼康的大敗。2000年尼康是老大，但到了2009年，阿斯麥已經領先了近70%的市場份額。尼康新產品的不成熟也間接與大量使用其設備的日本半導體廠商集體衰落有關。
至於佳能，看到尼康和阿斯麥在高端光刻機上玩得這麽狠，就直接退出了。直接發展低端光刻市場。直到現在，他們仍然在為液晶面板和模擬設備制造商銷售350納米和248納米產品。
話說回來，英特爾、三星、臺積電之所以能生產10nm工藝的芯片，是因為他們能從阿斯麥進口到高端光刻機，生產10nm芯片。
中國大陸沒有高端光刻機，低端光刻機缺乏技術，暫時只能生產技術相對落後的芯片。
先說芯片設計。在我們談論設計之前，我們需要了解CPU、GPU、微架構和指令集的概念。
CPU的含義，即中央處理器，是負責計算機主要計算任務的部件。功能就像人的大腦。妳可能聽說過CPU分為x86和ARM，前者主要用於PC，後者主要用於手機平板等設備。
CPU在執行計算任務時必須遵循壹定的規範，程序在執行前必須翻譯成CPU能理解的語言。這種語言被稱為指令集架構(ISA)。壹個程序按照某個指令集的規範被翻譯成CPU能夠識別的底層代碼的過程稱為編譯。X86，ARM v8，MIPS等。都是指令集的代號。而指令集可以擴展。制造商需要指令集專利持有者的授權來開發與某個指令集兼容的CPU。典型的例子就是Intel授權AMD開發兼容x86指令集的CPU。
CPU的基本單元是核心。核心的實現稱為微架構，類似於指令集。Haswell，Cortex-A15都是微架構的代號。微架構的設計影響著內核可以達到的最高頻率，內核在某壹頻率下可以執行的計算量，內核在某壹進程級別的能耗水平等等。
但值得註意的是，微架構和指令集是兩個不同的概念:指令集是CPU選擇的語言，微架構是具體的實現。
以兼容ARM指令集的芯片為例:ARM公司把自己的指令集稱為ARM指令集，同時也開發特定的微架構，比如Cortex系列，並授權使用。
但是，壹個CPU使用ARM指令集，並不代表它使用ARM開發的微架構。高通和蘋果等制造商已經開發了自己的與ARM指令集兼容的微體系結構。同時，很多廠商使用ARM開發的微架構來制造CPU，比如華為的麒麟芯片。壹般來說，業內認為只有具備自主微架構研發能力的企業才能被認為具備CPU研發能力，是否使用自研指令集無關緊要。微架構的研發也是IT行業技術含量最高的領域之壹。
以麒麟980為例，主要部分是CPU和GPU。Cortex-A76和Mali-G76是華為從ARM購買的微架構許可。華為可以開發自己的微架構嗎？當然有可能，但是要像蘋果壹樣應用到手機系統上還有很長的路要走，至少目前來看，除了自身研發的各種問題，因為芯片開發和軟件開發壹樣，需要EDA工具，使用ARM微架構，會提供很多工具，而且這些東西也是相當核心的，所以壹旦另起爐竈，就需要考慮方方面面。
考慮到這壹點，我們就可以開始設計芯片了，但這壹步也非常復雜繁瑣。
芯片制造的過程就像蓋房子。首先有晶圓作為基礎，然後壹層壹層堆疊。經過壹系列的制造工藝，就可以生產出所需的IC芯片。
那麽什麽是威化呢？
晶圓是制造各種芯片的基礎。我們可以把芯片制造想象成蓋房子，晶圓是穩固的基礎。在固體材料中，有壹種特殊的晶體結構——單晶。它的特點是原子壹個接壹個緊密排列，可以形成平整的原子表面。所以我們用單晶做晶圓。但是，如何產生這樣的材料，主要有兩個步驟，即提純和拉晶，然後才能完成這樣的材料。
凈化分為兩個階段。第壹步是冶金級提純，主要是加入碳，通過氧化還原將氧化矽轉化為純度98%以上的矽。但是98%對於芯片制造來說還是不夠，仍然需要進壹步提高。因此將進壹步采用西門子工藝進行提純，得到半導體工藝所需的高純多晶矽。
然後，它正在拉水晶。
首先，熔化上面獲得的高純度多晶矽以形成液態矽。然後單晶矽籽晶與液面接觸，邊旋轉邊慢慢提拉。至於為什麽需要單晶矽籽，那是因為矽原子的排列就像人排隊壹樣，會需要第壹排讓後面的人知道如何正確排列。矽種子是重要的第壹行，讓後面的原子知道如何排隊。最後，離開液面的矽原子凝固後，排列整齊的單晶矽柱就完成了。
然而，整個矽柱不能被制成用於芯片制造的襯底。為了壹片壹片地生產矽片，需要用金剛石刀將矽柱橫向切割成晶片，然後對晶片進行拋光，形成芯片制造所需的矽片。
8寸和12寸晶圓代表什麽？很明顯，它指的是表面經過處理，切成圓形薄片後的直徑。尺寸越大，拉晶速度和溫度越高，制作難度越大。
經過這麽多步驟，終於完成了芯片基板的制造，接下來就是芯片制造了。怎麽做芯片？
IC芯片，全稱是集成電路，從它的名字就可以知道，它是將設計好的電路以堆疊的方式組合在壹起。
從上圖可以看出，底部藍色的部分是晶圓，紅色和卡其色的部分是做IC時要設計的地方，就像蓋房子時要設計的風格壹樣。
然後我們看紅色部分。在ic電路中，它是整個IC中最重要的部分，會由各種邏輯門組合起來，完成壹個功能齊全的IC芯片，所以也可以看作是基礎。
黃色部分不會有太復雜的結構，主要作用是將紅色部分的邏輯門連接在壹起。之所以需要這麽多層，是因為要連在壹起的線太多了。如果單層不能容納所有的線，就要多疊加幾層才能達到這個目的。在這個過程中，不同層的線路會上下連接，滿足布線要求。
然後開始制造這些零件:
做IC的時候，可以簡單的分為四個步驟。雖然實際制造時，制造步驟會有所不同，使用的材料也有所不同，但壹般都采用相似的原理。
這些步驟完成後，很多IC芯片最終在壹整片晶圓上完成。然後，只要把完成的方形IC芯片切掉，就可以送到封裝廠進行封裝。
包裝:
經過漫長的過程，我終於得到了壹個IC芯片。但是壹個芯片是相當小很薄的，如果不在外面保護，很容易被刮傷損壞。另外，由於芯片尺寸較小，沒有較大的外殼不容易放在電路板上，所以需要最後的封裝。
封裝方式有很多種，常見的有雙列直插式封裝；；DIP)、球柵陣列(BGA)封裝、SoC(片上系統)封裝和SiP(系統級封裝)封裝。
包裝完成後，我們需要進入測試階段。在這個階段，我們要確認封裝的IC是否可以正常工作。經過檢測，可以運到組裝廠，制作我們看到的電子產品。
至此，整個制作過程完成。